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摘要：免耕播种机应具有良好的通过性能，以保证田间作业质量。对2BQMJ-2型播种机进行破茬防堵机构改进，并通过田间试验考察改进后机具的田间通过性能，检验破茬作业质量，验证改进后破茬防堵机构的工作可靠性及结构设计合理性。结果表明：改进后的播种机切茬防堵结构设计合理，作业效果良好，田间通过性能得到改善。
关键词：农业机械；免耕播种机；通过性；试验研究
中图分类号：S223.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2015）06-0036-03
免耕播种是农业保护性耕作的核心技术，其应用和推广的关键在于免耕播种机的适应性。免耕播种机在作业过程中，受土壤条件、秸秆覆盖量、秸秆还田方式等因素的影响，其土壤工作部件容易产生挂草和秸秆堵塞现象，降低了机具的通过性，影响了播种质量。因此，机具通过性问题已成为免耕播种技术推广应用的“瓶颈”。
近年来，国内外诸多专家和学者对免耕播种机的通过性能进行了卓有成效的研究工作。本研究针对河北大地农业装备有限公司生产的2BQMJ-2型气吸式免耕播种机在作业过程中出现的开沟器与工作部件间隙堵塞杂草及支臂挂草现象，设计出缺口圆盘刀与双圆盘开沟器配合并后置有拨草轮的联合防堵机构。对免耕播种机通过性能中的切茬和防堵性能进行田间试验分析，检验改进后的免耕播种机通过性是否得到改善，作业效果能否满足玉米免耕播种机的农艺要求。
1 破茬防堵机构改进
在此次试验中，对2BQMJ-2气吸式免耕播种机安装了被动式缺口圆盘刀，以取代之前的犁柱式破茬刀。圆盘刀以优质65Mn钢为材料，圆盘外径增至420.0 mm，圆盘厚3.5 mm，刀刃厚2.0 mm，圆盘外圆均匀分布缺口齿数增至13个。缺口圆盘刀安装在双圆盘开沟器正前方，通过轴承与刀轴连接，可相对刀轴自由转动，刀盘机具前进方向无偏角。圆盘刀后加装拨草灭茬轮。拨草轮采用双齿啮合式，两齿盘成60°对置安装，每盘含16指型齿，齿尖直径273.0 mm。将原有犁式开沟器改为双圆盘开沟器，两圆盘夹角12°，圆盘外径315.0 mm。改进后的破茬防堵机构如图1所示。
在机具作业过程中，拖拉机提供牵引力，依靠与土壤间的摩擦力，使缺口圆盘刀不断旋转前进并切断根茬及秸秆。由于开沟器双圆盘与缺口圆盘刀旋转形成的曲面间隙较小，使堵塞物很难长时间存在于间隙中，从而避免出现壅土现象。此外，开沟器前堵塞软草、残茬及细秸秆时，旋转的拨草轮指型齿能及时清除堵塞物，防止堵塞现象的发生，保证播种机的开沟播种质量。
2 田间试验
2.1 试验目的
田间试验是指在作物、土壤、气候等外界不可控因素随机变化和不加控制的情况下对样机进行的机具工作性能测试。通过田间试验，可以考察改进后的2BQMJ-2型免耕播种机田间通过性能，检验播种机破茬作业质量；验证该破茬防堵机构的工作可靠性及结构设计的合理性，以为其进一步改进提供技术参考。
2.2 材料与方法
1） 时间和地点。试验于2015年4月24日在辽宁省新民市兴隆堡镇大喇嘛村进行。地块为秋季秸秆还田地，土质为中壤土，选择其中秸秆残差覆盖地表较好的300 m×100 m玉米田作为试验用地（如图2所示）。田间试验前，采用5点取样法测得试验地块内土壤与秸秆的相关指标：玉米秸秆覆盖率为96.1%，秸秆平均直径为2.3 cm，根茬平均高度为11.2 cm、平均深度为7.2 cm。应用称质量法计算得到秸秆平均含水率为32.77%，土壤地表下5～10 cm土层土壤含水率为14.55%。
2） 设备和工具。选用约翰·迪尔484型拖拉机作为试验动力；选用河北大地农业装备有限公司生产的2BQMJ-2型免耕播种机作为试验机具，其中，缺口切茬圆盘刀、拨草轮及双圆盘开沟器为改进后的新机构。试验前，将免耕播种机各部件紧固、润滑、调整，并与拖拉机正确连接，试运转及调试机具各部件后准备试验。此外，试验中还使用了取土器、铲子、地温计、秒表、卡尺、直尺、卷尺等工具。
2.3 通过性能试验
主要从免耕播种机田间作业时的切茬性能和防堵性能两方面来考察改进机型的通过性能。
1） 切茬性能试验。切茬性能试验是整个通过性能试验的核心内容，主要考察破茬机构对根茬及秸秆的切断效果。试验过程中，拖拉机播种机组以高速Ⅱ挡速度（约2.51 m/s）进行播种作业。
根据玉米根茬的生长特点，将玉米根茬地表以下部分根节切开，即可将玉米根茬打散，从而起到防堵作用，保障机具通过性能。破茬机构的作业质量用播种带根茬切断率来测量，公式如下：
y=×100% （1）
式中：y为播种带根茬切断率；k为所测区域内切开根茬的数量；m为所测区域内根茬的总数量。
在所测5点区域内共统计根茬124枚，其中有11枚根茬未有效切断。根据公式（1）计算得出根茬切断率为91.73%。这一结果表明：改进后的破茬装置切茬效果优异，能够满足保护性耕作的要求。
2） 防堵性能试验。对播种机防堵性能的评价，一般是通过测试者观察播种机在正常往返作业行程中是否能正常工作、不发生堵塞现象或略有堵塞能够自行解除、对作业质量是否产生影响等方面来考察播种机的通过性。可见，对免耕播种机通过性的评价在很大程度上取决于测试者的主观意识。为了减少测评的误差，特将堵塞现象加以量化，分为3个不同级别，并赋予不同分值，详见表1。采用判断现象打分方法，通过最终总体得分，评价免耕播种机的通过性能。
为了测定机具的通过性，在机组作业行程中取5条单行程地进行通过性能测试，所选地块与改进前机具防堵性能测试地块一致，每块地取连续单向作业250 m长的行程，即双边地头各预留25 m作为预留地，每隔50 m为1个观察点（即每块地取6个观察点），用观察法判断双圆盘开沟器在工作过程中的堵塞现象并进行分类，得到机具堵塞结果，见表2。对表2中改进前后机型在各地块机具堵塞得分情况进行求和汇总，结果如图3所示。 由表2和图3可以看出：改进后机型在所选5个地块中有3个地块的堵塞情况得分低于改进前机型得分，有2个地块的得分与之前机型得分持平。总体而言，改进前机型在5个地块的平均得分值为10.4分，改进后机型平均得分值为8.2分，说明改进后的机型在防堵性能方面明显优于改进前机型。
3 结论
本研究按照国家相关标准，针对改进后的河北大地农业装备有限公司生产的2BQMJ-2型气吸式免耕播种机的田间通过性能，制定并进行了合理的田间试验，应用适宜的评价方法得出关于该型播种机通过性能的相关结论：
1） 改进后的免耕播种机破茬机构能完成垄上连续切茬作业，作业后地块无明显长秸秆及杂草；作业后地表平整，未出现改进前犁柱式破茬机构造成的深坑现象；根据所测地块破茬情况得出该机构切茬率达91.73%，破茬效果能够满足免耕播种的技术要求。
2） 2BQMJ-2免耕播种机在高速Ⅱ挡连续作业6 h过程中，双圆盘开沟器偶尔有轻微挂草现象，未出现壅土现象，堵塞物可在拨草轮作用下被清走。采用对机具相关部件堵塞现象进行量化打分的方法对改进前后机型的防堵性能进行比较，结果表明：改进前机型在所选地块得分平均值为10.4分，改进后机型在相同地块得分平均值为8.2分，改进后机型防堵性能方面明显优于改进前。
3） 改进后的免耕播种机与改进前相比，切茬作业效果更好，切茬防堵机构更为合理，田间通过性能得到改善，机具适应性能得到提高。
参考文献
[1] 李宝筏.农业机械学[M].中国农业出版社，2003.
[2] 邱立春，纪凤芳.农业生产技术研究——理论与实践[M].沈阳：高等教育出版社，2002.
[3] 高焕文，李同盈.保护性耕作技术与机具[M].北京：化学工业出版社，2004.
[4] 马洪亮，高焕文，魏淑艳.驱动缺口圆盘玉米秸秆根茬切断装置的研究[J].农业工程学报，2006，22（5）：86-89.
[5] 姜铁军.免耕播种机轮齿式破茬机构设计与试验研究[D].长春：吉林大学，2013.
[6] 赵娟伟.ZBMF-4型玉米免耕播种机的研究[D].保定：河北农业大学，2007.
Passing Performance of Type 2BQMJ-2 No-tillage Seeder
QI Peng2， DI Wei1， GAO Fuqiang2
（1. Shenyang Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110015， China； 2. College of Engineering， Shenyang Agricultural University， Shenyang 110161， China）
Abstract： No-tillage seeder should have good passing performance in order to assure the quality of field operation. In the article， it aimed to improve the part of cutting stubble and avoiding block of type 2BQMJ-2 seeder， meanwhile observe the passing performance of the improved machinery by field tests， inspect the quality of cutting stubble operation， and verify working stability and rationality of structure design for the improved part. The result showed that the structure of the improved part is logical， its operation effect is good， and the passing performance in the field is improved.
Key words： agricultural machinery； no-tillage seeder； passing ability； experiment research
关键词：农业机械；免耕播种机；通过性；试验研究
中图分类号：S223.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2015）06-0036-03
免耕播种是农业保护性耕作的核心技术，其应用和推广的关键在于免耕播种机的适应性。免耕播种机在作业过程中，受土壤条件、秸秆覆盖量、秸秆还田方式等因素的影响，其土壤工作部件容易产生挂草和秸秆堵塞现象，降低了机具的通过性，影响了播种质量。因此，机具通过性问题已成为免耕播种技术推广应用的“瓶颈”。
近年来，国内外诸多专家和学者对免耕播种机的通过性能进行了卓有成效的研究工作。本研究针对河北大地农业装备有限公司生产的2BQMJ-2型气吸式免耕播种机在作业过程中出现的开沟器与工作部件间隙堵塞杂草及支臂挂草现象，设计出缺口圆盘刀与双圆盘开沟器配合并后置有拨草轮的联合防堵机构。对免耕播种机通过性能中的切茬和防堵性能进行田间试验分析，检验改进后的免耕播种机通过性是否得到改善，作业效果能否满足玉米免耕播种机的农艺要求。
1 破茬防堵机构改进
在此次试验中，对2BQMJ-2气吸式免耕播种机安装了被动式缺口圆盘刀，以取代之前的犁柱式破茬刀。圆盘刀以优质65Mn钢为材料，圆盘外径增至420.0 mm，圆盘厚3.5 mm，刀刃厚2.0 mm，圆盘外圆均匀分布缺口齿数增至13个。缺口圆盘刀安装在双圆盘开沟器正前方，通过轴承与刀轴连接，可相对刀轴自由转动，刀盘机具前进方向无偏角。圆盘刀后加装拨草灭茬轮。拨草轮采用双齿啮合式，两齿盘成60°对置安装，每盘含16指型齿，齿尖直径273.0 mm。将原有犁式开沟器改为双圆盘开沟器，两圆盘夹角12°，圆盘外径315.0 mm。改进后的破茬防堵机构如图1所示。
在机具作业过程中，拖拉机提供牵引力，依靠与土壤间的摩擦力，使缺口圆盘刀不断旋转前进并切断根茬及秸秆。由于开沟器双圆盘与缺口圆盘刀旋转形成的曲面间隙较小，使堵塞物很难长时间存在于间隙中，从而避免出现壅土现象。此外，开沟器前堵塞软草、残茬及细秸秆时，旋转的拨草轮指型齿能及时清除堵塞物，防止堵塞现象的发生，保证播种机的开沟播种质量。
2 田间试验
2.1 试验目的
田间试验是指在作物、土壤、气候等外界不可控因素随机变化和不加控制的情况下对样机进行的机具工作性能测试。通过田间试验，可以考察改进后的2BQMJ-2型免耕播种机田间通过性能，检验播种机破茬作业质量；验证该破茬防堵机构的工作可靠性及结构设计的合理性，以为其进一步改进提供技术参考。
2.2 材料与方法
1） 时间和地点。试验于2015年4月24日在辽宁省新民市兴隆堡镇大喇嘛村进行。地块为秋季秸秆还田地，土质为中壤土，选择其中秸秆残差覆盖地表较好的300 m×100 m玉米田作为试验用地（如图2所示）。田间试验前，采用5点取样法测得试验地块内土壤与秸秆的相关指标：玉米秸秆覆盖率为96.1%，秸秆平均直径为2.3 cm，根茬平均高度为11.2 cm、平均深度为7.2 cm。应用称质量法计算得到秸秆平均含水率为32.77%，土壤地表下5～10 cm土层土壤含水率为14.55%。
2） 设备和工具。选用约翰·迪尔484型拖拉机作为试验动力；选用河北大地农业装备有限公司生产的2BQMJ-2型免耕播种机作为试验机具，其中，缺口切茬圆盘刀、拨草轮及双圆盘开沟器为改进后的新机构。试验前，将免耕播种机各部件紧固、润滑、调整，并与拖拉机正确连接，试运转及调试机具各部件后准备试验。此外，试验中还使用了取土器、铲子、地温计、秒表、卡尺、直尺、卷尺等工具。
2.3 通过性能试验
主要从免耕播种机田间作业时的切茬性能和防堵性能两方面来考察改进机型的通过性能。
1） 切茬性能试验。切茬性能试验是整个通过性能试验的核心内容，主要考察破茬机构对根茬及秸秆的切断效果。试验过程中，拖拉机播种机组以高速Ⅱ挡速度（约2.51 m/s）进行播种作业。
根据玉米根茬的生长特点，将玉米根茬地表以下部分根节切开，即可将玉米根茬打散，从而起到防堵作用，保障机具通过性能。破茬机构的作业质量用播种带根茬切断率来测量，公式如下：
y=×100% （1）
式中：y为播种带根茬切断率；k为所测区域内切开根茬的数量；m为所测区域内根茬的总数量。
在所测5点区域内共统计根茬124枚，其中有11枚根茬未有效切断。根据公式（1）计算得出根茬切断率为91.73%。这一结果表明：改进后的破茬装置切茬效果优异，能够满足保护性耕作的要求。
2） 防堵性能试验。对播种机防堵性能的评价，一般是通过测试者观察播种机在正常往返作业行程中是否能正常工作、不发生堵塞现象或略有堵塞能够自行解除、对作业质量是否产生影响等方面来考察播种机的通过性。可见，对免耕播种机通过性的评价在很大程度上取决于测试者的主观意识。为了减少测评的误差，特将堵塞现象加以量化，分为3个不同级别，并赋予不同分值，详见表1。采用判断现象打分方法，通过最终总体得分，评价免耕播种机的通过性能。
为了测定机具的通过性，在机组作业行程中取5条单行程地进行通过性能测试，所选地块与改进前机具防堵性能测试地块一致，每块地取连续单向作业250 m长的行程，即双边地头各预留25 m作为预留地，每隔50 m为1个观察点（即每块地取6个观察点），用观察法判断双圆盘开沟器在工作过程中的堵塞现象并进行分类，得到机具堵塞结果，见表2。对表2中改进前后机型在各地块机具堵塞得分情况进行求和汇总，结果如图3所示。 由表2和图3可以看出：改进后机型在所选5个地块中有3个地块的堵塞情况得分低于改进前机型得分，有2个地块的得分与之前机型得分持平。总体而言，改进前机型在5个地块的平均得分值为10.4分，改进后机型平均得分值为8.2分，说明改进后的机型在防堵性能方面明显优于改进前机型。
3 结论
本研究按照国家相关标准，针对改进后的河北大地农业装备有限公司生产的2BQMJ-2型气吸式免耕播种机的田间通过性能，制定并进行了合理的田间试验，应用适宜的评价方法得出关于该型播种机通过性能的相关结论：
1） 改进后的免耕播种机破茬机构能完成垄上连续切茬作业，作业后地块无明显长秸秆及杂草；作业后地表平整，未出现改进前犁柱式破茬机构造成的深坑现象；根据所测地块破茬情况得出该机构切茬率达91.73%，破茬效果能够满足免耕播种的技术要求。
2） 2BQMJ-2免耕播种机在高速Ⅱ挡连续作业6 h过程中，双圆盘开沟器偶尔有轻微挂草现象，未出现壅土现象，堵塞物可在拨草轮作用下被清走。采用对机具相关部件堵塞现象进行量化打分的方法对改进前后机型的防堵性能进行比较，结果表明：改进前机型在所选地块得分平均值为10.4分，改进后机型在相同地块得分平均值为8.2分，改进后机型防堵性能方面明显优于改进前。
3） 改进后的免耕播种机与改进前相比，切茬作业效果更好，切茬防堵机构更为合理，田间通过性能得到改善，机具适应性能得到提高。
参考文献
[1] 李宝筏.农业机械学[M].中国农业出版社，2003.
[2] 邱立春，纪凤芳.农业生产技术研究——理论与实践[M].沈阳：高等教育出版社，2002.
[3] 高焕文，李同盈.保护性耕作技术与机具[M].北京：化学工业出版社，2004.
[4] 马洪亮，高焕文，魏淑艳.驱动缺口圆盘玉米秸秆根茬切断装置的研究[J].农业工程学报，2006，22（5）：86-89.
[5] 姜铁军.免耕播种机轮齿式破茬机构设计与试验研究[D].长春：吉林大学，2013.
[6] 赵娟伟.ZBMF-4型玉米免耕播种机的研究[D].保定：河北农业大学，2007.
Passing Performance of Type 2BQMJ-2 No-tillage Seeder
QI Peng2， DI Wei1， GAO Fuqiang2
（1. Shenyang Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110015， China； 2. College of Engineering， Shenyang Agricultural University， Shenyang 110161， China）
Abstract： No-tillage seeder should have good passing performance in order to assure the quality of field operation. In the article， it aimed to improve the part of cutting stubble and avoiding block of type 2BQMJ-2 seeder， meanwhile observe the passing performance of the improved machinery by field tests， inspect the quality of cutting stubble operation， and verify working stability and rationality of structure design for the improved part. The result showed that the structure of the improved part is logical， its operation effect is good， and the passing performance in the field is improved.
Key words： agricultural machinery； no-tillage seeder； passing ability； experiment research