設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 20 21 設(shè)施裝備工程Agricultural Equipment 作業(yè) 不僅適用于小跨度溫室 春秋棚 也適用于集成連片的大 跨度溫室規(guī)?；a(chǎn) 達(dá)到縮短種植周期 提高工作效率 減少 用工和生產(chǎn)成本的目的 實(shí)現(xiàn)規(guī)模化 標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn) 促進(jìn)農(nóng)戶增 產(chǎn)增收 多渠道節(jié)本增效 2 播種器方案設(shè)計與樣機(jī)制作 基于團(tuán)隊提出的工作原理 種子存儲于播種箱中 播種輪 旋轉(zhuǎn)時 種子落入播種輪中取種孔 播種毛刷刷掉取種孔外多 余的種子 確保預(yù)定數(shù)量的種子進(jìn)入取種孔 當(dāng)取種孔 投種 孔 播種輪凸點(diǎn)內(nèi)的出種通道形成一條直線 播種通道打開 種子從播種通道掉出 落入育苗盤的穴位中 團(tuán)隊成員結(jié)合對 葉菜種子的實(shí)際尺寸 育苗穴盤尺寸 孔位中心點(diǎn)等進(jìn)行測量 設(shè)計手持小型播種器的結(jié)構(gòu)方案 關(guān)鍵部件 播種輪和行走輪 等 應(yīng)用 Solidworks 軟件進(jìn)行三維建模和設(shè)計方案可行性論 證 應(yīng)用 3D 打印技術(shù)制作零部件零部件 完成實(shí)物樣機(jī) 2 1 手持小型播種器結(jié)構(gòu)設(shè)計 手持小型播種器主要由箱體 播種輪 毛刷 手柄 取種勺 等關(guān)鍵部件組成 圖 2 箱體內(nèi)有播種箱 播種箱包括箱體 箱體固定連接的側(cè)蓋 箱體第一端面與側(cè)蓋的內(nèi)表面之間設(shè)置有 播種輪 播種輪的側(cè)面外部設(shè)置有多個凸點(diǎn) 凸點(diǎn)內(nèi)均設(shè)置有出 種通道 箱體第一端面內(nèi)表面設(shè)置有凸起部 凸起部上設(shè)置有第 摘要 目前農(nóng)戶育苗主要方式為人工點(diǎn)播方式 一人一天僅完成 25 30 盤 用工成本 150 200 元 隨著人工成本逐年增加 播種工序費(fèi)時費(fèi)力 為解決上述問題 該文設(shè)計了一種實(shí)用 價格 低 省時省力的手持小型播種器 通過測算播種器播種效率 漏播 率 重播率 種子破損率 準(zhǔn)確度等測試該設(shè)備的應(yīng)用效果 旨在 提高農(nóng)戶的播種效率 降低用工成本 關(guān)鍵詞 設(shè)施蔬菜 小型播種器 設(shè)計應(yīng)用 播種效率 北京市昌平區(qū)總面積 1343 53 km 2 全區(qū)地形西北高東南 低 屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候 年平均溫度11 8 1 有利于設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展 由圖1可知 2023年北京市昌平區(qū)設(shè)施 農(nóng)業(yè)種植總面積為 1 14 萬畝 1 畝 1 15 hm 2 其中日光溫 室1 06萬畝 塑料大棚近300畝 連棟溫室532畝 設(shè)施蔬菜 生產(chǎn)模式以日光溫室 春秋棚為主要方式 面積7341畝 年產(chǎn) 量 5 萬噸 產(chǎn)值 2 2 億元 2 為首都 菜籃子 的穩(wěn)產(chǎn)保供提供 堅實(shí)支撐 但近年來用工成本不斷提高 人工平均日工資已達(dá)到 150 250 元 設(shè)施蔬菜種植成本隨之增加 種植戶的收益明顯 下降 昌平區(qū)設(shè)施蔬菜種植以葉菜類 茄果類 根莖類 瓜類為 主 目前規(guī)?；瘓@區(qū)種植蔬菜機(jī)械化水平較高 可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化播 種和移栽 主要使用的機(jī)械設(shè)備為 育苗流水線 自走式播種機(jī) 電動播種機(jī) 播線機(jī) 移栽機(jī)等 但全區(qū)設(shè)施蔬菜種植主要以一 戶一棟 50 m 8 m 或一戶多棟 50 m 8 m 較多 播種 環(huán)節(jié)普遍做法是人工撒播的形式 這種作業(yè)方法撒種不均勻 株距行距不固定 葉菜生長環(huán)境差 種子浪費(fèi)嚴(yán)重 費(fèi)時費(fèi)力 達(dá)不到規(guī)?；a(chǎn) 因此從低效向高效 從高成本向低成本的 方式轉(zhuǎn)型迫在眉睫 設(shè)施葉菜主要以人工撒播方式種植 從種植到收獲需 30 50 天不等 僅種植 3 5 茬 通過育苗移栽方式可進(jìn)行全 年種植 但現(xiàn)有的育苗流水線機(jī)械價格較高 對于一戶一棟或一 戶多棟農(nóng)戶來說需求不迫切 3 為此 基于近幾年在設(shè)施葉菜機(jī) 械化項目中的實(shí)際做法和經(jīng)驗 本文設(shè)計一種用于 220 穴盤的手 持小型播種器 配套使用全自動移栽機(jī)在設(shè)施內(nèi)進(jìn)行機(jī)械化移栽 DOI 10 16815 ki 11 5436 s 2025 09 004 一種用于 220 穴盤的手持小型播種機(jī)設(shè)計與應(yīng)用效果 劉 攀 1 王尚君 1 李治國 2 王 超 1 闞煒杰 3 李 想 1 張 蕊 1 李 響 4 1 北京市昌平區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣站 北京 102200 2 北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗鑒定推廣站 北京 100079 3 北京市昌平區(qū)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測站 北京 102299 4 昌平區(qū)農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)校 北京 102200 圖1北京市昌平區(qū)設(shè)施生產(chǎn)面積 注 1 設(shè)施蔬菜生產(chǎn)模式以日光溫室 春秋大棚為主要方式 面積7341畝 年產(chǎn)量5萬噸 產(chǎn)值 2 2 億元 2 設(shè)施草莓生產(chǎn)模式以日光溫室為主要方式 面積3600畝 年產(chǎn)量0 6萬噸 總產(chǎn)值3億元 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 20 21 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 設(shè)施農(nóng)業(yè) 合形成播種箱 播種機(jī)箱體有固定連接的側(cè)蓋 箱體第一端面 與側(cè)蓋的內(nèi)表面之間設(shè)置有播種輪 播種輪為環(huán)狀結(jié)構(gòu) 可沿 播種機(jī)箱體中心軸轉(zhuǎn)動 播種輪開放端與箱體第一端連接 封 閉端與側(cè)蓋內(nèi)表面連接 播種輪的側(cè)面外部設(shè)置有多個圓形凸 點(diǎn) 凸點(diǎn)內(nèi)均設(shè)置出種通道 出種通道貫穿凸點(diǎn)和播種輪的內(nèi) 側(cè)圓環(huán)狀取種環(huán) 箱體第一端面內(nèi)表面設(shè)置有凸起部 播種輪 取種環(huán)從凸起部下表面與箱體內(nèi)圓環(huán)結(jié)構(gòu)中間縫隙中穿過形成 種子的滑行通道 凸起部上設(shè)置有第一毛刷和第二毛刷用來控 制進(jìn)入取種環(huán)孔洞的種子數(shù)量 箱體第一端面上開有投種孔 投種孔內(nèi)設(shè)置有取種勺用于添加種子 箱體圓環(huán)結(jié)構(gòu)底部開有 播種孔 測量穴盤中心孔距離 設(shè)計出箱體內(nèi)播種輪 行走輪 內(nèi)有種子和毛刷 行走輪上有8個凸點(diǎn) 凸點(diǎn)與種箱連接 播 種輪凸點(diǎn)位置與穴盤穴位中心一致 輕推 倒拉播種器 可實(shí) 現(xiàn)播種 一毛刷和第二毛刷 箱體第一端面上開有投種孔 箱體底部開有 播種孔 播種輪旋轉(zhuǎn)時 播種輪底部的凸點(diǎn)位于箱體的外部 播 種輪旋轉(zhuǎn)至預(yù)設(shè)位置與播種孔形成播種通道 播種機(jī)箱內(nèi)設(shè)置播 種輪 并在播種輪的側(cè)面設(shè)置多個凸點(diǎn)以及出種通道 出種通道 與播種孔形成播種通道 將播種輪內(nèi)的種子通過播種通道掉落到 育苗盤穴內(nèi) 輕松推動 實(shí)現(xiàn)自動播種 4 圖 3 圖2 播種器結(jié)構(gòu) 圖5播種結(jié)構(gòu) 圖6播種通道 圖3播種器外觀模型 圖4 220穴專育苗盤 2 2 手持小型播種器主要參數(shù)設(shè)計 為配套全自動移栽機(jī)進(jìn)行移栽作業(yè) 因此選用220穴育苗盤 測量 220 穴育苗盤尺寸 長 寬為 630 mm 315 mm 穴位 中心距離為30 mm 圖4 以此確定播種器外廓尺寸 長 寬 高為 190 mm 42 mm 125 mm 2 3 手持小型播種器關(guān)鍵部件設(shè)計 如圖5 6所示 箱體內(nèi)有圓環(huán)結(jié)構(gòu)與播種輪環(huán)形凹槽結(jié) 2 4 手持小型播種器工作原理 箱體側(cè)面上設(shè)置有把手 播種輪旋轉(zhuǎn)時 播種箱內(nèi)種子在 箱體內(nèi)側(cè)凸起與播種輪的取種環(huán)之間堆積 種子掉入播種輪取 種環(huán)的取種孔中 轉(zhuǎn)到毛刷處時毛刷掃掉取種孔外的種子使種 子精量地進(jìn)入滑行通道 播種輪底部的凸點(diǎn)位于箱體的外部 播種輪旋轉(zhuǎn)至預(yù)設(shè)位置時 取種環(huán)上的取種孔 投種孔和播種 輪凸點(diǎn)內(nèi)的出種通道形成一條直線 播種通道打開 種子從播 種通道掉出 通過推動 倒拉把手 使播種器在育苗盤上勻速 行走 播種輪上的凸點(diǎn)將從育苗盤的穴位逐一壓過 使穴位內(nèi) 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 22 23 設(shè)施裝備工程Agricultural Equipment 基質(zhì)產(chǎn)生凹陷并將種子投放到凹陷的中心位置 播種器行走時 出種通道重復(fù)打開 關(guān)閉 打開這一過程 實(shí)現(xiàn)自動播種 取 種勺可以通過投種孔位播種器添加種子 添加種子后將取種勺 插入投種孔中 此時取種勺成為一個塞子來保征播種器內(nèi)部播 種箱的密閉性 避免種子灑落 2 5 手持小型播種器樣機(jī)制作和成本計算 應(yīng)用Solidworks進(jìn)行三維建模后 使用3D打印機(jī)打印零 部件 完成實(shí)物樣機(jī)制作 圖 7 圖 9 表1 葉菜類播種應(yīng)用記錄表 表2 茄果類播種應(yīng)用記錄表 圖7主視圖 圖8 左視圖 圖9 俯視圖 打印一臺播種機(jī)的打印耗材成本為 12 5 元 以 1 臺 3D 打 印機(jī)3000元 使用壽命5年計算 平均每年使用費(fèi)用為600元 按一年工作 200 天 平均每天使用費(fèi)用為 3 元 打印 1 個手持 小型播種機(jī)總用時為 30 h 電費(fèi)約 5 1 元 因此打印一個播種 機(jī)成本為 20 6 元 3 手持小型播種器和配套移栽應(yīng)用效果評價 針對本文設(shè)計制作的手持小型播種器 在220穴盤上進(jìn)行 播種應(yīng)用 統(tǒng)計播種器播種效率 漏播率及出苗率 5 后期進(jìn) 行育苗 配套全自動移栽機(jī)進(jìn)行移栽 驗證設(shè)計方案的可行性 和后續(xù)改進(jìn)方向 技術(shù)成熟進(jìn)行推廣 根據(jù)市場銷售情況 選 擇以葉菜 茄果類 根莖類三大類中具有代表性的 13 種種子為 應(yīng)用對象 3 1 實(shí)際應(yīng)用場景 在一棟育苗溫室中 保證時間 基質(zhì) 溫度 濕度等因素不 變的前提下 使用播種器進(jìn)行播種 3 2 實(shí)際應(yīng)用過程 從團(tuán)隊中選出 3 名技術(shù)人員 在保證條件不變的前提 將種 子分為 13 組 每組 10 份 每份 220 粒 一名技術(shù)人員放入 220 粒種子 使用播種器在育苗盤上完成播種 之后倒出種子 更換 種子 第 2 名技術(shù)人員統(tǒng)計取種勺剩余種子進(jìn)行記錄 第 3 名技 術(shù)人員記錄穴盤內(nèi)種子落入數(shù) 3 3 實(shí)際應(yīng)用結(jié)果 使用本文設(shè)計制作的手持小型播種器在220穴盤上進(jìn)行播 種 測試播種器的工作效率 漏播率 重播率 種子破損率 落 種準(zhǔn)確率 6 應(yīng)用效果見表 1 表 3 作物名稱 播種效率 s 盤 漏播率 重播率 種子破損率 落種準(zhǔn)確率 油菜 112 18 24 3 0 92 上海青 108 23 16 2 3 94 快菜 110 19 21 1 5 98 菜心 106 24 18 1 8 97 白菜 107 22 23 2 1 95 作物名稱 播種效率 s 盤 漏播率 重播率 種子破損率 落種準(zhǔn)確率 番茄 115 100 0 0 0 黃瓜 105 100 0 0 0 茄子 112 100 0 0 0 辣椒 105 100 0 0 0 甜椒 106 100 0 0 0 注 落種準(zhǔn)確率是按照在穴位中心 5 mm 內(nèi)落種計算 下同 表3 根莖類播種應(yīng)用記錄表 作物名稱 播種效率 秒 盤 漏播率 重播率 種子破損率 落種準(zhǔn)確率 白蘿卜 113 21 12 2 5 97 胡蘿卜 105 17 21 2 1 94 洋蔥 111 78 8 85 97 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 設(shè)施農(nóng)業(yè) 2025 03 22 23 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 設(shè)施農(nóng)業(yè) 4 問題分析和設(shè)計改進(jìn)方向 4 1 問題分析 4 1 1 漏播問題 3D打印件因較低的精度導(dǎo)致零件表面比較粗糙 零件之間 的配合不夠緊密 并且PLA材質(zhì)耐熱性能差 旋轉(zhuǎn)組件的摩擦 產(chǎn)生的溫度會破壞零件接觸面 旋轉(zhuǎn)組件在運(yùn)行時可能出現(xiàn)阻塞 在穴盤上行走時有跳動現(xiàn)象發(fā)生 影響播種流暢性 結(jié)果導(dǎo)致部 分種子未能成功落入預(yù)定穴孔 造成了漏播現(xiàn)象 4 1 2 重播問題 為了避免播種過程中造成種子破碎以保障種子發(fā)芽率 同 時避免出種孔卡種 設(shè)計時采取了較大直徑的取種孔 可能導(dǎo)致 尺寸較小的種子一次取種過多造成重播 此外 由于播種器采用 PLA材料3D打印制作 PLA材質(zhì)不耐UV光 韌性差 長時 間日光照射會產(chǎn)生變形 使零件之間配合度變差 造成出種孔和 殼體之間間隙不一致 較大的間隙會同時掉入較多種子造成重播 且PLA是一種聚合物塑料材質(zhì) 會產(chǎn)生靜電 種子因靜電吸附 等原因無法立即脫孔也會造成重播 4 1 3 種子破碎問題 3D打印件的粗糙表面及圓度誤差 使種子在滑動過程中可 能造成損傷 特別是外殼脆弱和外形不規(guī)則的種子尤為敏感 4 2 設(shè)計改進(jìn)方向 4 2 1 引入精密軸承 在旋轉(zhuǎn)零件處增加軸承連接 利用軸承的高精度與低摩擦特 點(diǎn) 顯著提升運(yùn)動部件的平穩(wěn)性與順暢度 減少卡滯發(fā)生幾率 確保每個播種動作能順利完成 避免漏播 4 2 2 定制化取種輪 根據(jù)種子類型 采用機(jī)械加工方式精細(xì)制作高精度的取種 輪 材料選用不易變形的亞克力材質(zhì)制作 實(shí)現(xiàn)一?；騼闪＞珳?zhǔn) 取種 避免重復(fù)播種 4 2 3 優(yōu)化出種通道 使用導(dǎo)電性較好的金屬材質(zhì)制作出種通道 減少靜電干擾 同時確保種子自然下落無阻礙 杜絕兩粒以上種子同穴現(xiàn)象 4 2 4 加工精密播種輪 采用機(jī)械加工方式制造播種輪 確保高精度與圓滑面 避免 對種子的物理傷害 4 2 5 增加柔性防護(hù)層 在播種輪與外殼接觸部位嵌入柔軟材料 如較薄的防塵毛 條 為種子提供緩沖保護(hù) 防止在外力作用下破裂 同時 后期 使用精密的金屬零部件進(jìn)行替換 預(yù)計總成本控制在25 30元 批量生產(chǎn)成本還會降低 5 結(jié)論 本文結(jié)合播種和移栽機(jī)械化作業(yè)需求設(shè)計一種適用于設(shè)施 葉菜種植的新模式 解決設(shè)施葉菜全年不斷茬 機(jī)具價格高 用工貴 規(guī)模化生產(chǎn)等問題 應(yīng)用效果結(jié)果證明了方案設(shè)計的 可行性 播種器完成 220 穴的穴盤播種僅需 110 s 左右 相比 人工可提高工作效率8 10倍以上 制作一個播種器成本僅 需20 6元 降低了生產(chǎn)成本 縮短了種植周期 提高了育苗 質(zhì)量 參考文獻(xiàn) 1 闞煒杰 徐明澤 左強(qiáng) 等 北京市昌平區(qū)農(nóng)田土壤重金屬健康 風(fēng)險評估及來源解析 J OL 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報 1 15 2025 04 21 S 20240801 1516 004 html 2 昌平區(qū)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心 昌平區(qū)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心年報 EB OL 2025 01 13 2025 03 01 xxgkzl zfxxgknb82 2024 2025011317141673116 index html 3 楊立國 趙景文 蔬菜產(chǎn)業(yè)機(jī)械化技術(shù)及裝備 M 北京 中國農(nóng)業(yè) 科學(xué)技術(shù)出版社 2020 4 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程全面機(jī)械化解決方案 中 M 北京 企業(yè)管理出版社 2021 5 楊立國 李小龍 糧經(jīng)作物機(jī)械化技術(shù)及裝備 M 北京 中國農(nóng)業(yè) 科學(xué)技術(shù)出版社 2020 6 彭笛 蔬菜播種育苗環(huán)節(jié)機(jī)械技術(shù)與裝備 J 湖北農(nóng)機(jī)化 2015 6 50 作者簡介 劉攀 1991 男 北京人 農(nóng)藝師 研究方向 農(nóng)機(jī)化技術(shù)推廣與應(yīng)用 通信作者 王尚君 1970 男 山東新泰人 正高級 工程師 研究方向 農(nóng)機(jī)化技術(shù)推廣與應(yīng)用 李治國 1978 男 山西偏關(guān)人 正高級農(nóng)藝師 研 究方向 蔬菜機(jī)械化技術(shù)推廣與應(yīng)用 引用信息 劉 攀 王尚君 李治國 等 一種用于 220 穴盤的手持小型播種機(jī)設(shè)計 與應(yīng)用效果 J 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 2025 45 9 20 23