小型電動助力播種機設計【直流雙行播種】【施肥、耙磨、除草】【小麥、玉米】【說明書+CAD】

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潤滑方式 驗算軸孔直徑和輪凸緣直徑 鏈輪齒數的確定 分度圓直徑 鏈條節(jié)數 鏈條長度L 鏈條速度v 潤滑方式 中間軸齒數的確定 分度圓直徑 鏈條節(jié)數 鏈條長度 后軸速度 潤滑方式 鏈輪校核計算 地輪軸設計 地輪軸設計 軸的受力分析 驅動輪所需轉矩的計算 排種（肥）軸所需轉矩的計算 地輪軸所受的力的計算 地輪軸所受的力的計算 后軸所受的力的計算 軸承受力分析 軸的簡化圖 受力簡圖 水平受力 水平彎矩圖 垂直面的受力簡圖 垂直面的彎矩圖 合成彎矩圖 軸的轉矩圖 合成當量彎矩圖 鍵的校核 減速器處鍵的設計及校核 鏈輪處鍵的設計及校核 軸承的校核 壽命計算 計算當量動載荷 計算軸承壽命 電氣控制系統(tǒng)設計 電氣系統(tǒng)設計原則 電氣設計的一般原則 注意對設計完的線路的審核 電氣元件的選擇 電機的選擇 控制按鈕的選擇 播種機使用 播種量調整 實際操作說明 作業(yè)前的準備 播種量試驗與調整 中耕作物播種量試驗調整 播種機機組人員準備 播種機組的試播及作業(yè) 試播 作業(yè) 作業(yè)的安全規(guī)則 播種機的保養(yǎng)與保管 保養(yǎng) 保管 播種質量檢查 播種量及播種均勻性檢查 斷條率和空穴率 播種深度檢查 行距檢查 穴播機播量調整 第1章 前言 1.1 播種機的常識和技術現狀 以作物種子為播種對象的機械稱為種植機械，即播種機械。農業(yè)是關系國計民生的基礎產業(yè)，而播種作業(yè)是農業(yè)生產過程中六大環(huán)節(jié)之一，播種機械化是農業(yè)機械化過程中最為復雜，也是最為重要的工作。播種機械所面對的播種方式、作物種類和品種變化繁多，這就需要播種機械有較強的適應性并且能滿足不同種植要求的工作性能。 播種機一般由機架、牽引或懸掛裝置、種子箱、排種器、傳動裝置、輸種管、開溝器、行走輪和覆土鎮(zhèn)壓裝置等組成。其中影響播種質量的主要是排種裝置和開溝器。 1.機械播種的農業(yè)技術要求： 1)播量符合要求且準確，排種（排肥）均勻穩(wěn)定，穴距及每穴粒數均勻。 2)播深符合要求且均勻一致，種子應播在濕土上，用濕土覆蓋，無露籽現象，覆土均勻，干早地區(qū)播后應同時鎮(zhèn)壓，以利保墑。 3)播行直，行距一致，地頭整齊，不重不漏。 4)盡量采用聯合作業(yè)。 2.播種機的性能指標：排量穩(wěn)定性、各行排量一致性、排種均勻性和播種均勻性、穴粒數合格率、粒距合格率、播深穩(wěn)定性、種子破損率。 3.播種機的分類： 播種機的種類很多，一般可按下列方法進行分類。 1)按播種方式分為撒播機、條播機、穴播機和精密播種機。 2)按適應作物分為谷物播種機、中耕作物播種機及其他作物播種機。 3)按聯合作業(yè)分為施肥播種機、播種中耕通用機、旋耕播種機、旋耕鋪膜播種機。 4)按動力聯接方式分為牽引式、懸掛式和半懸掛式。 5)按排種原理分為機械式、氣力式和離心式播種機。 公元前1世紀,中國已推廣使用耬，這是世界上最早的條播機具，至今仍在北方旱作區(qū)廣泛應用（如圖1—1）。 圖1—1三耬車 歐洲第一臺播種機于1636年在希臘制成。1830年，俄國人在畜力多鏵犁上加裝播種裝置制成犁播機。英、美等國在1860年以后開始大量生產畜力谷物條播機。20世紀以后相繼出現了牽引和懸掛式谷物條播機，以及運用氣力排種的播種機。1958年挪威出現第一臺離心式播種機，50年代以后逐步發(fā)展各種精密播種機（如圖1—2）。 圖1—2氣吸式播種機 中國在20世紀50年代從國外引進谷物條播機、棉花播種機等，60年代先后研制成功懸掛式谷物播種機（如圖1-3）、離心式播種機、通用機架播種機和氣吸式播種機等多種機型,并研制成功了磨紋式排種器。到70年代,已形成播種中耕通用機和谷物聯合播種機兩個系列并投入生產。供谷物、中耕作物、牧草、蔬菜用的各種條播機和穴播機都已得到推廣使用。與此同時，還研制成功了多種精密播種機。 圖1—3 國內常見的谷物播種機 1.2 播種方式及常見播種類型 播種方式應根據作物品種和當地農業(yè)技術要求而定，并隨農業(yè)生產的發(fā)展而發(fā)展?；静シN方式有：條播、穴播（點播）、撤播、精密播種、及聯合作業(yè)播種機五種。 與播種方式對應，播種機主要有谷物條播機、玉米穴播機、棉花穴播機、牧草撒播機等。這幾種機型的輔助部件基本相同，只是其核心工作部件——排種器有較大差異。 1.2.1條播： 按要求的行距、播深和播量將種子播成條行，稱為條播。條播一般不計較種子粒距，只注意一定長度區(qū)段內的粒數。條播的作物便于進行中耕除草、追肥、噴藥等田間管理工作，故應用廣泛。條播根據作物生長習性不同，有窄行條播、寬帶條播、寬窄行條播等不同形式。其條播機主要用于谷物、蔬菜、牧草等小粒種子的播種作業(yè)。 1.2.2穴播（點播）： 按規(guī)定的行距、穴距、播深將種子定點播入土中，稱為點播。在地上定點掘穴，將幾粒種子成簇的播入種穴，稱為穴播。這種播種方法可保證苗株在田間分布合理、間距均勻。較條播節(jié)省種子。成簇播種可以提高出苗能力。每穴可播 1粒或多粒種子，分別稱單粒精播和多粒穴播。其穴播機主要用于玉米、棉花、甜菜、向日葵、豆類等需要中耕的作物,通常又稱中耕作物播種機。 1.2.3撒播： 將種子按要求的播量撒布于地表，稱為撒播。撒播時種子分布不太均勻，且不能完全被土覆蓋，因出苗率低。常用的撒播機為離心式撒播機，一般用農用機械牽引，由種子箱及其下方的一個高速旋轉的撒布輪構成。撒布輪由地輪通過鏈條傳動來驅動。種子由種子箱落到撒布輪上，在離心力作用下沿切線方向撒出,播幅可達8～12米，但作業(yè)粗放,種子不易播勻,且露于地表，易遭鳥獸啄食。撒播機也可用以施撒粉狀或粒狀肥料、石灰及其他物料。其撒播裝置也可安裝在農用飛機上使用。 1.2.4精密播種： 以精確的播種量、株行距和深度，將種子播入土中，稱為精密播種。具有節(jié)省種子、免除出苗后的間苗作業(yè)、使每株作物的營養(yǎng)面積均勻等優(yōu)點。多為單粒穴播和精確控制每穴粒數的多粒穴播。一般在穴播機各類排種器的基礎上改進而成。如改進窩眼輪排種器上孔型的形狀和尺寸，使其只接受一粒種子并防止空穴；將排種器與開溝器直接連接或置于開溝器內以降低投種高度，控制種子下落速度，避免種子彈跳；在水平圓盤排種器上加裝垂直圓盤式投種器，以改變投種方向和降低投種高度，避免種子位移;在雙圓盤式開溝器上附裝同位限深輪,以確保播種深度穩(wěn)定。多粒精密穴播機是在排種器與開溝器之間加設成穴機構，使排種器排出的單粒種子在成穴機構內匯集成精確數量的種子群，然后播入種 溝。此外，還研制了一些新的結構，如使用事先將單粒種子按一定間距固定的紙帶播種，或使種子從一條垂直回轉運動的環(huán)形橡膠或塑料制種帶孔排入種溝等。 1.2.5聯合作業(yè)和免耕播種： 如在谷物條播機上加設肥箱、排肥器和輸肥管，即可在播種的同時施肥，稱為聯合作業(yè)和免耕播種。與土壤耕作、噴撒殺蟲劑和除莠劑、鋪塑料薄膜（地膜覆蓋機械）等項作業(yè)聯合組成的聯合作業(yè)機，有的能一次完成土壤播前耕作、施種肥、土壤消毒、開排水溝、播種、施殺蟲劑和除莠劑等項作業(yè)。免耕播種機是在前茬作物收獲后的茬地上直接開出種溝播種，也稱直接播種機或硬茬播種機，可防止土壤流失，節(jié)約能源，降低作業(yè)成本，多用于谷物、牧草和青飼玉米等作物的播種作業(yè)。 1.3 播種工作過程和機械構造 1.3.1工作過程 作物的播種過程主要由開溝、排種、覆土三個基本工序組成，因此作為一般播種機來講，它的工作部件必須具有開溝裝置、排種裝置和覆土裝置。除此之外還應有許多附屬部件來保證上述三項工作的完成，主要包括機架、行走輪、傳動裝置和調節(jié)機構等(如圖1—4)。 圖1—4 播種機結構簡圖 1—機架 2—鎮(zhèn)壓輪 3—覆土器 4—開溝器 5—行走裝置（地輪） 6—傳動裝置 7—排種器 8—種箱 播種機的具體工作過程如下：播種機前進過程中，地面帶動地輪轉動，地輪通過鏈條帶動排種機構運動，種子由種子箱進入排種器中，排種器按一定播種量將種子排出，經輸種管落到開溝器所開出的溝底，當覆土器走過之后，溝兩側的土壤落下覆蓋在種子上，最后鎮(zhèn)壓輪使土壤壓實。 1.3.2機械構造 播種機的基本裝置包括開溝裝置、排種裝置和覆土及鎮(zhèn)壓裝置。 1. 開溝裝置 開溝器是用來在整好的田地上開出種溝或掘出種穴。對開溝器的要求是：開溝直，掘穴整齊，深度一致且符合規(guī)定，不亂土，結構簡單，阻力小。常用開溝裝置的形狀可分兩大類，有鋤鏟式開溝器和圓盤式開溝器。鋤鏟式又可分為銳角開溝器和鈍角開溝器；而圓盤式開溝器有雙圓盤開溝器和單圓盤開溝器兩種。 2.排種裝置 排種器是用來將種子由種子箱中按要求均勻地和等量地排入輸種管，落入溝底。對排種器的要求是：均勻播種，播種量穩(wěn)定，不損傷種子，不會因工作條件改變而改變播量，通用性好且使用范圍大。對輸種管的要求是：對種子流的干擾小，可以伸縮并隨意撓曲。播種機能工作情況如何，在很大程度上取于排種器的設計。 目前常見的排種器總共分為二大類： 1)條播排種器：槽輪式、磨盤式、離心式、氣吸式 2)穴播排種器：型孔盤式、型孔輪式、氣吸式。 3. 覆土和鎮(zhèn)壓裝置 種子播下后需要覆蓋一定厚度的土壤并鎮(zhèn)壓。在開溝過程中，當開溝器走過之后，溝壁的一部分土壤能自行回落，蓋住種子。但是僅靠自行回落的土來覆蓋是不夠的，故在開溝器后面需加裝覆土或者培土鎮(zhèn)壓的裝置。對覆土器的要求是：覆土深度一致，在覆土時不改變種子在種溝內的位置。 常見的覆土裝置是覆土鏈，它是由幾節(jié)鐵鏈和一、兩個鐵環(huán)串聯而成。這種復土鏈適于淺覆土，沒有鎮(zhèn)壓和培土作用。若還需鎮(zhèn)壓則可在這之后再聯結一木制或焊接的鼓形鎮(zhèn)壓器。另一種常見的覆土裝置是覆土輪，由兩個傾斜的輪由側向播行中心線滾擠，實現覆土，并有鎮(zhèn)壓作用，覆土較厚，效果也好。 4.輔助裝置? 為保證行距一致，在播種機上需裝有劃印器，在未播地上劃出印跡，以便指引機組下一行程的路線。有的播種機還裝有排種監(jiān)測裝置，自動監(jiān)視每個排種器的工作狀態(tài)，以便及時排除。 1.4 播種機械的發(fā)展趨勢 播種機的設計開發(fā)向大型機械化和小型專業(yè)化兩個方向發(fā)展。 在發(fā)展大功率拖拉機的地區(qū)趨向于進一步增大播種機的工作幅寬和作業(yè)速度，改善高速作業(yè)下的播種質量。對不同種子、播量、株距以及各種土壤和地面條件的通用性和適應性正進一步擴大同時各種聯合作業(yè)機和免耕播種機也在繼續(xù)發(fā)展（如圖1—5）。 圖1—5 國外大型精密播種機 小型專業(yè)播種機將更廣泛地被應用于玉米、甜菜、棉花、豆類和某些蔬菜作物。排種器零件的制造精度將不斷提高，并更多地采用可以在發(fā)生異常情況下及時發(fā)出報警信號的電子監(jiān)視裝置。此外，播種方法也在不斷改進，如采用蠕動泵排種的膠液播種法，可免除不良土壤條件對種子發(fā)芽的影響，還能同時施用農藥、肥料等。 隨著農業(yè)結構調整的不斷推進，各地的溫室大棚也越建越多，大棚耕作機械成了農戶耕作的急需品。但國內現有的大棚耕作機械顯現出機型不多、應用不方便的特點，且多為借用現有的露地用小型耕作機械。 近幾年針對溫室、大棚等特殊耕作環(huán)境，國內農機生產廠家研制生產了一些小型耕作機械。但產品大多存在體積大、操作不靈便、轉彎半徑過大、在邊角地帶無法工作、漏耕嚴重、生產效率低、適應性較差等缺陷，在作業(yè)性能、可靠性和耐久性等方面也都存在一些問題。由于多數以柴油機為動力源，這樣在封閉的條件下，農產品也受到排放污染，這樣產量與產品品質都受到影響，而且在動力裝置自身上消耗的功率也不可忽視。 相比之下，國外設施農業(yè)耕作機械技術非常成熟，其機械作業(yè)性能穩(wěn)定、功能齊全、小巧輕便，但進口機型價格高，一般每臺在7000元以上，而且配件不全，維修服務跟不上。我國生產的多功能農田管理機一般比國外的同類機型價格低一半，但其質量往往又讓消費者擔心。 設施內作物的栽培方法各種各樣，與之配套的作業(yè)機械也各不相同。設施內缽苗栽植技術的關鍵是缽苗移栽機，配套機械主要有穴盤育苗、缽盤育苗設備及高效機械化制缽機等。我國目前尚無此類小型機械，因此國內目前急需開發(fā)小型精密或精量播種機。 第2章 總體設計 2.1 概述 總體設計是機械設計中非常關鍵的環(huán)節(jié)，它是對所設計的機械的總的設想，總體設計的成敗，關系到整部機械的經濟技術指標，直接決定了機械設計的成敗。 總體設計指導機構設計和部件設計的進行，一般由主任工程師（或總工程師）主持進行。在接受設計任務以后，應進行深入細致的調查研究，收集國內外同類機械的有關資料，了解其使用、生產、設計和科研情況，并進行分析和比較，制定總的設計原則，設計原則應當保證所設計機型符號有關的方針、政策，在滿足使用要求的基礎上，力求結構合理、技術先進、經濟性好、壽命長。 總體設計原則： 1.遵守“三化”：零件標準化、產品系列化、部件通用化。 2.采用“四新”：新技術、新結構、新材料、新工藝。 3.滿足“三好”：好制造、好使用、好維修。 制定總則之后，便可以編制設計任務書，在調研的基礎上，運用所學知識，從優(yōu)選擇總體方案，以確保設計的成功。 本設計是小型電動播種機設計。把人力或拖拉機動力改為直流電機動力，減輕人的勞動強度,提高生產效率，縮小了轉彎半徑，減少了碳排放和噪聲污染，符合環(huán)保發(fā)展的觀念，降低了作業(yè)成本，四輪驅動和兩輪驅動方便轉換，增強了松軟土壤作業(yè)的適應性和機動能力。便于設施種植和有電力條件的農田使用。 2.2 設計任務 技術要求：播種深度20~60mm連續(xù)可調，播種行距200~500mm連續(xù)可調，播種穴距0~500mm可調，種子破碎率和播種均勻度符合國家標準。設計要求達到結構合理、生產成本低、能耗小，效率高，滿足工作性能，而且操作方便的目的。 工作要求：要求最大生產率為10畝／日。 2.3 設計目的 1．培養(yǎng)學生綜合應用所學理論知識和技能，分析和解決機械工程實際問題的能力，熟悉生產技術工作的一般程序和方法。 2．培養(yǎng)學生懂得工程技術工作所必須的全局觀念、生產觀念和經濟觀念，樹立正確的設計思想和嚴肅認真的工作作風。 3．培養(yǎng)學生調查研究，查閱技術言文獻、資料、手冊，進行工程計算、圖樣繪制及編寫技術文件的能力。 2.4 動力方案選擇 原播種機為人力或拖拉機為動力帶動的播種機，勞動強度大，工作速度慢，環(huán)境污染較為嚴重。我以直流電動機為動力裝置，使其工作速度基本達到人的正常行走速度。 設計方案一：直流電動機為動力裝置，單行播種（如圖2—1） 圖2—1單行播種 1.優(yōu)點：結構簡單，速度便于控制，對操作人員技術要求不高，轉向方便，適用于小場地播種，作業(yè)阻力小，對環(huán)境無污染。 2.缺點：單行播種，作業(yè)效率較低，工作總量大。 設計方案二：直流電機動力，雙行播種（如圖2—2）。 圖2—2雙行播種 1.優(yōu)點：結構簡單，速度便于控制，無污染，可以在封閉環(huán)境及開放環(huán)境長時間工作，作業(yè)阻力小，作業(yè)效率得到提高。 2.缺點：轉向不便，能源利用率低，工作總量大。 設計方案三：直流電機動力，三行播種 1.優(yōu)點：結構簡單，速度便于控制，無污染，可以在封閉環(huán)境及開放環(huán)境長時間工作，作業(yè)效率高。 2.缺點：作業(yè)阻力大，工作總量小。 經過比較，我選用直流電機動力，雙行播種，兼顧效率和經濟性。 2.5 設計題目分析及設計思想 現有的播種機向兩個方向發(fā)展：大型機械化和小型專業(yè)化。 大型拖拉機帶動的播種機工作速度快，工作幅度大，工作效率高，適合平原及大型農場；但不適合地域狹窄地帶及丘陵和封閉環(huán)境； 小型專業(yè)化播種機方便靈活，工作幅度較大型機械，適合丘陵山區(qū)和封閉環(huán)境，如溫室；而不適合大型農場。 我的設計是電瓶提供能源的電動播種機，向小型專業(yè)化發(fā)展，較人力播種機提高工作速度和工作效率，直流電動機代替了拖拉機驅動播種機，縮小了轉彎半徑，減少了碳排放和噪聲污染，降低了作業(yè)成本；四輪驅動和兩輪驅動方便轉換，增強了松軟土壤作業(yè)的適應性和機動能力。適合在小塊地域及封閉環(huán)境工作，節(jié)能環(huán)保。便于實施種植和無電力條件的農田使用。同時人還可以提供一定的助力，以應對土壤較硬，電機動力不足的情況。 2.6 設計主參數及機構類型確定 2.6.1工作速度 機動播種機的工作速度主要取決于工作部件和行走裝置對速度快慢的適應性，人力播種機取決于人的步進速度，同時步進速度還受負重大小的影響，負重大步進速度就小，所以此機綜合考慮了兩方面的因素。 由《新編工程師手冊》查的人的正常步行速度為5km/h，以交流電機提供的動力為主，遇到特殊情況時，速度會減慢，這樣由人力來提供額外的動力來克服特殊阻力，正好可以彌補這一點；而同時總行進速度不能高于人的正常速度，這樣會使工作者勞累的，假定人在工作程中是勻速前進的，可將此播種機的速度定為3.6km/h（1m/s），稍低于人的正常步行速度。 2.6.2播量的確定 1. 穴間粒數和株距的計算 穴播株距的計算公式為： S =πD/Zi(1-ε) （2-1） 參考書【4】 P107 式中 S—穴距（㎝）； Z—排種輪型孔數（或槽孔數）； D—地輪直徑（m；） i—傳動速比（i=n排/n地）； ε—滑移系數，一般取5%─9%。 2.下種量的計算 穴播時，首先確定株距、每穴粒數，然后將計算出的數據代入下列公式，可得畝播量(以玉米為例)： Q = m1δ/750bs （2-2） 參考書【4】 P107 式中 m1—每穴種子粒數（粒/穴） s—穴距（m） b—行距（m） δ—粒種子的千粒重（g） 2.6.3種、肥箱的容積 種箱容積應使其所盛種量能供播種機工作較長地段，其容積公式： V = QmaxBL/1333γ （2-3） 參考書【1】P65—44公式65.3—2 式中 Qmax—最大播量，斤/畝； B—工作幅寬（m），單體種箱時為行距； L—要求的地段長度（m）； γ—種子容重（kg/L）。 2.6.4機架設計 機架設計為方鋼結構，可承受開溝器的水平力、垂直力和扭力。開溝器分布在40X40mm的方梁上，這種結構可便于播種行距的調整。方鋼結構便于附屬機構的安裝和相對位置的調整。 2.6.5工作幅度 綜合考慮人的體力、工作效率和工作地點等因素，在減輕人勞動強度的前提下，盡量提高生產效率。 本設計采用同時播種兩溝即二犁鏵結構，采用種肥同播設計，行間距為200-500mm連續(xù)可調。減輕勞動強度，節(jié)約資源。在整機重量較小的情況下，加快工作速度，并且可以靈活操作。 2.6.6 排種、排肥機構設計 對于任何一種播種機來說，排種器是核心部分，是決定播種機工作質量和工作性能優(yōu)劣的重要因素；播種機能否滿足農業(yè)技術的要求或滿足程度如何，在很大程度上主要取決于排種器的設計和工作狀況。排種器是用來將種子由種子箱中均勻地和等量地排入輸種管，落入溝底。 對排種器的要求是：均勻播種，播種量穩(wěn)定，不損傷種子，不會因工作條件改變而改變播量，通用性好且使用范圍大。 排種器的工藝實質是：通過排種器對種子的作用，將種子由群體化為個體、化為均勻的種子流或連續(xù)的單粒種子。 排種器以窩眼式排種器和外槽輪式排種器為代表，其他類型的排種器大多是在上述排種器的基礎上的演變產物。為了能夠選擇更合適的排種器來對各種排種器進行一下了解： 1.窩眼式排種器(如圖2—3)：它的基本部件是一個圓柱體，在圓柱的表面均勻分布有一定大小和數量的凹圓窩，圓窩的直徑是根據種子大小和下種數量來確定。圓柱安裝在種子箱底部，可以繞軸旋轉。工作時，落在窩內的種子 隨圓柱旋轉，當轉出種子箱底口時，多余的種子被刮種器擋住，留在凹坑內的種子轉到下方時，便落入種溝內。這種排種器常用在點播機上。 圖2—3窩眼式排種器 圓柱形排種器播種量的調節(jié)，采用更換型孔輪，選擇不同大小的凹坑來實現。株距或穴距的調節(jié)靠選配不同數量凹坑的圓柱，或者把原來圓柱堵死一部分凹坑。 2.外槽輪式排種器：如果把圓柱上的凹坑給以軸向擴長，并增加在圓周上的分布密度，就可以發(fā)展成為外槽輪式排種器（如圖2—4）。 圖2—4外槽輪式排種器 外槽輪式排種器由排種盒、排種軸、外槽輪、阻塞套、內齒形檔圈、排種舌等組成。 外槽輪式排種器具有結構簡單，使用調整方便，通用性好、工作可靠和排種量較準確、穩(wěn)定等特點。 外槽輪式排種器的工作原理是以凹槽進行強制排種，當排種軸帶動槽輪轉動時，種子充入槽輪凹槽內，并在槽輪齒的強制推動下經排種口排出，此層種子稱為強制層。同時，處在槽輪外的種子，在槽輪與種子及種子間摩擦作用下也被帶出，此層種子稱為帶動層，帶動層種子的排種速度低于槽輪的圓周速度，且由內向外逐漸遞減直至為零。在帶動層處，則是不流動的靜止層，槽輪內和帶動層的種子逐漸排出后，靜止層內種子逐步補給，從而完成連續(xù)排種。 外槽輪式排種器分下排式和上、下排式。下排式排種器，可改變排種舌位置調節(jié)排種間隙以適應種子尺寸。上、下排式排種器，可變換旋轉方向，下排用于排中、小粒種子（排種間隙不變），上排用于排大粒種子。 排種量的大小可通過改變槽輪的轉速或工作長度（槽輪在排種盒內的長度）來調整，且設計為易更換式。 3.圓盤式排種器：這種排種器適用于點播機。排種圓盤平放在種子箱的底部，圓盤上沿圓周有若干圓孔，種子就充滿在孔內，盤上面有固定蓋，蓋內裝有刮種器和擊種器。圓盤隨錐形齒環(huán)旋轉時，刮種器刮除盤面上多余的種子，使進入各盤孔中的種子數量相等，當圓盤旋轉至盤孔和種子箱底上的種子出口相重合時，由于擊種器的作用，強使種子通過盤孔，下落到開溝器所開的溝里。采用圓盤式排種器的點播機根據種子尺寸和播種量定額，配備有各種不同規(guī)格的圓盤，播種時可根據需要進行選擇。 4.氣吸式排種器：是應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，一側與種子室的種子相接，另一側與弧形氣吸室相接，在排種圓盤上開有小孔為氣流通道。種子室裝有攪拌輪，以防種子架空，并壓緊排種盤減少漏氣。在種子室內還裝有刮種板，工作時可以刮除多余的種子。氣吸室和吸氣泵相連，氣泵工作時使氣吸室產生真空度，因而造成排種盤兩側壓力差，在壓力差的作用下，種子被吸附在吸種孔周圍 。由于排種盤的轉動，當吸種孔帶著種子通過刮種板時，多余的種子便被刮掉。當排種盤轉到吸氣室以外時，由于失去了對種子的氣吸作用，種子便靠自身重量落下，通過輸種管進入種溝。排種盤繼續(xù)旋轉，由毛刷刷凈吸種孔，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。 氣吸式排種器是通過機械和氣壓的聯合作用完成排種的，所以它的排種質量一方面取決于排種盤上吸種孔的形狀、大小、數量和分布情況，以及排種盤的相對轉速；另方面也取決于氣吸室的真空度和氣流的穩(wěn)定性。氣吸式排種器不損傷種子，播種量比較精確，節(jié)省種子，但對不規(guī)則的種子(如玉米)吸附能力較差，結構比較復雜。 經過對以上各種排種器的了解和對現行播種機的認識，從經濟性和實用性考慮，我的設計應該采用常見、價格低的外槽輪式排種器和外槽輪式排肥器（如圖2—5）。外槽式適合排中型種子（小麥，大麥等）及肥料。肥杯里外槽輪的工作長度可以方便地調整，以適應用戶要求。 圖2—5 排肥輪示意圖 排種量的大小可通過改變槽輪的轉速或工作長度（槽輪在排種盒內的長度）來調整，且設計為易更換式。（如圖2—6），其簡圖為： 圖2—6 排種輪簡圖 2.6.7開溝器設計 我設計的開溝器由前后兩對組成，前開溝器主要作用是實現化肥或小顆粒種子的點播或行播，后開溝器作用是實現玉米、花生等大顆粒種子的點播,這樣工作阻力小，節(jié)約能源，工作速度快，操作性好。 開溝器保證播種質量的重要部件，首先開溝深度要能調整，直接影響播種的深淺，進而影響出苗率和出苗整齊度，調好之后，在播種過程中就不要輕易變動；其次要保證溝底平整，種子能落在溝底濕土上；再次要保證濕土覆蓋而不是干土覆蓋。這樣才能保證已播的種子能及早出苗，出苗整齊。 對開溝器的技術要求： 1.溝深一致，溝形整齊； 2.不亂土層； 3.種子在溝內分布均勻； 4.有一定的覆土功能； 5.有良好的入土功能，不纏草不堵塞； 6.結構簡單、工作阻力小。 常用開溝器的形狀可分兩大類，有鋤鏟式開溝器和圓盤式開溝器。鋤鏟式又可分為銳角開溝器和鈍角開溝器；而圓盤式開溝器有雙圓盤開溝器和單圓盤開溝器兩種。 1)鋤鏟式開溝器一長筒部分叫做落種管，尖頭部分叫開溝器尖，其后部是側板。 (1)銳角開溝器，構造簡單而又輕便。它的工作面與地面成銳角，入土能力較強，但容易纏草，造成堵塞。由于開溝時是一種把土挑起的作用，所以容易使干濕土混合形成干土覆種，造成水分損失，為此側板的后部下邊做成斜線，開溝器將過時，干土被側板的上部擋住，使側板下部的濕土先落人溝內蓋種。 (2)鈍角開溝器構造也很簡單輕便，其工作面與地面成鈍角，它是靠重量壓入土中開溝，所以入土能力較差。開溝時將表土向兩側擠壓，開溝器前部擁土較少，干濕土不易混合，適于淺播作物。 (3)滑刀式開溝器也屬于鈍角開溝器，它體形較大，側面看很像冰刀，滑刀有銳利的刃口, 因此入土性能好。并且工作時限深板支持在地面上限制滑刀的入土深度，而且不會把濕土翻上來。適用于棉花等播種深度要求嚴格的作物。 2)圓盤式開溝器 雙圓盤開溝器是由兩片帶有刃口的鋼片圓盤組成。 圓盤自身可以繞小軸自由旋轉，兩圓盤并不平行，而是在前端相交于一點，后端張開9～ll度，交點在前方地表面處。種子是由輸種管在圓盤的張開部分導人溝底。 圓盤開溝器的入土角為于鈍角。由于是圓盤滾動前進，可將大土塊和障礙物等切斷或由其上越過，不易粘土，堵塞現象也較少，在潮濕的上壤上也能工作。但這種開溝器構造復雜，造價高，不適于淺播作物(最小開溝深度約4厘米)。 各種開溝器的單行工作部件阻力見表2—1 開溝器單行工作部件阻力。 表2—1開溝器單行工作部件阻力 部件 項目 播種機的開溝器型式 鋤鏟式 靴式 雙圓盤式 單圓盤式 滑刀式 心鏵式 工作深度cm 2～10 2～8 4～8 4～8 4～10 5～6 平均阻力kg 3～6 2～5 8～16 7～12 20～40 20～80 平均寬度mm 40～50 10～20 30～50 20～30 40～80 20～80 由于前開溝器是點播，溝寬在40mm左右。設計的開溝器要阻力小，重量輕，構造簡單，造價低，溝底較平工作穩(wěn)定，便于自動覆土。 前開溝器選用鋤鏟式，在播種深度為60mm，開溝寬約為40mm時，其單行工作阻力約為44牛,示意圖如圖2—7,后開溝器也選用鋤鏟式開溝器，其簡圖如圖2—8。 圖2—7 前開溝器簡圖 圖2—8 后開溝器簡圖 只播種大顆粒種子不需要施肥時，可以將前開溝器連接螺栓將后提高開溝器，高于地面，以減少運行阻力，節(jié)約能源；同樣道理，當播種小顆粒谷物或只施肥時，也可以將后開溝器取下；當耘地或除草時，將前后開溝器及鎮(zhèn)壓輪、覆土器一并取下，在后開溝器位置裝上耘鋤，就可以耘地，實現一機多用。 2.6.8覆土器設計 種子播下后需要復蓋一定厚度的土壤。在開溝過程中，當開溝器走過之后，溝壁的一部分土壤能自行回落，蓋住種子。但是僅靠自行回落的土來覆蓋是不夠的，故在開溝器后面需加裝覆土或者培土鎮(zhèn)壓的裝置。 要求覆土器能先使細濕土覆蓋種子，覆蓋要嚴，且深度要均勻一致。常用的經典覆土器主要有拖環(huán)式、拖桿式、板式、輪式。 板式覆土器，由兩塊傾斜的板由兩側向播行中心線壓擠，實現覆土，并有鎮(zhèn)壓作用，覆土較厚，效果也好。 目前使用的各式播種機采用的多為板式覆土器，并且還具有一定的鎮(zhèn)壓作用。我的設計也采用板式覆土器，如圖2-9 圖2—9輪式覆土器 覆土器用鋼板折彎而成，整體重量不能太大，防止覆土深度太深而增加播種機運行時的阻力。 2.6.9鎮(zhèn)壓輪設計 播后鎮(zhèn)壓有抗旱、保墑和防風蝕等作用，能使種子與土壤緊密接觸，有利于出苗且保證苗齊、苗全、苗壯。春季干旱的自然條件使我國大部分旱田作物有播后鎮(zhèn)壓的要求，所以玉米這種中耕作物的播種機上應帶有鎮(zhèn)壓輪。 播后鎮(zhèn)壓強度有一定的要求，一般為0.3—0.5kg /cm2。但播種機上所帶的鎮(zhèn)壓輪本身不能太重，鎮(zhèn)壓輪的直徑選為150—450mm，不能過大或過小，過大則使結構龐大笨重，過小又容易擁土而轉動不靈，且壓后土壤產生裂紋，容易跑墑。此設計采用直徑為400mm的輪胎，如圖2—10： 圖2—10輪胎式鎮(zhèn)壓輪 2.6.10 地輪設計 為了更接近現代化作業(yè)方式，并且使播種機在非工作狀態(tài)的行駛中運行更為便捷，我在本設計中選用和鎮(zhèn)壓輪相同的輪胎式地輪，也如圖2—10。 輪胎在安裝在金屬輪輞上，由外胎、內胎和墊帶三部分組成。 1.外胎 一般由簾線層、緩沖層、胎圈和胎面組成。 1）胎面是覆蓋簾線層、緩沖層外側的橡膠圈，具有非常強的耐磨損、耐刺扎及耐沖擊性能，它的主要作用是保護簾線層和緩沖層。 2）簾線層是輪胎最為重要的部分，它的主要作用是承受輪胎負荷、沖擊及填充空氣壓力的作用。 3）緩沖層位于簾線層和胎面的中間，主要是環(huán)節(jié)輪胎從外部所受到的沖擊力，并且能防止胎面產生裂口以及外傷直接進入到簾線層，同時還能起到避免胎面和簾線層剝離的作用。 4）胎圈的作用是穩(wěn)固的把輪胎固定在輪輞上，防止由充氣壓力和外力作用而產生變形，從而保證輪胎在行走時不致發(fā)生搖晃。 2.內胎 內胎由胎筒和氣門咀組成。輪胎靠內胎充入氣體，增加氣壓而承受負荷。內胎材料除了要有良好的氣密性，還要有良好的耐熱性和耐曲撓性。胎壁要有適當的均勻厚度，即易于散熱，有能有良好的抗扯裂性能。氣門咀用作充氣的閥門，并保持氣密性。 3.墊帶 墊帶是具有一定斷面形狀的無接頭膠帶，裝與內胎和輪輞之間，墊帶上有一個可以讓內胎氣門咀通過的小孔。墊帶的作用是保護內胎免受輪輞和外胎的磨損。主要用于平底輪輞上。 第3章 傳動設計及播種技術措施 3.1 傳動原理簡圖和動力傳遞路線圖 3.1.1傳動原理簡圖 圖3—1傳動原理簡圖 1—直流減速電機 2—地輪 3—窩眼輪 4—掃種刷 5—種箱 6—種子 7—鏈輪和鏈條 3.1.2動力傳遞路線圖 圖3—2 動力傳遞路線圖 3.2 傳動原理 整機使用鏈條傳動，鏈傳動屬于具有撓性件的嚙合傳動，由裝在平行軸上的兩個或多個鏈輪和繞在鏈輪上的鏈組成。工作時主動輪通過鏈齒與鏈的嚙合從而使從動輪旋轉并傳遞動力。 鏈傳動具有以下特點：可以獲得準確的傳動比，并可以用于較大中心距的傳動；傳動效率較高，可達98%；不需要張緊力，作用在軸上的載荷??；容易實現多軸傳動。 交流減速電機總成通過超越離合器1用鏈條將動力傳給地輪，動力只能由減速電機總成傳遞到地輪，而不能從地輪傳給減速電機；地輪再通過鏈條與種箱和肥箱軸相連，帶動種盒和肥盒轉動，這樣種子在帶動下就會排出種箱落到排種管里，從開溝器管內下落后排到土壤里，完成播種動作；超越離合器2則解決了前后驅動軸的同步性；離合器閉合時為播種機作業(yè)狀態(tài)，此時，開溝器落下插入土壤，前后軸共同驅動，提高了播種機的驅動能力，并使排種器和排肥器同時工作；離合器分離時前軸驅動，排種器和排肥器停止工作，并且用支撐架使播種機到行走位置，則開溝器提起，減少了阻力，提高了播種機的機動能力。 3.3 技術措施 當今，困擾國內播種機行業(yè)的難題主要有： 1.播種均勻性 2.播種機各行排種量一致性 3.種子破碎率 4.種肥同播時，肥料的利用率。 3.3.1播種均勻性和各行排量一致性措施 對于播種均勻性和各行排量一致性，我們可以用實驗調整法，使偏差值控制在我們的技術要求之內，具體方法是： 用手均勻轉動地輪若干圈，停止后將各排種器排入接種袋的種子分別稱種，計算出平均值。比較各排種器排量與平均值的偏差，一般不超過2%，若超過要求，應對單個槽輪工作長度進行調整。再試直至符合要求。 播種量檢查調整。用手均勻轉動地輪N圈，停止后，稱量所排出的種子總量。和按農業(yè)技術要求畝播量算得的排種量比較，其誤差不超過2%，若超過要求，用播量調節(jié)桿調整槽輪工作長度，再試直至符合要求。 田間試驗校正。播種機的播量經上述試驗調整后，在下地播種時，須經田間復查及校正，以求播量準確無誤。 在種箱內先裝入部分種子，并將表面刮平，在內箱壁劃出記號，然后計算出播種機在田間走一定距離應播出的種子量。 3.3.2降低破種率措施 對破種率，我們無法現場計算和解決，只有出苗后才能計算；然而，我們可以采取一些措施，降低破種率，提高播種質量。 在排種器處采取措施： 主要是選擇合適類型和大小的排種器，保證排種器與其母體的配合；在排種器邊上安裝軟毛刷，減少種子與種子、種子與排種器之間的硬性接觸，從而保護胚芽，降低破種率。 在排種過程中采取措施：主要是減慢種子下落及入土速度，減輕種子受到的撞擊，保護種子，以降低破種率。我采取的方法是采用塑料螺旋下種管，讓種子的滑動下落改為滾動下落，受到的沖擊力較??；其次，把下種管平緩布置，以降低種子下落速度，保護種子。 3.3.3種肥同播時，肥料的利用率 根據國外的經驗，肥排放的最好的位置是遠離種子但靠近植物根系。 最佳施肥量應使作物生產的經濟效益最大并不流失到環(huán)境中。 播種同時施肥, 施肥量受作物種類和肥料的種類的限制 一般施肥方法有： 1.播種時側施 2.播種時在兩行中間施肥 3.單獨施肥 4.撒施 我設計的播種機，肥料排放在種的2厘米深, 3厘米旁側。 既能合理利用肥料，又不會造成“燒苗” 第4章 零部件設計 4.1 種箱及肥箱設計 設計原則：種箱所盛種量能供播種機工作較長地段，其容積可由公式（2.3）求得： （4-1） 參考書【3】P6 式中 Qmax—最大播量（斤/畝）； B—工作幅（m），單體種箱時為行距； L—要求的地段長度（m）； γ—種子容重（kg/L）。 表 4—1 主要作物播種技術要求 作 物 玉米 大豆 小麥 行距 cm 40~60 24~27 40~70 7.5~25 55~70 播 量斤/畝 4~6 點播2～3 6~18 12~60 播 深 cm 4~8 3~6 2~7 注：1.摘自參考書【3】P6表4—1 ?。篞max=6斤/畝 B=0.4m L=400m γ=0.664g/cm3 計算得：V=6×0.4×400／0.664×2=2L 為了節(jié)省勞動時間，提高勞動效率，將種子箱設計為3L，則所盛玉米種子的重量為：m=3×0.664=1.99kg。 為了增加鎮(zhèn)壓輪的壓力可以使種子箱的重心盡量后靠，在保持整體協調性的情況下，使整機結構簡單合理。同時種箱不能過大，盛種不能過重，這樣會增加地輪的阻力，此設計種箱設計為2.5公斤左右。 同樣道理，每畝施化肥6公斤，密度為1.2gf/cm3 ，則肥箱容積也設計為3L，可盛化肥3.6公斤。 4.2 開溝器設計及校核 我設計的開溝器由前后兩對組成，前開溝器主要作用是實現化肥或小顆粒種子的行播（或點播），后開溝器作用是實現玉米、花生等大顆粒種子的點播。 只播種小顆粒種子或只施肥時，可以將后開溝器取下或提高離開地面，以減少運行阻力，節(jié)約能源；同樣道理，當播種大顆粒谷物時，也可以將前開溝器提高離開地面；當耘地或除草時，將前后開溝器及覆土器一并取下，在前開溝器位置裝上耘鋤，就可以耘地，實現一機多用。 由于當犁鏵的開溝深度在最深時，犁桿受的彎距最大，犁桿伸出的最長，所以此時犁桿承受的彎距最大，所以只需校核耕深最深時的犁桿端部的彎距即可，如圖4—1。 圖 圖4—1 開溝器結構圖 桿的理論受最大力為6.5Kg，即65N。為了計算的方便，可將阻力作用點簡化到犁鏵中心。 桿的受力簡圖可簡化為一懸臂梁，如圖4—2。 圖4—2 桿的受力簡圖 桿的平面彎距圖，如圖4—3。 圖4—3 桿的平面彎距圖 顯然：梁的懸臂端的彎距為0 ，固定端的彎距為19500Nmm, 它為整懸臂梁的最大受力彎距處；Mmax=MA=19500Nmm 又因為犁桿可視為8mm厚的鋼板來計算，由《材料力學》（劉鴻文）上冊P414附表可得： （4-2） （4-3） 由強度條件： （4-4） 得 于是由公式 （4-5） 因為F=65N<504N 所以該鋼管的強度足夠 4.3 排種器 對于任何一種播種機來說，排種器是核心部分，是決定播種機工作質量和工作性能優(yōu)劣的重要因素；播種機能否滿足農業(yè)技術的要求或滿足程度如何，在很大程度上主要取決于排種器的設計和工作狀況。排種器是用來將種子由種子箱中均勻地和等量地排入輸種管，落入溝底。 為了實現排量可調,并適應其它谷物播種,此設計把外槽輪設計為兩組一體，可通過滑動改變工作長度,進而改變下種量,且設計為易更換式，其簡圖如圖4—4。 圖4—4 排種輪簡圖 排肥和排種相互獨立，不至于使種子和肥料排到一個穴內以防肥料將剛發(fā)芽的種子燒死。其對應關系見后文。 4.4 地輪參數確定 4.4.1輪子直徑和輪輞寬度的確定 地輪的直徑與輪輞寬度對牽引力有直接影響，所以地輪參數的選擇就顯的較為重要了，在參看了一些資料之后，我初步確定了地輪的直徑D為400mm，輪輞寬度B為120mm，所選輪胎的各參數為： 4.4.2輪子滾動阻力計算 輪子滾動阻力的產生是由于輪子與支承面在接觸處有變形而引起的，滾動阻力的大小由輪子、支承面材料性質（彈性模量）、輪子的尺寸（輪輞的寬度和直徑）及其負荷等因素來決定。農業(yè)機械在田間工作時，由于田間的土壤比較松軟，因而變形較大，故輪子滾動所消耗的能量有時會比機器用于工作的有效的能量還要多。 剛性輪在滾動時所需的牽引力的分析計算，均是以土壤的變形為依據。認為土壤變形較大，壓入的輪轍較深時，輪子的滾動摩擦系數較大。 廣泛采用的計算剛性輪牽引力的公式為： （4-6） （4-7） 公式（1）來源于參考