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[摘要]由于受草場植被覆蓋度、地形地貌、坡度等環境因素影響，針對天然草場人工干預恢復植被時,牧草機械播種作業對于有些地塊無法順利完成,采用牧草氣力噴播機作業通過性好、效率高、相對飛播成本低，但是，天然草場噴種作業期短，設備使用率低。技術集成是按照一定技術原理或功能目的，將兩個或兩個以上單項技術通過重組而獲得具有統一整體功能的技術創新方法。通過技術集成將牧草氣力噴播機功能擴展成具有集噴霧、噴粉、拋撒等功能于一身的設備，提高了設備使用率。

[關鍵詞]氣力噴播機技術集成擴展使用功能

引言

內蒙古自治區現有草原面積8666.7萬hm2，其中可利用草地目前退化面積已達3867萬hm2，占可利用草原的60%。由于受長年累月超載放牧、旱災、盲目開墾、水土流失、沙塵侵蝕等不利因素影響，使得內蒙古天然草原退化嚴重。為恢復草原生態，更好保護和合理利用天然草場，需要對天然草場進行人工干預以恢復植被。人工干預恢復草原植被是經常使用的有效措施，其方法主要有：機械播種、機械噴播、飛播等。機械播種作業要求草場地形相對較為平坦，這有利于機械播種作業。當作業草場凹凸不平或有較多小雨裂溝、裸露巖石、灌木叢等障礙物時；當作業草場植被覆蓋率大于20%時,容易造成機具工作部件被堵塞和纏繞；當作業草場坡度大于25°時；上述這三種情況就不適合機械播種作業。而機械噴播正好彌補了機械播種作業對草場要求的缺陷。與機械播種相比機械噴播作業效率高，與飛播相比作業成本低，這是機械噴播作業方式的突出特點。機械噴播適合播種期主要集中在雨季或春季融雪期，作業時間相對集中、短暫，這也造成機具使用率低。為解決此問題，利用技術集成，擴展牧草氣力噴播機使用功能，提高機具利用率是一種有效方法。技術集成是按照一定技術原理或功能目的，將兩個或兩個以上單項技術通過重組而獲得具有統一整體功能的新技術創造方法。通過對牧草氣力噴播機技術原理和功能分析，按照噴霧、噴粉、拋撒技術原理和功能滿足性要求，進行技術集成模塊化設計，以提高機具使用率，這也是此項技術研究目的所在。

1牧草氣力噴播機作為技術集成平臺的技術分析

1.1牧草氣力噴播機技術原理分析

牧草氣力噴播機技術原理是，當高速氣流通過喉管時﹐在喉管入口處因周圍空氣被射流卷走而形成真空﹐輸送氣體和種子被吸入。兩股流體在喉管中混合并進行動能量交換﹐再通過噴管使被輸送氣體動能增加﹐最后通過噴筒將大部分動能轉換為壓力能，使牧草種子噴射出去。同時，部分高速氣流通過種箱分壓管吹散箱內種子，使其松散流向排種器。按照上述工作原理﹐在理論上牧草氣力噴播機可用于輸送液體﹑氣體和固體物。因此，牧草氣力噴播機為技術集成噴粉、彌霧噴射、超低容量噴霧、固體顆粒噴撒提供了基礎集成平臺。

1.2牧草氣力噴播機組成和工作原理

目前，國內懸掛式牧草氣力噴播機典型機具由機架、傳動系統、種子箱、排種器、輸種管、風機、喉管、噴筒等組成。機架作用是支承傳動總成、種子箱、風機總成和連接各個零部件，機架懸掛點與拖拉機懸掛架連接，提供牽引動力。其結構能使安裝在其上的零部件便于調整、修理和更換。傳動系統作用是通過聯軸器將拖拉機。種子箱的作用是當牧草氣力噴播機作業時，儲存種子并為排種器提供種子。風機的作用是利用高速旋轉葉輪將氣體加速，使動能轉換成壓力能。葉輪在旋轉時產生離心力，將空氣從葉輪中甩出，在風機機殼中升高壓力，產生高速氣流從出風口排出。喉管是利用射流原理，當高速氣流從噴嘴高速噴出時，在喉管入口處因周圍空氣被射流卷走而形成真空，被輸送的固流體或種子即被吸入，在喉管中混合并進行動能量交換，使被輸送流體或混合流體動能增加，最后通過噴管噴出。通過上述牧草氣力噴播機組成和原理分析，為本文提出的相關技術集成為技術原理或類似相近技術，提供了理論保障依據，說明這樣可以充分利用懸掛式牧草氣力噴播機組成部件或總成，降低技術集成成本，提高單機利用率。

1.3以牧草氣力噴播機為技術集成平臺的優勢及合理性

1.3.1技術集成平臺適用范圍廣。牧草氣力噴播機采用懸掛方式與拖拉機連接時,機組具有良好的通過性和穩定性，可在作業路徑坡度小于14°的荒漠、半荒漠地區、流動、半流動沙地等作業現場進行各類牧草和灌木種子噴播。也可用于大面積灌木或喬木林地植保作業。機組作業時對氣象條件要求較低，可以在3級風以下作業。牧草氣力噴播機可與65馬力以上拖拉機配套，動力適應范圍廣。1.3.2技術集成平臺作業效率高、成本低。牧草氣力噴播機經過噴播生產性試驗表明，此類機具平均班生產率350畝，平均作業成本0.5元/畝，與飛播對比作業成本降低38%~40%。與6行牧草免耕播種機對比試驗，作業成本降低26%~31%左右。2.3.3技術集成平臺結構變動少。依據牧草氣力噴播機技術原理分析表明，其風機產生的高速氣流是主要工作介質，它將固體或液體被噴撒物在混合裝置（喉管、霧化器）中混合后噴出。從能量觀點看，流體借助風機葉輪旋轉時產生離心力獲得能量，壓力升高，從而由一空間流向另一空間。所產生氣流壓力高低與風機葉輪直徑大小、轉速高低、以及葉輪葉片形狀、導風裝置和各種損失有密切關系。因此，在技術集成噴粉、彌霧噴射、超低容量噴霧、固體顆粒噴撒時，應充分考慮牧草氣力噴播機的風機技術參數和牧草氣力噴播機技術原理，從而最大程度減少因技術集成平臺結構變動所帶來的影響，確保降低技術集成成本，最大程度獲得技術集成后的技術性能。

2集成技術擴展功能適應性分析

2.1噴粉功能適應性分析噴粉機

主要技術原理是：高速氣流一部分通過吹粉管進入藥箱吹粉，使藥粉松散流向出粉口；另一部分通過輸粉管使氣粉相混﹐在喉管入口處因周圍空氣被射流卷走而形成真空﹐將輸送的氣體和藥粉吸入。兩股流體在喉管中混合并進行動能量交換﹐再通過噴管使被輸送氣體動能增加﹐使藥粉噴出。這與牧草氣力噴播機技術原理十分相近，不同之處在于噴粉機通過粉門使藥粉進入輸粉管，而牧草氣力噴播機的種子通過排種器進入輸種管。技術集成時將排種器和粉門設計為換向件，使用不同功能時進行換向，以達到功能轉換；或將排種器和粉門設計成不同模塊總成，通過更換功能模塊實現不同功能。通過上述分析表明，在牧草氣力噴播機上集成噴粉機功能適應性較好。

2.2噴霧功能適應性分析

2.2.1喉管式彌霧、小型霧炮功能適應性分析。喉管式彌霧主要由噴管、喉管、進液管和梅花噴嘴組成，其技術原理為，在高速氣流通過喉管時﹐在喉管處形成負壓﹐液體通過進液管進入噴嘴，使液體霧化噴出。與牧草氣力噴播機技術原理區別在于喉管和噴嘴置于噴管前端。技術集成時將喉管和噴嘴設計為噴頭總成，把牧草氣力噴播機的排種器更換為進液管閥門，進液管閥門座安裝尺寸與方式與排種器相同，使用彌霧功能時，將排種器更換為進液管閥門座，安裝進液管閥門，連接進液管，將噴頭總成安裝于噴管前端。上述分析表明，在牧草氣力噴播機上集成喉管式彌霧功能，具有適應性強、功能轉換快等優點。小型霧炮功能技術集成原理和方法與喉管式彌霧功能基本相同，區別是在噴管前端安裝小型霧炮噴頭總成。2.2.2轉盤式超低容量噴霧功能適應性分析。超低容量噴霧主要由噴管、進液管和轉盤式超低容量噴頭組成，其技術原理是：高速氣流進入噴口﹐噴頭的分流錐體使氣流呈環狀從噴口噴至葉輪上，使葉輪高速旋轉，在離心力作用下液體沿齒盤邊緣上的齒尖甩出，形成細微霧粒，再被噴口噴出的氣流吹出。技術集成時將轉盤式超低容量噴頭設計為噴頭總成，把牧草氣力噴播機的排種器更換為進液管閥門，進液管閥門座安裝尺寸與方式和排種器相同。使用超低容量功能時，關閉進液管閥門，將進液管直接從液箱接至噴頭總成，并將噴頭總成安裝于噴管前端。上述分析表明，在牧草氣力噴播機上集成超低容量功能，具有適應性較好、功能轉換快等優點。

2.3固體丸粒噴撒功能適應性分析

固體丸粒噴撒技術原理、設備組成和工作原理與牧草氣力噴播機完全相同。牧草氣力噴播機技術集成固體丸粒噴撒功能關鍵控制參數是：計算喉管處負壓大小及噴管中氣流速度、氣壓，以確定輸送氣體給固體丸粒的動能增加值，將計算結果通過試驗測試確認修正，最后確定固體丸粒最大重量，依據噴播物質比重確定丸粒直徑。根據固體丸粒直徑大小，確認排種器內槽輪尺寸。在實現固體丸粒噴撒功能時，只需更換排種器適宜的尺寸內槽輪即可，此功能轉換方便快速。

3技術集成研發原則與方法

通過上述對以牧草氣力噴播機技術原理以及技術集成平臺組成和工作原理、適應性與所要集成技術的所擴展功能適應性分析對比分析，確定此項目技術集成的研發原則：提高牧草氣力噴播機利用率；最大限度減少技術集成平臺結構變化；降低技術集成研發成本；使噴霧、噴粉、固體拋撒擴展功能方便轉換。據此，技術集成研發方法采用功能模塊設計或功能總成設計，其安裝尺寸與方式應與替換功能裝置相同，這樣既可滿足擴展功能快速轉換，又可最大程度減少集成平臺結構變化，從而降低研發和使用成本。

4功能擴展及應用

通過單機技術集成方法對牧草氣力噴播機功能擴展，擴大牧草氣力噴播機應用范圍，以下分別介紹功能擴展的應用。噴粉功能最顯著的特點是適應于干旱缺水地區，可用于草場、農田、果園、苗圃、森林等場所的病蟲害防治。喉管式彌霧、小型霧炮功能適應性較廣，可用于草場、果園、苗圃、森林等場所的病蟲害防治，也可用于農作物病蟲害防治、化學除草、衛生防疫。小型霧炮還可用于綠化景觀清洗和噴霧降溫。轉盤式超低容量噴霧功能主要用來噴灑農藥原液或噴灑葉面肥，它能夠在50~200ml/min流量下產生粒徑50μm霧粒、均勻且粒譜分布集中，有良好的覆蓋性能。固體丸粒噴撒功能可用于噴撒顆粒肥料、滅鼠毒餌、大顆粒包衣樹種，生產效率高，但噴撒毒餌時應注意環境保護要求，防止水體和土壤污染。

5結束語

本文分析了牧草氣力噴播機技術原理、組成和工作原理以及作為技術集成平臺的優勢及合理性,通過對比分析所集成技術，確定了技術集成研發原則與方法，使技術集成研發費用確定為牧草氣力噴播機的5%~9.5%左右，實現了技術集成功能快速轉換,方便應用。本文介紹的技術集成方法在農牧業機械產品研發階段的應用，可以擴展機具的使用功能，減少農牧業機械因作業期短而長時間閑置。

作者：孫岐 楊文濱 單位：內蒙古農牧業機械技術推廣站