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高效农机解决小麦绿色耕播难题

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-05-28  来源:中国科学报
核心提示:目前,我国播种机发展经历了多次变革,但迄今播种作业仍然存在秸秆还田深度偏浅、播种精度不足、复式作业程度较低等难题,严重制约着农村种植业的可持续发展。由王首驿等五名大学生研发的小麦播种机——双轴深耕匀混智能化贴地播种复式作业机,有效解决了“卡脖子”难题。
  再过几天,江苏泰州红旗农场的100多亩小麦就要开镰了。扬州大学机械工程学院的五名大学生,如同迎接“新生儿”的母亲一般,满怀欣喜与期待。这100多亩小麦正是采用了他们所研发的精准高效小麦播种机进行了播种。根据预测,小麦将增产12%左右,净收入约增加1.4万元。
 
  目前,我国播种机发展经历了多次变革,但迄今播种作业仍然存在秸秆还田深度偏浅、播种精度不足、复式作业程度较低等难题,严重制约着农村种植业的可持续发展。
 
  由王首驿等五名大学生研发的小麦播种机——双轴深耕匀混智能化贴地播种复式作业机,有效解决了“卡脖子”难题。
 
  “农机先锋”

  将热爱融入专业
 
  2018年初,王首驿与另外四名同学组成研究团队,瞄准精准高效小麦播种机这一研究课题,在张瑞宏教授早先研制的贴地播种作业机的基础上,针对传统播种机作业中存在的秸秆还田深度偏浅、播种精度不足、复式作业程度较低等难题,开启了他们的研发之路。
 
  王首驿介绍,早先研发的两代样机都存在着土壤—秸秆深耕匀混不稳定、耕深深度最大只能达到16cm、排种器底侧离地过高等技术问题。
 
  为了解决问题,满足生产实际需求,2018年暑假,王首驿和团队成员组成“农机先锋”实践团,前往扬州市福民农业装备厂,深入农场、农户,开展了为期三十天的调研实践。
 
  研发伊始,如何减少田间耕层秸秆比例、让种子无障碍落地等系列问题,始终困扰着团队成员。王首驿和队员们一边请教专业老师、搜索研究资料,一边反复进行试验。
 
  王首驿说,研发过程是对专业技能和意志品质的双重考验。“由于对原理理解得不透彻,刚开始的设计始终不理想。有一次,我们将旋耕刀轴模型上的刀具安装错了,来回检查了好多遍才发现问题。”
 
  “寒假期间我们也没有放松,正月初五就返校了,着手制作微缩模型。”团队成员郭笑说道,“我们都想成为‘奔跑的追梦人’,一起奋斗的青春时光最美好。”
 
  在张瑞宏的指导下,王首驿团队经过一年多的努力,终于在前代样机的基础上完成了整机改进和优化设计,研制出了具有自主知识产权的双轴深耕匀混智能化贴地播种复式作业机。
 
  “多管齐下” 新农机前景广阔
 
  王首驿介绍,目前国内的旋耕机大多采用单轴旋耕,由于单轴旋耕刀转速低、旋耕深度浅,受到旋耕回转半径和功耗的限制,不能很好地实现秸秆粉碎深埋还田。
 
  “我们研制的双轴深耕匀混装置,解决了耕作深度无法将大量前茬秸秆埋入土壤的问题。”王首驿说,从双轴旋耕灭茬装置的空间布置到传动设计和分土结构设计,团队进行了大量试验,使旋耕刀入土更容易,降低旋耕阻力。
 
  “针对江苏农田的地形,我们在结构布置、播种环节和播种精度上进行了创新设计。”王首驿说,团队采用了双轴分层切削原理,配合Z型板和双轴不等幅宽结构,打破了耕深小于16 cm的瓶颈,使耕深达到20~22 cm,实现留茬条件下的土壤—秸秆深耕匀混。
 
  他们首创的双辊支撑贴地设计,缩短了种、肥落地路程,提升了排种抗干扰能力和种肥入沟率,实现了贴地宽带控深播种。不同于传统播种机使用的地轮驱动式槽轮排种器,该农机采用独立式外槽轮电控排种器,克服了播量不均等困难,实现了变量播种、漏播监督、及时补种等一体化功能。
 
  “这款农机实现了稻秸秆无害化全量还田,解决了秸秆焚烧造成的环境污染,同时为下茬小麦的出苗和根系发育提供了良好的种床环境。”江苏省农业机械鉴定站站长马立新说,该农机可广泛适用于稻麦轮作体系下的小麦耕播,已在江苏省江都市、姜堰市等地农业合作社完成试用,用户反馈良好。
 
  目前,每台每季可完成作业面积800亩,与传统机具相比,出苗率可以提高10%~20%,单季增产10%~15%。王首驿说,团队已获得发明专利、实用新型专利各1项,下一步他们将继续进行产品的优化设计,希望尽早大规模投入市场。
 
 
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