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摘要：玉米免耕精量播种技术是保护性耕作技术主要内容之一，2BQM系列玉米免耕精量播种机是实施该技术的理想载体。阐述2BQM系列玉米免耕精量播种机的设计思路，介绍整机及关键作业部件的结构设计与工作原理，并通过生产试验验证该系列播种机的性能与效益。
关键词：农业机械；保护性耕作；玉米免耕播种机；研究；设计
中图分类号：S223.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2015）06-0039-04
保护性耕作技术作为可持续农业的核心技术，已广泛应用于农业生产实践中。玉米免耕栽培技术是针对玉米种植普遍存在的耕地水土流失严重、生产劳动强度过大、玉米单产水平偏低等实际问题，在未经翻耕犁耙的玉米地上进行播种和栽培的保护性耕作方法，是近几年应用最为广泛的一项集除草、免耕、节水保墒、秸秆还田为一体的节水增效型栽培技术。与传统耕作技术相比，免耕栽培技术有利于土壤有机质的积累和团粒结构的恢复。2BQM系列玉米免耕精量播种机可一次进地完成缺口圆盘开沟侧深施肥、波纹圆盘破茬清障、双圆盘仿形开沟精播、V型覆土镇压等多项作业工序，其农艺技术先进，适用性强，通用性广。
1 2BQM系列玉米免耕精量播种机设计思路
1.1 设计依据
2BQM系列玉米免耕精量播种机是针对黑龙江省推进现代化农机专业合作社发展而设计制造的一款玉米免耕播种作业机具，主要是为了解决农村劳动力不足、人力成本高等问题，以扩大玉米种植面积，提高玉米生产机械化水平，提高土壤有机质含量，为玉米产量的提高提供装备支持。
1.2 研究内容
一是研究适合黑龙江省不同耕作区域、土壤条件及作物轮作的少免耕精量播种技术并进行优化组装，形成可用于指导生产的技术规范或技术模式。二是研究适合少免耕作业技术要求的侧深施肥、精量播种及适合不同耕作要求的圆盘开沟器等关键部件，解决机具入土、播深一致性、拖堆堵塞等关键技术难题。三是研制与29.4～88.2 kW拖拉机配套的能在未耕地或有作物残茬覆盖的地表上一次完成侧深施肥、破茬、开沟精播、覆土镇压等多项作业的垄作免耕精量播种机。
1.3 技术参数
2BQM系列玉米免耕精量播种机的技术参数见表1。
2 整机设计
2.1 结构形式
根据农机与农艺对玉米免耕播种机结构配置、动力、运输等方面的要求，该机采用牵引式挂接方式，配备液压泵驱动的负压风机及液压升降地轮、排种电子监控等装置。
2.2 工作原理
拖拉机前进时将牵引力通过机具牵引架传递给播种机，通过调节地轮高度和施肥圆盘深度，使机具保持与地面水平，以达到最佳播种深度，然后进行开沟施肥、播种、覆土、镇压作业，一次进地即可完成全部耕种作业。该机主要特点是：田间适应性强、通过性能好、可靠性高、播种质量好、株距均匀、播深一致、镇压紧实、抗旱保墒、苗齐苗壮，是保护性耕作的理想配套机具，适用于我国北方旱田作物区。
2.3 总体参数
1） 配套动力。播种机工作阻力主要来自施肥圆盘、播种开沟圆盘等部件入土后的土壤阻力、传动阻力和机具自身质量。参考以往试验数据，2～5行播种机可与29.4～88.2 kW拖拉机配套，实现在未耕地上精量播种作业，是实施免耕精量播种技术的有效载体。
2） 作业幅宽。考虑拖拉机轮距、机具作业效果、行驶速度、防止拖堆堵塞等因素，暂定配置 2行、4行、5行这3种机型。行间距可调，调节范围为60～70 cm。作业幅宽分别为1.50 m，3.00 m，3.75 m。
3） 作业速度。应在满足农业生产要求、确保播种深度和最佳作业效果的前提下，尽可能降低功率消耗，提高农业生产效率。参考其他机具并经试验测定：作业速度在6～8 km/h时，机具作业综合指标最好；当作业速度低于6 km/h时，播种作业效率低，机具能耗大；当作业速度高于8 km/h时，播种机震动加大，播种作业质量下降，油耗增大，机具磨损严重。
4） 整体结构。播种机整体结构设计是本研究的关键。整体配制要求科学合理、结构紧凑、技术先进，能理想实施免耕精量播种技术。需要解决的核心技术问题：一是设计成模块式组合结构，部装构件可多机型通用；二是实现多种工作部件的合理配置，解决传统免耕播种机田间通过性能差、施肥播种深度不够、入土部件磨损严重等难题。
2BQM系列玉米免耕精量播种机主要由肥箱总成装配、播种单体装配、支承轮装配、传动总成、施肥部件装配、机架总成装配、风机总成、划印器总成等部分组成，实现了多种工作部件的合理布局，提高了机具的适应性和工作性能。图1为2BQM-5型玉米免耕精量播种机的结构示意图。
3 主要工作部件设计
3.1 肥箱总成装配
肥箱的功能是容纳肥料并按农艺要求的施肥量进行均匀排肥。2BQM-2型玉米免耕精量播种机的肥箱总成为1个，2BQM-4型、2BQM-5型玉米免耕精量播种机的肥箱总成为2个。肥箱总成主要由肥箱盖、箱体、排肥传动轴、排肥盒、肥量调节杆、肥量调节手柄等部件组成（如图2所示）。
该播种机宜选用尿素、硫酸铵、复合肥等颗粒肥，粉状肥易结块、流动性差，会影响施肥效果。播种前必须对颗粒肥进行检查以去除结块，防止堵塞排肥管。施肥量一般为5～10 kg/667 m2，也可根据不同地区情况确定适宜的施肥量。
3.2 播种单体装配
播种单体是玉米免耕播种机的核心部件，可完成除障、开沟、播种、限深、覆土、镇压等作业工序。播种单体总成主要由四杆仿形机构、除障器、单体支架焊合、开沟圆盘、气吸式排种器、种箱、播种限深部件、覆土镇压机构等部件组成（如图3所示）。
3.3 支承轮装配
支承轮装配分左右两组，由橡胶轮、地轮支臂焊合、双作用摆动油缸、地轮固定架焊合等组成（如图4所示）。支承轮一级传动采用“自动离合技术”，即：当播种机处于运输状态时，地轮落下，传动部件中的离合装置处于分离状态；当播种机处于播种作业状态时，地轮抬起，传动部件处于结合状态。 3.4 传动总成
以2BQM-5型玉米免耕精量播种机为例，其传动系统分为左右对称两组，由地轮驱动，通过传动系统将扭矩传递给排种器、排肥器。可通过调整传动系统的传动比来实现对排种量和排肥量的调整，以达到与作业速度同步，排种、排肥均匀的效果。传动系统由施肥传动装配和播种传动装配构成，其组件包括链轮、链条、轴承、六方轴、塔轮、张紧机构、锥齿轮和万向节（如图5所示）。播种为六级传动，施肥为三级传动。
3.5 施肥部件装配
施肥部件装配分左右两组，由缺口圆盘、刮泥板、施肥柄、施肥弹簧、下肥口、支座等部件组成（如图6所示）。
3.6 机架总成装配
机架总成由牵引架部装、支腿部装、连接架焊合、主梁等部件组成（如图7所示）。
3.7 风机总成
风机的功能是由拖拉机动力输出轴驱动（或由液压马达驱动）其叶片高速旋转，并通过吸气管使排种器吸气室内形成负压，为吸种和排种创造条件。风机主要由风机皮带轮罩、风机皮带轮、轴承座焊合、轴承盖、风机传动轴、张紧螺栓、吸风口、风机主轴、间套、风机壳体焊合、风机叶片等部件组成（如图8所示）。
3.8 划印器总成
划印器的功能是为机组往返作业时划出导向印痕，以保证临界行距的准确性。该总成分左右对称两组，由划印圆盘装配、划印器盘轴杆套、划印器上支臂焊合、划印器下支臂焊合、划印器油缸、划印器连接座焊合、划印器固定卡等部件组成（如图9所示）。
4 试验情况
1） 产品以整机形式出厂，使用前按实际情况对机具进行了调整。经大面积多点试验和多地域适应性试验证明：该播种机各项技术指标均达到设计要求，理想地实现了少免耕播种技术的应用效果，符合我国农机具市场的需求，值得大面积推广应用。
2） 生产实践表明：该播种机不仅技术先进，而且具有显著的经济效益、社会效益和生态效益。与传统玉米免耕播种机相比省工省力、节支增收，利于抢季节、保水土，增强避灾减灾能力，保护土壤耕层结构和生态环境。
3） 该播种机在整机配置设计和关键工作部件研究方面取得了多项创新，解决了传统免耕播种机作业时易拖堆堵塞、工作阻力大、能耗高、工作部件易变形损坏等技术难题。与国内外同类机具相比，其具有田间通过性能好、土壤条件适应性强、播种作业速度快、工作性能可靠等优点，在技术性能和结构先进性方面达到了国内先进水平。
参考文献
[1] 孙福辉，封俊，宋卫堂，等.2BDY-12单体仿形压轮式播种机的性能试验研究[J].农业机械学报，1998，8（29）：31-34.
[2] 刘福来，刘国平，陈治文，等.保护性耕作技术及其机械的现状与发展趋势[J].农机化研究，2009（7）：47-49.
[3] 贾延明，尚长青，张振国.保护性耕作适应性试验及关键技术研究[J].农业工程学报，2002，18（1）：78-82.
[4] 李洪文，陈君达，邓健，等.旱地玉米机械化保护性耕作技术及机具研究[J].中国农业大学学报，2000，5（4）：68-72.
Research and Design of Maize No-tillage Precision Seeder of System 2BQM
LIANG Yucheng， LIU Guoping， XIE Yufeng， HAO Jianying， MAO Li
（Heilongjiang Institute of Agricultural Mechanical Engineering Science， Harbin 150081， China）
Abstract： The technique of maize no-tillage precision seeding is one of main contents in the technology of conservation tillage； system 2BQM maize no-tillage precision seeder is an ideal carrier for implementing the technique. In the article， it expounded the design thoughts of the seeder， introduced the structure and operation principle of the whole machine and its key working parts， and proved the performance and benefit of the seeder by production tests.
Key words： agricultural machinery； conservation tillage； maize no-tillage seeder； research； design
关键词：农业机械；保护性耕作；玉米免耕播种机；研究；设计
中图分类号：S223.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2015）06-0039-04
保护性耕作技术作为可持续农业的核心技术，已广泛应用于农业生产实践中。玉米免耕栽培技术是针对玉米种植普遍存在的耕地水土流失严重、生产劳动强度过大、玉米单产水平偏低等实际问题，在未经翻耕犁耙的玉米地上进行播种和栽培的保护性耕作方法，是近几年应用最为广泛的一项集除草、免耕、节水保墒、秸秆还田为一体的节水增效型栽培技术。与传统耕作技术相比，免耕栽培技术有利于土壤有机质的积累和团粒结构的恢复。2BQM系列玉米免耕精量播种机可一次进地完成缺口圆盘开沟侧深施肥、波纹圆盘破茬清障、双圆盘仿形开沟精播、V型覆土镇压等多项作业工序，其农艺技术先进，适用性强，通用性广。
1 2BQM系列玉米免耕精量播种机设计思路
1.1 设计依据
2BQM系列玉米免耕精量播种机是针对黑龙江省推进现代化农机专业合作社发展而设计制造的一款玉米免耕播种作业机具，主要是为了解决农村劳动力不足、人力成本高等问题，以扩大玉米种植面积，提高玉米生产机械化水平，提高土壤有机质含量，为玉米产量的提高提供装备支持。
1.2 研究内容
一是研究适合黑龙江省不同耕作区域、土壤条件及作物轮作的少免耕精量播种技术并进行优化组装，形成可用于指导生产的技术规范或技术模式。二是研究适合少免耕作业技术要求的侧深施肥、精量播种及适合不同耕作要求的圆盘开沟器等关键部件，解决机具入土、播深一致性、拖堆堵塞等关键技术难题。三是研制与29.4～88.2 kW拖拉机配套的能在未耕地或有作物残茬覆盖的地表上一次完成侧深施肥、破茬、开沟精播、覆土镇压等多项作业的垄作免耕精量播种机。
1.3 技术参数
2BQM系列玉米免耕精量播种机的技术参数见表1。
2 整机设计
2.1 结构形式
根据农机与农艺对玉米免耕播种机结构配置、动力、运输等方面的要求，该机采用牵引式挂接方式，配备液压泵驱动的负压风机及液压升降地轮、排种电子监控等装置。
2.2 工作原理
拖拉机前进时将牵引力通过机具牵引架传递给播种机，通过调节地轮高度和施肥圆盘深度，使机具保持与地面水平，以达到最佳播种深度，然后进行开沟施肥、播种、覆土、镇压作业，一次进地即可完成全部耕种作业。该机主要特点是：田间适应性强、通过性能好、可靠性高、播种质量好、株距均匀、播深一致、镇压紧实、抗旱保墒、苗齐苗壮，是保护性耕作的理想配套机具，适用于我国北方旱田作物区。
2.3 总体参数
1） 配套动力。播种机工作阻力主要来自施肥圆盘、播种开沟圆盘等部件入土后的土壤阻力、传动阻力和机具自身质量。参考以往试验数据，2～5行播种机可与29.4～88.2 kW拖拉机配套，实现在未耕地上精量播种作业，是实施免耕精量播种技术的有效载体。
2） 作业幅宽。考虑拖拉机轮距、机具作业效果、行驶速度、防止拖堆堵塞等因素，暂定配置 2行、4行、5行这3种机型。行间距可调，调节范围为60～70 cm。作业幅宽分别为1.50 m，3.00 m，3.75 m。
3） 作业速度。应在满足农业生产要求、确保播种深度和最佳作业效果的前提下，尽可能降低功率消耗，提高农业生产效率。参考其他机具并经试验测定：作业速度在6～8 km/h时，机具作业综合指标最好；当作业速度低于6 km/h时，播种作业效率低，机具能耗大；当作业速度高于8 km/h时，播种机震动加大，播种作业质量下降，油耗增大，机具磨损严重。
4） 整体结构。播种机整体结构设计是本研究的关键。整体配制要求科学合理、结构紧凑、技术先进，能理想实施免耕精量播种技术。需要解决的核心技术问题：一是设计成模块式组合结构，部装构件可多机型通用；二是实现多种工作部件的合理配置，解决传统免耕播种机田间通过性能差、施肥播种深度不够、入土部件磨损严重等难题。
2BQM系列玉米免耕精量播种机主要由肥箱总成装配、播种单体装配、支承轮装配、传动总成、施肥部件装配、机架总成装配、风机总成、划印器总成等部分组成，实现了多种工作部件的合理布局，提高了机具的适应性和工作性能。图1为2BQM-5型玉米免耕精量播种机的结构示意图。
3 主要工作部件设计
3.1 肥箱总成装配
肥箱的功能是容纳肥料并按农艺要求的施肥量进行均匀排肥。2BQM-2型玉米免耕精量播种机的肥箱总成为1个，2BQM-4型、2BQM-5型玉米免耕精量播种机的肥箱总成为2个。肥箱总成主要由肥箱盖、箱体、排肥传动轴、排肥盒、肥量调节杆、肥量调节手柄等部件组成（如图2所示）。
该播种机宜选用尿素、硫酸铵、复合肥等颗粒肥，粉状肥易结块、流动性差，会影响施肥效果。播种前必须对颗粒肥进行检查以去除结块，防止堵塞排肥管。施肥量一般为5～10 kg/667 m2，也可根据不同地区情况确定适宜的施肥量。
3.2 播种单体装配
播种单体是玉米免耕播种机的核心部件，可完成除障、开沟、播种、限深、覆土、镇压等作业工序。播种单体总成主要由四杆仿形机构、除障器、单体支架焊合、开沟圆盘、气吸式排种器、种箱、播种限深部件、覆土镇压机构等部件组成（如图3所示）。
3.3 支承轮装配
支承轮装配分左右两组，由橡胶轮、地轮支臂焊合、双作用摆动油缸、地轮固定架焊合等组成（如图4所示）。支承轮一级传动采用“自动离合技术”，即：当播种机处于运输状态时，地轮落下，传动部件中的离合装置处于分离状态；当播种机处于播种作业状态时，地轮抬起，传动部件处于结合状态。 3.4 传动总成
以2BQM-5型玉米免耕精量播种机为例，其传动系统分为左右对称两组，由地轮驱动，通过传动系统将扭矩传递给排种器、排肥器。可通过调整传动系统的传动比来实现对排种量和排肥量的调整，以达到与作业速度同步，排种、排肥均匀的效果。传动系统由施肥传动装配和播种传动装配构成，其组件包括链轮、链条、轴承、六方轴、塔轮、张紧机构、锥齿轮和万向节（如图5所示）。播种为六级传动，施肥为三级传动。
3.5 施肥部件装配
施肥部件装配分左右两组，由缺口圆盘、刮泥板、施肥柄、施肥弹簧、下肥口、支座等部件组成（如图6所示）。
3.6 机架总成装配
机架总成由牵引架部装、支腿部装、连接架焊合、主梁等部件组成（如图7所示）。
3.7 风机总成
风机的功能是由拖拉机动力输出轴驱动（或由液压马达驱动）其叶片高速旋转，并通过吸气管使排种器吸气室内形成负压，为吸种和排种创造条件。风机主要由风机皮带轮罩、风机皮带轮、轴承座焊合、轴承盖、风机传动轴、张紧螺栓、吸风口、风机主轴、间套、风机壳体焊合、风机叶片等部件组成（如图8所示）。
3.8 划印器总成
划印器的功能是为机组往返作业时划出导向印痕，以保证临界行距的准确性。该总成分左右对称两组，由划印圆盘装配、划印器盘轴杆套、划印器上支臂焊合、划印器下支臂焊合、划印器油缸、划印器连接座焊合、划印器固定卡等部件组成（如图9所示）。
4 试验情况
1） 产品以整机形式出厂，使用前按实际情况对机具进行了调整。经大面积多点试验和多地域适应性试验证明：该播种机各项技术指标均达到设计要求，理想地实现了少免耕播种技术的应用效果，符合我国农机具市场的需求，值得大面积推广应用。
2） 生产实践表明：该播种机不仅技术先进，而且具有显著的经济效益、社会效益和生态效益。与传统玉米免耕播种机相比省工省力、节支增收，利于抢季节、保水土，增强避灾减灾能力，保护土壤耕层结构和生态环境。
3） 该播种机在整机配置设计和关键工作部件研究方面取得了多项创新，解决了传统免耕播种机作业时易拖堆堵塞、工作阻力大、能耗高、工作部件易变形损坏等技术难题。与国内外同类机具相比，其具有田间通过性能好、土壤条件适应性强、播种作业速度快、工作性能可靠等优点，在技术性能和结构先进性方面达到了国内先进水平。
参考文献
[1] 孙福辉，封俊，宋卫堂，等.2BDY-12单体仿形压轮式播种机的性能试验研究[J].农业机械学报，1998，8（29）：31-34.
[2] 刘福来，刘国平，陈治文，等.保护性耕作技术及其机械的现状与发展趋势[J].农机化研究，2009（7）：47-49.
[3] 贾延明，尚长青，张振国.保护性耕作适应性试验及关键技术研究[J].农业工程学报，2002，18（1）：78-82.
[4] 李洪文，陈君达，邓健，等.旱地玉米机械化保护性耕作技术及机具研究[J].中国农业大学学报，2000，5（4）：68-72.
Research and Design of Maize No-tillage Precision Seeder of System 2BQM
LIANG Yucheng， LIU Guoping， XIE Yufeng， HAO Jianying， MAO Li
（Heilongjiang Institute of Agricultural Mechanical Engineering Science， Harbin 150081， China）
Abstract： The technique of maize no-tillage precision seeding is one of main contents in the technology of conservation tillage； system 2BQM maize no-tillage precision seeder is an ideal carrier for implementing the technique. In the article， it expounded the design thoughts of the seeder， introduced the structure and operation principle of the whole machine and its key working parts， and proved the performance and benefit of the seeder by production tests.
Key words： agricultural machinery； conservation tillage； maize no-tillage seeder； research； design