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農(nóng)業(yè)播種設(shè)備
論文由
埃里?！な鏍柎?，C.E.T.
農(nóng)業(yè)工程技術(shù)人員
農(nóng)業(yè)食品部發(fā)表
農(nóng)業(yè)播種設(shè)備
介紹
播種設(shè)備的功能的基本定義是：以規(guī)定的速度和深度將種子均勻的分布在潮濕的土壤中，然后壓實土壤層以覆蓋這些種子，并且不能損壞種子。大量的播種單元被設(shè)計和制造來完成這一功能，我們的目的是總結(jié)一些可供選用的農(nóng)業(yè)實踐行為。
進行播種前，我們必須準備合適的土壤介質(zhì)以供支持植物。這些年來，我們都聽聞了一系列的關(guān)于土壤性質(zhì)，特性和怎樣獲取滿意的苗床發(fā)芽的研究報告。簡單的說，它們是：好的肥力，合適的溫度，足夠的空氣，充足的水分與種子和土壤表面之間的一個適當?shù)脑试S由特殊種子萌發(fā)的滲透土壤層。
種子發(fā)芽所需要的能量在不同的土壤中存在巨大的不同。草類種子因為發(fā)芽所需能力很小，所以必須接近土層表面，但是它們也需要足夠的水分。如果種植的很深以便保障水分，它們可能不能發(fā)芽到土層表面。充足的陽光是有利于幼芽的直立生長的，因為它能保證水分并且不對幼芽的生長產(chǎn)生阻礙。具有良好可耕性的土壤和土壤的聚集程度是最重要的基礎(chǔ)因素。土壤的高聚集程度提供了：根部的自由發(fā)育和滲透，最大化的為植物需要供應(yīng)的水分，阻止因降雨而破壞土，防御性的密封功能和允許最大的進水量并減少由于徑流量產(chǎn)生的侵蝕。
播種機的特點
從各種不同的統(tǒng)計表格中可以看出，大多數(shù)播種器有著精確播種的計量方法。它們必須使用開溝器將種子放在所需的深度，有一些播種機會將種子用土壤蓋住并夯實以保證土壤和種子有最大的接觸面積。
許多不同的方法被用于計量種子的種植，它們的使用取決于種子的特性和所需的間距。常用的機械計量機構(gòu)是：
a） 可調(diào)孔式攪拌器
b） 送料槽
c） 雙向送料
d） 杯型送料
e） 垂直板送料
f） 斜板送料
g） 水平種子板
最常用的播種機制是雙向送料反饋系統(tǒng)，主要是因為它們可以適應(yīng)不同大小的種子和相對容易調(diào)整的速度。
開溝器必須將種子放在所需的深度并保證最小程度的分散。許多的類型被運用到播種機當中，最普遍的是：
a) 鋤頭和鏟子型機構(gòu)
b) 單圓盤型機構(gòu)
c) 雙圓盤型機構(gòu)
d) 模座型機構(gòu)
e) 輪型機構(gòu)
單盤或雙圓盤開溝器在播種設(shè)備中是最常用的旋耕機構(gòu)，它們可以在較高的速度和較深的深度條件下通過調(diào)整輪精確的控制。
為了正常萌芽，種子必須覆蓋在一層薄薄的潮濕的土壤下，以便種子發(fā)芽的時候可以穿透土層，一些用來為種子提供適當?shù)沫h(huán)境的設(shè)備：
a) 開槽鏈
b) 覆蓋刀片
c) 覆蓋鏟子
d) 密封盤
e) 壓土輪
壓土輪已經(jīng)被證明是最有效的計量開槽深度和鞏固種子周圍土壤的方法，這種方法可以優(yōu)化土壤與種子的接觸面積并且保持濕度。
育苗器械
飼草架可以通過使用各種播種技術(shù)建立。一些只能適用于特定的土壤和氣候條件下，其他的一些則有較為廣泛的試用范圍。噴射播種和直升機播種在前面的論文中已經(jīng)做過討論。這些方法對于大多數(shù)農(nóng)場來說都是很昂貴的。
然而通過飛機播種能夠在農(nóng)業(yè)中占據(jù)一席地位。這種方法可以有效的應(yīng)用在比較復(fù)雜的地形條件以及土地十分泥濘不便于車輛運行的地方。能夠預(yù)見的是不是所有的種子都能夠發(fā)芽，由于沒有有效的種子放置和壓實手段，因此飛機播種每公頃需要更多的種子。在很多情況下，種子通常播種在雪地上。當雪融化的時候，雪水可以將種子帶到地下，并且具有冷藏效果，可以使中種子在一個適合的環(huán)境下發(fā)芽。但是種子存在被徑流移動的危險，在實施的時候也往往因此而出現(xiàn)肥料分布不均的情況。
分離器也有類似的問題發(fā)生在種子和土壤的接觸位置，但是它們可以有效的運用在準備好的苗床上。種子會被放入苗床一個粗糙的開口，而且風(fēng)和雨水的擊打會促進種子的發(fā)芽。再次，需要一個更高的每公頃播種率。作為一種播種方法，廣泛播種在覆蓋的可變深度上沒有鉆孔播種的效果好，廣泛播種可能會淺一點或者深一點。
小農(nóng)村的播種依然在使用過去的布里爾離子式播種機。必須準備一個優(yōu)秀的苗床，第一環(huán)節(jié)的滾筒將會打碎大塊的土地變?yōu)樾K的凹凸不平的地勢，播下種子以后第二環(huán)節(jié)的壓緊機會將種子壓入地下，第二環(huán)節(jié)覆蓋在第一環(huán)節(jié)上形成了土梗，這將確保實現(xiàn)土地能夠很好的覆蓋在種子上的目的。
播種機更先進的體現(xiàn)是它能夠?qū)崿F(xiàn)土地的耕作，將種子播種在耕作好的土地上，然后通過第二環(huán)節(jié)的盤將土壤覆蓋在種子上，最有用壓力輪夯實土壤。這確保了種子被覆蓋好和能有擁有致密的土壤覆蓋。這種行為能夠為后續(xù)的收獲提供便利，小田埂的形成能夠保留來自于雨水的水分。
澳大利亞人利用鋤頭種植，進行初步的耕作和種子定位以后，將種子放入土壤層，然后用鋤頭松開土壤以便于種子發(fā)芽的時候更容易滲透出土壤層。這種方法使得土壤表面十分松散，在風(fēng)力作用下可能成為一個土壤流失問題。
這些年來已經(jīng)嘗試了減少播種前的耕作要求，不僅僅是減少播種的成本，而且還保留了一些垃圾覆蓋提高土壤表面耕地和防止水土流失。耕耘播種盤的發(fā)展是來自于將常規(guī)種子料斗安裝在單盤與種子輸送帶之間盤上被覆蓋所需的深度。然而，種子的深度不是很準確，并且沒有達到規(guī)定的壓實程度。
類似的方法經(jīng)由約翰迪爾公司所使用開發(fā)的兩種盤套發(fā)展而來，一個粗糙的耕作土地，另一個覆蓋種子。然后，準確的放置種子不是隨著壓實進行的，這種設(shè)備適用于谷物種子發(fā)芽和生長需要風(fēng)多能量和安置條件不利的深度的播種；然而，對于草來說，結(jié)果是可疑的。
微耕的追求是隨著時間的推移和引進的先進的耕作技術(shù)。梨刀分布在三個不同的行是用以放置廢棄物的堆積。向下約20公斤的力需要穿透土壤。在把鉤底部設(shè)有底座有助于保持地面上把柄的穩(wěn)定。種子的計量和確定通過車輪與地面滾動直插實現(xiàn)。
亞馬遜免耕，一種來自德國的經(jīng)典模型，通過變換梨刀角度來切割土壤。種子和肥料在梨刀的后面播下，兩級梨刀和壓力輪將種子放置在土地中。對土壤有相當大的要求并且長期的免耕播種將產(chǎn)生影響。然而，這是一個一次性的操作并且會在土地表面產(chǎn)生殘留物。
三盤免耕需要100公斤的下壓力來實現(xiàn)滲入土壤并簡歷一個苗床。這種做法的好處是它可以減少現(xiàn)場殘留物，將肥料放置在種子下方，將種子放在預(yù)期深度的土壤中并提高種子的發(fā)芽率。
John Deere's Power-Till一書中介紹的播種機中對少耕或免耕給予了高度的評價。一組螺旋研判在地底下的土壤中剪出一個非藏狹窄的槽，這構(gòu)成了一個優(yōu)良的苗床，種子被播種到土壤中并壓實。由于只有有限數(shù)量的種子被干擾，有必要用除草劑出去不需要的植物，只有牧場培育的幼苗，不能使用化學(xué)噴劑。研究表明，旋轉(zhuǎn)盤會磨損很快，很難快速的出入土壤層，而螺旋盤的損毀機會都是因為土壤中的巖石。
空氣播種機裝置是一個概念相對較為先進的裝置。它通過壓迫空氣使之將種子從種子箱中傳送到輸種管中。苗床的準備也是依靠這個設(shè)備，種子通過特殊的梨刀后的較短的菱形耙放置在土壤中，土壤壓實后表面會十分光滑。肥料箱可以放置在整個機器的后面，因為肥料放置的位置和深度需要超過種子，通過這種方式，一次性的操作可以在很小的地域得以實現(xiàn)。這樣，它就實現(xiàn)了土壤的耕地，整地，施肥和播種。
畢 業(yè) 論 文（設(shè)計）
題 目： 氣吸式蔬菜果蔬精密播種機的設(shè)計
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學(xué) 院：
年 月 日
畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明
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論文（設(shè)計）作者簽名： 日期： 年 月 日
畢業(yè)論文（設(shè)計）版權(quán)使用授權(quán)書
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論文（設(shè)計）作者簽名： 日期： 年 月 日
指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 日期： 年 月 日
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1 緒 論 1
1.1 氣吸式蔬菜果蔬精密播種機的設(shè)計背景 1
1.3 研究氣吸式蔬菜果蔬精密播種機的目的及意義 4
1.4 氣吸式蔬菜果蔬精密播種機的主要研究內(nèi)容及設(shè)計要求 5
2 方案選擇與概述 7
2.1 排種器的方案設(shè)計 7
2.2 起壟裝置的方案設(shè)計 9
2.3 風(fēng)機及傳動裝置配置方式的方案設(shè)計 11
3 氣吸式排種器的設(shè)計 13
3.1 氣吸式排種器的性能分析 13
3.2 氣吸式排種器的技術(shù)要求 13
3.3 氣吸式排種器的結(jié)構(gòu)特征 13
3.4 氣吸式排種器的外部尺寸確立 15
3.5 氣吸式排種器排種盤的設(shè)計 15
4 單體播種系統(tǒng)的設(shè)計 17
4.1 傳動方案的分析 17
4.2 地輪地面附著力與功率產(chǎn)生的分析 18
4.3 動力傳動的設(shè)計與傳動鏈輪鏈條的選擇 19
5 起壟旋耕機裝置的設(shè)計 23
5.1 起壟旋耕機的設(shè)備選型 23
5.2 起壟旋耕機的改進設(shè)計 24
6 風(fēng)機配置方案與傳動的設(shè)計 25
6.1 風(fēng)機配置方案的設(shè)計 25
6.2 風(fēng)機傳動方案的設(shè)計 25
6.3 風(fēng)機傳動帶輪的設(shè)計計算 27
7 氣吸式蔬菜果蔬精密播種機整機結(jié)構(gòu)設(shè)計 29
8 總 結(jié) 31
參考文獻 32
致 謝 33
氣吸式蔬菜果蔬精密播種機的設(shè)計
摘 要
為了節(jié)約蔬菜果蔬種植的種子成本，并結(jié)合我國現(xiàn)有的種植模式和農(nóng)藝要求，根據(jù)國外的部分蔬菜果蔬播種機械設(shè)計了氣吸式蔬菜果蔬精密播種機，該設(shè)備可以完成蔬菜果蔬種子的單粒精密播種，一次作業(yè)可同時完成蔬菜果蔬八行兩壟種植，并能根據(jù)我國蔬菜果蔬現(xiàn)有種植模式實現(xiàn)自動起壟。該播種機由95馬力的拖拉機帶動，主要的工作部件有傳動系統(tǒng)，行走系統(tǒng)，開溝裝置，起壟裝置，氣吸式精密排種器，參數(shù)調(diào)節(jié)裝置等組成。該機械最核心的部件就是氣吸式排種器，采用氣吸式，可實現(xiàn)蔬菜果蔬的精密播種，降低了種子成本，并且減少了以后的農(nóng)藝操作。該機器的工作參數(shù)為工作速度0.632m/s,播種質(zhì)量達到97%,生產(chǎn)率達到0.5hm2/h。
關(guān)鍵詞：蔬菜果蔬；氣吸式精密播種機；起壟；設(shè)計；性能試驗
Design of the Suction Carrots Precision Machine
Abstract
In order to save the planting cost of carrot seeds and combined with our existed planting patterns and agronomic requirements, the pneumatic carrot precision seeding machine is designed according to the components of foreign carrot seeding machinery. The device can finish the precision seeding of carrots’ single seed, and one operation can complete eight rows and two ridges cultivation at the same time. And it can realize the automatic ridging according to our country existing planting mode. The planter is driven by the 95- horsepower tractor, and its main working parts contain the transmission system, the running system, the ditching device, a ridging device, a precision seed-metering device and the parameter adjusting device. The core component of the machine is the suction seed metering device. It uses the air suction so that it can sow carrot precisely and reduce the cost of the seeds and the subsequent agricultural operation. The machine operating parameters for the its working speed is 0.632m/s.The quality of seeding reaches 97%and the productivity comes to 0.5hm2/h.
Key words: Carrots; Pneumatic precision seeder; Ridge; design; Performance test
1 緒 論
1.1 氣吸式蔬菜果蔬精密播種機的設(shè)計背景
蔬菜果蔬起源于中亞和地中海地區(qū)，栽培歷史在2000年以上[1]。我國于13世紀經(jīng)伊朗傳入。蔬菜果蔬具有很高的營養(yǎng)價值，耐儲運、宜加工，世界各地廣泛栽培，在許多國家和地區(qū)尤其是發(fā)達國家，是人們食用最多的蔬菜之一。我國為蔬菜果蔬生產(chǎn)第一大國，其保鮮及速凍產(chǎn)品銷往日本、韓國、俄羅斯、新加坡及我國香港、臺灣等地，罐頭產(chǎn)品則遠銷美國、德國、英國、法國、中東等國家和地區(qū)，是近年來快速發(fā)展的主要出口創(chuàng)匯蔬菜品種之一。據(jù)FAO數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2002年全世界蔬菜果蔬種植面積為99.21萬公頃,產(chǎn)量2102萬t,我國種植面積37. 29萬公頃,產(chǎn)量達661萬t,占世界總產(chǎn)量的31%,位居世界第一。近十年來我國蔬菜果蔬生產(chǎn)進入快速發(fā)展階段，產(chǎn)量由1992年的226萬t增加到2002年的661萬t，增加了192%，同期全球產(chǎn)量只增加了50%。我國蔬菜果蔬栽培主要分布在華北、華中、西南、西北與東北的部分省份，其中河北、河南、山東、遼寧、江蘇、四川、安徽、湖南、福建、內(nèi)蒙古、甘肅、、黑龍江、北京等省市的部分地區(qū)已形成規(guī)模化種植，近年來發(fā)展勢頭迅猛。在我國山東省壽光市化龍鎮(zhèn)蔬菜果蔬種植之鄉(xiāng)現(xiàn)有種植面積達到8000畝。并且現(xiàn)在隨著我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，蔬菜果蔬的種植面積還將進一步增大。
雖然目前我國蔬菜果蔬的種植面積在世界上占了很大的比例，由于我國長期以來科學(xué)技術(shù)落后尤其在農(nóng)業(yè)方面，沒有自主研發(fā)的核心技術(shù)體系，使得我國蔬菜果蔬的種植機械化程度很低。目前我國主要的蔬菜果蔬種植模式還是采用人工播種，間苗，后期種苗管理的種植模式。在一些蔬菜果蔬種植規(guī)模較大的地區(qū)引進了國外種子帶播種技術(shù)，實現(xiàn)了蔬菜果蔬播種的精密播種，但這種播種方式需要有配套的種繩播種機和種帶生產(chǎn)機，蔬菜果蔬的播種流程過于復(fù)雜，而且還延長了蔬菜果蔬播種期前的準備周期，增加了生產(chǎn)種植和技術(shù)成本。而且，使用種子帶播種機械還存在一些技術(shù)上的難題，如：種繩容易斷裂，帶繩及種子包裹紙陳本較高，不適合大規(guī)模的蔬菜果蔬種植，在實際應(yīng)用過程中出苗率并不能達到預(yù)期值。雖然此技術(shù)還存在一些缺陷，但是現(xiàn)在在一定程度上實現(xiàn)了我國蔬菜果蔬播種的機械化，減少了勞動量，但是由于我國的國情，氣候，土壤狀況等，該項技術(shù)還不能完全適用于我國。所以此項技術(shù)并沒有在我國實現(xiàn)大規(guī)模的推廣?，F(xiàn)在對于我國大規(guī)模的蔬菜果蔬種植現(xiàn)狀，需要一種可以完全實現(xiàn)蔬菜果蔬單粒播種的精密播種機。目前在我國現(xiàn)有的科技水平下暫時還沒有成型的蔬菜果蔬單粒精密播種機。
進入21世紀，我國的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了新的變革，逐步生態(tài)農(nóng)業(yè)方向發(fā)展，蔬菜果蔬播種機械的發(fā)展也深受影響，隨著蔬菜果蔬種植面積的不斷擴大，實現(xiàn)蔬菜果蔬單粒播種的全程機械化作業(yè)成時代的必然選擇。并且對于精密式蔬菜果蔬播種機的需求也越來越大。在我國現(xiàn)行農(nóng)村勞動力越來越少，采用原有的蔬菜果蔬種植模式，撒播跟條播方式，在蔬菜果蔬生長后期還必須得經(jīng)過人工間苗，增加了農(nóng)民的勞動量，對于大規(guī)模的生產(chǎn)基地加大了生產(chǎn)成本。本文通過對我國蔬菜果蔬播種的現(xiàn)狀，設(shè)計了與東方紅954型拖拉機配套的起壟式氣吸式蔬菜果蔬精密播種機，重點為起壟裝置與氣吸播種器參數(shù)的確定以及部分機構(gòu)的優(yōu)化創(chuàng)新。
氣吸式蔬菜果蔬精密排種器[2]是整個氣吸式蔬菜果蔬精密播種機的核心部件，所以這部分的性能的好壞將直接影響整臺蔬菜果蔬播種機的性能。本設(shè)計希望能夠在導(dǎo)師的幫助下，在利用自己的專業(yè)知識。在了解國內(nèi)外氣吸式蔬菜果蔬播種機的現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài)的基礎(chǔ)上，完成一種新的適合于我國現(xiàn)有種植模式的蔬菜果蔬播種機的設(shè)計，以期滿足國內(nèi)關(guān)于蔬菜果蔬精密播種機的設(shè)計要求和現(xiàn)實需要。并且希望能夠在此過程中培養(yǎng)自己各方面的能力，促進自己的全面發(fā)展，為以后的工作、學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。
1.2 目前國內(nèi)外蔬菜果蔬播種機的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
考閱國內(nèi)蔬菜果蔬種植的發(fā)展史，我國傳統(tǒng)種植模式為：
選擇土層深厚、土質(zhì)疏松、排灌條件好的砂壤土或壤土地種植,種植地塊翻耕深度應(yīng)在, 25-30cm既可壟作, 亦可畦作。畦作栽培時, 畦寬一般1.0-1.5m, 株行距10×10cm2或12×12cm2。壟作栽培時, 壟高約20cm, 壟頂寬30cm的種2行, 壟頂寬40cm的種3行, 株距10cm。
我國傳統(tǒng)的蔬菜果蔬種植過程為：
1，選種及土地平整；
2，條播或撒播；
3，育苗播種；
4，蔬菜果蔬前期間苗；
5，生長期管理；
6，蔬菜果蔬收獲。
但是，由于各個國家和地區(qū)的經(jīng)濟水平和生產(chǎn)力水平的發(fā)展極為不平衡，國外的蔬菜果蔬種植已經(jīng)放棄人工播種的舊模式，現(xiàn)在已形成產(chǎn)業(yè)化的機械化播種，并可實現(xiàn)單粒精密播種。而且對于國外的播種機型也有相應(yīng)配套的收獲機械。相比于我國的技術(shù)而言，國外的蔬菜果蔬精密播種技術(shù)與機械已經(jīng)相當成熟。
1.2.1 目前國外蔬菜果蔬播種機的發(fā)展現(xiàn)狀
歐美等國家對蔬菜果蔬播種機的研究起步早、發(fā)展快、技術(shù)水平高?，F(xiàn)在歐美，韓國等國家廣泛使用的是種子帶精密播種技術(shù)，并且此項技術(shù)在國外的傳播跟推廣很快?，F(xiàn)在日本跟德國開始研究氣吸式蔬菜果蔬播種機，并且該播種機生產(chǎn)已經(jīng)開始形成了一定的規(guī)模。
總之，在國外幾個主要生產(chǎn)蔬菜果蔬的發(fā)達國家，都形成了用精密播種機直接播種，基本上實現(xiàn)了蔬菜果蔬從播種到收獲的機械化作業(yè)。由于歐美等國家作業(yè)面積大，因此其蔬菜果蔬播種裝備具有大型化、高效率、價格昂貴、適應(yīng)大面積作業(yè)等特點，并且都已實現(xiàn)無人駕駛、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)控制。
圖1-1 意大利氣吸式蔬菜果蔬播種機 圖1-2 新西蘭精密播種機 圖1-3 韓國播蘭特蔬菜果蔬播種機
1.2.2 目前我國播種機的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
我國蔬菜果蔬栽培已有700多年的歷史，甚為普遍，主要分布在華北、華中、西南、西北和東北的部分省份，其中山東、河南、浙江和云南種植最多。然而蔬菜果蔬等經(jīng)濟類作物播種機械發(fā)展相對滯后，主要是這類經(jīng)濟作物的播種面積較少，再加上我國的經(jīng)濟作物還沒有實現(xiàn)工廠化的生產(chǎn)，并不適合機械化的播種。
目前我國市場上所有的蔬菜果蔬精密播種機械[3]如：種帶式蔬菜果蔬播種機，氣吸式蔬菜果蔬播種機都是近年我國在歐美日等國引進來的。我國自主知識產(chǎn)權(quán)的蔬菜果蔬播種機械并未出現(xiàn)。現(xiàn)在由于我國政策對農(nóng)業(yè)的支持，一些高等院校和科研院所開始著手研究經(jīng)濟作物的精密播種技術(shù)。
圖1-4 蔬菜果蔬條播機 圖1-5 多行蔬菜果蔬播種機 圖1-6 雙行蔬菜果蔬播種機
1.3 研究氣吸式蔬菜果蔬精密播種機的目的及意義
1) 蔬菜果蔬種子較小, 現(xiàn)在種植的蔬菜果蔬種子大部分經(jīng)過精選, 千粒重一般在1.1～1.5克之間, 按千粒重1.3g計算, 每克種子約為770粒。為保證出苗率, 人工播種一般每畝在300g左右, 取發(fā)芽率為85%, 每畝出苗數(shù)為19.64萬株。如采用機械播種, 畝播量可以控制在200克左右,出苗數(shù)約13.09萬株。通常每畝最終留苗4萬株左右, 如人工播種, 約有15.64萬株需要在間苗、定株等環(huán)節(jié)中靠人工拔掉, 勞動強度非常大。機播減輕了間苗的勞動強度, 如果能實現(xiàn)機械精播, 每畝保留4萬株約為52g,與人工播種比較每畝可節(jié)約種子248g,蔬菜果蔬種子價格按60元/100g 計算, 農(nóng)戶使用機械精播每畝可節(jié)省種子費用約150元, 并大幅度降低了人工間苗費用。
2) 種子播種行間距準確，規(guī)模一致，有利于后期的蔬菜果蔬實現(xiàn)機械收獲。與傳統(tǒng)育苗方式相比，省去育苗移栽環(huán)節(jié)和大量人力，種植方便，降低生產(chǎn)成本，可減輕勞動強度，提高勞動效率，解放生產(chǎn)力。
3) 與現(xiàn)有的種子帶播種方式相比，可以減少不少的操作流程，降低技術(shù)成本，減少勞動量。而且種帶在播種工程中容易斷裂，而利用氣吸式蔬菜果蔬精密播種機可以實現(xiàn)種子的連續(xù)播種，節(jié)約時間，節(jié)約勞力, 高效率高質(zhì)量完成播種作業(yè)。
4) 應(yīng)用氣吸式蔬菜果蔬精密播種機進行機械化作業(yè)，需人力較少，田間操作簡單，播種速度快，播種規(guī)范，減少間苗、定苗用工，播種工效顯著提高，而且可以減少種子的浪費，節(jié)約成本。
5) 大規(guī)模搶時節(jié)播種時, 可節(jié)約時間，種子發(fā)芽率高, 出苗整齊, 產(chǎn)品優(yōu)等品率高，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
隨著我國現(xiàn)在蔬菜果蔬種植面積的增大，而且蔬菜果蔬生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化，并且現(xiàn)在我國大規(guī)模所種植的蔬菜果蔬，種子一般是來自于國外的優(yōu)良品種，種子成本較高。利用原有的生產(chǎn)種植模式容易造成種子浪費，種植成本的增加。本項目的研究是氣吸式蔬菜果蔬精密播種機設(shè)計，根據(jù)我國的基本國情和蔬菜果蔬的種植模式采用起壟單粒精密播種，有效地避免了種子的浪費。并對后期蔬菜果蔬的生長管理減少了農(nóng)藝流程。這對于我國以后蔬菜果蔬實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的種植奠定了基礎(chǔ)，也為實現(xiàn)蔬菜果蔬收獲機械化提供了重要的參照，本機械的設(shè)計研究對于提高工作效率、降低農(nóng)民的勞動強度以及提高農(nóng)民的經(jīng)濟效益具有重要意義。
1.4 氣吸式蔬菜果蔬精密播種機的主要研究內(nèi)容及設(shè)計要求
1.4.1 研究內(nèi)容
本設(shè)計主要任務(wù)是研究設(shè)計一種新型的氣吸式蔬菜果蔬精密播種機，并可根據(jù)我國種植模式實現(xiàn)起壟耕作。該機配套國產(chǎn)東方紅954拖拉機，后懸掛配置，一次工作行程可完成耕地、整地、起壟、播種作業(yè)。工作幅寬為2.3m。機組工作速度為0.632m/s,播種質(zhì)量達到97%,生產(chǎn)率達到0.5hm2/h。我的任務(wù)是完成該播種機核心部件氣吸式排種器、起壟裝置以及整機的設(shè)計。該設(shè)計的主要內(nèi)容為氣吸式排種器的技術(shù)參數(shù)設(shè)定以及工作原理的分析。
根據(jù)國內(nèi)蔬菜果蔬播種模式的現(xiàn)狀，調(diào)查我國對蔬菜果蔬機械化播種技術(shù)的需求，并參照國外，像美國、意大利、新西蘭等國家的現(xiàn)有蔬菜果蔬播種機機型設(shè)計，該機能完成國內(nèi)蔬菜果蔬播種的基本要求，并可實現(xiàn)單粒精密播種。在設(shè)計過程中通過對課題任務(wù)書進行分析和國內(nèi)外機型分析研究，并到我國蔬菜果蔬之鄉(xiāng)壽光化龍鎮(zhèn)實地調(diào)研意大利進口的氣吸式蔬菜果蔬精密播種機，參照該機型設(shè)計初步方案，進行理論分析，確定方案，并對主要的技術(shù)參數(shù)進行初步的分析和計算。并對于國外機型不適合我國的種植模式的缺陷進行改進。設(shè)計安裝了起壟裝置，并減少了在播種過程中國外機型種子損失過大，調(diào)整了適合我國蔬菜果蔬種間距的參數(shù)，提高了播種質(zhì)量和工作效率，減少了蔬菜果蔬生產(chǎn)種植成本，期望達到經(jīng)濟實用的目的。
1.4.2 技術(shù)路線
1.根據(jù)我國目前的蔬菜果蔬種植模式和前景，了解本次設(shè)計任務(wù)的目的及意義。
2.去我國蔬菜果蔬之鄉(xiāng)山東壽光市化龍鎮(zhèn)實地調(diào)研，參觀現(xiàn)場蔬菜果蔬機械化播種過程，并根據(jù)該意大利機型進行理論和原理分析，再次基礎(chǔ)上改進創(chuàng)新。
3.利用原有機型的主要尺寸數(shù)據(jù)及參數(shù)，使用Pro-E三維模型軟件對機械仿真成型，并改進創(chuàng)新。增加適合我國種植模式的起壟裝置。并對主要的技術(shù)參數(shù)進行設(shè)計計算。
4.排種器核心部件的主要技術(shù)參數(shù)的設(shè)計計算。分析氣吸式排種器的工作原理，通過該原理并參照國內(nèi)外各種氣吸式排種器的基本模型進行設(shè)計。
5.對播種機起壟裝置的選擇設(shè)計。采用選取配套旋耕機，并對旋耕機設(shè)計創(chuàng)新，使與播種機配套使用。
6.整體方案的確立。基本參數(shù)以及零部件的各項尺寸基本確定，使用Pro-E軟件繪制各部分以及整體零部件的繪制，并對整機裝配成型。
7.整機模型的基本確立。在三維成型后對所有的零件尺寸以及裝配進行協(xié)調(diào)改進，使整機的尺寸合理，結(jié)構(gòu)合理緊湊，以期望達到設(shè)計要求。
8.對所有三維零件圖以及整機裝配圖紙進行二維生成修改，并完成設(shè)計說明書。
1.4.3 設(shè)計要求
1.滿足我國對蔬菜果蔬播種的整體需要，適應(yīng)我國的起壟或畦作的生產(chǎn)模式。
2.在播種過程中必須能夠?qū)崿F(xiàn)蔬菜果蔬種子的單粒播種，種間距與行間距可以根據(jù)不同的生產(chǎn)模式進行調(diào)節(jié)。
3.播種的過程中，避免產(chǎn)生種子的阻塞或卡種，完成種子種植流程的通暢進行。
4.設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)合理緊湊，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，滿足我國現(xiàn)有的機械生產(chǎn)能力和技術(shù)水平。
1.4.4 研究方法
調(diào)研我國現(xiàn)有的蔬菜果蔬播種機械[4]，以及參考國外現(xiàn)有的蔬菜果蔬精密播種機，根據(jù)我國自己的蔬菜果蔬種植模式，并現(xiàn)場拆裝國外氣吸式蔬菜果蔬精密播種機，對關(guān)鍵的零部件進行原理以及技術(shù)參數(shù)分析，掌握國外現(xiàn)有技術(shù)的工作原理，利用我們所學(xué)的機械設(shè)計、機械原理、農(nóng)業(yè)機械學(xué)的各項知識，利用Pro-E三維軟件仿真模擬，綜合改進各項技術(shù)參數(shù)，設(shè)計出合理的機器結(jié)構(gòu)，并滿足我國現(xiàn)有蔬菜果蔬種植的農(nóng)藝要求。在整個設(shè)計過程中用到了機械測繪、對比實驗法、Pro-E繪圖技術(shù)、CAD制圖技術(shù)。
2 方案選擇與概述
氣吸式蔬菜果蔬精密播種機[5]主要是由旋耕機，起壟裝置，播種機單體，風(fēng)機，連接架，機架，地輪和動力傳動裝置組成。在設(shè)計的方案選擇上主要是有排種器的選擇與設(shè)計，整體機型的結(jié)構(gòu)方案選擇。本設(shè)計通過對比優(yōu)化現(xiàn)在所有的設(shè)計成型的排種器進行對比優(yōu)化，并結(jié)合國外先進的機型[6]，選擇設(shè)計出適合我國國情的空穴率低、生產(chǎn)播種效率高的優(yōu)秀方案。
2.1 排種器的方案設(shè)計
排種器[7]的主要結(jié)構(gòu)為排種盤、排種器外殼、種箱以及一些相對應(yīng)的傳動裝置等零部件。其中該機構(gòu)的核心部件為排種盤為設(shè)計的關(guān)鍵，它的設(shè)計參數(shù)與計算直接對整個機器播種率有較大的影響。
氣吸式排種器的主要工作原理：氣吸式播種機是應(yīng)用氣吸原理進行排種的, 它的排種圓盤不是水平放置而是垂直安裝在種子箱底面, 一側(cè)與種子室的種子相接, 另一側(cè)與密閉氣吸室相接, 在排種盤上開有小孔為氣流通道并在播種過程中吸附種子，實現(xiàn)種子的掛接。在種箱的下部與排種盤相連的部位有一個類似于圓柱輥子似的播種裝置，保證種子順利進入到排種盤內(nèi)。在排種盤的一側(cè)還有去除多余種子的裝置刮種器，實現(xiàn)種子單粒掛接。氣吸室和風(fēng)機相連, 風(fēng)機工作時使氣吸室產(chǎn)生真空度, 因而造成排種盤兩側(cè)壓力差, 在壓力差的作用下, 種子被吸附在吸種孔周圍。由于排種盤的轉(zhuǎn)動, 當吸種孔帶著種子通過刮種器時, 多余的種子便被刮掉。當排種盤轉(zhuǎn)到吸氣室以外時, 由于失去了對種子的氣吸作用, 再通過另一個吹氣室，在風(fēng)壓的作用下以及種子的自重作用落下, 通過輸種管進入種溝。排種盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn), 吸種孔再次進入氣吸室, 又在壓力差的作用下吸附種子, 如此循環(huán)連續(xù)進行排種。
2.1.1 草擬方案
方案一：使用現(xiàn)在我國的通用型氣吸式排種器[8]，結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，該氣吸式排種器的工作原理為氣吸式排種。
方案分析：這種排種器的通用性強，適用于多種蔬菜以及糧食作物的播種，對于整機的設(shè)計減少了設(shè)計成本，不需要單獨的設(shè)計排種盤以及配套的排種器。但是此種氣吸式排種器是通用性的，對于工作要求的種子形狀要求較大，所以在使用此種排種器前，必須先對種子進行包衣技術(shù)，而且在播種的過程中，此種排種器的排種量較大，最后在種子進入輸種管時，沒有氣吹這一步，對于蔬菜果蔬種子自重較小且形狀不規(guī)則的狀態(tài)，很難實現(xiàn)種子的自我下落至輸種管，不太適合這種細小的蔬菜果蔬種子。并且此種方案的排種器加工起來復(fù)雜，要求的技術(shù)精度跟裝配精度較高，目前我國的工業(yè)水平還打不到這種水平?？傮w看來此方案的氣吸式排種器復(fù)雜了蔬菜果蔬播種種植的工作流程，加大了蔬菜果蔬種植的生產(chǎn)成本，不適合我國的工業(yè)技術(shù)水平，而且也不適合我國蔬菜果蔬播種的播種量要求。故此種排種器在此氣吸式蔬菜果蔬精密播種機的使用上推廣不大。
圖2-1 排種器結(jié)構(gòu)圖
1.種子室 2.下刮種器 3.推種器 4.上刮種器 5.種糧限位板 6.排種器殼體 7.吸種孔氣流清理裝置 8.排種傳動機構(gòu) 9.氣流通道
方案二：使用氣吸式和氣吹式復(fù)合結(jié)構(gòu)的排種器[9]，其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，該種排種器的主要工作原理是：在風(fēng)機的作用下，利用空氣動力學(xué)在排種器的吸氣室產(chǎn)生負壓，將種子吸掛在排種盤上，當排種盤轉(zhuǎn)動到氣吹室時，由風(fēng)機產(chǎn)生吹氣動力，種子在這個風(fēng)壓以及自重作用下落入輸種管，進入種溝，實現(xiàn)播種過程。并且在排種器的吸氣室與吹氣室之間還加有一個刮種裝置，將多余的蔬菜果蔬種子刮掉。
方案分析：此種排種器機構(gòu)不需要對種子實施播種前的包衣處理，對種子直接播種。而且此排種器的排種盤適用于像蔬菜果蔬類的微小蔬菜種子，對于形狀不規(guī)則的種子適應(yīng)性強，播種效率高。在此排種器的結(jié)構(gòu)上還有刮種裝置，實現(xiàn)了蔬菜果蔬播種的單粒精密播種。對于附加的吹氣室，也可以較大提高種子落種率，減少播種的空穴率。提高蔬菜果蔬播種的播種質(zhì)量。該裝置的蔬菜果蔬排種器排種量在150g/hm2,播種質(zhì)量達到97%,空穴率低于2%，生產(chǎn)率達到0.5hm2/h。此種方案在總體設(shè)計上符合我國的基本國情，達到我國的機械加工水平。
圖2-2 氣吸式和氣吹式復(fù)合結(jié)構(gòu)的排種器
1.儲種箱 2.刮種器 3.排種盤 4.排種器殼體及吸氣管、吹氣管 5.攪種輪 6.排種器蓋
2.1.2 方案確立
對比兩種排種器方案，第二種方案最適合我國現(xiàn)有的工業(yè)生產(chǎn)水平，其播種的質(zhì)量跟技術(shù)參數(shù)也符合我國現(xiàn)有的蔬菜果蔬播種農(nóng)藝。故本設(shè)計選取第二種方案作為本機型的排種器。
本設(shè)計將在現(xiàn)有的此種排種器的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加部分結(jié)構(gòu)的改進，通過對排種器一些結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化，完善現(xiàn)有排種器機構(gòu)的漏播率，刮種不徹底的缺點。設(shè)計出適合我國農(nóng)村需求的經(jīng)濟實用的氣吸式蔬菜果蔬精密播種機，為我國農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民的發(fā)展做出自己應(yīng)有的貢獻。
2.2 起壟裝置的方案設(shè)計
目前我國還沒有對蔬菜果蔬播種的現(xiàn)有機型，根據(jù)我國現(xiàn)在蔬菜果蔬的種植模式，一般采用的是起壟表土播種的模式。此種種植模式對土地的平整度和松實度有一定的要求，一般為節(jié)約生產(chǎn)種植成本，我國大規(guī)模的使用起壟耕作的模式來滿足蔬菜果蔬種植的基本需求。而該起壟裝置設(shè)計主要目的就是滿足起壟要求。它的基本工作原理是：利用犁刀耕地，在進行整地作業(yè)，完成整個播前土地工作。
2.2.1 草擬方案
方案一：使用我國2BL-2型蔬菜果蔬起壟播種機的起壟裝置。如圖2-3所示：
圖2-3 2BL—2型蔬菜果蔬起壟播種機
1.施肥鏟 2.地輪 3.地輪支臂螺栓 4.機架 5.變速器 6.種肥箱 7.播種鎮(zhèn)壓裝置U型卡子 8.播種鎮(zhèn)壓裝置 9.鏵子
方案分析：這種起壟裝置只是適合于單行或雙行的小規(guī)模的播種機構(gòu)使用。不適合在大規(guī)模種植生產(chǎn)模式的機械上安裝使用，雖然其有著功率損耗較小，尺寸小的好處。但我對我們這個氣吸式蔬菜果蔬精密播種機配套性使用上不符合條件。故此種起壟裝置不推薦使用。
方案二：使用我國現(xiàn)在大規(guī)模生產(chǎn)的標準型的旋耕機作為主體起壟裝置的主機，在外加小部件的起壟板結(jié)構(gòu)，利用旋耕機的機構(gòu)實現(xiàn)土壤的起壟和分壟。
方案分析：該裝置的起壟的結(jié)構(gòu)有配套的旋耕機作為主體，可在生產(chǎn)播種機時進行配套的購買，減少了生產(chǎn)加工成本。而且旋耕機的起壟作用對于鏵子式的起壟裝置來說，效果要明顯好于鏵子式。故本設(shè)計選取第二種方案作為本機型的起壟裝置。
該方案的起壟裝置將在標準型的旋耕機的基礎(chǔ)上進行改造加工。如圖2-4所示：
圖2-4 旋耕機起壟裝置
1.旋耕機中間犁 2.懸掛架 3.旋耕機變速齒輪箱 4.旋耕機機體 5.中間分壟裝置 6.側(cè)邊扶壟裝置
2.2.2 方案確立
對比兩種設(shè)計方案，第二種方案最適合，在利用現(xiàn)有的旋耕機的基礎(chǔ)上加設(shè)一些輔助部件，完成旋耕機整體平地起壟分壟的工作。使用此設(shè)計的經(jīng)濟性上可以減少生產(chǎn)加工播種機的設(shè)計成本，減少了生產(chǎn)工作量。并且在工作效率跟工作幅寬上也可以滿足本設(shè)計的兩壟八行蔬菜果蔬播種機的設(shè)計要求。故綜合比較選擇第二種起壟裝置較為合適。
2.3 風(fēng)機及傳動裝置配置方式的方案設(shè)計
氣吸式蔬菜果蔬精密播種機在設(shè)計生產(chǎn)上，根據(jù)其基本的工作原理可得它必須有自己的動力輸出以及配套的風(fēng)機裝置。所以在設(shè)計上就必須安排該機器的風(fēng)機與傳動裝置的配置。在配置方案設(shè)計上有兩種方式。
方案一：傳動以及固定的風(fēng)機架和風(fēng)機系統(tǒng)在配置上主要采用側(cè)邊配置，該方案可不用改進旋耕機的原有變速箱系統(tǒng)，在旋耕機主動軸上安裝鏈輪帶動。但是在使用過程中，由于整體機體的左右配重不一致造成對蔬菜果蔬播種質(zhì)量的影響。使得兩壟蔬菜果蔬的播種深度不一致。
方案二：傳動及固定的風(fēng)機架和風(fēng)機系統(tǒng)在配置上主要采用的是中部放置，該方案可有效地解決第一種方案左右配重不一致的問題，需要對現(xiàn)有的起壟裝置的旋耕機變速箱改進，將添加一根副傳動軸及傳動齒輪。并且在我國現(xiàn)有的工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)上完全有能力實現(xiàn)。
綜合比較兩種的配置設(shè)計方案，選擇第二種設(shè)計方案作為我們這臺氣吸式蔬菜果蔬精密播種機的傳動及風(fēng)機配置方式。
3 氣吸式排種器的設(shè)計
3.1 氣吸式排種器的性能分析
氣吸式排種器是氣吸式蔬菜果蔬精密播種機的設(shè)計關(guān)鍵部件，它的性能參數(shù)直接影響到我所設(shè)計的氣吸式蔬菜果蔬精密播種機的播種質(zhì)量，播種效率等重要的技術(shù)指標。根據(jù)我國蔬菜果蔬種植的基本模式，并查閱了《蔬菜果蔬種植技術(shù)》，一般要求是壟作栽培時, 壟高約20cm,壟頂寬30cm的種2行,壟頂寬40cm的種3行, 株距10cm。根據(jù)新的技術(shù)要求行間距應(yīng)由現(xiàn)在的12cm左右增加到18～20cm,株距由8～10cm縮小到6～8cm,密度由3310萬株/hm2增加到3715～3910萬株/hm2?，F(xiàn)在依據(jù)國內(nèi)外的蔬菜果蔬種植機械，我所設(shè)計的氣吸式蔬菜果蔬精密播種機完全能夠滿足我們國家對于蔬菜果蔬種植的農(nóng)藝要求。
我所設(shè)計的氣吸式排種器主要是由排種盤、排種器殼、去種機構(gòu)、種箱、動力傳動裝置組成。再對現(xiàn)有的氣吸式排種器的改進上做了部分設(shè)計計算，優(yōu)化了技術(shù)參數(shù)，以使其能夠達到預(yù)計的測試結(jié)果。
3.2 氣吸式排種器的技術(shù)要求
1.滿足精密穴播的要求，種間距達到預(yù)定的技術(shù)指標并可根據(jù)實際種植模式進行調(diào)節(jié)。
2.播種量的可調(diào)節(jié)性，以及盡可能的減少蔬菜果蔬種子的破碎率和卡種率。
3.滿足精密播種的技術(shù)要求，單粒單穴，保證出苗率在97%以上。
3.3 氣吸式排種器的結(jié)構(gòu)特征
氣吸式排種器主要是由排種盤、排種器殼、去種機構(gòu)、種箱、動力傳動裝置組成。根據(jù)現(xiàn)有部件進行了相關(guān)的改進，如圖3-1所示
圖3-1 氣吸式排種器
1.小錐齒輪 2.掃種軸 3.深溝球軸承 4.軸承端蓋 5.種箱 6.排種器殼1 7.去種器 8.查看窗蓋 9.固定螺柱 10.觀察口 11.維修端蓋 12.除雜口 13.排種盤 14.排種器殼2 15.大錐齒輪以及傳動軸
工作原理：工作前，先將部分蔬菜果蔬種子放置在種箱內(nèi)。該排種器的動力來源于中間的大錐齒輪軸，錐齒輪軸的軸端部位為一個方軸鏈輪。鏈輪在外接動力的支持下帶動大錐齒輪以及排種盤做圓周運動，與大錐齒輪相配合的小錐齒輪帶動小錐齒輪軸做圓周運動，小錐齒輪軸其實是一個掃種軸。由于蔬菜果蔬種子質(zhì)量小，體積小，形狀不規(guī)則，在自重的狀態(tài)下很難實現(xiàn)種子的運動，故使用這種掃種軸來輔助蔬菜果蔬種子的運動。在排種盤的下面是排種器的氣室盤，其盤內(nèi)分布著吸種室與吹種室。種子在種箱內(nèi)進入掃種軸的種室內(nèi)，在種室偏上的部分排種盤下就是吸種室，吸種室在吸種風(fēng)機的作用下充滿了氣壓[10]。在壓力的作用下，蔬菜果蔬種子被吸附在排種盤的小種空內(nèi)。種子隨著排種盤做順時針運動，到達去種機構(gòu)，去種機構(gòu)對排種盤上的種子有一個刮種的作用，保證了每一個排種盤的種孔內(nèi)只有一粒種子，保證播種機的單粒播種。刮完種后的排種盤繼續(xù)順時針運動，到排種器達下部的吹種氣室，在吹種氣室也有一個吹種氣壓，在其氣壓的作用下，種子從排種盤中的種孔掉落，掉落到排種器下部的排種管內(nèi)。完成一個排種周期，排種器在外在動力下循環(huán)的做此工作行程。
3.4 氣吸式排種器的外部尺寸確立
我設(shè)計的氣吸式排種器根據(jù)現(xiàn)有的氣吸式精密播種機[11]的排種器的外部結(jié)構(gòu)大體一致，然而蔬菜果蔬排種器的有些部分與別的氣吸式排種器不一致。我在設(shè)計時綜合考慮了以下幾個問題：
第一，大多數(shù)的氣吸式排種器的種箱結(jié)構(gòu)都是與排種器獨立分開的，單獨的一個機構(gòu)，并且種箱的尺寸太大。我將排種器的部分結(jié)構(gòu)利用排種器殼來支撐，減少了總體尺寸。并根據(jù)蔬菜果蔬種子的形態(tài)特點，以及每個行程的工作量，確定了種箱的尺寸。
第二，氣吸式排種器的厚度一般都是較大的，因為其播種的種子尺寸比較大，我在設(shè)計時，根據(jù)蔬菜果蔬種子的形狀特點，減少了排種器殼體之間的尺寸，減少了加工制造成本。
通過解決了以上兩個問題，結(jié)合成型的排種器結(jié)構(gòu)并考慮了我國現(xiàn)有的加工制造工藝，擬定了排種器的外部尺寸。
3.5 氣吸式排種器排種盤的設(shè)計
排種盤在設(shè)計計算時，依據(jù)已經(jīng)確定的排種器外部尺寸確定了排種盤的尺寸。在種孔的設(shè)計上，根據(jù)對蔬菜果蔬種子的樣本分析，確定了種孔的尺寸為R2，并在整個圓盤的尺寸上，依據(jù)排種盤的運動間歇程度，確立了128個種孔。對于其于錐齒輪傳動軸的配合上，因為排種盤的設(shè)計厚度只有2mm。所以為了加強其運動的可靠性和滿足排種盤的強度，采用了正12邊邊形的結(jié)構(gòu)。為了減少剪切應(yīng)力和防止應(yīng)力集中。在多邊形的邊與邊的結(jié)合部位，采用了小圓弧的形式。因為此件為高精度的精密部件，所以在加工和設(shè)計計算上必須要嚴格的尺寸的定位。并且其加工材料應(yīng)具有很強的強度，防止其因為變形，影響播種質(zhì)量。具體形狀如圖3-2所示：
圖3-2 排種盤
1.排種盤主體 2.固定多邊形 3.種孔
4 單體播種系統(tǒng)的設(shè)計
該單行播種系統(tǒng)的主要設(shè)計時對于單行蔬菜果蔬播種的設(shè)計分析，整個氣吸式蔬菜果蔬精密播種機的機體是由八個播種單體組成的，播種單體主要是由機架、排種器、前鎮(zhèn)壓輪、后鎮(zhèn)壓輪、覆土機構(gòu)、前平土機構(gòu)、開溝器、高度調(diào)節(jié)裝置、傳動機構(gòu)、調(diào)整機構(gòu)等組成的。能夠完成一行蔬菜果蔬的播種工作。結(jié)構(gòu)如圖4-1所示：
圖4-1 氣吸式蔬菜果蔬精密播種機單體
1.調(diào)整連接架 2.調(diào)整手柄 3.高度調(diào)節(jié)機構(gòu) 4.連接調(diào)整固定結(jié)構(gòu) 5.鏈輪罩 6.排種器 7.刮土板 8.后鎮(zhèn)壓輪 9.覆土器 10.開溝器 11.傳動系統(tǒng) 12.前鎮(zhèn)壓輪 13.平土器
4.1 傳動方案的分析
該單行播種系統(tǒng)的動力傳動設(shè)計如框圖4-2所示：
在整個單體播種系統(tǒng)中[13]，采用的是鏈傳動。并且分析本設(shè)計，單體有兩個鏈傳動裝置。在設(shè)計排種單體是，為了讓單體可實現(xiàn)單體開溝器及覆土裝置的高低，采用了可調(diào)節(jié)的方案設(shè)計安裝，這就要求在傳動時，必須能夠保證每一個高度值時，都能有一個合適的傳動關(guān)系。若是采用單一的一條鏈來傳動動力。并不能穩(wěn)定的保證在每個可調(diào)節(jié)的狀態(tài)時提供整個系統(tǒng)以安全的動力。故在設(shè)計上采用兩條鏈對側(cè)分置的傳動方式。
該單體播種系統(tǒng)的動力來源于地輪驅(qū)動如圖4-3所示。
圖4-3 地輪驅(qū)動系統(tǒng)
1.主動軸 2.鏈輪齒輪箱 3.地輪 4.傳動鏈輪
應(yīng)校核地輪的附著力是否滿足要求，是否能夠提供動力需求。
4.2 地輪地面附著力與功率產(chǎn)生的分析
整個播種機械的單體播種系統(tǒng)排種器的來源都來自于左右對稱的兩個地輪。采用人字形地輪。地輪的前進主要來源于地輪與土壤之間的剪切應(yīng)力。在剪切土壤時其水平最大牽引推力可由公式4-1計算。
公式（4—1）
= 公式（4—2）
式中：——作用在地輪上的機體重量以及地輪自身重量，；
A——土地輪度土壤的抗剪面積，；
C——土壤的內(nèi)聚力系數(shù)，；
——土壤對地輪的垂直作用力，；
φ——土壤內(nèi)摩擦角；
根據(jù)整體播種系統(tǒng)的質(zhì)量870Kg分析估算得作用在葉輪上的重量=400Kg
根據(jù)蔬菜果蔬播種的土壤情況查閱相關(guān)資料確定參數(shù)C=0.426 kgf/，φ=29.96°
通過公式4—1計算得
能夠求出左右兩個地輪能夠提供最大的扭矩
根據(jù)扭矩可算出地輪所產(chǎn)生的運動功率根據(jù)公式4-3
公式（4—3）
式中：——機械功率，；
——地輪能夠提供的扭矩，；
——地輪的轉(zhuǎn)速，；
根據(jù)機組的前進速度0.632m/s，地輪的直徑，可以得出地輪的轉(zhuǎn)速。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出地輪的運動功率。
4.3 動力傳動的設(shè)計與傳動鏈輪鏈條的選擇
在經(jīng)過地輪產(chǎn)生的動力到達每一個單體播種系統(tǒng)前還要經(jīng)過一系列的鏈輪與齒輪傳動變換，最終到達每一個播種單體。在通過鏈輪與齒輪的交互變換后，會使傳動的速度與方向發(fā)生相應(yīng)的改變。本節(jié)將會對蔬菜果蔬單體播種系統(tǒng)的傳動設(shè)計進行分析，并對部分元部件進行選擇。
傳動系統(tǒng)的變換結(jié)構(gòu)為一個鏈輪箱機構(gòu)，如圖4-4所示：
圖4-4 鏈輪齒輪箱
1.合成鏈輪齒輪機構(gòu) 2.齒輪 3.輔助鏈輪 4.鏈輪齒輪箱體
在地輪產(chǎn)生的動力通過鏈輪以及鏈條傳動到鏈輪齒輪箱。在由主動方軸傳動到每一個的播種單元。根據(jù)機組的工作速度0.632m/s，工作的蔬菜果蔬種間距為8cm，可以得出地輪的轉(zhuǎn)速。
在地輪產(chǎn)生的動力由地輪軸端的鏈輪傳動到鏈輪齒輪箱。并且整個單體播種系統(tǒng)中鏈條只是用于傳動，并沒有用于換向跟調(diào)整轉(zhuǎn)速。故在鏈輪的選擇上，并根據(jù)整個單體機架的尺寸，在能夠滿足動力輸出的狀態(tài)下選擇較小的鏈輪齒數(shù)Z=15。所以地輪軸端的第一級鏈輪選擇Z=15，與鏈輪箱配合的鏈輪尺寸也選擇為Z=15。進入鏈輪箱由輔助鏈輪通過鏈條與合成齒輪鏈輪結(jié)構(gòu)，調(diào)整手柄軸結(jié)合在一起（調(diào)整手柄機構(gòu)并未在圖4-4中表示出來，它主要是用于調(diào)整鏈輪的選擇來調(diào)整傳動比例，從而調(diào)整播種的種間距）。
在滿足我們現(xiàn)在所設(shè)定的機組運動狀態(tài)下，選擇合成鏈輪的尺寸為Z=15這個檔位，對于輔助鏈輪，只是起到了一個動力輸出的作用。故其鏈輪尺寸也選擇為Z=15。在組合鏈輪的鏈輪選擇上有Z=15、Z=17、Z=19、Z=21、Z=23、Z=25幾個檔位，齒數(shù)的選擇是根據(jù)設(shè)計手冊上，盡可能的選擇奇數(shù)系的鏈輪結(jié)構(gòu)。在對于最大的鏈輪結(jié)構(gòu)Z=25時，其尺寸較大，在選擇齒輪時就參照了大鏈輪的結(jié)構(gòu)選擇為Z=45齒的齒輪，該處的齒輪只是起到了傳動換向的作用，并沒有對動力進行了變化，所以在于其配合的齒輪也選擇為Z=45。
在一側(cè)的動力傳動裝置中，第一級傳動軸端鏈輪，與鏈輪箱結(jié)合的部分鏈輪。根據(jù)公式4—4算的傳動比。
公式（4—4）
因為地輪的總功率。根據(jù)《機械設(shè)計手冊》，選定每一級鏈輪的傳動效率，每對嚙合齒輪的傳動效率。因為地輪的總功率
。所以在第一級鏈輪的功率。經(jīng)過鏈傳動到達鏈輪箱的功率根據(jù)公式4—5可得為。
公式（4—5）
以此類比可算得最終到達主動軸的功率。所以在主動軸上的總功率。按照理想狀態(tài)的分配原則，每一個播種單體上所得到的功率。
根據(jù)每個播種單體系統(tǒng)鏈傳動的工作情況以及主動鏈輪的齒數(shù)和鏈條排數(shù)，將鏈傳動所傳遞的動率修正為當量的單排鏈的計算功率，根據(jù)公式4—6
公式（4—6）
式中：——工況系數(shù)；
——主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)；
——多排鏈系數(shù)：
——傳遞的功率，；
算得當量功率。
鏈條的型號根據(jù)當量的單排鏈的計算功率和主動鏈輪的轉(zhuǎn)速。得選用鏈條的型號為081,查得節(jié)距，滾子直徑，根據(jù)播種單體機架的尺寸結(jié)構(gòu)，選定中心距，在單個播種系統(tǒng)中，所有的鏈輪尺寸都為。由公式4—7算得鏈節(jié)數(shù)。為了避免使用國度鏈接，應(yīng)該將求得的鏈節(jié)數(shù)圓整為偶數(shù)，所以該鏈節(jié)圓整取偶后得鏈節(jié)數(shù)為66，但是由于該傳動部位有張緊輪裝置，故應(yīng)加大鏈節(jié)數(shù)，所以選擇鏈節(jié)數(shù)為76。
公式（4—7）
根據(jù)同理得對于排種器一側(cè)的鏈輪以及鏈條結(jié)構(gòu)選擇，選用鏈條的型號為081,節(jié)距，滾子直徑，中心距，取齒數(shù)為
，算得鏈節(jié)數(shù)，取整取偶得鏈節(jié)數(shù)為64。因為該排種器可以高度自動調(diào)節(jié)，還加裝有張緊輪機構(gòu)，故應(yīng)加大鏈節(jié)數(shù)，最終選擇鏈節(jié)數(shù)為80。
根據(jù)同理得對于地輪一側(cè)的鏈輪以及鏈條結(jié)構(gòu)選擇，選用鏈條的型號為081,節(jié)距，滾子直徑，中心距，取齒數(shù)為
，算得鏈節(jié)數(shù)，取整取偶得鏈節(jié)數(shù)為94。因為該系統(tǒng)還加裝有張緊輪機構(gòu)，故應(yīng)加大鏈節(jié)數(shù)，最終選擇鏈節(jié)數(shù)為100。
根據(jù)同理得對于鏈輪箱內(nèi)的鏈輪以及鏈條結(jié)構(gòu)選擇，選用鏈條的型號為081,節(jié)距，滾子直徑，中心距，取齒數(shù)為
，算得鏈節(jié)數(shù)，取整取偶得鏈節(jié)數(shù)為42。因為在這個裝置內(nèi)，鏈輪是可以選擇的，而且其檔位可變化，還有一個手動拉柄的裝置，故對于這個鏈條的選擇上應(yīng)加大選擇的鏈節(jié)數(shù)，所以確定最終的鏈節(jié)數(shù)為60。
在整個的傳動裝置系統(tǒng)內(nèi)，需要對鏈輪傳動有一個張緊裝置，避免在鏈條的松邊垂度過大時產(chǎn)生嚙合不良和鏈條震動的現(xiàn)象，同時為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角。最終是為避免對播種質(zhì)量的影響。為了減少不必要的設(shè)計，在整個單體播種系統(tǒng)中，采用最簡單的帶彈簧的自動張緊輪機構(gòu)作為整個鏈輪傳動系統(tǒng)的張緊方式。
5 起壟旋耕機裝置的設(shè)計
我國的蔬菜果蔬在播種時要求起壟耕作，而國外的機型并沒有自己的起壟裝置，需要在播種前進行播前整地作業(yè)。我的設(shè)計是在整個播種系統(tǒng)的前端加裝了整地起壟裝置。不用單獨的進行播前起壟作業(yè)。如圖5-1所示起壟旋耕機裝置：
圖5-1 起壟旋耕機裝置
1.懸掛架 2.旋耕機變速箱 3.旋耕機機體 4.固定架 5.中部起壟裝置 6.播種機連接架 7.側(cè)邊起壟裝置
為了減少設(shè)計的工作量，以及減少對蔬菜果蔬播種機設(shè)計生產(chǎn)成本。我的起壟裝置采用的是在原有的旋耕機設(shè)備上進行一下改進設(shè)計，以適應(yīng)我們現(xiàn)在氣吸式蔬菜果蔬播種機的起壟要求。
5.1 起壟旋耕機的設(shè)備選型
為了滿足我們設(shè)計的蔬菜果蔬播種機的工作要求，工作幅寬2.3m，壟高20cm兩壟的要求。我選擇的旋耕機的型號配置如下。
旋耕機技術(shù)參數(shù)：
耕深：
耕幅：
刀片數(shù)量：68
生產(chǎn)率：0.4—0.95
結(jié)構(gòu)質(zhì)量：
配套動力：58.8—69.8
輸出轉(zhuǎn)速：
連接方式：三點懸掛
前進速度：
外形尺寸（長寬高）：
5.2 起壟旋耕機的改進設(shè)計
為了滿足氣吸式蔬菜果蔬播種機的要求，以及蔬菜果蔬的種植要求，在旋耕機的兩側(cè)機體上外加了兩個起壟側(cè)擋板，并在旋耕機的中央部位焊接了一個三角形的分壟設(shè)備，該設(shè)備簡單易做。只要求用普通的5mm的鋼板焊接而成，再用鋼管機構(gòu)將該分壟裝置焊接在旋耕機上，起到了一個固定加強的作用。
在變速箱的改進上也設(shè)置了不少的技術(shù)參數(shù)。在報廢的或者不用的同等型號的旋耕機上，選取傳動軸，改裝變速箱，作為我們這個起壟式旋耕機的動力分散裝置。為氣吸式蔬菜果蔬播種機提供風(fēng)機的動力來源。整個旋耕機起壟設(shè)備再與氣吸式蔬菜果蔬播種機連接在一起，就能同時實現(xiàn)起壟播種的工作。
6 風(fēng)機配置方案與傳動的設(shè)計
6.1 風(fēng)機配置方案的設(shè)計
氣吸式蔬菜果蔬精密播種機在設(shè)計生產(chǎn)上，根據(jù)其基本的工作原理可得它必須有自己的動力輸出以及配套的風(fēng)機裝置。所以在設(shè)計上就必須安排該機器的風(fēng)機的配置位置。一般在國外有很多的機型都是將風(fēng)機偏置放置，為了減少其配重的不一致，在另一端加裝配重塊，已達到左右質(zhì)量的平衡。而我的選擇是將風(fēng)機的主要配重往整個機型的中心部放置，不再使用配重塊，減少整機的配重。如圖6-1所示：
圖6-1 風(fēng)機配置顯示圖
1.風(fēng)機架與X型架連接裝置 2.吹種風(fēng)機 3.吸種風(fēng)機 4.連接懸掛架及風(fēng)機架 5.帶輪罩板 6.鏈傳動系統(tǒng)
6.2 風(fēng)機傳動方案的設(shè)計
氣吸式蔬菜果蔬精密播種機需要有較大的動力來支持氣吸式排種器的排種作業(yè)，而為滿足這一個要求就需要有風(fēng)機設(shè)備來為氣吸式排種器產(chǎn)生足夠大的負壓。因此在氣吸式蔬菜果蔬播種機的風(fēng)機動力來源上有一個很重要的要求。必須滿足風(fēng)機的實際功率要求。
在風(fēng)機的帶輪傳動系統(tǒng)，需要一個外加動力源，該動力源我設(shè)計來源于旋耕機變速箱。旋耕機的動力參數(shù)為，故旋耕機的分出動力源部分的轉(zhuǎn)速依據(jù)為。
根據(jù)排種器的要求，需要對風(fēng)壓有一定的要求[12]，風(fēng)壓的產(chǎn)生與風(fēng)機的動力源又有很大的關(guān)系。離心式風(fēng)機是產(chǎn)生播種負壓的主要部件。負壓的大小直接影響到播種機吸種以及播種的效率和質(zhì)量。因為在設(shè)計氣吸式蔬菜果蔬播種機時選擇的吸種風(fēng)機以及吹種風(fēng)機型號所用的動力完全能有拖拉機的旋耕機動力源提供。要達到風(fēng)機的要求轉(zhuǎn)速就必須經(jīng)過變速。經(jīng)2級V帶增速使風(fēng)機達到要求的轉(zhuǎn)速(設(shè)計要求風(fēng)機葉輪轉(zhuǎn)速為，每個風(fēng)機的氣壓力，風(fēng)機風(fēng)量為）。如圖6-2所示傳動：
圖6-2 風(fēng)機傳動系統(tǒng)
1.吹種風(fēng)機帶輪 2.傳動源鏈輪 3.吸種風(fēng)機帶輪 4.風(fēng)機架 5.組合式變速帶輪
在風(fēng)機的動力源與旋耕機的動力匹配上，就需要用到鏈輪進行傳動。只是滿足動力傳動的要求，并不需要對動力進行調(diào)整。故可使鏈輪的傳動比保持在1：1的方式。選擇鏈輪的尺寸為。
在旋耕機動力輸出軸的動力經(jīng)過鏈輪傳動到傳動源鏈輪，給風(fēng)機帶來了最初的動力源。根據(jù)公式6—1可計算出每個風(fēng)機所需要的功率。
; 公式（6—1）
式中：——功率，；
——風(fēng)量，；
——風(fēng)機的全風(fēng)壓，；7 n# I8 G% x- g; g& g: j& P
——風(fēng)機的內(nèi)效率，一般取0.75～0.85，小風(fēng)機取低值、大風(fēng)機取高值；
——機械效率，本設(shè)計用普通V帶傳動取0.85；
由此可計算出吹種風(fēng)機與吸種風(fēng)機所需要的機械功率為。
6.3 風(fēng)機傳動帶輪的設(shè)計計算
由上節(jié)我們計算的風(fēng)機的總功率需要為，可通過公式6—2計算其計算功率。
公式（6—2）
式中：——計算功率，；
——工作情況系數(shù)，本設(shè)計計算選擇1.1；
——所需傳遞的額定功率，；
求得。根據(jù)計算功率與小帶輪的轉(zhuǎn)速，選擇普通的A型V帶。根據(jù)查閱的資料，A型V帶的帶輪最小直徑為75mm，又因為應(yīng)使得大于基準帶輪尺寸，故我選擇的小帶輪的尺寸為80mm。經(jīng)過計算可得帶輪的轉(zhuǎn)速在標準轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)。根據(jù)計算參數(shù)得，帶輪的增速比大于3.5。根據(jù)公式6—3得大帶輪的尺寸。
公式（6—3）
所以得出大帶輪為250mm與355mm。
根據(jù)機架的尺寸以及大小風(fēng)機的具體位置尺寸，確定帶輪的中心距。小風(fēng)機帶輪中心距=720mm，大風(fēng)機帶輪中心距=480mm。并計算相應(yīng)的帶長。根據(jù)公式6—4計算。
公式（6—4）
式中：為小帶輪直徑，為大帶輪直徑。
所以得小風(fēng)機=1960mm。大風(fēng)機=1640mm。
根據(jù)V帶的基準長度系列，帶的基準長度由《機械設(shè)計》查得。所以小風(fēng)機的基準長度=2000mm，大風(fēng)機的基準長度=1800mm。
實際的中心距近似為，根據(jù)公式6—5可得。
公式（6—5）
又考慮到帶輪在設(shè)計及制造的過程中的誤差，以及帶的松弛而產(chǎn)生的補充張緊的需要，所以中心距有一個波動范圍如公式6—6所示。
公式（6—6）
所以小風(fēng)機的帶輪中心距的波動范圍是730—820mm，大風(fēng)機的帶