馬鈴薯播種機(jī)設(shè)計(jì)-土豆播種機(jī)
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山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文(設(shè)計(jì))文獻(xiàn)綜述
馬鈴薯播種機(jī)具的現(xiàn)狀與發(fā)展
摘要:綜述了國內(nèi)外播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀,并通過對(duì)國內(nèi)外幾種典型播種機(jī)的各種參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的對(duì)比并加以分析,從中發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)播種機(jī)與國外播種機(jī)的差距,并在此基礎(chǔ)上去闡述我國播種機(jī)在研發(fā)和應(yīng)用上所存在問題并展望未來播種機(jī)的發(fā)展趨勢(shì),同時(shí)明確馬鈴薯播種機(jī)的設(shè)計(jì)方向。
關(guān)鍵詞:播種機(jī)具 馬鈴薯 精量播種機(jī) 排種器
1. 馬鈴薯在我國的生產(chǎn)現(xiàn)狀
馬鈴薯是一種高蛋白農(nóng)作物,在我國得到大面積的栽種,盡管我國年產(chǎn)量早已躍居世界第一,然而和世界除非洲以外的其他國家和地區(qū)比起來,單產(chǎn)量卻很低,因此在提高單產(chǎn)的措施上除了提高機(jī)械化生產(chǎn)水平外,還應(yīng)該改進(jìn)馬鈴薯的種子質(zhì)量以及種植方式。
1.1我國馬鈴薯的生產(chǎn)現(xiàn)狀
300多年前,原產(chǎn)自美洲的馬鈴薯被引進(jìn)中國并且逐漸成為僅次于小麥、水稻和玉米的第四大糧食作物。目前,我國的馬鈴薯無論是種植面積還是總產(chǎn)量都處于全球領(lǐng)先地位。從中國馬鈴薯網(wǎng)上獲得的資訊:2007年我國馬鈴薯種植面積約8000萬畝,預(yù)計(jì)總產(chǎn)量將超過6800萬噸,占世界總產(chǎn)量的22%左右。單從總產(chǎn)量來說我國已經(jīng)是世界第一,但是單產(chǎn)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美、澳洲的水平。例如,2003年,我國馬鈴薯的單產(chǎn)量是每公頃14842公斤,低于世界平均水平的每公頃16448 公斤,還不到單產(chǎn)量最大的國家新西蘭的每公頃44248 公斤的三分之一。
1.2國外馬鈴薯的生產(chǎn)水平
單產(chǎn)量排名前六位的國家:新西蘭、比利時(shí)、丹麥、美國、英國、荷蘭等歐美發(fā)達(dá)國家,他們的單產(chǎn)量都超過了每公頃40000 公斤(中國馬鈴薯網(wǎng),2007)。除了地域、氣候方面外,更重要的是栽培技術(shù)以及機(jī)械化生產(chǎn)水平的影響。顯然,這些國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化水平都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過我國。反觀我國,大部分地區(qū)的馬鈴薯生產(chǎn)都還停留在人工或者半機(jī)械化生產(chǎn)的水平上,因此單產(chǎn)量低也就不足為奇。
1.3目前急需解決的措施以及會(huì)遇到的困難
要想提高單產(chǎn)量,首要的就是提高機(jī)械化生產(chǎn)水平。我國地域廣闊,擁有多種地型,因此不可能同時(shí)提高生產(chǎn)機(jī)械化,所以應(yīng)該根據(jù)不同的地形,不同的氣候和種植方式,從而設(shè)計(jì)符合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械,盡量推廣播種機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。其次應(yīng)該改進(jìn)種植方式,我國的馬鈴薯種植方式一直停留在傳統(tǒng)種植的水平上,這是急需改變的。先進(jìn)的種植方式應(yīng)該從改進(jìn)種子質(zhì)量,改進(jìn)播種方式等方面進(jìn)行,同時(shí)在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)械也就顯得至關(guān)重要。
2. 國內(nèi)外播種機(jī)發(fā)展及應(yīng)用的現(xiàn)狀
2.1我國播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
現(xiàn)目前,我國大約有500家播種機(jī)生產(chǎn)企業(yè),但是這些企業(yè)中能夠生產(chǎn)與大中型拖拉機(jī)配套的播種機(jī)的企業(yè)只有西安農(nóng)業(yè)機(jī)械廠、石家莊市農(nóng)業(yè)機(jī)械廠等區(qū)區(qū)10多家,其余的企業(yè)生產(chǎn)的都是與小型拖拉機(jī)和畜力配套的拖拉機(jī)。這種與小型拖拉機(jī)和畜力配套的播種機(jī)機(jī)的產(chǎn)量占全國播種機(jī)總產(chǎn)量的90%以上(國委文,2007)。由此可以看出當(dāng)前我國已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化播種的大部分地區(qū)的播種機(jī)仍以小型播種機(jī)進(jìn)行傳統(tǒng)的谷物條播為主,大中型播種機(jī)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要,而且大中型生產(chǎn)機(jī)械(包括播種機(jī))的研制和生產(chǎn)水平也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家的水平。
2.2國外播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
相對(duì)我國而言,國外許多發(fā)達(dá)國家在第二次世界大戰(zhàn)前后,先后完成了由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的過度和轉(zhuǎn)化,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,其農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平已經(jīng)相當(dāng)完善,現(xiàn)在正朝著大型化、智能化、精量化以及多功能聯(lián)合型方向發(fā)展(陶衛(wèi)民,2001)。美國,德國,英國等西方發(fā)達(dá)國家的發(fā)展水平已經(jīng)走在世界的前列。
在國外許多發(fā)達(dá)國家,精密播種機(jī)經(jīng)過幾十年的發(fā)展和應(yīng)用,其技術(shù)水平應(yīng)經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)完善的程度,無論是工作速度、生產(chǎn)效率、工作性能、播種質(zhì)量以及播種機(jī)具的通用性和適應(yīng)性上都做得比較好。這對(duì)減少播種過程中的漏種率、種子損傷率和提高單產(chǎn)量都有很大的促進(jìn)作用。現(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國家正把不斷更新播種機(jī)的工作原理、盡量完善其結(jié)構(gòu)、延長機(jī)具使用壽命、降低制造價(jià)格和維護(hù)費(fèi)用的同時(shí)提高其工作效率以及提高播種機(jī)的通用性和適應(yīng)性作為未來更先進(jìn)的播種機(jī)研制的發(fā)展方向。
2.3與國外播種機(jī)相比,我國播種機(jī)存在的不足
和國外如美國、德國、英國等發(fā)達(dá)國家的播種機(jī)比起來,我國的播種機(jī)工作效率低,工作幅寬小,通用性和適應(yīng)性低,使用可靠性不高,生產(chǎn)率也遠(yuǎn)較國外的低。另外,由于我國工業(yè)起步晚,因此在新技術(shù)的研制和在播種機(jī)上的應(yīng)用上依舊落后于國外發(fā)達(dá)國家。下面以我國幾種典型的播種機(jī)和國外的播種機(jī)作一個(gè)對(duì)比,以便從中發(fā)現(xiàn)我國播種機(jī)和國外先進(jìn)播種機(jī)的不足。
首先,從工作效率方面來看,我國播種機(jī)的工作速度低。國外播種機(jī)的工作速度大都要求達(dá)到15㎞/h,有的甚至達(dá)到20㎞/h,受到土地,氣候和一些其它因素的影響,工作速度大多采用8~12㎞/h,而我國工作速度大約為4~7㎞/h,一般工作速度為5~6㎞/h。比如德國早期生產(chǎn)的GL34T和GL36T兩種機(jī)型的工作速度為7.5㎞/h(韓文鋒等,2006),而我國普遍采用的2BM-2以及2BMF-2型都達(dá)不到德國這兩種機(jī)型的水平。
其次,我國播種機(jī)的工作幅寬小。和國外發(fā)達(dá)國家比起來這個(gè)環(huán)節(jié)顯得非常薄弱。例如西歐一些國家的生產(chǎn)的播種機(jī)的工作幅寬一般為5~6m,美國,加拿大等國家的現(xiàn)用機(jī)型大多可以達(dá)到10~15m(陳興田,1999)。而我國所使用的播種機(jī)的工作幅寬絕大多數(shù)低于3.5m,例如較先進(jìn)的2BF-24A谷物條播機(jī)的工作幅寬為3.6m,其余的大都低于這個(gè)水平,工作幅寬低這個(gè)瓶頸在很大程度上限制了播種機(jī)的工作效率。
再次,排種器的排種效率低。我國很多使用播種機(jī)的地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中依舊使用傳統(tǒng)的排種方式即“一器一行”,一個(gè)排種器只能播一行種子,顯然這樣的效率是非常低的,即使有較先進(jìn)的“一器多行”的排種器,但是技術(shù)上也表現(xiàn)得不夠成熟,也沒能進(jìn)行大規(guī)模的推廣及應(yīng)用。國外發(fā)達(dá)國家在這方面的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)就比我國先進(jìn)得多,而且許多新技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,許多核心部件尤其是排種器無論是結(jié)構(gòu)還是工作原理都還有很多值得我國學(xué)習(xí)和借鑒的地方。
最后,我國的播種機(jī)的通用性和適應(yīng)性和國外發(fā)達(dá)國家比起來也還有很大的差距。在通用性方面,國外發(fā)展得比較早,技術(shù)也比較成熟,一套設(shè)備只需經(jīng)過簡單的更換即可實(shí)現(xiàn)不同種子的播種,而我國大部分播種機(jī)還都是“一機(jī)一種”,一種播種機(jī)只能夠播撒一種種子,這樣既浪費(fèi)制造材料,又沒能使播種機(jī)得到充分利用。另外,我國地域遼闊,不同的土壤條件和氣候條件嚴(yán)重限制了播種機(jī)的適應(yīng)性,在保證適應(yīng)性方面的技術(shù)還很落后,而且我國研制生產(chǎn)的播種機(jī)很少考慮到適應(yīng)性這一方面的影響。
3. 我國播種機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
雖然可以通過引進(jìn)國外先進(jìn)的播種機(jī)可以暫時(shí)彌補(bǔ)我國播種機(jī)的不足之處,但是從長遠(yuǎn)
出發(fā),我國必須走自主研發(fā)的道路,通過不斷吸收國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)再結(jié)合我國的國情走出一條自主創(chuàng)新的路子,研制出具有我國特色的先進(jìn)播種機(jī)。
3.1加大大中型播種機(jī)的研制和開發(fā)
要想盡快縮小我國馬鈴薯等農(nóng)作物的單產(chǎn)與國外水平的差距,大中型播種機(jī)將起到至
關(guān)重要的作用。我國的幾大平原地勢(shì)平坦,比較適合大中型播種機(jī)的推廣和應(yīng)用。大中型播種機(jī)械除了可以節(jié)約人力,提高工作效率外還能減少種子的損傷率和漏種率,而且大中型播種機(jī)都是朝著聯(lián)合作業(yè)和直接播種技術(shù)的方向發(fā)展,這種機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)在于:一次可以完成多項(xiàng)作業(yè),作業(yè)效率高;保證及時(shí)播種,提高產(chǎn)量;節(jié)約能源,降低成本。
3.2采用新的排種原理和排種裝置
排種裝置是播種機(jī)最關(guān)鍵的部件,先進(jìn)的排種器和排種原理對(duì)播種機(jī)的效率的提高有
著很重要的作用,迄今為止,我國學(xué)者幾乎涉獵了世界上所有的排種器:如外槽輪式排種器、離心式排種器、各種圓盤式排種器等,而具有我國獨(dú)創(chuàng)特色的窩眼輪式排種器、紋盤式排種器、錐盤式精量排種器也獲得了廣泛的應(yīng)用,但是在馬鈴薯播種機(jī)上,先進(jìn)的排種器和排種方式依然制約播種機(jī)效率的一個(gè)瓶頸。因此在已經(jīng)解決種子和播種方式的情況下研制相應(yīng)的播種機(jī)顯得是關(guān)重要。顯然,在排種器方面,我國應(yīng)該朝著氣流輸送式條播排種器、孔帶式精密排種器、氣力式精密排種器以及傾斜圓盤指夾式排種器的方向發(fā)展。新的排種原理包括氣力式排種原理和機(jī)械式排種原理也應(yīng)得到廣泛的采用(陳興田,1999)。
4. 小結(jié)
一個(gè)比較先進(jìn)的播種機(jī)主要取決于其幾個(gè)關(guān)鍵的部件,如:開溝器、仿形機(jī)構(gòu)、覆土器以及排種器。尤其是排種器在整個(gè)播種機(jī)結(jié)構(gòu)中顯得尤為重要,排種器的好壞直接關(guān)系到播種機(jī)的播種效率,因此,現(xiàn)在國內(nèi)外播種機(jī)研制的重點(diǎn)依舊是放在排種器的研制上。我國在這方面也有不少的研究,尤其在氣吸式排種器,窩眼式排種器還有氣力式排種器的研究上有了一定的突破,但是和國外先進(jìn)水平還有一定的差距,因此,我國還必須加大研制的力度。
新型馬鈴薯已經(jīng)研制成功并將實(shí)現(xiàn)大力推廣,在將來的幾年內(nèi),相應(yīng)的馬鈴薯播種機(jī)將對(duì)這種新型馬鈴薯的推廣起到極大的推動(dòng)作用。新型的馬鈴薯將徹底改變傳統(tǒng)的馬鈴薯塊莖式播種方式,其播種方式將和玉米,油菜籽等顆粒的播種方式更為相似,但還是存在很多不同的地方,因此不能直接選用像玉米播種機(jī)或者油菜籽播種機(jī)這些現(xiàn)成的播種機(jī)型。由于現(xiàn)目前新型馬鈴薯還沒有開始實(shí)現(xiàn)大面積推廣,相應(yīng)的馬鈴薯播種機(jī)具還是一片空白?;诖?,對(duì)現(xiàn)有的馬鈴薯播種機(jī)和其余各類顆粒式播種機(jī)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種適合新型馬鈴薯的機(jī)械式或者氣吸式播種機(jī)就成了當(dāng)前以及未來相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)播種機(jī)的研制方向,同時(shí)研制的重點(diǎn)也將放在馬鈴薯播種機(jī)的排種器的研制上。
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