摘要：文章根据农业生产机械化生产过程中的实际需要，提出了覆膜、穴播、施肥联合作业设备的设计，完成了在联合农机设备整体结构的设计，解决各步骤协同作业的难题。并解决各主要机械结构的设计难题。
    0引言
    随着农业集成化程度的越来越高，在生产中急需要提升农业机械的作业效率，特别是花生、棉花种植的过程中，国内大部分地区采用手工种植，严重地影响这些作物大面积的种植，且种植过程中人工成本很高，限制发展速度。因此设计集成化程度较高的农机设备就成为急需。况且我国北方地区干旱成为影响农业发展的障碍，为解决干旱问题，各地区采取很多的措施，如改善灌溉技术等等，同时地膜覆盖技术也成为农作物种植非常简单有效抗干旱和节约用水方法，覆膜容易操作，成本较低，能有效减少土壤水分蒸发，特别在初春使用，能够保持土壤温度有利于农作物的生长。在地膜覆膜的保护下，施入土壤的肥料不会因风吹、日晒、雨淋而损失。因地膜的覆盖，杂草的生长受到抑制，有效地控制了杂草的生长。地膜覆膜技术还促进土壤肥料中微生物活动，加快有机物质的分解，改善土壤成分，达到适合农作物生长土壤环境。
    本文主要根据在生产中的实际需要，特别是北方地区花生、棉花种植面积较大。在生产中需要大量人力和财力才能完成播种且效果不佳的问题。研究和完成覆膜、穴播、施肥一体化联合农机设备总体设计和主要零部件的设计，实现土壤耕作、整平、农药撒施、覆膜、播种、施肥、种子覆土、土壤覆膜、地膜压土等各环节协同作业和高效率的机械化作业具有十分重要的意义。

    1 覆膜穴播施肥联合农机设备设计方案
    覆膜穴播施肥联合农机设备机械结构十分复杂，以前研究过程中采用了多种形式，在本文研究中为能够顺利实现联合农机设备的研制，在整机布局上采用覆膜穴播机的四段式结构，如图1所示，机架主要由前机架、上机架、轮盘托架、叉架和小支架五个部分组成。前机架是整个机架结构的主体部分，机架下梁用U型螺栓、固定板和销轴按照需要的行距固定三个轮盘托架，用以固定三个轮盘穴播器，在拖拉机牵引力的作用下，进行播种作业。土壤整平装置、薄膜覆盖装置、种植播种装置和覆土机构由前到后按照前后顺序进行安装，它们都固定在机架上。通过四段式结构能够较好地实现各种机构的融合，且空间紧凑，易实现各种功能，在维修中也是比较方便。

    为顺利地实现联合播种，能够自动地完成成穴播种器的设计核心，在本装置中，为完成自动挖穴和播种，且要考虑在播种过程中要求能够通过大粒种子。由于在播种的过程中肥料和种子在多数情况下不能直接接触，但要求肥料还要顺利地施下。综合多种情况，本文设计时采用双环带分机构用来区分种子、肥料播种器，总体结构如图2所示。为提高播种效率，播种方式需要连续播种运行，播种器机械外形采用“舵轮式播种器”的轮式结构。为提高稳定性和播种顺利进行，内部结构上设计采用区别与其他播种机的形式。在实际生产中，尽可能地将种子与肥料通过不同的渠道撒施，避免肥料烧伤种子。在本设计中采用新型的轮盘双环带结构，双环带结构不同，内环通道距离较宽而外环带较窄，根据生产的实际需要可以较为灵活地调整带宽，在通常情况下花生、棉花种子比化肥颗粒大，因此花生或者棉花种子从内环带播种，化肥从外环带播施。如果肥料颗粒发生变化可以适当调整通道大小，保证能够顺利施肥。播种器独创性地采用凸轮机构，播种时鸭嘴沿凸轮旋转，当鸭嘴在上部时，滑块位于凸轮的较为平缓的区域，通过弹簧使鸭舌处于封闭状态，这样种子也不至于漏出。当鸭嘴入土播种时，通过凸轮挤压滑块，滑块连接的连杆将鸭嘴强行打开，种子顺利排出实现播种。这种结构能够较快地播种，且有利于大粒种子顺利下落。

    播种器的播种过程如下，当联合播种机在动力驱动下前进，通过链条驱动播种器绕轮轴旋转，排种器排出种子和肥料，种子落入下部最近的种子入土器，肥料则落入相邻的肥料入土器；在联合收割机前进的过程中滑块沿凸轮不断滚动，当其沿凸轮较为陡峭地方爬升时，鸭舌被强制顶开，根据凸轮大小确定鸭嘴打开的幅度，可以通过选择不同的凸轮结构来调节鸭嘴的开口大小，这样肥料和种子顺利地播种。凸轮大头设计时需要保证鸭嘴在出土时一直常开，否则会让鸭嘴夹土，发生漏种子和肥料现象。

    3 播种、施肥装置的设计
    播种、施肥装置设计是否得当确定播种成功率，如果设计不合适会造成穴内无种子或者同穴多种子的现象，直接影响本设备的推广使用。因此本设备设计采用由上位排种、排肥器为成穴播种器一次供种子或肥料，再由成穴播种器将种子或肥料间隔分播到穴内的二次排种、排肥方案。上位排种器选用了可调窝眼式排种器，设计的传动比保证每个成穴播种器的播种扇区排出一窝种子；上位排肥器选用了外槽轮式排肥器，为成穴播种器连续供肥，设计的传动比保证供肥量要求。

    4 仿形整平器设计
    在播种施肥完成后，为后续覆膜工作更好地进行，整平器机械结构较为简单可以根据用户的需要进行定制，装置根据地形的不同进行安装调试，通过仿形整平器能够较好地打碎由于播种施肥鸭嘴带起的大型土块，同时将播种过的土壤整平成型，形状为整平器的形状，为后面的覆膜提供条件。整平装置根据需要设计成不同形状，如图3所示，为使联合农机设备更为紧凑、重量较轻，仿形整平装置设计成吊板式。

    5 覆膜装置的设计
    为了保证种子播种下去保证适当的温度，同时免受恶劣天气的影响造成播下种子和肥料的流失，且覆膜有利于提高土壤肥力，抑制杂草生长，减轻病害的作用，因此在联合播种机设计地膜覆盖装置，地膜覆盖装置由地膜轴、地膜支架、地轮及覆土器、自动切膜机构等组成。地轮是本装置的主要机构，它在播种时具有多种作用，与动力机构相连驱动播种系统，在行走的同时将地膜压紧有利于自动切膜机构工作，它在行走过程中与成穴播种器位置具有严格的对用关系，防止在播种过程中膜孔与穴孔错位，因此地轮运行中轮轴的位置必须置于入土器与地膜接触点的前面，并在入土器出土前为轮辙覆土压膜。此结构简单实用，覆膜与播种逻辑关系清晰，便于调整和维修。
    地膜覆盖在土垄之上后到达地头时需要切膜机构将地膜切断。本设计中，自动切膜机构由定滑轮、棘轮、钢索、弹簧蓄能机构组成。正常播种时，切膜刀在较高的位置，切膜装置不工作，需要切膜时松开棘轮，在弹簧的拉力作用下，将切膜刀弹向地膜，然后稍向前拉动一小段距离，整齐地将地膜切拉断开。通过此机构能够很方便地完成切膜。
    6 覆土装置的设计
    覆膜结束之后，地膜较轻不容易固定，且在穴播时在膜上打孔，地膜易被风吹起，地膜就起不到应有的作用，需要在地膜上覆盖松土进一步固定地膜。
    覆土装置工作时主要是取土和覆土两个过程，取土时由两个取土圆盘取土。覆土由覆土滚筒完成，滚筒内置双头螺旋装置，两条螺旋方向相反；在播种机覆膜之后，取土圆盘将土放置到覆土滚筒，覆土滚筒受牵引力作用在地面上滚动，螺旋装置将土覆盖在地膜上。为了适用不同土壤和地形，覆土滚筒设计成可上下浮动机构，在行进的过程中通过弹簧机构保证覆土滚轮与土垄保持接触，完成覆土工作。

    7 结语
    本文紧紧围绕农业生产过程中覆膜穴播施肥协同作业的实际问题出发，对覆膜穴播施肥联合农机设备中的若干关键技术进行创新性设计，重点开展了花生、棉花等覆膜、穴播、施肥机械化联合作业设备研究，并保证铺膜播种质量，充分发挥地膜覆盖作用，以新型的机械设计为依托，较好地完成挖穴播种、施肥、地膜覆盖于一体的工艺流程，以农业机械工作时单项作业为起点，最终融合单项功能，实现功能的逻辑流程，用某一机构实现多项功能，巧妙地实现一次性联合机械作业，完成联合作业设备的设计。