摘要:针对远志播种作业田面平整度差、破除地表板结效果不明显、种子分散不匀及播幅窄等问题，设计了在开沟机构、播种机构前设置旋耕机构，使平田整地、开沟、播种、镇压一次完成作业的专用旋播机，为远志的规模化种植、降低劳动强度、减少生产成本和提高播种质量起到了积极的促进作用。试验结果表明:同一播幅中，垄与垄之间苗数的变异系数为5.33，种子播种的均匀程度良好。
关键词:旋播机;旋耕机构;开沟机构;播种机构;镇压机构;操作技术;远志
0引言
“远志”(据《神农本草经》记载)具有安神益智[1]、祛痰[2]、消肿[3]的功能，是传统的中药材，其种子表面带有绒毛且颗粒小。播种是农业生产的重要环节之一，播种质量的好坏直接影响农作物的出苗和生长。远志的播种深度要求深度较浅，属于地表播种类药材，播种时要求地面平整、地表不能有较厚的板结层，且虚土层不能太厚。
在整地环节，现有技术为播种前大多使用铁耙利用手扶拖拉机或牲力作为动力将地耙平，破除板结层，为播种做好准备，但整地效果不理想，且劳动强度大。
在播种环节中，现有远志播种机为在小麦播种机基础上通过改造开沟器研制的，方法为缩小开沟深度，增加开沟器宽度，并将开沟器后方种子落下的方向加装一块带有一定角度的、上面焊有一定排列性状突起物的铁片，以打散落下种子的流体结构，以达到在地面一定的宽幅面上均匀分布种子的目的;然后，进行覆土、镇压等工序，完成远志的播种作业。
上述机具在实际生产作业过程中效果还是不理想，主要原因:一是远志种子特殊的农艺性状，要求种子在地面以一定的宽幅面上均匀分布，但现有的播种机结构种子分散不均匀，效果不理想;二是远志的播种深度浅，对整地的质量要求较高，而现实生产中现有远志播种机因整地效果不太好，只有2～3单体的播种机适宜，极大地限制了5～6单体以上的大型播种机在生产上的应用。
为此，根据近几年远志播种的工作实践，考察和分析了旋耕机及小麦、谷子、高粱等播种机械的优点和缺点，设计了集于松表土、平田整地、开沟、播种、镇压一体的一次完成作业的远志专用旋播机，且经生产实践获得了较理想的结果。
1总体设计及技术参数
1.1总体设计方案
针对目前远志播种作业中存在的田面平整度差、破除土壤板结层效果不明显、种子分散性差及播幅窄等实际问题，考查分析了目前农业生产上使用的旋耕机和小麦、谷子等播种机结构[4-8]，结合近几年的工作实践，设计时在开沟机构、播种机构前方设置了与旋耕机构于一体的远志专用旋播机。这样既能够打破土壤板结层，又能更好地平整田面，从而使开沟、播种、镇压作业环节中各机构与土壤接触的作业面都在一个平面上，保证播种面的连续性、平整性，并能极大地减轻劳动强度，提高播种质量作业效率。
1.2技术参数
其主要技术参数如下:
外形尺寸/mm(长×宽×高):2050×1520×960
配套动力/kW:36.8
工作幅宽/mm:1500
作业效率hm2·h-1:0.47～0.53
作业行数/行:6
行距/mm:250
旋耕深度/mm:10～180
工作深度/mm:30～50
工作幅宽/mm:1500
播种深度/mm:2～3
2关键部件的设计、连接及相关参数
远志专用旋播机的结构如图1和图2所示。旋耕机构、开沟机构、播种机构和镇压机构从前至后设置于机架上，机架前端设置有与牵引装置连接的牵引架。机架包括第一机架和第二机架:第一机架上设置有旋耕机构，第二机架上设置有开沟机构、播种机构和镇压机构。
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2.1旋耕机构的设计及相关参数
根据远志专用旋播机整体设计要求及各个部件功能的发挥，旋耕机构设置在第一机架上，第一机架与第二机架上方通过中央拉杆连接，下方通过左右螺栓顶杆连接。第一机架和第二机架之间设置有可调整相对高度的升降螺母，可调整第一机架和第二机架之间的相对高度，也可调整旋耕机构和开沟机构、播种机构和镇压机构之间的相对高度，以适应不同的土壤类型、土壤干湿度及播种深度等要求。
旋耕机构的主要作用是破除地表板结层和平整田面，远志播种的正常旋耕深度为3～5cm，且还可以除掉高度3cm以下的杂草。如杂草较高较多，可适当增加旋耕深度，但不宜超过10cm，避免影响播种深度的调节;如果地面不太平整，通过调整升降螺栓来减小第一机架与第二机架之间的高度差，以使旋耕深度增加，并通过旋耕机构后方的刮板将地整平，但旋耕深度不超过10cm，否则会影响播种深度的调节。
旋耕机构的工作宽度为150cm，作业深度可根据作业要求在1～18cm的范围内调整。
2.2开沟机构的设计及相关参数
根据整体设计要求及开沟机构的作用将其活动设置于远志专用旋播机的第二机架上，开沟机构根据地形条件及土壤墒情独立调整开沟深度。机架上设置有套管，套管上设置有通孔，通孔上设置有固定螺栓。开沟机构上表面设置有相应的套管，固定螺栓通过调整开沟机构在机架上的相对位置来控制开沟深度。开沟机构为6个，等行距分布。
2.3播种机构的设计及相关参数
播种机构是远志专用旋播机的核心部件，如何将其与旋耕机构、开沟机构和镇压机构有机地组合起来，且使各个机构的工作面整合在同一个工作面上是设计的难点和重点。
依据播种机构在整体设计中的作用将播种机构设置于开沟机构上方的第二机架上，如图3～图5所示。播种机构可以根据地形条件及土壤墒情独立调整播种深度，机架上设置有套管，套管上有通孔，通孔上设置有固定螺栓，播种机构表面设置有相应的套管，通过调整固定螺栓调整播种机构在机架上的相对位置以控制播种深度。
播种机构由种箱、排种器和播种器组成，种子分排均匀、种子下落分散均匀是播种机构设计的目的所在。播种器为中空薄壁结构，分为两部分:第一部分开口设置为圆筒状，和排种器相连，圆筒状开口垂直向上设置;另一端开口设置为开口垂直向下的矩形开口，播种器整体结构由上端圆筒状开口渐变为另下端矩形开口。第二部分两端均为矩形开口，第一端的矩形开口与第二端的矩形开口连接处底部设置过渡弧面管连接，播种器第二部分远离播种器第一部分的一端矩形开口所在平面与水平面角度为45°。
播种器第二部分上设置有阻挡器。设置阻挡器的目的是使远志种子下落过程中分散均匀，阻挡器包括位于靠近过渡弧面的第一阻挡器和若干个第二阻挡器。第一阻挡器由相互垂直的第一挡板和第二挡板组成，第一挡板和第二挡板的厚度相等，第一挡板和第二挡板与播种器第二部分的矩形开口所在平面分别具有45°和135°夹角。
阻挡器包括若干第二阻挡器。第二阻挡器分布设置在第一阻挡器的第一挡板和第二挡板的延长线上，第二阻挡器之间设置有允许远志种子下落的间隙。
第二阻挡器设置有若干六角螺母。六角螺母焊接到播种器第二部分的内部平面上或六角螺母通过螺栓固定到播种器第二部分的内部平面上;播种器上设置有相配合的通孔，六角螺母的厚度小于等于第一挡板的厚度，用于增大远志种子的播撒宽度。
播种器总体高度300mm，播种器第一部分上端圆筒状开口内径36mm，外径42mm。播种器第二部分高165mm，下端矩形状开口处长160mm，宽30mm，厚度为3mm，过渡弧面的切线与水平面的夹角为45°，两个播种器的间距为90mm，且与排种器连接的地方与地面垂直;下半部分有圆筒状渐变为扁平状，为弧线形设计，接触地面时扁平状开口处宽160mm、高165mm，弧线的切线与地面的夹角为45°。
2.4镇压机构的设计及相关参数
镇压机构的设置主要是针对黄土高原山西的土壤类型和气候特点而设计的，目的是保持土壤水分、减少土壤水分蒸发和促进种子与土壤接触，使远志种子在雨季萌发，幼苗在入冬前达到正常的生理指标而正常越冬。
镇压机构设置于播种机构后的机架上，镇压机构包括与机架后端下方相连的镇压轮，镇压轮根据地形条件及土壤墒情独立调整镇压深度。机架上设置有套管，套管上设置有通孔，通孔上设置有固定螺栓，镇压轮上表面设置有相应的套管，固定螺栓调整镇压机构在机架上的相对位置，从而调整镇压轮的镇压深度，还包括可根据作业需求调整配重的配重架;每个镇压轮的轮面宽度比播种器稍宽，为175mm、直径165mm，两个镇压轮的间距为75mm，质量为5kg，并可根据作业要求在配重架上增加配重，使每个镇压轮的镇压质量达到30kg。
3操作技术要点
3.1选择雨季播种可获远志苗全苗旺
远志种子较小，属于地表播种类药材。山西的气候特点属于大陆性季风气候:冬季较长且寒冷干燥;夏季炎热雨水集中;春季气候多变，风沙较多;秋季短暂，气温年份间差异较大;年降雨量400～600mm。雨量分布情况是春、秋两季各占15%～20%，夏季占50%～60%，冬季仅占2%～3%。一年中80%的雨量降在了6-9月。所以，远志播种期选择在6月下旬-7月上、中旬比较合适，既保证了远志的正常出苗，又有充足水、热、光资源供幼苗正常生长，保证安全越冬。
3.2配备合适的牵引动力装置
根据近几年的工作实践经验认为:牵引动力装置为25.7～36.8kW的四轮拖拉机，要求拖拉机的轮边距(最外)不应超过1350mm。将远志专用旋播机的第一牵引机架与拖拉机连接，随着拖拉机的行驶，合理控制档位及车速，带动远志专用旋播机装置前行，实现远志播种的旋耕、开沟、播种及镇压作业一次完成。
3.3农机手在操作中使用低4挡、全油门
旋耕机转速越高，行进速度越慢，旋耕效果越好，所以档位越低，油门越大，效果越好。
播种机构要求行进速度较快，通过地轮与地面摩擦传动带动链条使排种器转动，排种器转动越快，种子下落速度越快，与阻挡器发生碰撞后能够更好地打散种子下落过程中形成的流体结构，从而使种子通过播种器第二部分的出口处时分散性更好。作业效率以0.47～0.53hm2/h为宜。
3.4操作过程中要时刻注意播种深度
通过液压升降杆及时调节，播种效果要求为远志种子在地面均匀分布，种子顶部的小白头与地面持平，肉眼可见，种子带有绒毛的灰色部分种植于土壤中，肉眼不可见，此点尤为重要，操作难度较大，镇压轮镇压后播种面平整、紧实。
4田间试验与结果
4.1试验条件
新型“远志专用旋播机”的播种试验于2018年6月22日在山西省农业科学院经济作物研究所中药材课题试验基地进行。试验区为山西中部，气候条件属大陆型季风气候，年降雨量470mm左右，年平均气温10℃，土壤类型为褐土型壤土，耕作层0～20cm土壤有机质为1.407%，全氮0.0591%，全磷(P2O5)0.155%，速效氮38.8mg/kg，速效磷(P2O5)14.5mg/kg，土壤含水率为10.1%(测量深度小于5cm)。播种试验地块面积为2.7hm2。
4.2试验结果与出苗情况
2018年9月23日，在山西省农业科学院经济作物研究所中药材课题试验地随机选择具有代表性的调查点调查出苗数，在不同调查点的同一条播幅上分别截取单垄长88.8cm(相当于单垄面积2平方尺)分别调查各垄的出苗数，重复3次。出苗情况的调查结果如表1所示。
5结论
1)远志专用旋播机的研制系统地解决了山西及北方地区远志播种作业中整地平整度差、破除表土板结效果不明显及种子分散不匀等技术性问题，使平田整地、开沟、播种、镇压作业环节中各机构与土壤接触的作业面都在一个平面上，保证了播种面的连续性、平整性，为当地远志等小籽粒种子地表播种类药材的规模化种植、减轻劳动强度、减少生产成本及提高播种质量提供了技术设备支撑。
2)试验结果统计分析表明:同一播幅中垄与垄之间苗数的变异系数为5.33小，种子播种的均匀程度良好。
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