機(jī)械精密播種技術(shù)是一項(xiàng)科技含量高、節(jié)約成本、增加效率的適用技術(shù)，是保護(hù)性耕作的重要內(nèi)容之一。穴播是實(shí)現(xiàn)精密播種的主要技術(shù)，其中穴播器是實(shí)現(xiàn)穴播技術(shù)的關(guān)鍵部件， 穴播機(jī)械也逐漸成為播種機(jī)械的重要組成部分。穴播機(jī)主要由排種器和穴播器兩個(gè)核心部件組成，排種器的主要功能是根據(jù)播種需要均勻取種并排到穴播器當(dāng)中； 穴播器的主要功能是將種子植入到成穴的土壤中。
        山東理工大學(xué)課題組先后研究設(shè)計(jì)出了連桿開啟式舵輪穴播器、杠桿開啟式舵輪穴播器等系列穴播器。
        研制的穴播器應(yīng)用在播種機(jī)械上均是采用上位排種器， 種子依靠自身重力沿著輸種管排到穴播器當(dāng)中。但是，由于上位排種器與穴播器間隔距離較大， 種子輸送時(shí)間過長且受輸種管的摩擦力、振動(dòng)等作用，導(dǎo)致穴播器二次排種不精確而出現(xiàn)空穴、重播等現(xiàn)象。還有就是上位排種器排種精確度不高，導(dǎo)致最終播種不精確。為了解決上述問題提高播種質(zhì)量，首先，提高排種器排種精度；其次，縮短落種距離。因此，本文研究設(shè)計(jì)了舵輪勺式組合穴播器。
        1 且穴播器的基本結(jié)構(gòu)及原理 
        1.1 基本結(jié)構(gòu) 舵輪勺式組合穴播器外形似舵輪，類似舵柄的入土成穴器均勻分布在舵輪邊緣。主要組成部分為內(nèi)置勺式排種器、導(dǎo)種輪、動(dòng)盤、定盤、入土成穴的動(dòng)瓣、定瓣以及復(fù)位彈簧等。其中關(guān)鍵部件入土成穴器的動(dòng)瓣和定瓣采用杠桿原理， 在凸輪擋塊的作用下完成入土成穴器的開閉投種。
        穴播器輪軸固定在機(jī)架上， 動(dòng)盤由軸承定位在輪軸上，可繞輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)；入土成穴器均勻分布在動(dòng)盤邊緣，呈放射狀，定瓣焊合在輪盤上，動(dòng)瓣用細(xì)長螺栓鉸接在動(dòng)盤上，部分嵌入定瓣，在復(fù)位彈簧的拉力作用下與定瓣扣合， 防止入土成穴時(shí)堵土，動(dòng)瓣受到凸輪擋塊阻擋力時(shí)，繞螺柱軸轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，按杠桿原理打開；定盤用鍵固定在輪軸上，由軸套定位,不隨機(jī)組前進(jìn)而轉(zhuǎn)動(dòng)；凸輪擋塊用螺栓固定在定盤上方便拆卸； 復(fù)位彈簧用螺栓固定在動(dòng)瓣頂部和動(dòng)盤的孔內(nèi)，略微成拉伸狀態(tài)，保證入土成穴器非開啟狀態(tài)下保持關(guān)閉狀態(tài)；排種器由勺輪、導(dǎo)種輪以及兩者之間的隔板組成，勺輪與導(dǎo)種輪由螺栓固定在動(dòng)盤上， 保證與動(dòng)盤同步轉(zhuǎn)動(dòng)， 能將種子準(zhǔn)確投放到各個(gè)入土成穴器當(dāng)中， 隔板夾在勺輪與導(dǎo)種輪中間， 并且與動(dòng)盤扣合，隔板不隨動(dòng)盤同步轉(zhuǎn)動(dòng)，上方帶有開口，方便投種。
        1.2 工作原理 
        播種機(jī)未工作時(shí)， 上位種箱中的種子經(jīng)輸種管輸送到下位的種箱中，保證其時(shí)刻充滿種子。機(jī)組工作時(shí)，入土器逐個(gè)插入土壤,土壤對入土器的反作用力和機(jī)架對舵輪的牽引力形成力矩,驅(qū)動(dòng)舵輪轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)盤在地面滾動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)勺輪和導(dǎo)種輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)。勺輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)種勺會(huì)從種箱中舀上數(shù)粒種子，隨著勺輪轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，勺內(nèi)的種子在種箱種子摩擦力以及自身重力作用下， 轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)，多余的種子靠自身重力下滑掉落，排種勺中只剩下一粒種子被帶到盤的上方， 從隔板開口掉入導(dǎo)種輪槽中， 每個(gè)導(dǎo)種輪槽對應(yīng)著一個(gè)入土成穴器，當(dāng)導(dǎo)種輪槽轉(zhuǎn)到投種區(qū)時(shí)，種子依靠離心力和重力掉入入土成穴器， 從而使種子精確投入到入土成穴器當(dāng)中。
        入土成穴器在非排種狀態(tài)時(shí)關(guān)閉，使種子不至于提前漏出。機(jī)組前進(jìn)時(shí)， 穴播器上的入土成穴器在重力作用下逐個(gè)插入土壤， 當(dāng)一個(gè)入土成穴器達(dá)到入土最深位置后(與地面垂直)，入土成穴器動(dòng)瓣的頂部與凸輪擋塊接觸， 動(dòng)瓣在擋塊作用下打開并逐漸增大角度，當(dāng)開啟角度大于種子體積時(shí)，種子在重力作用下落入土壤。
        為防止夾土，動(dòng)瓣的張開狀態(tài)沿凸輪輪廓線保持不變， 直到定瓣離開土壤一定高度， 動(dòng)瓣在復(fù)位彈簧的拉力作用下閉合完成一次播種。這樣，舵輪在牽引力作用下，入土成穴器依次插入土壤完成二次等播種。
        2 主要部件結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì) 
        2.1 動(dòng)盤半徑及入土成穴器個(gè)數(shù) 
        動(dòng)盤半徑由穴距L、播深h1、入土成穴器個(gè)數(shù)z 等綜合確定。設(shè)動(dòng)瓣在輪盤外的高度為h0，實(shí)際滾動(dòng)半徑為Rs，則有Rs=R+h0-kh1。
        2.2 凸輪擋塊 
        按成穴開啟要求，擋塊設(shè)計(jì)為升線、保持線、降線三段結(jié)構(gòu)形式。安裝時(shí)兩端點(diǎn)到輪軸中心的距離與動(dòng)瓣頂端到輪軸中心的距離相同， 并保證入土成穴器入土最深時(shí)開始打開。為使擋塊易于加工、入土成穴器關(guān)閉時(shí)振蕩較小，取α1＝α3，且α1越小，入土成穴器打開越快，實(shí)現(xiàn)播深越準(zhǔn)確。為保證入土成穴器打開時(shí)不堵土，關(guān)閉時(shí)不夾土，應(yīng)使其出土后再開始關(guān)閉。
        2.3 入土成穴器總成
        設(shè)計(jì)定瓣與動(dòng)盤一體， 其內(nèi)徑d 取決于種子顆粒大小，一般取d＞43dz(mm)，本設(shè)計(jì)取d=24mm；其外徑dw=P。動(dòng)瓣外徑dw′與定瓣內(nèi)徑d 有裝配間隙，取dw＝24－0.5-0.2mm；動(dòng)瓣內(nèi)徑d1為：d1=d-2Δr-λ3其中Δr———?jiǎng)影瓯诤瘢琺m；λ3———?jiǎng)印⒍ò觊g裝配間隙，mm。動(dòng)瓣高度H 為：H＝h0+h0′=h0+R-RN其中h0′———?jiǎng)影暝谳啽P內(nèi)的高度。在滿足與輪盤種腔不干涉的情況下，h0可取最大值R-RN，以得到較大的力臂， 使開啟更容易。經(jīng)分析取d1=20mm，H＝130mm，入土成穴器傾角β=35°。
        2.4 排種器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)
        本文采用了勺式排種器和導(dǎo)種輪為入土成穴器精確供種，勺式排種器提高了取種精度，導(dǎo)種輪實(shí)現(xiàn)精確供種。設(shè)計(jì)時(shí)，勺輪上的小勺數(shù)、導(dǎo)種輪的輪槽數(shù)與入土成穴器的個(gè)數(shù)相等為10 個(gè)，且輪槽與入土成穴器的動(dòng)瓣一一對應(yīng)， 保證種子準(zhǔn)確落入成穴器當(dāng)中。為了滿足取種和投種的要求，將勺柄傾斜10°，勺輪指端種勺的勺型為斜圓槽。導(dǎo)種輪上的輪槽也設(shè)計(jì)成傾斜10°，方便儲存種子轉(zhuǎn)到投種區(qū)時(shí)順利將種子投放到入土成穴器當(dāng)中。導(dǎo)種輪的半徑取決于凸輪擋塊內(nèi)輪廓線的半徑以及動(dòng)瓣深入到動(dòng)盤的高度， 為了防止摩擦將導(dǎo)種輪半徑設(shè)計(jì)為124mm，保證導(dǎo)種輪、勺輪以及動(dòng)盤同步轉(zhuǎn)動(dòng)，不被干涉。
        3 結(jié)語 
        采用勺輪排種器提高了排種精度， 勺輪與穴播器的組合縮短了供種距離， 降低了由上位排種器供種造成的不確定性， 另外內(nèi)置導(dǎo)種輪進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了精確供種。通過播種試驗(yàn)臺實(shí)驗(yàn)，該組合具有良好的播種效果。