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玉米播種機的設(shè)計 學(xué)生 曹雙雙 指導(dǎo)老師 弋曉康 1 塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院 阿拉爾 843300 摘要 農(nóng)作技術(shù)與農(nóng)作機具是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中相互依存 相互制約的兩個范疇 前者是后者產(chǎn)生 和存在的前并依賴后者實現(xiàn) 后者為前者的實現(xiàn)而創(chuàng)制并能促進前者的發(fā)展 保護性耕作技術(shù) 是農(nóng)機和農(nóng)藝相結(jié)合的一次農(nóng)業(yè)革命 現(xiàn)已在河北 內(nèi)蒙古等 10 個省份開展示范推廣與應(yīng)用 實踐證明 保護性耕作具有保墑 增加土壤肥力 減少土蝕和風(fēng)蝕 抑制沙塵暴 減少作業(yè)工 序 降低作業(yè)成本和增加農(nóng)民收入等顯著的經(jīng)濟 社會和生態(tài)效益 目前 推廣和應(yīng)用保護 性耕作技術(shù)的核心是播種機 由于保護性耕作具有特殊性 地表覆蓋大量秸稈 地下有作物根 莖 對北方旱地農(nóng)業(yè)的播種提出了更高的要求 因此 研究開發(fā)集節(jié)水 精良播種 藥劑滅草 于一體的聯(lián)合作業(yè)機具有深遠的歷史意義和重要的現(xiàn)實意義 關(guān)鍵詞 播種機 排種器 精量播種 玉米 中圖分類號 文獻標識碼 0 引言 傳統(tǒng)耕作雖然帶來了經(jīng)濟效益 但失去 了對地面的保護 導(dǎo)致土壤水蝕 風(fēng)蝕加劇 耕作破碎土壤 制造了良好的種床 但同時 又消滅了土壤中的蚯蚓與微生物 使土壤活 性下降嚴重 耕作幅度越大 土壤的恢復(fù)功 能 保護功能就喪失越多 土壤的原有特性 越難保持 要恢復(fù)就越困難 這些年來 我 國機械耕作已是非常普遍 作物產(chǎn)量上升幅 度較大 但污染和環(huán)境的破壞也日益嚴重 因此 在有根茬的未耕地上進行播種 減少 對土地的破壞 可以有效地控制風(fēng)蝕 防治 沙塵暴 抵御春旱 提高農(nóng)作物的產(chǎn)量等 從而對播種機的設(shè)計就有了相應(yīng)的要求 本課題設(shè)計了玉米播種機的破茬裝置和 開溝器等零部件的設(shè)計 該播種機應(yīng)能減少 對土地的破壞 可以有效地控制風(fēng)蝕 防治 沙塵暴 抵御春旱 提高農(nóng)作物的產(chǎn)量 同 時減少了田間作業(yè)的各個環(huán)節(jié) 從而提高了 玉米產(chǎn)量 降低了生產(chǎn)成本 此玉米播種機 是與大中型動力機械配套的農(nóng)業(yè)機械 經(jīng)濟 效益高 適合我國各個地區(qū)的種植情況 能 夠獲得較好的農(nóng)業(yè)生態(tài)效益 經(jīng)濟效益等 1 總體設(shè)計思路 本裝置主要用于在留有殘茬的土地上進 行玉米播種 通過選擇合適的方法設(shè)計玉米 播種機的破茬裝置 施肥裝置 開溝裝置 播種裝置 仿形裝置 覆土裝置 整體機架 等相關(guān)設(shè)計 目標 播種機應(yīng)能減少對土地的破壞 提高產(chǎn)量和培肥地力 控制風(fēng)蝕 防治沙塵 暴 效地抵御春旱 同時減少田間作業(yè)環(huán)節(jié) 提高了玉米產(chǎn)量 降低了生產(chǎn)成本 玉米免 耕播種機是與大中型動力機械配套的農(nóng)業(yè)機 械 有較好的經(jīng)濟效益和農(nóng)業(yè)效益 其造價 低低廉 可行性分析 玉米耕作播種一體機主要 用于在留有殘茬的土地上進行玉米播種 對 土地破壞不大 能控制風(fēng)蝕 防治沙塵暴 提高產(chǎn)量和培肥地力 同時減少其余的田間 作業(yè)項目 從而降低了生產(chǎn)成本 重點是破 茬 只要對殘茬進行破壞 設(shè)計好破茬 挖 茬裝置 不耽誤覆土 種子發(fā)芽即可 國內(nèi) 相關(guān)技術(shù)比較成熟 可以實現(xiàn)設(shè)計要求 1 1 設(shè)計原理 在吸收國內(nèi)外先進耕作播種機的基礎(chǔ)上 考慮我國農(nóng)藝與農(nóng)機的實際情況設(shè)計出一種 結(jié)構(gòu)合理 符合實際情況的播種機具 依據(jù) 保護性耕作農(nóng)業(yè)技術(shù)的要求 采用復(fù)式作業(yè) 盡量少動土 機具少進地 一次完成秸稈清 理 開溝 施肥 播種 覆土 鎮(zhèn)壓 等工 序 滿足播種的特殊要求 針對東北地區(qū)干 旱的特點 采取措施最大限度的保護土壤水 分 采取措施保證播種機的田間通過性和工 作穩(wěn)定性 播種機作業(yè)后各項技術(shù)指標應(yīng)達 到國家頒布的播種機標準 在保證作業(yè)效果 和結(jié)構(gòu)強度允許的前提下 盡可能減輕機具 的重量 節(jié)省材料 同時注意零件的互換性 可裝配性等要求 1 2 設(shè)計總體結(jié)構(gòu) 根據(jù)我國玉米播種的要求 以及已有的 耕作模式 經(jīng)過主要工作部件的設(shè)計 最終 確定出播種機的總體結(jié)構(gòu) 整機由播種機構(gòu) 覆土機構(gòu) 鎮(zhèn)壓機構(gòu) 機架 掛接機構(gòu) 四 連桿機構(gòu) 破茬機構(gòu) 施肥機構(gòu) 施肥排種 總成等組成 其總裝圖如圖一所示 播種機 通過大中型拖拉機 播種機通過掛接機構(gòu)與 拖拉機懸掛機構(gòu)相連 工作時 破茬機構(gòu)在 切開殘茬的同時將覆蓋的秸桿撥往地下 清 理出播種帶 施肥開溝器及播種開溝器在清 理出的播種帶上完成施肥 播種作業(yè) 覆土 圓盤同時進行覆土 鎮(zhèn)壓輪完成壓種作業(yè) 保證種子與土壤的緊密接觸 有利于種子吸 收土壤水份 帶有彈簧加壓裝置的鎮(zhèn)壓輪能 將播下的種子蓋好 壓實 由于破茬 開溝 覆土等部件構(gòu)成 一方面減小了播種機工作 中的總阻力 同時很好的解決了播種機的田 間堵塞問題 提高了機具田間通過性 圖 1 玉米播種機的總體結(jié)構(gòu)示意圖 1 種箱 2 種架 3 壓力彈簧 4 排種器 5 鏈條 6 鎮(zhèn)壓輪 7 覆土圓盤 8 開溝器 9 旋耕刀 10 機架 11 變速器 12 肥箱 2 關(guān)鍵部件的設(shè)計 2 1 排種器的設(shè)計 作為精量播種機的核心部件 排種器 排種器的工作性能由排種器的結(jié)構(gòu)和工作原 理直接決定 本課題結(jié)合丸?；N子的物料 學(xué)特性 在對種子丸粒化的基礎(chǔ)上 同時結(jié) 合傾斜圓盤勺式排種器和水平圓盤排種器的 特點設(shè)計了 此排種器主要由清種刷 投種 器 錐齒輪 動盤 定盤 種箱等組成 工 作時 種子隨著排種盤的轉(zhuǎn)動 而排種器動 盤在軸的帶動下開始轉(zhuǎn)動 沿著導(dǎo)種槽進入 型孔 進入型孔內(nèi)的種子隨動盤轉(zhuǎn)到排種盤 上升的區(qū)域時 在離心力和重力的作用下自 動沿動盤斜面滾向動盤周邊 在清種刷柔性 清種刷的作用下清除沒有滾下的多余種子 型孔外多余的種子在重力的作用下 沿動盤 自然滾下 同時對沒有充上種子的型孔進行 二次充種 確保每個型孔內(nèi)只保留一粒種子 完成播種的整個過程 該傾斜圓臺式排種器 結(jié)合了傾斜圓盤勺式排種器和水平圓盤排種 器的特點 2 2 破茬裝置的設(shè)計 根據(jù)已有旋耕機式的滅茬機的滅茬原理 在整個工作的過程中旋耕刀軸是主要的受力 部位 其主要承受發(fā)動機的驅(qū)動力矩產(chǎn)生的 彎曲力 土壤反力以及扭轉(zhuǎn)等復(fù)雜的形變組 合 并且產(chǎn)生激烈的沖擊以及振動 依據(jù)使 用不致破壞的準則作為設(shè)計制造的方法是比 較傳統(tǒng)的設(shè)計方法 根據(jù)靜強度估算作用在 旋耕刀軸上的載荷 最后以加大安全系數(shù)的 方法來滿足相關(guān)強度的技術(shù)要求 從而來達 到設(shè)計要求的目的 拖拉機動力經(jīng)動力輸出 軸輸出 經(jīng)萬向節(jié)傳動軸傳到變速器輸入軸 經(jīng)變速器變速 傳動到鏈輪鏈條上 最后傳 到旋耕軸上 經(jīng)旋耕軸傳到刀片上 從而對 地面進行破土滅茬 其工作裝置 主要由旋耕刀軸及刀片組 成 其工作原理與旋耕機基本相同 因為 120 160mm 是旋耕機要求的耕深 他主要 是以破碎地面為目的 50 100mm 作為旋耕 滅茬機的耕深 則要求不能太深 根茬切碎 率不應(yīng)太低 旋耕刀軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)比旋耕機高 旋耕滅茬機的刀軸轉(zhuǎn)速應(yīng)確定為 354r min 2 3 開溝器的設(shè)計 留有殘茬的地上 地面比較結(jié)實 并且 秸稈覆蓋量較大 一般的開溝器入土相當困 難 因地面的阻力較大 所以新型的開溝器 就需要具備良好的入土破茬能力 為此這里 選擇了免耕免耕播種機的開溝器 它除了有 一般開溝器的功能外 還需要擁有以下特點 1 刃口要鋒利宜破土 拖拉機的動力消耗要 降低 開溝器的前進阻力也要減少 2 土壤 擾動要小 特別是地表的 要注意土壤墑情 損耗的降低 土壤上下層干濕土混合也應(yīng)減 少 3 創(chuàng)造種子發(fā)芽和根系生長的有利條件 用以提高種子發(fā)芽率 4 有良好的切斷秸稈 或破茬的能力 根據(jù)以上免耕開溝器的要求 設(shè)計了開 溝器 有后底座和刀刃連桿組成 底座與刀 刃通過螺栓連接 以方便磨損后能更換刀刃 此開溝器的主要技術(shù)參數(shù)包括 入土角度 45 入土隙角為 8 側(cè)翼與水平夾角 30 兩側(cè)的夾角為 30 開溝器為鑄造 的底座 同時進行調(diào)質(zhì)處理 用以實現(xiàn)耐磨 性的提高 2 4 排肥器的設(shè)計 按槽輪能否軸向移動外槽輪式排肥器分 為移動式和固定式 在制造和設(shè)計排肥器時 要保證排肥的均勻性 排肥量穩(wěn)定性 排肥 的可靠性 排肥量調(diào)節(jié)的范圍要足夠大 排 肥器的通用性要良好 操作應(yīng)該簡單方便 能夠適應(yīng)不同密度 作業(yè)要求和不同品種的 化肥 同時 要保證排肥過程不受地形等因 素和前進速度的影響 條件允許的情況下 排肥器應(yīng)盡量采用耐腐蝕材料制造主要部件 一般 外槽輪式排肥器由排肥舌 排肥罩 擋圈 外槽輪 阻塞套等組成 結(jié)構(gòu)相對來 說比較簡單 施肥均勻性較好 適用于排流 動性比較好的肥料 如復(fù)合粒肥和松散化肥 運行時 充滿化肥的槽輪的凹槽隨槽輪的轉(zhuǎn) 動一起轉(zhuǎn)動 同時槽輪以外的一層化肥隨槽 輪的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動 那么此層被稱之為帶動層 槽輪的工作長度和轉(zhuǎn)速決定了外槽輪式排肥 器的排肥量 3 總結(jié) 通過此次玉米播種機的設(shè)計 讓我對玉 米播種機原理有了更深的了解 實驗的過程 中要注意很多的問題 首先玉米播種機整體 的的設(shè)計 其中播種裝置 仿形裝置 破茬 裝置 施肥裝置 開溝裝置 覆土裝置等合 理布局以及各種動力的傳動等都是需要注意 的內(nèi)容 然后是各個零件 裝置的三維設(shè)計 組裝等 研究中發(fā)現(xiàn)旋耕滅茬裝置的仿形和 開溝器的仿形是一個難點 還有刀具防堵等 難點問題都未能得到完美解決 后續(xù)應(yīng)從仿 形等多方面進行分析設(shè)計 從而使得玉米免 耕播種機性能等更加良好 以達能減少對土 地的破壞 可以有效地控制風(fēng)蝕 防治沙塵 暴 抵御春旱 提高農(nóng)作物的產(chǎn)量 同時減 少了田間作業(yè)的各個環(huán)節(jié) 從而提高了玉米 產(chǎn)量 降低了生產(chǎn)成本 此玉米播種機是與 大中型動力機械配套的農(nóng)業(yè)機械 經(jīng)濟效益 較高 適合我國各個地區(qū)的種植情況等 我深刻的認識到 要想成為一名合格的 工程設(shè)計人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠遠 不夠的 應(yīng)該具有更加淵博的知識 如應(yīng)該 對計算機應(yīng)用 農(nóng)產(chǎn)品的特性 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的 發(fā)展現(xiàn)狀等各個方面能力進行加強 參考文獻 1 王萍 玉米免耕播種機發(fā)展現(xiàn)狀與前景 J 農(nóng) 業(yè)科技與裝備 2012 03 73 74 2 張軍昌 閆小麗 薛少平 朱瑞祥 蘇光遠 秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機設(shè)計 J 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報 2012 12 51 55 3 侯海東 玉米免耕精密播種機的設(shè)計與應(yīng) 用推廣 D 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015 4 冉云亮 2BMJF 4 14 型小麥玉米兩用免耕 播種機的設(shè)計研究 D 河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015 5 張慶峰 玉米精量排種器結(jié)構(gòu)設(shè)計與試 驗研究 D 山東理工大學(xué) 2011 6 劉海英 滅茬機和秸稈還田機的構(gòu)造與 原理 J 黑龍江科技信息 2013 33 241 7 王慶杰 姚宗路 高煥文 李洪文 王曉燕 楔刀型免耕開溝器設(shè)計與試驗 J 機械 程學(xué)報 2008 09 177 182 8 呂昊 外槽輪排肥器優(yōu)化設(shè)計新方法研 D 吉林大學(xué) 2014