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16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
新型小麥聯(lián)合播種機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 張新
學(xué) 號 8031212208
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化
班 級 16-2
指導(dǎo)老師 賀小偉
日 期 2016.05
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
前 言
由于播種機(jī)播種質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到農(nóng)作物的產(chǎn)量以及農(nóng)產(chǎn)品的成本，因此研制高質(zhì)量的播種機(jī)械是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的迫切要求。盡管我國大部分地區(qū)早已實(shí)現(xiàn)播種機(jī)械化，但目前的播種機(jī)質(zhì)量還不能滿足高產(chǎn)的要求?，F(xiàn)在大面積麥田普遍存在著植株疏密不勻，出苗參差不齊，單株個(gè)體之間性狀也表現(xiàn)較大差異等問題，限制了小麥產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。生產(chǎn)實(shí)踐證明，解決這一問題的關(guān)鍵在于實(shí)行均勻播種。本課題的目的是針對現(xiàn)有小麥播種機(jī)播種中存在缺苗斷壟現(xiàn)象嚴(yán)重，存在疙瘩苗，設(shè)計(jì)制造了一種裝配有窩眼式穴播器的小麥播種機(jī)一12行小麥網(wǎng)狀播種機(jī)，該小麥播種機(jī)能夠顯著提高小麥播種的均勻性，達(dá)到了節(jié)種、增產(chǎn)的目的。
由于我國大部分地區(qū)小麥播種機(jī)都采用外槽輪排種器排種，因此本文分析了現(xiàn)有外槽輪小麥播種機(jī)播種存在的問題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。本文主要在排種器、開溝器、鎮(zhèn)壓輪等方面進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)來提高播種均勻性。(1)對排種器分析后采用窩眼式穴播器。 (2)對目前圓盤開溝器存在的問題進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。 (3)通過對現(xiàn)有鎮(zhèn)壓輪存在的問題進(jìn)行了分析比較，確定了既能減小打滑率又能對行鎮(zhèn)壓的鎮(zhèn)壓輪方案，并通過受力分析確定了鎮(zhèn)壓輪的主要參數(shù)。
關(guān)鍵詞：精量播種；小麥；施肥
目 錄
1 緒論 1
1.1提高小麥播種均勻性的目的和意義 1
1.2國內(nèi)外小麥播種機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 1
1.3研究的內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn) 3
1.4 預(yù)期目標(biāo) 3
1.5重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 3
1.6工作條件及解決方法 4
2 新型小麥播種機(jī)的可行性分析及整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4
2.1新型小麥播種機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)原則 4
2.2 新型小麥播種機(jī)的經(jīng)濟(jì)社會效益指標(biāo) 4
2.3 整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理 4
2.4 新型小麥播種機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 6
3 新型小麥播種機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究 6
3.1機(jī)架的設(shè)計(jì)說明 6
3.2 排種器的選型與試驗(yàn)研究 7
4開溝器的設(shè)計(jì) 10
4.1開溝器的的種類 10
4.2開溝器的選擇和設(shè)計(jì) 11
4.3 雙圓盤開溝器溝底形狀的描述與模擬 14
4.3 開溝器參數(shù) 15
5 鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計(jì) 15
6 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17
6.1 傳動系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 17
6.2鏈傳動的運(yùn)動分析 17
總 結(jié) 19
致 謝 20
參考文獻(xiàn) 21
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1提高小麥播種均勻性的目的和意義
研究本課題的目的是提高小麥的播種質(zhì)量，降低播種成本，在提高小麥播種質(zhì)量的基礎(chǔ)上給小麥一個(gè)適合種植密度和土壤生長環(huán)境，保證小麥的健康成長。設(shè)計(jì)一個(gè)適合大型農(nóng)場作業(yè)的中大型小麥播種機(jī)，來滿足大型農(nóng)場的作業(yè)強(qiáng)度，特別適合和內(nèi)蒙古這些擁有大量農(nóng)耕地的省份。
提高麥田植株分布均勻度和群體整齊度(簡稱兩度)是小麥高產(chǎn)栽培技術(shù)的重要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)指標(biāo)的重要措施，“兩度”情況如何也是衡量麥田產(chǎn)量高低的重要標(biāo)志.但現(xiàn)在大面積麥田普遍存在著植株疏密不勻，出苗參差不齊，單株個(gè)體之間性狀也表現(xiàn)較大差異等問題，限制了小麥產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。生產(chǎn)實(shí)踐證明，解決這一問題的關(guān)鍵在于實(shí)行精密播種和均勻播種，這是提高“兩度”實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的基礎(chǔ)和前提。但現(xiàn)在小麥生產(chǎn)中使用的播種機(jī)達(dá)不到精密勻播要求，從而影響了這一技術(shù)的推廣應(yīng)用[1]。
群體質(zhì)量一方面受作物本身遺傳特性的影響，同時(shí)也是栽培技術(shù)和環(huán)境條件共同作用的結(jié)果。播量對小麥生長之所以能夠產(chǎn)生影響是因?yàn)椴シN密度必然造成個(gè)體生長發(fā)育的差異，而個(gè)體的分菜數(shù)量、生長狀況、成穗情況對群體結(jié)構(gòu)、群體環(huán)境、產(chǎn)量和品質(zhì)形成都有很大的影響。適宜的播種密度可以獲得理想的群體結(jié)構(gòu)，有利于作物正常生長發(fā)育，為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)[2]。
1.2國內(nèi)外小麥播種機(jī)發(fā)展?fàn)顩r
1.2.1國外小麥播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
麥類作物精密播種是一個(gè)世界性難題[3]。上世紀(jì)60～70年代，蘇聯(lián)、英國、德國等歐洲發(fā)達(dá)
國家曾先后起步試驗(yàn)研究小麥等精密播種技術(shù)。蘇聯(lián)：1960～1975年國家曾高懸重賞(1萬盧布)解決小麥(黑麥等)精密播種問題。BHCXOM等單位曾列題解決小麥精密播種的技術(shù)問題，但三起三落。
英國：1971~1974年進(jìn)行了小麥精播機(jī)試驗(yàn)，Stanhey公司設(shè)計(jì)制造了PSD-80小麥精播機(jī)，由于結(jié)構(gòu)笨重、通過性能差、種子破碎率大等一系列缺點(diǎn)，只生產(chǎn)了20臺樣機(jī)便停產(chǎn)了。80年代至今，英國再沒有新精播機(jī)出現(xiàn)。
德國約與英國同時(shí)，制造了GS-23氣吸式小麥精播機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)，沒有進(jìn)行批量生產(chǎn)。據(jù)蘇聯(lián)小麥精播機(jī)研究者E1述，1980年英國、德國的小麥精播農(nóng)藝實(shí)際上是窄行距(10.5cm)大播量(80kg / ha)的條播每株分蘗只有2個(gè)左右，歐洲、蘇聯(lián)的農(nóng)學(xué)家至令仍堅(jiān)持采用7.5cm、 10.5cm、15cm的窄行距條播農(nóng)藝規(guī)范和25.8cm2的營養(yǎng)面積，因而沒有可能實(shí)現(xiàn)真正的小麥精少量播種。
近幾年，國外在發(fā)展播種機(jī)時(shí)所遵循的原則是不斷更新工作原理，盡量完善其結(jié)構(gòu)，使其具備良好的工作性能，以提高播種質(zhì)量，并注重提高播種機(jī)具的通用性和適應(yīng)性，例如配備多種排種部件以適應(yīng)不同作物種子的要求：采用不同的開溝器和鎮(zhèn)壓輪以適應(yīng)不同的土坡條件，運(yùn)用變速裝里加大播量與施肥量的調(diào)節(jié)范圍；增加播種機(jī)的系列型號，以適應(yīng)與不同功率的拖拉機(jī)配套；通過提高作業(yè)速度或加大工作幅寬來提高工作效率，目前國外谷物播種機(jī)的最高工作速度已達(dá)到15km/h，個(gè)別機(jī)型甚至達(dá)20km/h[4]，己達(dá)到駕駛員所能忍受的極限速度。由于播種速度的提高不是無限制的，速度過高將導(dǎo)致播種質(zhì)量的惡化。目前西歐谷物播種機(jī)的工作幅寬一般在5~6m而美國、加拿大、俄羅斯等幅員遼闊的國家，不少機(jī)型已達(dá)l0～15m。
80年代，美國、澳大利亞、加拿大、法國等國家開始研制并廣泛使用氣力式精密播種機(jī)械，其中氣流一階分配式集排排種系統(tǒng)大重應(yīng)用在谷物條播機(jī)上，例如美國的sunflower、法國的Accord、澳大利亞的Napier600, IohnS-hearer、加拿大的MotrisM620等大型集排條播機(jī)，工作幅寬可達(dá)8~15m。目前，美國的John Deere、加拿大的flex-iCoil、 Masseyfergson谷物播種機(jī)已開始使用二階分配式集排系統(tǒng)，工作幅寬已達(dá) 19.52m，大大提高了播種作業(yè)的各行一致性和生產(chǎn)效率。機(jī)械式精密排種器播種小粒距作物在國外研究較少，近幾年也沒有相應(yīng)的文章發(fā)表[5]。
目前國外的精密播種機(jī)已達(dá)到相當(dāng)完善的程度。在精密播種機(jī)上除了設(shè)有完善的整地、扭土、鎮(zhèn)壓及施肥、撒農(nóng)藥裝置外其排種裝置多采用新的工作原理，包括各種氣力式排種原理與機(jī)械式排種原理，以保證單粒精密播種。歐美國家地廣人稀的特點(diǎn)決定了對排種器的漏播、重播及種子破損問題在實(shí)際作業(yè)中要求相對寬松，日本島國人口眾多與國土面積狹小的矛盾又不適合播種中耕作物，同時(shí)，歐美及日本都是機(jī)械化程度較高的國家。因此，國內(nèi)外對精密排種器的研究方向各有特點(diǎn)。1.2.2國內(nèi)小麥播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
我國從70年代便開始研制精密播種機(jī)械[6]。其較早的代表機(jī)型主要有2BY-24壓輪式谷物播種機(jī)、2BQ-6氣吸式精密播種機(jī)等。由于種子質(zhì)量、整地條件、機(jī)器制造水平及機(jī)器價(jià)格等因素制約，我國80年代主要是推廣半精量播種機(jī)為適應(yīng)農(nóng)村生產(chǎn)責(zé)任制的要求，大量推廣了小型單體播種機(jī)。90年代以來，我國逐步推廣精密播種機(jī)，有10多個(gè)企業(yè)生產(chǎn)了20多種型號的精密播種機(jī)。精密播種機(jī)依作物種類分為玉米及大豆精密播種機(jī)、谷物(小麥)精密播種機(jī)、甜菜精密播種機(jī)；依配套動力分為小型(5.8-13.2kW)、中型((16.2-36.8 kW)和大型(40.4 kW以上)精密播種機(jī)；依排種器形式分為機(jī)械式和氣力式兩大類精密播種機(jī)；機(jī)械式中又可分為垂直圓盤式、垂直窩眼式、錐盤式、紋盤式、水平圓盤式、帶夾式等型式精密播種機(jī)。精密播種受高速作業(yè)的影響很大.現(xiàn)有的精密播種機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明，一般作業(yè)速度在4-8 km/h時(shí)，其株距合格率達(dá)80%以上；而作業(yè)速度提高到11-12 km/h時(shí)，株距合格率下降到60%以下，可見高速精密播種機(jī)還有待進(jìn)一步發(fā)展、完善。
在條件適宜的地區(qū)積極推廣小麥精播技術(shù)是農(nóng)業(yè)部近幾年開展的“節(jié)本增效工程”中的一個(gè)重要內(nèi)容。我國小麥種植面積很大，隨著人們對精少量播種技術(shù)認(rèn)識的加深，市場對機(jī)具的需求也會加大。以小麥為主的機(jī)械精少量播種技術(shù)，是一項(xiàng)新開發(fā)成功并迅速得到推廣的農(nóng)機(jī)化新技術(shù)。談起這項(xiàng)技術(shù)的來源，要追溯到70年代末，當(dāng)時(shí)，山東農(nóng)學(xué)院教授于松烈等人通過科學(xué)研究與試驗(yàn)，提出了“冬小麥精播高產(chǎn)載培技術(shù)”[7]，基本內(nèi)容是:在地力較高、土城水肥條件好的地塊，小麥畝播量可減少1/21～1/6，但由于人們傳統(tǒng)觀念的約束，再加上沒有先進(jìn)適宜的播種機(jī)具，一直未能得到大面積推廣。1984年，山東省諸城縣農(nóng)機(jī)局在6.67hm2的試驗(yàn)田里進(jìn)行了小麥精少童機(jī)播試驗(yàn)，并獲得了成功。在播量為45kg/hm2的試驗(yàn)田塊取得了7620kg/hm2的產(chǎn)量，從此，這項(xiàng)技術(shù)被迅速推廣。
我國從70年代末開始精密播種機(jī)的開發(fā)和研究，至今還沒有得到普遍應(yīng)用，其中主要原因是沒有適用的排種器、種子的質(zhì)量不能保證等。我國的排種器型式主要也是氣力式和機(jī)械式兩人類，其它還有磁力式和振動式等。近幾年來，隨著國外不同類型精密播種機(jī)的相繼引進(jìn)，我國對精密播種機(jī)的研制上不斷出現(xiàn)新的高潮，新式播種機(jī)和不同型式的排種器也不斷出現(xiàn)，如吉林工業(yè)大學(xué)李成華搏士后研制成功的傾斜圓盤勺式排種器等都是比較新穎的精密播種機(jī)[8]。
中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院的成果，研究的2BSJ-16小麥深施肥精少量播種機(jī)關(guān)鍵是研究了小麥控制室密齒型排種器，實(shí)現(xiàn)小麥精少量均勻播種。該機(jī)一次進(jìn)地完成開溝，深施肥、精少量均勻播種、覆土、平地等作業(yè)。采用地掄屋脊調(diào)節(jié)開溝器深度，采用地輪無級調(diào)節(jié)開溝器深度，傳動可靠，調(diào)整方便。
龍口市農(nóng)機(jī)研究所的成果，研究的2BJP-6型小麥精密播種機(jī)，采用龍口市農(nóng)機(jī)研究所最新研制的“水平圓盤圓形孔式排種器”與雙圓盤開溝器的最佳組合，既提高了排種的均勻性，又提高了生產(chǎn)環(huán)境尤其是秸稈還田后的小麥播種的適應(yīng)性，提高播種質(zhì)量，滿足小麥精播的農(nóng)藝要求。其主要技術(shù)指標(biāo)播種均勻性變異系數(shù)<35%,具有結(jié)構(gòu)簡單，播種均勻性高，排種盤圓形型孔的加工精度易于保證，生產(chǎn)成本低易于推廣等優(yōu)點(diǎn)[9]。
1.3研究的內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)
1.3.1主要研究內(nèi)容
(1)分析現(xiàn)有小麥播種機(jī)存在的問題，提出本次小麥播種機(jī)的改進(jìn)方案和整機(jī)結(jié)構(gòu)方案?，F(xiàn)有小麥播種機(jī)普遍存在缺苗斷壟和疙瘩苗現(xiàn)象嚴(yán)重，因此需要從排種器、鎮(zhèn)壓輪、開溝器等方面進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。
(2)對穴播器器結(jié)構(gòu)、參數(shù)和性能進(jìn)行研究改進(jìn)，設(shè)計(jì)一個(gè)適合小麥播種的穴播器。
(3)為防止缺苗斷壟現(xiàn)象，鎮(zhèn)壓輪作為排種器的傳動輪起到了重要的作用，對鎮(zhèn)壓輪進(jìn)行改進(jìn)不僅可以減少打滑率，而且可以鎮(zhèn)壓種行，提高出苗率。
(4)得出主要結(jié)論和提出存在的問題。
1.3.2 創(chuàng)新點(diǎn)
本課題設(shè)計(jì)了一種播小麥的穴播器，該穴播器有結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、能夠顯著提高小麥播種均勻性。
1.4 預(yù)期目標(biāo)
1.4.1
(1)研究制造出能夠提高播種均勻性的小麥播種機(jī)樣機(jī)。
(2)播種均勻性變異系數(shù)在現(xiàn)有水平上有顯著提高，能達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，機(jī)具性能指標(biāo)優(yōu)于農(nóng)業(yè)部關(guān)于“農(nóng)作物節(jié)種種植機(jī)械化實(shí)施要點(diǎn)”中的性能要求：小麥播種機(jī)在播量為150～240 kg/hm，的條件下，各項(xiàng)指標(biāo)滿的指標(biāo)：各行排量一致性變異系數(shù)≤6%以下；總排量穩(wěn)定性變異系數(shù)≤6.5%；斷條效率≤0.25%；種子破損率≤0.5%播種均勻性變異系數(shù)≤60%（按5厘米分段）≤40%（按10厘米分段）。
1.5重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路
1.5.1
(1)避免現(xiàn)有播種機(jī)播種后出現(xiàn)嚴(yán)重的漏播和如土深度不到位的現(xiàn)象，保證播種均勻性和出苗率顯著提高。
(2)在設(shè)計(jì)制造能夠提高播種均勻性的相關(guān)裝置時(shí)，盡量降低其成本。
(3)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到國家頒布的谷物播種標(biāo)準(zhǔn)。
(4)保證整機(jī)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
1.6工作條件及解決方法
塔里木大學(xué)位于南疆中心位置，校內(nèi)有實(shí)習(xí)工廠、土槽實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等，設(shè)計(jì)條件較好，為項(xiàng)目開展提供了場地和基本條件。校內(nèi)擁有優(yōu)良的硬件環(huán)境，機(jī)械電氣化工程學(xué)院擁有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和機(jī)械加工制造設(shè)備，并且?guī)熧Y力量雄厚，完全可以滿足新型小麥播種機(jī)的工作條件。
2新型小麥播種機(jī)的可行性分析及整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1新型小麥播種機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)原則
2.1.1
(1)避免現(xiàn)有播種機(jī)播種后出現(xiàn)嚴(yán)重缺苗斷壟和疙瘩苗現(xiàn)象，保證播種均勻性有顯著提高。
(2)在設(shè)計(jì)制造能夠提高播種均勻性的相關(guān)裝置時(shí)，盡量降低其成本。
(3)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到國家頒布的谷物播種標(biāo)準(zhǔn)。
(4)保證整機(jī)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
2.2 新型小麥播種機(jī)的經(jīng)濟(jì)社會效益指標(biāo)
2.2.1
(1)可節(jié)省大量的良種。與傳統(tǒng)的機(jī)械條播相比，節(jié)約麥種100kg/hm2(按生產(chǎn)田節(jié)約麥種最低量計(jì)算)，金額120元/hm2。
(2)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程機(jī)械化莫定了基礎(chǔ)。精少量播種行帶整齊、株距均勻，十分有利于田間管理。為機(jī)械除草、追肥、收獲創(chuàng)造了良好條件。目前我省已把推廣精少量播種技術(shù)工作作為促進(jìn)糧食增產(chǎn)的一項(xiàng)重要的技術(shù)措施，加快推廣這一技術(shù)，隨著這項(xiàng)技術(shù)的廣泛推廣應(yīng)用，我省小麥生產(chǎn)必將出現(xiàn)中產(chǎn)變高產(chǎn)，高產(chǎn)更高產(chǎn)的新局面。
2.3 整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理
2.3.1整機(jī)結(jié)構(gòu)
新型小麥播種機(jī)主要由開溝施肥機(jī)架總成、穴播器總成、鎮(zhèn)壓輪、覆土裝置等組成。
2.3.2工作原理
作業(yè)時(shí)，小麥播種機(jī)通過三點(diǎn)懸掛掛接在20馬力的拖拉機(jī)上，播種機(jī)在拖拉機(jī)的牽引下工作，地輪的轉(zhuǎn)動通過傳動裝置帶動肥箱的中的排肥軸轉(zhuǎn)動，排肥螺旋轉(zhuǎn)動時(shí)將肥料推入出料口，肥料掉進(jìn)開溝器，開溝器采用雙圓盤開溝器開溝同時(shí)施肥。在雙圓盤上設(shè)計(jì)安裝一刮土裝置，以防粘土。在播種過程中，穴播器的腰盤轉(zhuǎn)動過程中，取種器將進(jìn)入種腔的小麥種子甩到鴨嘴中，鴨嘴通過破土定穴將種子排刀適合的土層。鎮(zhèn)壓器轉(zhuǎn)動時(shí)將圖層壓實(shí)，覆土板將土覆蓋均勻，完成播種工作。
1.地輪 2.鏈輪1 3.鏈條1 4.支架 5.鏈條2 6.三點(diǎn)懸掛 7.鏈輪2 8.肥箱 9 .種箱
10.鎮(zhèn)壓輪 11.覆土板 12.穴播器 13.開溝器
圖2-1 新型小麥播種機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖
2.4 新型小麥播種機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
型號：2BXJF-12
結(jié)構(gòu)質(zhì)量： 400kg
外形尺寸：23402100
掛接方式：三點(diǎn)懸掛
配套動力：8.8~18.4KW輪式拖拉機(jī)
工作幅寬：2m~2.4m
播種深度：3厘米~5厘米
施肥深度：7厘米~10厘米
行距：15厘米~20厘米可調(diào)
行數(shù)：12行
作業(yè)效率：12畝/h
3 新型小麥播種機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究
小麥播種時(shí)均勻種子流的形成取決于排種、投種、著地3個(gè)主要環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合，每個(gè)環(huán)節(jié)都對種溝內(nèi)種子排列均勻度有影響，輸種管、開溝器、其中排種器的排種均勻性起到了主導(dǎo)作用。
3.1機(jī)架的設(shè)計(jì)說明
機(jī)架是機(jī)體重要的組成部分和支撐部分，機(jī)架配合各部件與拖拉機(jī)相連，承受拖拉機(jī)施加的拉力，完成移動。其只要是與鋼材焊接而成。結(jié)構(gòu)框架如下圖
圖3-1 機(jī)架結(jié)構(gòu)圖
3.2 排種器的選型與試驗(yàn)研究
3.2.1 排種器的研究現(xiàn)狀
迄今為止，我國的播種機(jī)械專家、學(xué)者幾乎涉獵了世界上所有的排種器形式，屬于引進(jìn)、仿制、研究、探討的按播種方式分有條播排種器和點(diǎn)播排種器.條播排種器有外槽輪式、內(nèi)槽輪式、釘輪式、葉輪式、磨紋式、擺桿式、離心式和氣力式等，點(diǎn)播排種器有型孔盤式(包括水平圓盤、垂直圓盤、傾斜圓盤)、窩眼輪式、型孔帶式、指夾式、氣吸式、氣吹式、氣壓式等[10]
3.2.2 穴播器的結(jié)構(gòu)組成
機(jī)械式精量小麥穴播器的結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。
1.主軸 2.取種器 3.鴨嘴 4.錐形彈簧 5.刮種器 6.觀察室 7.導(dǎo)種管 8.壓盤
圖3-2 機(jī)械式精量小麥穴播器結(jié)構(gòu)示意圖
3.2.3 穴播器工作原理
穴播器工作時(shí)，種子在穴播器內(nèi)隨著腰帶轉(zhuǎn)動，在前進(jìn)過程中利用種子的重力和慣性，通過取種器拾取種子，達(dá)到精量播種的目的。取種器進(jìn)入種子群，種子進(jìn)入充種腔；取種器經(jīng)過橡膠刷時(shí)，多余的種子被清掉，毛刷的末端和充種腔形成很小的空間，只容下一排種子，此時(shí)種子在充種腔內(nèi)排成整齊的一隊(duì)；底盤上方的撥齒撥動取種器的撥桿，撥桿的轉(zhuǎn)動，離開撥桿后完成取種工作，橡膠刷擋在定種孔不讓接下來的種子進(jìn)入；取種器繼續(xù)運(yùn)動，當(dāng)取種器運(yùn)動到滾筒上方時(shí)多余種子滑落，通過定種孔的種子大部分己經(jīng)進(jìn)入到攜種腔不會滑落；當(dāng)取種器經(jīng)過最高點(diǎn)，開始往低處運(yùn)動時(shí)，種子從攜種腔的投種孔進(jìn)入到鴨嘴成穴器等待排出。
3.2.4 取種器設(shè)計(jì)
取種器是機(jī)械式精量小麥穴播器實(shí)現(xiàn)小麥精密播種的核心部件，其工作性能的好壞直接影響播種質(zhì)量和出苗率。新型取種器由并排排列的充種腔和攜種腔構(gòu)成，取種器的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。
1.橡膠刷 2.撥桿 3.取種圓柱 4.種槽 5.基體
圖3-3 取種器結(jié)構(gòu)示意圖
充種腔和攜種腔之間通過定種板隔開，取種器的底端截面是O型槽，取種器的底端位于攜種腔一側(cè)。定種板的后端下部開有定種孔，用于精量取種。取種器的O型槽的尺寸為：長2cm，寬0.5cm，深0.5cm，假設(shè)小麥種粒的平均體積為0.1cm2，那么O型槽在充滿的狀態(tài)下能容下5～6粒小麥種。
3.2.6 取種過程分析
取種器的整個(gè)取種過程分為3個(gè)階段，取種器進(jìn)入種子群充種腔開始充種、毛刷刮種，目標(biāo)種子側(cè)充到攜種腔。
3.2.7 充種范圍
小麥種是散粒體，穴播輪工作時(shí)種子在種子室內(nèi)圈的帶動下聚集在充種區(qū)，假設(shè)此時(shí)種子群面為平面，種子在種子室內(nèi)的形態(tài)如圖3-4所示[10]。圖3-4中，圓O為種子室，直線AB為種子面，ABC區(qū)域?yàn)榉N子群橫端面。以種子室中點(diǎn)O為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，種子室的半徑為r，則直線AB的方程為
(3-1)
其中，h為種子深度；為種子室半徑，為種子面與水平面的夾角。
圓O的方程為
（3-2）
其中，為方程角度參數(shù)，(O)。
直線AB與圓0的交點(diǎn)A、B的坐標(biāo)分別為
、，
，。
其中，A、B分別為A,B兩點(diǎn)對應(yīng)的角。
圖3-4 充種范圍示意圖
3.2.8 充種速度
取種器隨著穴播器的滾動而轉(zhuǎn)動，種子室內(nèi)的種子在滾筒帶動下，呈半月型環(huán)流群。在重力、離心力和種子間推擠力聯(lián)合作用下，充種腔中的種子大部分由徑向進(jìn)入，小部分種子由軸向進(jìn)入。種子進(jìn)入充種腔的方式有兩種：①取種器經(jīng)過種子群時(shí)，種子在重力、離心力和種子群力的作用下填補(bǔ)空間的形式進(jìn)入；②種子從最高點(diǎn)沿種子面下落到種子室底面后，以一定的速度直接進(jìn)入。呈環(huán)流群狀態(tài)的種子從最高點(diǎn)滑落時(shí)的角速度ki≈0，離心力p = mRki2 ≈0，重力mg，在下落種子的沖擊力F i及環(huán)流中種子的動能聯(lián)合作用下以填補(bǔ)空間原理給充種腔充種。由徑向進(jìn)入充種腔的種子速度為
（3-3）
式中 hi一種子在環(huán)流中被拖帶的高度；
F b一種間摩擦力；
s一種子在種堆上的滑移長度；
ti一沖力的作用時(shí)間；
t一種子充入時(shí)間；
g一重力加速度；
m一種子質(zhì)量；
從環(huán)流群最高點(diǎn)沿滾筒端部間隙落下的種子在種子室底部發(fā)生種子之間推擠碰撞，部分種子可軸向進(jìn)入充種腔。
3.2.9刮種過程
種子充到充種腔里，但是種子仍然是無序狀態(tài)。當(dāng)取種器運(yùn)動到毛刷下時(shí)，毛刷尖端伸入充種腔的部分開始刮種，這時(shí)有兩種情況：一種是種子堆積在充種腔，毛刷將所有種子清光，等待2次充種；另一種是毛刷將立著的種子刮倒，刮倒的種子向定種孔移動，準(zhǔn)備側(cè)充。
3.2.10側(cè)充過程
被刮倒的種子，隨著穴播器的轉(zhuǎn)動，移動到定種口，準(zhǔn)備側(cè)充到攜種腔。
4開溝器的設(shè)計(jì)
4.1開溝器的的種類
近年來在播種機(jī)中最常用的開溝器主要是圓盤式開溝器和尖角型開溝器。圓盤式開溝器包括單圓盤開溝器、雙圓盤開溝器和三圓盤開溝器，目前雙圓盤開溝器是在美國和歐洲最為常用的一種開溝器。尖角開溝器一般包括標(biāo)槍式、矛尖式、鴨腳式開溝器等，這些開溝器在澳大利亞被廣泛應(yīng)用于免耕播種[11]。
4.1.1雙圓盤開溝器結(jié)構(gòu)
圖4-1 雙圓盤開溝器結(jié)構(gòu)示意圖
1.支架 2.進(jìn)肥口 3.主軸 4.導(dǎo)肥板 5.圓盤 6.分土板
4.2開溝器的選擇和設(shè)計(jì)
4.2.1 雙圓盤開溝器
雙圓盤開溝器有兩個(gè)相互傾斜對稱安裝形成夾角的平面圓盤。兩個(gè)圓盤的交點(diǎn)在圓盤前沿下方的m處，工作時(shí)在土壤反力的作用下各自繞自己的軸線旋轉(zhuǎn)。圓盤滾轉(zhuǎn)時(shí)兩個(gè)平面將土壤向兩側(cè)推擠而形成的種溝。導(dǎo)種板將肥料導(dǎo)入溝底。它的特點(diǎn)是類似于滑刀切削入土，能切斷土中殘根，對土壤的適應(yīng)能力較強(qiáng)，工作可靠。
雙圓盤開溝器在播種作業(yè)時(shí)m點(diǎn)的位置一般取在地面稍上方，它的開溝寬度b在圖中為B1B2兩點(diǎn)間的距離。設(shè)圓盤的直徑為D，則溝底的寬度b為：
b=B1B2=2mB2sin （4-1）
（4-2）
（4-3）
圖4-1 雙圓盤開溝器的開溝寬度
如圖4-1所示，兩個(gè)圓盤各開出一條凹溝，而在兩凹溝之間形成一個(gè)凹埂。在開溝寬度不大時(shí)，此凹埂對播種深度的影響可忽略不計(jì)；但在開溝寬度比較大時(shí)，凸埂將影響種子在溝內(nèi)的橫向分布，因此m點(diǎn)的位置，即角的大小應(yīng)合理選擇，一般的雙圓盤開溝器，角為12度到16度，角約為12度，D為350mm，b為1.5~4mm。
4.2.2 雙圓盤開溝器的運(yùn)動方程及運(yùn)動軌跡
開溝器工作時(shí)，圓盤上任一點(diǎn)的絕對運(yùn)動是旋轉(zhuǎn)和前進(jìn)運(yùn)動的合成，軌跡為擺線。以圓盤中心為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，x軸正向和機(jī)組前進(jìn)方向一致，Y軸正向垂直向上(圖4-2)。以圓盤邊緣上A點(diǎn)為研究對象，t時(shí)刻A點(diǎn)運(yùn)動到A’點(diǎn)，則A點(diǎn)的運(yùn)動方程為：
（4-4）
（4-5）
圖4-2 速度分析
R—圓盤的回轉(zhuǎn)半徑，—圓盤轉(zhuǎn)動的角速度，m—機(jī)組前進(jìn)速度。
上式表明圓盤的運(yùn)動軌跡隨著R ， ，的不同而具有不同的形狀和特性。將上式對時(shí)間求導(dǎo)數(shù)，得A點(diǎn)在x軸和Y軸的分速度：
（4-6）
（4-7）
（4-8）
其中R是A點(diǎn)的圓周速度，令=v p/v m=R w/ v m，它表示圓盤端點(diǎn)圓周速度與機(jī)組前進(jìn)速度的比值，入的大小對開溝器的運(yùn)動軌跡及工作狀況有重要影響。
因
故
（4-9）
> 1時(shí)，即v p
0，即端點(diǎn)A的水平分速度始終與機(jī)組前進(jìn)方向相同，其運(yùn)動軌跡是短擺線。
4.3 雙圓盤開溝器溝底形狀的描述與模擬
4.3.1 溝底形狀數(shù)學(xué)方程的建立及模擬
圖4-6 參數(shù)分析
如圖4-6所示，圓盤開溝器的兩圓盤各開出一條凹溝，在兩凹溝之間形成一個(gè)凸起。凸起隨著開溝寬度的增大而增高，凸起的高低將直接影響到溝底的平整性，從而影響到播種的一致性。因此要選擇合適的開溝寬度。本部分程序通過數(shù)據(jù)輸入模塊接收數(shù)據(jù)，選擇各參數(shù)值，并將其傳給數(shù)據(jù)處理模塊。在處理模塊中，各參數(shù)被傳遞給所建立的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)公式的計(jì)算結(jié)果描繪出其相應(yīng)的溝底形狀。
(1)開溝寬度b
b=B1B2=2mB2sin(/2) (4-10)
mB2=D(1-sin)/2 (4-11)
將公式（4-11）帶入公式（4-10）整理得：
b=D(1-sin)sin(/2) (4-12)
式中：D—圓盤直徑，—圓盤聚點(diǎn)與水平直徑的夾角，—兩圓盤間的夾角
(2)溝底凸起h
設(shè)：h=H
其中，H—耕深，—土壤的崩塌系數(shù)（）。
在土壤不坍塌的理想狀態(tài)下，因?yàn)榫埸c(diǎn)位于土層以上，所以溝底突起高度h= H。實(shí)際上，在接近聚點(diǎn)處。兩圓盤刃口間的夾縫較小，在圓盤轉(zhuǎn)動的帶動下，形不成凸起。只有在接近溝底的部位，凸起才形成。凸起的高低隨土壤的干濕狀況、質(zhì)地粒級、粘結(jié)性等物理特性的不同而不同。在一定的圓盤轉(zhuǎn)速下，土壤越干、粒級越大、粘結(jié)性越差，越小，形成的凸起也就越小。通過查閱農(nóng)機(jī)手冊可確定不同作物所需的耕深;通過編程，設(shè)定土壤的不同物理性狀，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、模擬確定系數(shù)俘，從而計(jì)算出凸起高度，為后續(xù)的刮土板設(shè)計(jì)及阻力、功耗計(jì)算提供依據(jù)。動態(tài)模擬結(jié)果如圖4-7所示。
圖4-7 構(gòu)形結(jié)果
4.3 開溝器參數(shù)
4.3.1
（1）圓盤直徑：D
減小圓盤直徑D，開溝寬度減小，從而溝底的凸起高度隨之降低，使得溝底平整;圓盤前面的漏土量減少，播種質(zhì)量得到改善；同時(shí)使得機(jī)具結(jié)構(gòu)緊湊，減少各行間的壟土干擾。
傳統(tǒng)的開溝器一般直徑D—350 mm，改進(jìn)后一般可減小到D—300 mm 。
（2）兩圓盤夾角：
張角越大，開溝寬度越大，溝底凸起越高。在窄行距播種機(jī)上，增大張角（），同時(shí)增大圓盤直徑和提高聚點(diǎn)位置，可使得溝底的凸起高度很大，從而形成兩條種溝，使得每個(gè)開溝器可同時(shí)播種兩行。
一般角約為12度~16度。
（3）聚點(diǎn)：m
聚點(diǎn)m的位置一般以角度表示（如圖4-1）。增大(降低聚點(diǎn)m位置)從而可降低凸起高度，減小開溝寬度。但一般要求位于土層以上，以便順利將土層切開；又不導(dǎo)致土壤從聚點(diǎn)上方涌入兩圓盤之間，造成圓盤夾土和開溝器堵土，并加快軸承磨損。
一般約為15度~30度。
5 鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計(jì)
秸稈粉碎還田地播種小麥出苗晚、出苗率低、苗期作物生長狀況不好。其中一個(gè)很重要的原因是播種質(zhì)量比較差，而影響播種質(zhì)量因素主要有地表狀況、開溝器的工作狀況、搜土鎮(zhèn)壓狀況等。若能因地制宜選用合適的開溝器、鎮(zhèn)壓輪，就能為作物營造良好的生長條件，改善秸稈粉碎還田地苗期作物的生長，發(fā)揮秸稈粉碎還田保水、保土等優(yōu)勢，提高作物產(chǎn)量。
在播種機(jī)土坡工作部件中，鎮(zhèn)壓輪是一個(gè)重要部件。鎮(zhèn)壓的主要作用是進(jìn)一步壓碎土塊，沉實(shí)土壤，促使土壤下層水分上升(俗稱提墑)；同時(shí)還可以使種子和土壤進(jìn)一步密接，有利于早出苗，育壯苗。播后鎮(zhèn)壓的時(shí)間和工具，視土壤水分而定。一般應(yīng)隨播隨壓。但土坡過濕的麥田，應(yīng)適當(dāng)推遲鎮(zhèn)壓時(shí)間，以防板結(jié)，影響出苗?！斑x擇或設(shè)計(jì)合適的鎮(zhèn)壓輪，可減少土城中的大空隙，減少水分蒸發(fā)，以使土壤保墑，可加強(qiáng)土城毛細(xì)管作用，使水分沿毛細(xì)管上升，起到“調(diào)水”和“保墑”的作用，可使種子與土坡緊密接觸，有利于種子發(fā)芽和生長。
農(nóng)學(xué)專家通過試驗(yàn)證明在鎮(zhèn)壓輪壓實(shí)土坡的過程中，使種子與土坡有一定的緊密度，而使種子兩側(cè)土城較種子上方的土坡疏松有利于種子發(fā)芽，同時(shí)這種鎮(zhèn)壓方式還有壓碎土塊和平整地面的作用.我們可以看到玉米播種機(jī)和免耕播種機(jī)都是對行鎮(zhèn)壓，而小麥播種機(jī)因?yàn)樾芯嘈?，所以?jīng)常采用整體鎮(zhèn)壓的鎮(zhèn)壓輪。
從以上我們可以看到小麥對行鎮(zhèn)壓輪制作工藝比較復(fù)雜，成本較高。為了使成本最低而且能夠起到鎮(zhèn)壓種行、降低滑移率的效果，本文在由若干根鑰管焊接而成的籠型鎮(zhèn)壓輪上對行安裝橡膠胎，可以防止打滑并可以對行鎮(zhèn)壓種行，在兩側(cè)焊接抓地爪，用來防止鎮(zhèn)壓輪打滑。見圖5-1
圖5-1 鎮(zhèn)壓器
當(dāng)考慮地輪滑移時(shí)，播量的理論計(jì)算公式有為：
（5-1）
式中：Q一畝播量(g/畝) q一各次總排t的平均值(g)
一地輪滑移率 L一機(jī)具走過的長度((m)
a一平均行距(m) m一每一次排種行數(shù)(行)
從上式可以看出，播量與滑移率有關(guān)，隨滑移率的增大播童減小，可以知道滑移率影響播種均勻性。
6 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
6.1 傳動系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)
1.鏈輪2 2.鏈條2 3.鏈輪3 4.鏈條1 5.鏈輪1 6.地輪
圖6-1 傳動系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)
6.2鏈傳動的運(yùn)動分析
傳動系統(tǒng)在整個(gè)播種機(jī)中占有非常重要的地位，它是播種機(jī)動力傳遞的主要渠道和重要形式。傳動系統(tǒng)性能的好壞將直接影響到播種機(jī)其它相關(guān)工作部件的性能，因此在設(shè)計(jì)播種機(jī)傳動系統(tǒng)時(shí)應(yīng)綜合考慮各方面的要求和設(shè)計(jì)的可行性。
考慮到播種機(jī)的農(nóng)藝要求較高、作業(yè)環(huán)境較惡劣和工作特點(diǎn)等因素，采用鏈傳動作為傳動系統(tǒng)工作方式。與帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，能較好的保持準(zhǔn)確平均傳動比，所需的張緊力較小，作用在傳動軸上的壓力也相對較小，可減少摩擦損失，且鏈傳動結(jié)構(gòu)緊湊，能在溫度較高、有油污等惡劣環(huán)境條件下工作。與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造和安裝精度要求較低，中心距較大時(shí)其傳動結(jié)構(gòu)簡單。其主要缺點(diǎn)是瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動比不是常數(shù)，具有脈動性，故傳動平穩(wěn)性相對差，需定時(shí)對鏈輪和鏈條進(jìn)行潤滑。
當(dāng)傳動系統(tǒng)中的鏈條進(jìn)入鏈輪后，鏈條與鏈輪相嚙合后形成折線，因此鏈傳動的運(yùn)動相當(dāng)于一對多邊形的轉(zhuǎn)動。則鏈條線速度為：
(6-1)
式中：P一節(jié)距(mm)
n一兩鏈輪的轉(zhuǎn)速(r/min)
z一兩鏈輪的齒數(shù)
傳動比為：
（6-2）
以上兩式所求得的鏈速和傳動比都是平均值。實(shí)際上，由于鏈條的多邊形效應(yīng)，瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動比都是處于動態(tài)變化中的。因此在對鏈傳動進(jìn)行運(yùn)動分析時(shí)，應(yīng)對實(shí)際的因素加以考慮，從而盡可能的減小鏈傳動的運(yùn)動分析誤差。
5.2 鏈傳動的主要參數(shù)
(1)小鏈輪轉(zhuǎn)速
(2)小鏈輪齒數(shù)z1，和大鏈輪齒數(shù)z2
(3)傳動比i計(jì)算公式
傳動比為：
（6-3）
本傳動結(jié)構(gòu)中小齒輪的齒數(shù)z1為13，大齒輪z2的齒數(shù)為20，則傳動比約為1.53
總 結(jié)
?
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了綜合運(yùn)用所學(xué)知識的技能和解決技術(shù)問題的能力。進(jìn)一步加深和拓寬大學(xué)期間所學(xué)的有關(guān)波束形成、信號處理和軟件界面編程方面的知識，同時(shí)，我還學(xué)到許多新的知識，基本養(yǎng)成了嚴(yán)肅認(rèn)真和求實(shí)創(chuàng)新的工作作風(fēng)和工作態(tài)度。??
??首先，我認(rèn)識到對于研究要擺正心態(tài)，穩(wěn)重、耐心、細(xì)心的心態(tài)是取得研究成功的必要條件。任何研究成果的取得之前都會經(jīng)過大量探索的過程，在探索過程中還會出現(xiàn)各種各樣的問題，只有擺正心態(tài)，勇于面對困難，認(rèn)真仔細(xì)分析問題，才可能走上成功之路。??
其次，團(tuán)隊(duì)精神是科學(xué)研究必不可少的部分，一個(gè)人的力量是有限的，一個(gè)人的知識也不是全面的，只有大家集思廣益，才能更好的解決問題。在臨畢業(yè)時(shí)，得到了多位同學(xué)的幫助，在他們的熱心幫助下，工作才得以順利完成。最后，我覺得獨(dú)立思考是一項(xiàng)非常重要的能力，只有不停地思索，才能發(fā)現(xiàn)問題，才能有所創(chuàng)新。正如孔夫子所說：學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆。如果光學(xué)習(xí)前人的研究，不知思考，停滯不前，那么人的思維就會墮落，自然就不能解決更多的新問題。在科學(xué)的大道上要勇于思考，勇于打破規(guī)律，用于解決問題。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作中，學(xué)到的東西真的很多很多，在即將畢業(yè)之際，給我的大學(xué)生活畫一個(gè)圓滿的句號。
致 謝
設(shè)計(jì)的順利完成，首先要感謝我的指導(dǎo)老師賀小偉以及教導(dǎo)過我的各位老師。賀老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，平易近人，在他的悉心指導(dǎo)中，我不僅學(xué)到了扎實(shí)的專業(yè)知識，也為以后的工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一絲不茍的工作作風(fēng)和誨人不倦的育人精神讓我受益菲淺。在設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，給予我精心的指導(dǎo)與幫助，為我們的設(shè)計(jì)付出了辛勤的勞動，傾注了大量時(shí)間和精力，在此向他們表示誠摯的敬意和衷心的感謝。
感謝塔里木大學(xué)所有曾經(jīng)幫助過我的老師和同學(xué)，他們教授與幫助，使我獲得了大量的知識，圓滿完成了學(xué)業(yè)，在此我深深地表示敬意和由衷的感激之情。最后，我要感謝所有在論文撰寫過程中給我以支持和幫助的老師、同學(xué)和朋友們。
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