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近年来，科研人员不断探索马铃薯的机械化播种技术，引进并研制了马铃薯播种机。采用马铃薯机械化播种，不仅播种深度一致，抗干旱，平均出苗率达95%以上，而且播种株距一致，行与行之间排列整齐，集播种、施肥于一体，提升了马铃薯生产的标准化、集约化水平。 现在为大家介绍马铃薯播种机的使用与维护。
马铃薯播种机的使用与维护
一、马铃薯播种前的准备
播种前的农事准备和人工播种一样，之前要准备好相应的土地，肥料和种子。
1、肥料的准备
我们先看看肥料，因为三种机器的肥料箱，只适合施颗粒状的氮、磷、钾肥。马铃薯所需要的基肥主要是农家肥和复合肥。农家肥需要在翻地之前，人工撒施在地面上，每667m2地一般撒施1500kg。复合肥播种时施用。施肥量的多少要根据当地的土壤肥沃程度而定。一般每667m2地复合肥的用量为50kg左右。
2、土壤的准备
三种机器都适应黏质土壤和沙质土壤的播种，既适合旱作区，也适合水浇地。实行机械化播种最适合平坦的耕地，坡地的坡度应小于8%。10cm左右的土壤层内,地温稳定在7℃～8℃，土壤绝对含水率在12%～15%时,进行适时播种。如果在旱作区沙质壤地播种，由于土质松软，只要耙平整就可以了。在水作地，黏质土壤区播种，撒完基肥后，必须用旋耕机深翻土地。
3、种子的准备
播种前要通过选种、晒种、浸种、切种这四个环节处理种薯。这四个环节中，切种与机械播种紧密相关，播种前必须按标准切种。三种播种机的薯杯大小一致。所以要求马铃薯种块儿大小相同，切种前准备好1500倍的高锰酸钾液。
用于切刀和切板的浸泡消毒。种块的重量保持在50g左右。种薯大，芽眼就少，种薯小，芽眼就多。每一个种块儿上留2～4个饱满的芽眼.切块的尺寸应控制在3.50～4.50cm内。种薯要放在75%的稀土旱地宝1000倍溶液中浸泡30min，它不仅可以杀菌防腐，也是一种植物生长调节剂，可以促进马铃薯种薯发芽、生根，还能增强抗旱能力。
二、CMF-1马铃薯分层施肥播种机的使用
2CMF-1马铃薯分层施肥播种机，属于小型的马铃薯种植机，结构简单，配套动力用7.40～11kw的手扶拖拉机。特别适合于小块田地播种。操作方便,经济适用,播种效率较高。同人工相比，可以提高工作效率3～4倍。
1、机具结构
CMF-1马铃薯分层施肥播种机主要由机架、开沟铲、挂接框、种子箱、下种部件、种薯导向管、肥料箱、驱动轮、链轮链条、薯杯、离合器、覆土铲等零部件组成。机器的长1110mm，宽565mm，高900mm。
2、安装
我们给它配一台相应马力的二轮手扶拖拉机，将主机的牵引框装入拖拉机的牵引盒内，对准插销轴连接孔，再用插销轴固定，使播种机与拖拉机连成为一体。就安装完成可以投入使用了。
3、工作原理
当机手离合器结合，机器在配套拖拉机的带动下前行，开沟铲开沟，同时驱动轮开始转动，通过驱动轮轴带动链轮、链条传动实现播种、施肥。也就是说，薯杯在链条带动下，提升并装上种薯，当运动到最高点后进入种薯导向管，然后排放到铲式开沟器开好的播种沟内。随着播种机的前进，倒八字覆土铲将前面开沟铲开沟壅起的浮土逐渐推入沟，将种薯覆盖，在种薯上方覆土达到5～8cm。肥料通过施肥装置和施肥导向管，将肥料施于种薯覆土的上面，接着覆土铲将沟边浮土，全部覆盖在所开沟的上方，并起出小垅。
4、播种前的调试
4.1测试传动系统的运行情况
我们提升播种机，用手转动驱动轮，检查机具的传动系统是否灵活，下种、施肥装置是否顺利转动。查看薯杯链条在运行过程中有无碰撞、搕卡现象。如果这几方面都顺利传动就可以了。
4.2调试入土角度
播种机入土角度，指机器放在平面上时，开沟铲与地面所形成的夹角。2CMF-1马铃薯分层施肥播种机入土角度调整，最好放置在较为平坦的地面上，这样较准确些。技术员调整播种机前面的位置拉杆，正常情况下，将开沟铲与地面的夹角调整成15度，也就是说开沟铲入土的角度以15度最为适宜。
4.3调试播种的深度
播种的深度是通过开沟铲柄与机架安装点的上下位置来调整的。调整时，我们根据播种的深度要求，松开固定螺帽，将开沟铲柄上下移动到需要的位置，再插上插销，拧紧固定螺帽就调整好了。马铃薯的播种深度范围在10～15cm之间都可以。
4.4调试播种行距
行距的调整主要是通过调整轮距的宽窄度来实现的。行距的宽度可根据当地种植马铃薯的实际需要而确定，一般的行距为60cm。调整行距时，具体标准为：行距等于轮距的一半，加上轮胎宽度的一半，再加上垄面宽度的一半。按照这个标准调整的结果就可以达到60cm的标准行距。
4.5调整施肥量
施肥量的多少可以调节，在机器上设置有施肥装置手柄，通过转动施肥装置的调节手柄，来改变施肥器内槽轮的有效入口长度，入口的长度越长，施肥量越大，长度稍短些，施肥量就少些。我们根据农作物播种施基肥量的多少，马铃薯的需肥量只要将槽轮调整到一半的位置就可以了。
5、下地播种
播种前，用其他动力机将播种主机运到播种地，与拖拉机连结起来，再到田间播种。
田间播种：田间播种时，一个机手操作就可以了。先在田块一边加种、加肥。如果种子箱装满，可以盛装30kg种块，肥料箱可以装15kg的复合肥，用马铃薯播种机播种，氮磷钾肥呈颗粒状，施肥才能顺利进行。种子和肥料都不一定要加满，以盛装2/3为宜，但必须在1/3以上。机械化播种最好不要在田块的中间停机，所以要根据每行的播种量计算好，最好回到原地添加种子和肥料最理想。
准备好了，发动拖拉机，机手结合离合器，挂播种挡1挡。松离合后，机器向前运行。播种系统随着地轮传动。由前置的开沟铲开沟。薯杯转动，提升种薯，将种块放入播种沟中。覆土铲在种子上面先盖一层薄土，盖土后，肥料通过施肥导管，在种薯上面施肥。这种先覆薄土，再施肥的方法，叫着分层施肥法。这样既可以保证肥料充足，又不伤害种薯。覆土铲最后完成覆土起垄。它每次播种1行，叫单行单垄。固定株距为30cm，行距60cm。垅高10～15cm，垄面宽度为15cm，垅距为40cm。播种时要注意，下肥料是否正常，薯杯运行是否正常。
第一行作业结束了，继续下一行播种时，机手要注意，调头转行和地头转弯时先分离播种机离合器，抬起手扶拖拉机把手，使播种机高于地面10～20cm。拖拉机挂1档慢速转弯调头换行。主机驱动轮要紧靠上一行作业形成的垅边进行。以保证行距合理，均匀。
6、常见故障的排除
播种时，会遇到薯杯升运链不转动，或者不下种的现象，故障发生时，先松离合，摘空档，停机。降低主机高度，使地轮接触地面。还需要适当紧固驱动轮轴螺母，然后再结合离合器，就可以成功排除。
7、播种效率
CMF-1马铃薯分层施肥播种机，每小时播种0.06mm2。如果1d播种8h，1d可以播种0.48hm2。比起人工播种，可以减少50%的播种成本。这种小型播种机，符合马铃薯生产以户为单位，种植分散，地块小的地区选用。具有较好的地区适应性。
三、马铃薯播种机的维护保养和存放
播种任务完成后，这三款马铃薯种植机应该如何保养呢？由于它们的保养基本相同，这里我们一起介绍。
1、保养
1.1要做好清洁工作，要彻底清洗播种机外表，链条、链轮、开沟器上的泥土，污物和尘土。
1.2涂抹机油。每款机器的开沟铲、链条、链轮，凡是播种机入土播种的金属部分，都要涂抹机油，以防止存放期间生锈。
1.3点黄油。三款机器旋转的轴承两端，都需要用油嘴加注黄油润滑，以起到润滑保养的作用。
对于VL19E型马铃薯双行播种机，当它连续播种50t后，都要给圆盘轴座注入足够的黄油，以保证在正常的转速下顺利覆土。
1.4检查各台机器不同部位的紧固件，如果磨损过重，要考虑及时更换。做完了这四项工作，保养的工作就完成了。可以让马铃薯播种机入库保存了。
2、存放
库房要干爽、通风，不能漏雨，避免机器受潮，更不能日晒雨淋。入库房时，要用木板或者砖头将覆土的圆盘，将开沟器垫离起来，以免接触地面，受潮生锈。这样就可以安心存放，等待明年播种季节，再次启用。
相关资料：
一、马铃薯播种机机具日常保养
1、整机磨合与保养
新机在最初使用阶段要进行充分磨合，磨合的目的在于各运转部件之间具有良好的工和间隙和润滑条件。磨合的亩数约30—50亩。磨合期内要经常观察各运转部件的工作状态。若有运转不灵活，转动部位发热等现象要及时给予排除，各坚固件要经常检查，以防松动、脱落造成机具损坏。
2、机具的润滑保养
在使用过程当中，润滑是一项重要的内容，正确地进行润滑，可以大大减少机具零件磨损和运行中的摩擦阻力。所以保养要定期进行，合理使用润滑油脂，加油前要清除油盖，油嘴及链条上的污垢，避免加油时带入内部，加油结束后，应擦净加油口附近的油渍以及从零件密封处挤出的油脂。轴承及运转摩擦部位加注合成钙基滑润脂，传送链、链轮用普通机油涂抹。
3、机具的日常维护
在播种季节应适当贮备一些易损零件，如传动链条、链节、传动链轮、排种杯及螺丝配件等以备急用。每班作业前后均要对机具进行常规检查，加注润滑脂，及时清除机具上杂草，泥土等，发现损坏部件及时更换。
4、机具提升、降落要平稳
在作业过程中，机具提升、降落十分频繁。所以机手在操作过程中一定要轻提、轻落。避免降落时急速着地，造成机具损坏，带来不必要的损失。
二、马铃薯播种机机具的保管
每季作业结束后，应将机具清理干净，并将各润滑部位按要求加注润滑油脂。更换损坏磨损过量的零部件、检修、调整、排除各部故障，对易生锈的部件进行涂油防锈，置入通风、干燥的室内存放，切记放入露天处日晒雨淋。
2012年第33期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION○机械与电子○科技信息
小型多功能精密播种机的设计
彭斌魏敏
（石河子大学机电学院新疆石河子
832003）
【摘要】本设计是根据国内外播种机的发展趋势，通用性和适应性不断提高以及本着结构简单操作灵活的原则，而设计的一种能同时完成播种施肥工作的小型多功能精密播种机。该机结构上优点，使之能适应各种田地的播种。小到1-2分大的田块，大到上百亩的田块，不管是平坝，还是浅丘地区；无论是板结的土质，还是疏松的土质都能适应。还可以根据用户的不同需求，配置合适的播种器。通过调节犁铧和种子储存孔的行距，能够轻松地播种小麦、大麦、高粱、大豆、玉米等旱粮作物。本例着重对播种机排种器、排肥器、开沟器、覆土器以及镇压轮等结构进行设计选择。
【关键词】精密播种；播种机；播种；施肥
TheDesignofaSmallPlantingFertilizationWorkMultifunctionalSophisticatedSeeder
PENGBinWEIMin
（ShiheziUniversity,ShiheziXinjiang,832003）
【Abstract】Thedesignisbasedonthedevelopmenttrendsandseeder,interoperabilityandadaptabilityinaconstantlyimprovingthestructureandoperationofflexiblesimpleprinciplesdesignedtosimultaneouslyaccomplishasmallplantingfertilizationworkmultifunctionalsophisticatedseeder.Thisstructuraladvantagessothattheycanadapttoavarietyoffieldsplanting.Applicabletoallsizesofland;Whetherplainsorhills;Whetherhardsoilorloosesoil.Wecanselecttheplantingmachineaccordingtothedifferentneedsofusers.Byregulatingplatoonofvehiclesandplowcaneasilysowwheat,barley,sorghum,soybean,cornandothercrops.Thisexamplefocusesonthedesignseederplatoonofvehicles,fertilizationdevices,trenchingvehiclesstructure.
【Keywords】Precisionplanting；Seeder；Planting；Fertilization
0前言
播种机是农业生产中关键作业环节，必须在较短的播种农时内，根据农业技术要求，将种子播到田地里去，使作物获得良好的发育生长条件。播种质量的好坏，将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮，因而对产量的影响很大。由于精密播种可以保证种子在田间最合理分布，播种量精确，株距均匀，播深一致，为种子的生长发育创造最佳条件，可以大量节省种子，减少田间间苗用工，保证作物稳产高产。因此，现代农业对精密播种机械的要求越来越迫切。
此，国外很重视提高作业速度的研究。中耕作物播种机的工作幅宽，一般单机都由3～4m增大到5～6m有的工作幅宽更大，如美国CYCLO气压式播种机系列中的16行播种机，其幅宽达11.68m。加大幅宽使播种机结构庞大笨重，使悬挂式播种机组纵向稳定性变坏，还受到地块大小、道路运输的限制。
2
2.1
播种机概述
1
1.1
精密播种机发展现状与趋势
我国精密播种机发展现状
我国从上世纪80年代末便开始研制精密播种机械。由于种子质量、整地条件、机械制造水平及机器价格等因素制约，我国80年代主要是推广半精量播种。为适应农村生产责任制的要求，大量推广了小型单体播种机。90年代以来，我国逐步推广精密播种机，有10多个企业生产了20多种型号的精密播种机。精密播种机以作物种类分为玉米及大豆精密播种机、谷物（小麦）精密播种机、甜菜精密播种机；以配套动力分为小型（5.8～13.2kW）、中型（16.2～36.8kW）和大型播种机（40.4kW以上）精密播种机；以排种器形式分为机械式和气力式两大类精密播种机；机械式中又可分为垂直圆盘式、垂直窝眼式、锥盘式、纹盘式、水平圆盘式、带夹式等形式精密播种机。1.2精密播种机的发展前景
单粒精密播种机迅速发展。在国外，中耕作物如甜菜、玉米、棉花和某些蔬菜、豆类的播种都已大量采用精密播种，主要采用机械式和气力式两种精密播种机。由于气力式播种机对种子尺寸要求不严，不需精选分级，容易达到单粒精播，而且通用性较好，又能适合较高速播种，因此使用气力式播种机越来越多。为了达到单粒精播，提高株距均匀性，大多采用可精调的刮种器，将多余的种子清除掉；为了降低投种高度，减小种子下抛速度与前进速度之间的相对速差，而设置导种轮或导种管。但是，精密播种受高速作业的影响很大。现有的精密播种机试验结果表明，一般作业速度在4～8km／h时，其株距合格率达80％以上；而作业速度提高到11～12km／h时，株距合格率下降到60％以下。可见高速精密播种机还有待进一步发展、完善。
为了在最适宦的农业技术条件下、用最短的时间做到适时播种，以及随着拖拉机功率不断增大，为了充分利用其功率，因此要求提高播种机作业的生产率。影响提高播种机组生产率的因素很多。除了提高机组的工作可靠性、减少故障、简化操作以减少辅助作业时间、提高纯工作时间的利用率外，提高生产率的最主要途径是增大播种机的工作幅宽和提高作业速度。增大播种机工作幅宽虽能直接有效地提高生产率，但加大工作幅宽使机体庞大，消耗金属多，成本高。同时，庞大的机体将受到田块大小、地头转弯以及道路运输的限制，使用不方便。因
播种机类型
播种机的类型很多，有多种分类方法。按播种方法可分为撒播机、条播机、点（穴）播机；按联合作业可分为施肥播种机、播种中耕通用机、旋耕播种机、铺地膜播种机；按牵引动力可分为畜力播种机和机引播种机，而机引播种机中，根据和拖拉机不同的连接方式，可分为牵引式、悬挂式和半悬挂式；安排中原理可分为气力式播种机和离心式播种机。
2.2播种机主要结构及功能
目前国内外播种玉米、大豆、甜菜、棉花等中各作物的播种机多数采用精密播种，即单粒点播和穴播。一般中耕作物精密播种机的组成分为以下几部分：（1）机架。（2）排种部件种子相和能达到精密播种的机械式或气力式排种器，包括可调节的刮种器和推种器。（3）排肥部件包括排肥箱、排肥器、输肥管和施肥开沟器。（4）土壤工作部件及其仿形机构包括开沟器、覆土器、仿形轮、镇压轮、压种轮及其连杆机构等。有的精密播种机还配备施撒农药和除草剂的装置。
3
3.1
中耕作物精密播种排种器
排种器的技术要求
排种器的技术要求大体上有以下几个方面：（1）排种器排种均匀稳定，排种均匀性不受外界条件变化而产生严重影响。一台播种机的排种量应该保持一致。（2）不损伤种子。（3）播种两调节范围要大。（4）通用性好。（5）工作可靠，不易堵塞。3.2立式排种器的特点
（1）结构简单，使用可靠，它由壳体、排种盘和清种刀三个零件组成。钢刀清种干净利落，寿命长，故障少，大大提高了排种器的可靠性。（2）排种盘立着用，占空间少，排种器内可装三个播种盘，解决了播种三行位置。（3）立式盘能完成大豆双行单粒点播任务，在铧犁播种部件上已经是使用了15年，效果交好。只要种子符合尺寸，破碎率不超过2%，而株距合格率平均都在98%以上。（4）立式盘侧充填，充填区域大，360°除投种区60°外都可充填，充填时间长，充填性能好，可提高作业速度，垂直窝眼排种器的切速度不大于0.2m/s，而立式盘排种器达到0.62m/s，排种仍然很好，切线速度可提高三倍多。（5）立式盘排种器种子出口处种子运动方向与机器前进方向相反，减少了种子的绝对运动速度（前进速度减去种子的切线速度），再加投种点低（65mm），大大
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科技信息○机械与电子○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2012年第33期
提高了粒距的均匀性。
4
4.1
排肥器
排肥器的要求
播种和中耕追肥机上的排肥器，主要用于排施粒状和粉状化肥、粒状复合肥以及农场自制颗粒肥料等。（1）要有一定的排肥能力，一般施肥量应在5～30kg／亩范围内可调。排肥量要均匀稳定，不架空、不堵塞、不断条。（2）通用性好，能排施多种肥料。（3）排肥工作阻力不大，工作可靠，使用调节方便，便于箱内剩余肥料的清理。（4）零部件要耐腐蚀和耐磨。
4.2排肥器的类型、特点和适用范围
根据各种类型的排肥器的特点并结合使用范围综合考虑选用振动式排肥器。振动式排肥器主要由肥箱、肥箱底座、振动板、排肥凸轮、肥量调节板、密封胶布和排肥轴等组成，有的还配有螺旋输送器。排肥量的调节主要可以动调节板和改变排肥孔大小来达到。排施流动性好的化肥时，为了防止振动板停止振动后仍有肥料自流，而设有孔壮调节板，在调节板上有300个直径为3.8mm的圆孔，移动调节板，改变排肥圆孔的数目，可达到不同的排肥量。
凸轮决定振动板的振幅和振动频率。凸轮的凸齿高度确定振幅大小。振幅过小，不能形成肥料上下循环的肥料流，也不能克服肥料之间的粘结力，因而易出现架空；振幅过大，动力消耗大和传动阻力大。振幅一般为18～20mm。在一定的转速下，凸轮齿数决定振动频率，振动频率过低，排肥均匀性变坏。振动频率太高，则肥料被镇起后尚未落下，第二次振动又使肥料镇起，其结果是实际振幅变小。对于排施易潮解的粉状化肥，其振动频率为250～280min-1较好。
（4）应有一定的回土作用，使细湿土将种子全部覆盖，以利于种子发芽。（5）要有良好的入土性能和切土能力，工作可靠，不易被杂草、残茬和土块堵塞。（6）结构简单，工作阻力小，调整、维护方便。5.2开沟器的结构类型
根据所播作物的播种要求，地区气候和土壤条件的不同，播种机应采用相应的开沟器。开沟器结构类型按其入土角不同，可分为锐角开沟器和钝角开沟器两大类。锐角开沟器的开沟工作面与地面平面的夹角，即入土角α＜90°，它通常有锄铲式、翼铲式、船形铲式和芯铧式等多种。钝角开沟器的入土角α＞90°，它包括有靴鞋式、滑刀式、单圆盘式和双圆盘式等多种。
6结论
我国是一个农业大国，虽然耕地面积广阔，但是农业生产的效率跟一些发达国家相比有着很大的差距。我所设计的小型多功能播种机就是提高农业生产效率，对实现农业生产自动化有重要的作用。由于小型播种机的结构特点，是它具有操作简单适用范围广等特点。采用专用的排种器大大降低了种子的破种率，提高了农作物的成活率。该机固有广泛的社会效益与经济效益。科
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【参考文献】
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郑树森,主编.机械零件设计手册[M].哈尔滨工业大学,1998.［１０］
作者简介：彭斌（1981—），男，新疆乌鲁木齐人，就读于新疆石河子大学机电学院，研究方向为农业机械化。
5
5.1
开沟器及其起落机构
开沟器的要求
开沟器的功用主要是在播种机工作时，开出种沟，引导种子和肥料进入种沟内，并使湿土覆盖种子和肥料。一个良好的开沟器必须符合下列要求：（1）开出的种沟要深浅一致，沟型整齐、平直，开沟深度能在一定范围内调节，以适应不同作物的播深要求。（2）开沟时不乱土层，不应将下层湿土翻至地面，也不可使干土落入沟底，应将种子和肥料导至湿土上。（3）行内中子分布均匀，种子不飞散而应都落到沟底。
［责任编辑：曹明明］
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（上接第162页）2.3结晶器2个测点的相位差：允许误差≤2.00°
2测点间的相位差△θ，公式（二）：△θ=
t1-t2
×360°其中：t1，一个振动测点的振幅过零点的时间（ms）；t2，另一个振动
测点的振幅过零点的时间（ms）；T，一个振动周期的时间（ms）；△θ，相位差（度）。
3
3．1
振动指标的测试
两侧油缸顶部附近分别安装1#、2#垂直低频振动位移传感器；结晶器附近垂直于浇铸方向安装2#水平低频振动位移传感器，平行于浇铸方向安装1#水平低频振动位移传感器。3.3测试结果
3.3.1结晶器振动振幅幅值、摆动值表（表1）3.3.2结论
从以上检测结果来看，结晶器液压振动的振幅精度、摆动值均在振动指标要求范围内。
振动指标测试仪器
国家冶金重型机械质量监督检验中心HWJ-50DM型振动分析仪3.2测点的布置
4结束语
实践证明双缸式结晶器液压振动系统精度高、使用可靠、维护方便，能够满足板坯生产的工艺要求。科
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【参考文献】
［1］马勇，王旭东，臧欣阳，姚曼，张立．结晶器液压振动台振动状态检测与分析
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作者简介：李涛（1983．11—），男，陕西宝鸡人，助理工程师，学士学位，研究方向为电气自动化。
图2结晶器液压振动装置测试简图
［责任编辑：周娜］
结晶器液压振动装置测试简图（振动装置俯视方向）如图2，左右
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大豆播种机和菜籽播种机价格
参加单位：
上海康博实业有限公司
联系电话：021-64457999
交流前提问：
1、目前大家用什么机器开沟，一个标准大 棚4条沟开沟需多少时间？
2、开沟后是否需要平垄作业？
联系电话：021-64457999
菜篮子关系着民生
联系电话：021-64457999
联系电话：021-64457999
怎么办？未来农业出路在哪？
电动准直蔬菜播种机结构设计与关键技术研究
吴红雷，袁永伟，崔保健，弋景刚
（河北农业大学机电工程学院，河北保定
摘
要：
071001）
目前，设施蔬菜播种农艺多以人工为主，而设施农业与精准农业要求农业机械沿着智能化与自动化方
向发展。为此，设计了一款适用于温室的电动准直蔬菜播种机，具备激光导航走直、转弯灵活及节能环保等优点。同时，搭建了播种机的整体结构模型，确定了差速转向为其转向方式；经过对其播种开沟功率消耗和行走功率消耗理论推导与计算，确定了无刷直流电机的功率，并且计算了蓄电池的容量。该研究为电动准直蔬菜播种机的样机试制与设计奠定了理论基础。关键词：设施农业；蔬菜播种机；电动
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中图分类号：S223．26
文献标识码：A文章编号：1003－188X（2016）08－0105－04
DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2016.08.022
0引言
我国设施蔬菜面积自20世纪90年代中期以来，
图如图1所示
。
一直稳居世界第1位，设施蔬菜面积约占世界总量的90%。就种植规模来说，我国无疑是种植大国，但设施农业机械主要借鉴于以内燃机为动力的大田机械，尺寸结构大、操作不灵活、污染环境。在能源日益紧缺的情况下，随着电池技术的发展及消费者对蔬菜品质要求的提高，研发电动精准农业机械成为一种趋势，国外（如日本、韩国等）对温室播种机具进行了研究、推广和应用；但进口机具价格高、维护不便、适应性差
［1－3］
1．排种器主动轮2．镇压轮3．覆土板4．排种器从动轮
5．开沟器6．播种机车架7．驱动轮8．蓄电池
9．调整装置支架10．激光接收器11．激光接收器自动找正装置
12．种籽盒13．控制柜14．把手15．激光发射器
图1
Fig．1
电动蔬菜播种机结构模型
Themodelofelectricvegetableseederstructure
。与国外电动农业机械的研究相比，国内研
究起步较晚且研究较少，播种机技术水平己经制约了温室蔬菜产业的进一步发展。【小型蔬菜播种机视频】
针对种植蔬菜农艺中画线、撒播、间苗、收割以人力为主，不仅浪费时间而且浪费种子，且叶类蔬菜播种不直给后期收割带来不便等现状，开发了一种电动准直蔬菜播种机。该播种机精准播种、行距可调、转向灵活，准直行走精度满足设施农业对蔬菜准直播种的农艺要求。
主要工作流程为：激光接收器自动找正装置以12V微型直流电机作为动力源。播种前，激光束照到激光接收器上，控制器判断激光束所处的位置，控制直流电机转动，直到激光束对准激光接收器中间，实现激光接收器自动对中。播种时，激光信号作为走直引导信号，控制器通过采集激光接收器接收的激光束的照射位置，判断播种机是否直线行驶；经电磁刹车技术实现左右轮差速准直校正，从而引导播种机沿着激光束平面直线行走。
1总体结构及工作流程
电动准直蔬菜播种机主要由转向系统、驱动系
统、激光引导系统和控制系统4部分组成，整机结构
收稿日期：2015－07－16
基金项目：河北省科技计划项目（13227204D）
（E－mail）作者简介：吴红雷（1988－），男，河北保定人，硕士研究生，
wuhonglei@163．com。
（E－mail）yjg通讯作者：弋景刚（1961－），男，河北沧州人，教授，
@hebau．edu．cn。
2
2．1
播种机核心部件设计
转向方式的选择
转向系统的好坏直接影响了准直精度，不同方式
的转向系统所需的控制方式也不同。对于精准设施
农业来说，所选的转向系统应该具有结构简单、便于控制、反应速度快、性能稳定及转弯半径小等特点。现对备选的四轮独立转向、阿克曼转向、差速转向及合成轴转向等4种转向方式进行比较
［4－5］
深度不一致，影响出苗率。为此，采用在驱动轮表面粘有高强度EVA胶的结构设计，不仅增加了驱动轮与地面的摩擦力，而且地面壤土经驱动轮碾压后会形成比较平整的表面，保证了种子播种深度的一致性，提高了出苗率。【小型蔬菜播种机视频】
，其结果如
表1所示。由于播种机的工作空间主要是狭小的温室大棚，要求转弯半径小或者可以原地转向，转向必须灵活可控，而且能够准直行走；另一方面由于整机以车载蓄电池为动力源，宜采用两个电驱动轮结构，因而采用差速转向系统能够满足播种机设计需要。
表1
Table1
转向方式性能比较表
Performancecomparisonofvarioussteeringmodels
四轮独立转向小高低中中
阿克曼转向中高低低中
差速转向小低低高高
合成轴转向大低中低中
项目
转弯半径结构复杂程度控制复杂程度转向驱动功率操作灵活性
图3
Fig．3
驱动轮布置方案
Objectpictureofdrivingwheels
3播种机的功率消耗和电机的选择
经过设施农业蔬菜播种调研发现：目前蔬菜播种
2．2电驱动轮结构设计
该播种机采用直流电机作为动力源，直流电机置
深度一般都在3～5mm，最深不超过10mm，播种机工作中行走速度为0．5～0．8m/s。由此可以推算出播种开沟和行走功率消耗。3．1
播种开沟功率计算
由于播种过程中地形土壤等因素比较复杂，播种开沟阻力计算一般采用简单的经验公式
［6－8］
于驱动轮内部，电机转子与驱动轮的一侧端面通过螺栓紧固在一起，电机定子轴处在驱动轮端面中心位置，与车架连接，其结构如图2所示。该驱动轮结构紧凑，便于安装，两驱动轮对称安装在播种机前方左右两侧，输出轴与车架相连，电机转动时驱动轮相对于机架产生相对转动，驱动播种机运动，如图3所示。当两个驱动轮速度相同时，播种机沿直线运动，通过控制两轮转速差，实现转向功能。
。当开
开沟器沿作业方沟器与前进方向成一水平转角φ时，
向的水平总阻力Fx可视为由以下几部分组成，即
Fx=F1+F2+F3+F4+F5
F1为切土阻力；F2为开沟器前土堆沿地面其中，
移动阻力；F3为开沟器与地面间的摩擦阻力；F4为土屑沿开沟器上升阻力；F5为土屑沿开沟器侧移阻力。
F1=KbBhsinφ
Kb为单位面积上土的切削阻力，其中，取Kb=5×104N/m2；B为开沟器宽度，取B=0．32m；h为平均切土深度，取h=0．01m；φ为开沟器水平回转角，取φ=90°。
F2=Gtμ2cosαsinφ/Ks
vm=0．693BHL；μ2为土与土的Gt=ρvmg，其中，
图2Fig．2
电驱动轮结构
摩擦因数，取μ2=0．3；Ks为土的松散系数，取Ks=1．06；H为开沟器高度，取H=0．08m；ρ为土的密度，北
33【小型蔬菜播种机视频】
方轻质土为ρ=1．2×10kg/m。
Structureofdrivingwheel
驱动轮的外形结构决定了驱动轮与地面的附着系数：表面太光滑时，容易造成打滑现象；太粗糙时地面经驱动轮碾压后会出现高低不平的情况，导致播种
F3=104K2Bλμ1
2016年8月农机化研究
主要技术参数如表2所示。
表2
Table2
编号12345678
主要技术性能参数
第8期
K2为刀刃磨损后压入土的比压力，其中，取K2=0．4MPa；λ为刀刃磨损后的接地长度，取λ=0．05m；μ1为土与钢的摩擦因数，取μ1=0．5。
F4=0．5GtcosLδsinφ
其中，δ为开沟器切削角，取δ=50°。
F5=Ｒ0μ1cosφ
Ｒ0为作用在开沟器上的法向。其中，
播种开沟功率消耗为
P1=Fx·vm
vm=0．8m/s为工作过程中最大速度。其中，
播种开沟消耗的功率由上式计算可得：P1=160W。3．2
行走功率计算
工作过程中驱动轮与地面接触部分会产生法向、切向的相互作用力，受力分析
［5］
Themaintechnicalperformanceparameters项目额定功率额定转速额定扭矩额定电流空载电流质量载重传动效率
单位Wr/minN·mAAkgkg%
参数3505009．613．42．54．8520080
如图4所示
。
电动机功率与牵引力、行驶速度、电动机扭矩和电动机转速的关系为
Pw=
FvTn
=
1000ηw9550ηw
Pw为电机功率（kW）；F为整机最大牵引力其中，
（N）；v为整机行走速度（m/s）；T为电机阻力矩（N·m）；n为电机转速（r/min）；ηw为传动效率。将相关数据带入公式可得：F=502．6N。
理论上驱动电动机可以提供502．6N的牵引力，实际所能提供的牵引力还与整机质量及地面附着系数有关。播种机行走时最大附着力FXmax与驱动轮法向反作用力FZ存在的关系为
FXmax=FZφ
FZ为驱动轮法向反作用力；φ为附着系数，其中，
图4
Fig．4
驱动轮行走受力图
Forceanalysisdiagramofthedrivewheelwalking
0．7。将数据带入式中可得：FXmax=420N。
大于播种时的整机可提供的最大牵引力为420N，作业阻力，选取电机型号合适。
行走滚动阻力计算公式为
Ff=Gsfcosα
2
Gs为整机质重，其中，取G=6×10N；f为滚动阻
4蓄电池容量计算
综动力电池作为电动准直蔬菜播种机的动力源，
力系数，取f=0．25；α为坡度角，取α=0°。
则播种行走消播种行走功率消耗为P2=Ff·vm，耗的功率为P2=120W。3．3
驱动电机的选择
无刷直流电机因具有良好的调速性能在电力拖动中得到广泛应用
［9－10］
合考虑选择技术相对成熟的铅酸蓄电池。所设计的蔬菜播种机工作幅宽b为900mm，工作效率为1600～2600m2/h。由此推算出播种机最低行走速度为ν=
s
，计算可得ν=0．51m/s。由连续作业时间确定b·t
Ib
nCbE0Dη（）
I
=3．6
2P
k－1
，其取消了电刷和换向器，直
接采用位置信号传感器感应永磁转子的位置，通过控制器逻辑判断控制相应的电极顺序得电，具有结构简单、工作稳定、寿命长、无级调速及电子刹车等功能。考虑到车载电源为蓄电池，选择无刷直流电机为播种机的驱动部件。本设计选择的霍尔无刷直流电机的
电池数，电池实际放电时间为
TN
n为电池个数；Cb为蓄电池额定容量（Ah）；其中，
2016年8月农机化研究第8期
E0为电池初始电动势，E0=12V；Dη为电池放电深度，Dη=75%；k为放电指数，k=1．3～1．4，铅酸电池k=Ib=14．58A；I为恒流放1．347；Ib为额定放电电流，
I=5．98A；P为电机的额定功率，P=350W。电电流，
Cb≥11．9Ah，带入相关数值，计算得到：工作3h时，取Cb=20Ah。
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5结论
1）针对目前设施蔬菜播种农艺多以人工为主、浪
以及叶类蔬菜播种不直给后期收割带费时间和种子，
来不便等现状，设计搭建了一种具备精准播种、行距可调、转向灵活的电动准直蔬菜播种机。
2）采取电机转子与驱动轮为一体、定子轴与机架固定，并在驱动轮表面粘有EVA胶的结构设计，不仅增加了附着力，且地面壤土经驱动轮碾压后得到比较平整的表面，保证了种子播种深度的一致性，提高了出苗率。
3）经过理论分析与推导，得出了播种机工作过程中播种开沟和行走功率消耗，确定了驱动电机的功率和型号。参考文献：
ElectricCollimatingVegetableSeederStructure
DesignandKeyTechnologyStudy
WuHonglei，YuanYongwei，CuiBaojian，YiJinggang
（CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，AgriculturalUniversityofHebei，Baoding071001，China）Abstract：Thecurrentfacilityvegetablesowingprocessisstillhuman－base，andtherequirementoffacilityagricultureandprecisionagricultureisthatagriculturalmachinerydevelopstowardsintelligentandautomaticdirections．Inthispaperwedesignaelectricvegetableseederforgreenhouse，themachineryincludesomeadvantagesthatarethelasernavigationforgostraightandFlexibleturning，energysavingandenvironmentalprotection．Wealsobuiltthestructuremodelofsee-dingmachine，determiningdifferentialsteeringforsteeringmode．Accordingtothesowingandditchingpowerconsump-tionandwalkingpowerconsumptiontheory，WedecidedtousebrushlessDCmotorandcalculatethecapacityofthebat-tery．Thatwilllaythetheoreticalfoundationforthedevelopmentanddesignofelectriccollimationplantervegetables．Keywords：facilityagriculture；vegetableseeder；electric