秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機(jī)的設(shè)計(jì)

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1、 目錄 1. 緒論 1 1.1 概述 1 1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 2. 研究的目的與意義 2 2.1保護(hù)性耕作技術(shù)的基本概念 2 2.2 國內(nèi)外免耕播種機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 2 2.2.1 國外發(fā)展慨況 2 2.2.2 我國的發(fā)展情況 5 2.3 研究意義 7 3. 確定方案 8 3.1 總體方案構(gòu)成 8 3.2 具體子方案 8 3.2.1 動力傳動裝置的確定 8 3.2.2限深輪位置的確定 9 3.2.3 秸稈粉碎防堵裝置 11 3.2.4 開溝器 12 3.2.5 種肥箱的總成 17 3.2.6 仿形地輪 17 4. 機(jī)架設(shè)計(jì) 19

2、 4.1 機(jī)架截面選擇 19 5. 懸掛機(jī)構(gòu) 20 5.1 懸掛機(jī)構(gòu)選型 20 5.2農(nóng)具懸掛的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 20 5.3 機(jī)組的懸掛參數(shù) 21 5.3.1 前機(jī)架懸掛參數(shù)的確定 21 5.3.2 機(jī)架懸掛參數(shù)的確定 22 5.4 銷軸的校核 25 5.5 液壓油缸的計(jì)算 26 6. 作業(yè)機(jī)的機(jī)動圖 28 7. 使用說明 29 7.1.結(jié)構(gòu)及工作原理 29 7.2.工作方式 29 7.3.主要技術(shù)參數(shù) 30 7.4.安裝與調(diào)整 30 7.4.1 安裝 30 7.4.2 調(diào)整 31 7.5.使用與保養(yǎng) 31 7.5.1機(jī)具的使用方法

3、 31 7.5.2維修與保養(yǎng) 31 8. 總結(jié) 32 參考文獻(xiàn) 33 附 錄 35 致 謝 40 I 1.緒論 1. 緒論 1.1 概述 為解決我國北方一年兩熟地區(qū)秸稈覆蓋較多，玉米免耕施肥播種時出現(xiàn)的易堵塞，播種質(zhì)量不穩(wěn)定，且在秸稈粉碎后的全覆蓋的地表播種后容易發(fā)生出苗不全，苗生長不壯的問題，因此本次設(shè)計(jì)一種秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機(jī)，在前茬秸稈和大量的雜草覆蓋地表直接進(jìn)行免耕播種，與66KW拖拉機(jī)配套，全懸掛作業(yè)，一次性完成秸稈粉碎還田，開溝施肥，播種，鎮(zhèn)壓等多道作業(yè)工序，解決作業(yè)防堵問題，確保播種質(zhì)量，提高作業(yè)效率，減少拖拉機(jī)重復(fù)進(jìn)地對

4、土壤造成的過度壓實(shí)破壞，因此具有通用性好，播種質(zhì)量穩(wěn)定，可靠性高，能減少作業(yè)成本，減輕勞動強(qiáng)度，縮短作業(yè)時間等特點(diǎn)。 表1-1主要技術(shù)要求 項(xiàng)目 單位 數(shù)值 配套動力 KW 66 作業(yè)行進(jìn)速度 km/h 3～5 作業(yè)幅寬 m 1.5 行數(shù)與行距 行cm 360 播種深度 cm 5～7 施肥深度 cm 同位較種子深4～6cm 1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 2. 研究的目的與意義 2.1保護(hù)性耕作技術(shù)的基本概念 農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是人民生活與發(fā)展的基礎(chǔ)。從古至今我國都是一個干旱缺水的國家，隨著全球干旱和荒漠化趨勢的進(jìn)一步加大，改變干旱地區(qū)的生存與

5、發(fā)展，開發(fā)有效地利用資源，改善生態(tài)環(huán)境，是可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求，在當(dāng)前人口和環(huán)境壓力日益增加的現(xiàn)實(shí)條件下，強(qiáng)調(diào)發(fā)展保護(hù)性耕作技術(shù)，在我國具有重要的的意義。 保護(hù)性耕作是以機(jī)械化作業(yè)為主要手段，采取少耕或免耕方法，將耕作減少到只要能保證種子發(fā)芽即可，用農(nóng)作物秸稈及殘茬覆蓋地表，并主要用農(nóng)藥來控制雜草和病蟲害的一種耕作技術(shù)。國外定義為：“用大量秸稈殘茬覆蓋地表，將耕作減少到只要能保證種子發(fā)芽即可，主要用農(nóng)藥來控制雜草和病蟲害的耕作技術(shù)”。我國學(xué)者在多年科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，把保護(hù)性耕作定義為：“以水土保持為中心，保持適量的地表覆蓋物，盡量少翻動土層，而又能保證作物正常生長的耕作方法”。2002年農(nóng)業(yè)

6、部為了使廣大農(nóng)民容易理解，按照保護(hù)性耕作的內(nèi)涵和目標(biāo)，將其定義為：“對農(nóng)田實(shí)行免耕、少耕，并用作物秸稈覆蓋地表，以減少風(fēng)蝕、水蝕，提高土壤肥力和抗早能力的先進(jìn)農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)”。[1-4] 保護(hù)性耕作的特點(diǎn)主要有： （1） 用其所長作物秸稈或殘茬覆蓋地表，以減少雨水在地表徑流和水分蒸發(fā)，提高雨水利用率。 （2） 深松打破犁底層，有利于雨水的下滲和作物的生長，提高雨水的貯量。 （3） 秸稈腐爛形成大量的有機(jī)質(zhì)，增加土壤肥力，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。 （4） 利用免耕、少耕技術(shù)、減少對土壤耕作層的破壞。 （5） 減少作業(yè)次數(shù)，降低了生產(chǎn)成本。[3-4] 2.2 國內(nèi)外免耕播種機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 2

7、.2.1 國外發(fā)展慨況 保護(hù)性耕作的研究始于20世紀(jì)30年代的美國，當(dāng)時在美國和加拿大中西部地區(qū)，由于鏵式犁的大量使用，使土壤過度翻耕，在兩次塵暴橫掃大平原后，刮走了5~10 cm的地表土層，然而在土壤表面有殘茬覆蓋的地方，表層土卻留了下來。于是人們發(fā)現(xiàn)地表殘茬對保水有很大的作用。這樣，美國農(nóng)業(yè)部土壤研究室與美國的一個農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)站于1937年共同開始研究作物秸稈的覆蓋作用，開始了保護(hù)性耕作技術(shù)的系統(tǒng)研究。經(jīng)過半個多世紀(jì)的研究和發(fā)展，一種以作物殘茬覆蓋技術(shù)與少(免)耕耕作技術(shù)緊密結(jié)合的新的耕作方法即保護(hù)性耕作法逐步形成，這種方法成為目前世界上公認(rèn)的最有效的保水保土、增產(chǎn)增收的方法，從而形成了一

8、套機(jī)械化保護(hù)性耕作技術(shù)。為此，1942年美國成立 - 43 - 2. 研究的目的與意義 了土壤保護(hù)局，在土壤學(xué)家、農(nóng)學(xué)家、農(nóng)機(jī)專家共同努力下，總結(jié)開發(fā)出了保護(hù)性耕作法。目前，在歐美發(fā)達(dá)國家已經(jīng)基本取消了翻耕的傳統(tǒng)耕作方式，采用了機(jī)械化的保護(hù)性耕作，取得了良好效果。 國外生產(chǎn)保護(hù)性耕作機(jī)具技術(shù)水平較高的公司有美國的約翰迪爾(John Deere)、Great Plain等公司，澳大利亞的John Shearer公司以及巴西、加拿大的一些公司等。[1-4] 表2-1國外的一些播種機(jī) 播種機(jī) 簡介 圖2-1John Deere7100玉米免耕播種機(jī) John Deere 71

9、00型12行免耕精播機(jī)，由73.6kw拖拉機(jī)牽引，其作業(yè)質(zhì)量良好，采用雙圓盤開溝，雙限深輪仿形但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)器質(zhì)量大、價格昂貴。 圖2-2 John Deere 小麥免耕播種機(jī) John Deere 752型小麥免耕播種機(jī)，我國于1993年引進(jìn)，在玉米秸稈覆蓋地上免耕播種小麥，該機(jī)采用單圓盤開溝器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體型大、氣力輸送種子、價格昂貴。 圖2-3 John Deere 1560 免耕條播機(jī) John Deere 1560免耕條播機(jī)，牽引型，波紋式單圓盤開溝，破土角度小，對土壤擾動小，不破壞土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)，自身質(zhì)量大，機(jī)架離地間隙大，秸稈通過性好，開溝壓力大，還可通過液壓系

10、統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力。 圖2-4 705NT型 免耕播種機(jī) GREAT PLANIS 705NT型免耕播種機(jī)，配套動力為55kw，開溝器為雙圓盤開溝器，前邊裝有波紋形破茬圓盤，還有4速可調(diào)鏈輪盒，T形播種深度控制手柄，配有小粒種子播種附件，3種開溝圓盤可選，整機(jī)質(zhì)量656kg。該機(jī)同樣只能施少量種肥。 圖2-5 Case SDX30 型 免耕播種機(jī) Case公司生產(chǎn)的SOX3O型免耕播種機(jī)。該機(jī)采用單圓盤開溝器，排種方式為氣力式，可以在高茬覆蓋地作業(yè)，由于有壓縮空氣系統(tǒng)，氣力式排種方式可以適用于多種植物播種。整機(jī)結(jié)實(shí)的結(jié)構(gòu)和很大的重量是高速播種和高效率的保證，但是難以在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用

11、。 圖2-6 巴西SPD3000 播種機(jī) 巴西生產(chǎn)的SPD3000玉米秸稈覆蓋地小麥播種機(jī)，該機(jī)采用雙圓盤開溝，整機(jī)質(zhì)量大，切土能力強(qiáng)，開溝深度最大可達(dá)12cm。能在每畝2t玉米粉碎秸稈下順利播種，氣力排種裝置不損傷種子，其作業(yè)性能很好，被稱為世界上最成功的免耕播種機(jī)。 從以上分析可知，目前國外的免耕播種機(jī)已基本一次性的完成破茬、松土、開溝、施肥、播種等多項(xiàng)作業(yè)。國外農(nóng)場的耕地大而平整，拖拉機(jī)的功率也較大，免耕播種機(jī)一般都是牽引式的，播種機(jī)橫梁多，多排開溝器，各開溝器之間間隔大，多用圓盤開溝器；機(jī)具寬而重，一般都是氣力式排種，土壤工作部件也做得比較復(fù)雜。而我國耕地較小，免耕播種機(jī)

12、通常為懸掛式，且質(zhì)量較小，否則拖拉機(jī)的液壓機(jī)構(gòu)難以提升播種機(jī)；但是免耕地表有殘茬覆蓋，要求播種機(jī)單體有一定的質(zhì)量才能達(dá)到入土開溝。同時，我國拖拉機(jī)功率有限，行數(shù)不能太多，否則因工作阻力大拖拉機(jī)將無法工作。所以國外的免耕播種機(jī)基本不適應(yīng)我國，所以我們要選擇或設(shè)計(jì)合理的免耕播種機(jī)。 2.2.2 我國的發(fā)展情況 我國干旱及半干旱耕地面積占52.5％，遍及北方16個省市區(qū)。西北干旱地區(qū)存在產(chǎn)量低、土壤貧瘠、水土流失、風(fēng)蝕沙化等嚴(yán)重問題，因而更需要既保持高產(chǎn)，又減少資源消耗、降低成本和減少大氣污染的可持續(xù)耕作技術(shù)。[1-4] 我國旱地保護(hù)性耕作研究始于90年代初期。 1991年，原北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)

13、與山西農(nóng)機(jī)局合作，研究了旱地農(nóng)業(yè)保護(hù)性與帶狀耕作技術(shù)。1997 年開展了旱地農(nóng)業(yè)持續(xù)機(jī)械化生產(chǎn)體系研究，在山西壽陽和臨汾分別建立了春玉米和冬小麥保護(hù)性耕作試驗(yàn)基地。2002年5月，農(nóng)業(yè)部在山西省召開了保護(hù)性耕作現(xiàn)場會，啟動了保護(hù)性耕作示范推廣項(xiàng)目，分階段、有重點(diǎn)的在北方旱區(qū)逐步推進(jìn)保護(hù)性耕作。[1-4]第 1階段：從 2002～2005年，以京津地區(qū)為核心建立兩條保護(hù)性耕作帶。第2階段：在北方特別是華北、西北、東北地區(qū)大面積推廣應(yīng)用保護(hù)性耕作，計(jì)劃用7～10年的時間，基本上在北方旱作區(qū)全面實(shí)施保護(hù)性耕作。到了2007年，在北方15個省市區(qū)共建立國家級示范縣173個、省市級示范縣328個，示范推

14、廣面積204萬公頃，應(yīng)用免耕播種機(jī)8萬多臺。2010年保護(hù)性耕作面積推廣已到400萬公頃。目前這些措施已經(jīng)取得了明顯成效，為促進(jìn)北方旱區(qū)糧食穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了積極作用。[1-4] 我國是主要的干旱國家之一。目前我國北方由于過度的開墾以及不適當(dāng)?shù)母鳎斐芍脖黄茐?，土地沙漠化越來越?yán)重，沙塵暴的頻率越來越高。其原因，不僅與大量開荒、林草植被減少有關(guān)還與耕作方式不當(dāng)密切相關(guān)，例如旱地采用鏵式犁翻耕、火燒秸稈的傳統(tǒng)耕作。由于翻耕后地表裸露疏松、蒸發(fā)嚴(yán)重、水土流失、導(dǎo)致荒漠化嚴(yán)重。為了改變旱區(qū)面貌，需要大力發(fā)展保護(hù)性耕作法。目前我國的機(jī)械化的保護(hù)性耕作，也取得了

15、一定的效果。我國的保護(hù)性耕作機(jī)具主要有如下一些機(jī)具[1-4]。 表2-2 國內(nèi)的一些播種機(jī) 播種機(jī) 簡介 圖2-7 2BQM-6 型玉米免耕播種機(jī) 圖示為2BQM一6A型玉米免耕播種機(jī)。該機(jī)采用鑿形刀式破茬松土裝置，其工作原理為推力分茬，鑿形刀因其入土性能好，工作時不需增加配重，因此整機(jī)質(zhì)量小，可采用懸掛式。 圖2-8 2BMQF一4C輪齒撥草型玉米免耕覆蓋精播機(jī) 采用“切草盤+輪齒式撥草器”防堵裝置，切草盤先將秸稈切開，在切草盤后安裝成“八”字形的兩個輪齒在機(jī)器前進(jìn)時將秸稈分到兩邊，然后進(jìn)行開溝播種。這種排堵裝置排堵能力強(qiáng),有利于保墑；開溝器選用尖角形，溝形窄、入土性能

16、好、可以自動回土。另外還可以實(shí)現(xiàn)種肥垂直分施。單體平行四連桿仿形，播深均勻性好;圓柱V型組合鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓效果理想，有利于種子出苗、保墑、通過性好。 圖2-9 2BMF-6型小麥免耕覆蓋播種機(jī) 2BMF—6型小麥免耕覆蓋播種機(jī)。采用了雙排梁結(jié)構(gòu)，使同一排梁上的開溝器間距達(dá)到40cm，在開溝器前安裝限深切草圓盤，能在一定的秸稈量覆蓋下順利播種，采用“復(fù)合型開溝器”實(shí)現(xiàn)種肥垂直分施，適應(yīng)了我國地塊小、播種的同時施肥量大要求;開溝器安裝在平行四連桿仿形機(jī)構(gòu)上，能在地表不平的條件下保證播種質(zhì)量。 圖2-10 2BMFS一6/12型帶狀淺旋小麥覆蓋施肥播種機(jī) 該機(jī)的最大特點(diǎn)是實(shí)行寬窄行播種，

17、在兩個窄行小麥播種開溝器前面加裝了旋耕刀具，實(shí)行條帶旋耕，可以將開溝器前的秸稈旋耕粉碎并與土壤混合，因而可在大量的玉米秸稈覆蓋地上直播小麥。配套動力為65KW拖拉機(jī)，動力消耗較大，效率較低，同時對地表破壞嚴(yán)重，目前作為一種過度機(jī)型使用。 圖2-11 9MSB-2.10型草地免耕松播聯(lián)合機(jī) 9MSB一2.10型草地免耕松播聯(lián)合機(jī)組。該機(jī)采用專用破茬開溝器，能一次完成松土、播種、施肥、覆土鎮(zhèn)壓等作業(yè)，適應(yīng)于大面積草原改良建設(shè)。主要適用于干旱、半干早地區(qū)。 上述免耕播種機(jī)可以滿足玉米、小麥等基本作物的播種，使用范圍包括沙塵暴地區(qū)，免耕播種機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)也達(dá)到使用要求。但是不同地區(qū)、不

18、同條件下得免耕播種作業(yè)對機(jī)具的要求不同，因而根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)條件開發(fā)合適的免耕播種機(jī)，才能滿足在不同地區(qū)推廣保護(hù)性耕作技術(shù)的需要。 2.3 研究意義 經(jīng)過多年的研究推廣，說明保護(hù)性耕作在我國是可行的，具有節(jié)約資源、節(jié)本增收、保護(hù)環(huán)境的良好綜合效益，且保護(hù)性耕作的具有適應(yīng)范圍廣，適合土壤干旱缺水、侵蝕嚴(yán)重、能源消耗較大的地區(qū)的特點(diǎn)。 我國的推廣保護(hù)性耕作是在生態(tài)環(huán)境逐漸惡化的情形下起步的，受到黨的高度重視，政府的政策和經(jīng)濟(jì)引導(dǎo)起到了很大的推動作用。我國的保護(hù)性耕作以保護(hù)環(huán)境、保護(hù)資源、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展為出發(fā)點(diǎn)，將生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益三者很好的結(jié)合，同時作為保護(hù)性耕作的關(guān)鍵機(jī)具免耕播種機(jī)，在研

19、究、消化吸收國外機(jī)具先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，將積極研制和開發(fā)適合全國需求的中小型機(jī)具。因此，免耕播種機(jī)機(jī)具有很廣闊的市場前景，向著提高作業(yè)效率的方向，提高工作質(zhì)量方向發(fā)展。 因此為解決我國北方一年兩熟區(qū)秸稈覆蓋較多的情況下，夏季玉米免耕播種時出現(xiàn)的易堵塞，播種質(zhì)量不穩(wěn)定，同時在直立桿茬地播種后容易出現(xiàn)苗不全，在秸稈粉碎后的全覆蓋的地表播種后容易出現(xiàn)苗生長不壯的問題，所以設(shè)計(jì)一種秸稈粉碎還田玉米免耕施肥播種機(jī)。該機(jī)與66kw 拖拉機(jī)配套，全懸掛作業(yè)，可一次性完成秸稈粉碎還田覆蓋、施肥和播種的新型保護(hù)性耕作機(jī)具。具有通用性好，播種質(zhì)量穩(wěn)定，可靠性高，能減少機(jī)器作業(yè)成本，減輕勞動強(qiáng)度，縮短作業(yè)時間等特點(diǎn)

20、。 3. 確定方案 3.1 總體方案構(gòu)成 本次設(shè)計(jì)一種秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機(jī)，在前茬秸稈和大量的雜草覆蓋地表直接進(jìn)行免耕播種，與66kw拖拉機(jī)配套，全懸掛作業(yè)，一次性完成秸稈粉碎還田，開溝施肥，播種，鎮(zhèn)壓等多道作業(yè)工序，秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機(jī)總體可分為兩部分，前機(jī)架與機(jī)架，如下圖所示。 3.2 具體子方案 3.2.1 動力傳動裝置的確定 動力傳動裝置是一種在一定距離間傳遞能量并兼實(shí)現(xiàn)某些其他作用的裝置，這些作用有：1）能量的分配；2）轉(zhuǎn)速的改變；3）運(yùn)動形式的改變，等等。此設(shè)計(jì)中傳動裝置把拖拉機(jī)的動力通過萬向節(jié)傳遞給減速器的輸入軸，然后通過減速器變速后傳遞給破

21、茬刀的刀軸，從而旋轉(zhuǎn)切割破茬。 機(jī)械傳動主要有鏈傳動，帶傳動，齒輪傳動三種。 方案一，鏈傳動 1.從動輪 2.鏈 3.主動輪 圖3-1 鏈傳動 3.確定方案 鏈傳動有許多優(yōu)點(diǎn)，與帶傳動相比，無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比準(zhǔn)確，工作可靠，效率高；傳遞功率大，過載能力強(qiáng)，相同工況下的傳動尺寸??；所需張緊力小，作用于軸上的壓力??；能在高溫、潮濕、多塵、有污染等惡劣環(huán)境中工作。 鏈傳動的缺點(diǎn)主要有：僅能用于兩平行軸間的傳動；成本高，易磨損，易伸長，傳動平穩(wěn)性差，運(yùn)轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生附加動載荷、振動、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動中。 方案二，帶傳動 圖3-2 帶傳動

22、（半交叉?zhèn)鲃樱? 帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，且其造價低廉、不需潤滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)。帶傳動能過載打滑、運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲低，但傳動比不準(zhǔn)確且傳動比小。傳遞同樣的圓周力時，輪廓尺寸和軸上的壓力都比嚙合傳動大。且?guī)У膲勖獭? 方案三，齒輪傳動（錐齒輪） 圖3-3 齒輪傳動 齒輪傳動平穩(wěn)，傳動比精確，工作可靠、效率高、壽命長，使用的功率、速度和尺寸范圍大。例如傳遞功率可以從很小至幾十萬千瓦；速度最高可達(dá)300m/s；齒輪直徑可以從幾毫米至二十多米。但是制造齒輪需要有專門的設(shè)備，嚙合傳動會產(chǎn)生噪聲。[5] 由于鏈傳動僅能用于兩平行軸間的傳動且其成本高

23、，易磨損，易伸長，傳動平穩(wěn)性差；帶傳動雖然傳動平穩(wěn)，且其造價低廉、維護(hù)容易，但傳動比不準(zhǔn)確且傳動比小，且?guī)У膲勖?；而齒輪傳動平穩(wěn)，傳動比精確，工作可靠、效率高、壽命長，使用的功率、速度和尺寸范圍大。綜上本次設(shè)計(jì)采用方案三齒輪傳動。 3.2.2限深輪位置的確定 限深部件在整個機(jī)構(gòu)中起到一個輔助的作用，其輪輻有開式和閉式兩種形式，分別應(yīng)用于沙質(zhì)和粘質(zhì)土壤。開式是由鋼圈和中置幅板構(gòu)成，閉式則是用鋼板制成密封的空腔輪。 農(nóng)機(jī)輪子按制造材料的不同可分為鋼鐵輪和橡膠輪兩類。 （1）鋼鐵輪 價格便宜 阻力較大。 （2）橡膠輪 接地面積較大，在松軟的地上，輪轍較淺，行走不易破壞土表，行走輕便，不

24、易黏結(jié)土壤，前進(jìn)阻力小。 為了減小前進(jìn)阻力，保護(hù)土表，提高行走穩(wěn)定性，本設(shè)計(jì)采用橡膠輪。關(guān)于限深輪位置的確定方案如下： 方案一 限深輪居兩邊 1 限深輪 圖3-4 限深輪居兩邊 當(dāng)限深輪居機(jī)架兩邊時，機(jī)架設(shè)計(jì)較簡單而且制造相對簡單，而且相對防堵能力較好，但對于田間地頭與地邊因?yàn)橛袎诺纫蚨鵁o法破茬，無法開溝施肥播種，所以無法耕種。 方案二 限深輪居后邊 1 限深輪 圖3-5 限深輪居兩邊 當(dāng)限深輪居后邊時，機(jī)架設(shè)計(jì)較簡單，又因?yàn)檩喿忧懊嬗衅撇绶址鬯檠b置，所以其防堵能力很好，又可以對田間地頭與地邊進(jìn)行免耕，且限深輪居懸掛架后邊，距離整機(jī)中心較近，因而旋轉(zhuǎn)力矩最小，從而有

25、利于整機(jī)結(jié)構(gòu)。 方案三 限深輪居前邊 1 限深輪 圖3-6 限深輪居兩邊 當(dāng)限深輪居前邊時，機(jī)架設(shè)計(jì)較簡單，田間地頭與地邊可以免耕，但是防堵能力較差，且限深輪居懸掛架前邊，距離整機(jī)中心較遠(yuǎn)，因而旋轉(zhuǎn)力矩較大，對整機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求加大，不利于整機(jī)結(jié)構(gòu)。 綜上 ，由于方案一與方案三不能對田間地頭耕作，且防堵能力較差，而方案二即限深輪居后邊，既可以對田間地頭耕作又有很好的防堵能力，而且有利于整機(jī)結(jié)構(gòu)，因此選擇方案二限深輪居后邊。 3.2.3 秸稈粉碎防堵裝置 免耕播種機(jī)在殘茬覆蓋地作業(yè)是否具備良好的防堵性能, 已成為影響免耕播種機(jī)生產(chǎn)效率和播種質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。在我國旱地免耕播種,

26、 免耕播種機(jī)播種的前茬可能是小麥秸稈, 也可能是玉米秸稈，都很容易引起免耕播種機(jī)作業(yè)時的堵塞發(fā)生。且我國免耕播種機(jī)一般為中小機(jī)型, 機(jī)架主梁較低, 在高茬、大秸稈覆蓋量下作業(yè), 容易造成梁架推草擁堵, 這些因素決定了免耕播種機(jī)必須具有性能良好的防堵裝置, 以解決前茬作物秸稈和其他植被對機(jī)具的堵塞, 保證作業(yè)質(zhì)量與通過性[2]。 國內(nèi)外用于免耕播種機(jī)的防堵技術(shù)主要有以下幾種型式: 切斷型、分開型。切斷型是利用旋轉(zhuǎn)工作部件的刃口切斷覆蓋層、開出縫隙, 從而使開溝器順利通過 。而分開型是利用掃、撥和繞流等方式清除播種單組前方秸稈層, 清理出無覆蓋層的播種條帶 ,保證免耕播種機(jī)良好的通過性。 表3

27、-1 破茬器 類型 秸稈粉碎裝置 特點(diǎn) 切斷型 圓盤刀式切茬器 圓盤刀主要有三種形式: 光盤圓盤刀、缺口圓盤刀和波紋圓盤刀。工作時圓盤刀隨機(jī)架滾動, 靠重力切茬, 工作時須有加力裝置, 這類裝置當(dāng)垂直載荷足夠時才能切斷秸稈, 但不能分草。 限深輪圓盤刀式切茬器 這種切茬器將光刃的圓盤刀和限深輪作成一體, 利用限深輪壓緊覆蓋物, 以增強(qiáng)圓盤刀的切茬效果。其切茬效果好, 但防堵能力有限, 當(dāng)切斷秸稈通過兩個單體之間的“瓶頸”處時, 仍容易壅堵。 旋轉(zhuǎn)刀式破茬器 利用機(jī)器驅(qū)動刀片高速旋轉(zhuǎn)以破茬, 其防堵能力強(qiáng), 但 耗能大。 鋸切式防堵裝置 利用鋸齒圓盤切刀低

28、速鋸切, 將播種機(jī)前方的秸稈切碎, 能將高速砍切變?yōu)榈退黉徢? 降低轉(zhuǎn)速和功率消耗, 提高免耕播種機(jī)的通過性能。 分開型 鋤鏟式破茬器 其特點(diǎn)是重量輕而入土能力強(qiáng), 成本低, 開溝和播種深度容易控制, 但用于覆蓋地播種時易掛草粘土而發(fā)生堵塞 旋轉(zhuǎn)叉式分草器 機(jī)組前進(jìn)時, 旋轉(zhuǎn)撥叉在地輪的驅(qū)動下繞軸旋轉(zhuǎn), 當(dāng)撥叉經(jīng)過種行時, 將播種行上的覆蓋物撥向一側(cè)。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 且只能將70%左右的覆蓋物撥開, 不能有效解決堵塞現(xiàn)象。 針輪式分草器 機(jī)器前進(jìn)時, 鋼輪上的鋼針抓住覆蓋物向后向外拋開, 清出播種帶, 使播種機(jī)順利通過。用于粉碎覆蓋物效果較好, 但在整稈覆蓋狀態(tài)下, 鋼

29、針易纏草堵塞 刷輪式分草器 利用“V”型布置的兩個尼龍刷輪掃清播種行上的殘茬, 僅適用于在覆蓋物較少的地面上作業(yè)。 本次設(shè)計(jì)考慮在保證其功能的前提下，盡量使機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單，且減少對土壤的擾動，從而保水增加土壤濕度，選擇立軸旋轉(zhuǎn)刀式破茬器，采用三組高速旋轉(zhuǎn)的立式粉碎刀盤，將秸稈殘茬與雜草粉碎，并將粉碎后的碎桿在刀盤旋轉(zhuǎn)離心力和撞擊力的雙重作用下，均勻的拋灑在地表，一次性將玉米秸稈粉碎還田，所以選擇立軸旋轉(zhuǎn)刀式破茬器。 3.2.4 開溝器 開溝器是免耕播種機(jī)的重要部件之一,玉米免耕施肥播種機(jī)在工作過程中，粉碎刀軸能將秸稈、雜草打碎，刀片的回轉(zhuǎn)半徑能將尖角開溝器鏟柄完全包住，因此鏟柄

30、上不會纏繞秸稈;但要保證種肥分施，種管和肥管前后要有一定的距離，由此造成播種作業(yè)時在相鄰兩組種管之間發(fā)生秸稈擁堵，因此需要選擇合理的播種開溝形式。[6] 一、免耕播種機(jī)開溝器的技術(shù)要求 (一) 破茬入土功能 在保留地表殘茬覆蓋物的前提下, 免耕播種機(jī)開溝器必須具備較強(qiáng)的破茬功能。在未經(jīng)翻耕的耕地實(shí)施播種，由于地面土壤硬度較高, 免耕播種機(jī)開溝器必須具備較強(qiáng)的入土和切土功能。 (二) 開溝器開溝直度、深度 免耕播種機(jī)開溝器的開溝直度、深度要能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié), 以適應(yīng)不同作物的播深要求。開溝器的開溝直度、深度要盡量保持一致, 不亂土層, 并且具備自動回土能力, 以增強(qiáng)對土壤的適應(yīng)性

31、。 (三) 開溝器結(jié)構(gòu)要求 開溝器結(jié)構(gòu)必須具備良好的清草排堵功能, 能夠有效防止殘茬和秸稈對機(jī)器的堵塞。特別在不利條件下實(shí)施免耕播種通過性能良好。開溝器還需要材料耐磨程度較高, 結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用, 工作阻力小, 調(diào)整維護(hù)方便。 二、國內(nèi)幾種免耕播種機(jī)開溝器的分析 (一) 單圓盤開溝器 1.開溝單圓盤 2.導(dǎo)種管 3.管頭 圖3-7 單圓盤開溝器 單圓盤開溝器曲率半徑一般為600 mm~700 mm ,與機(jī)器前進(jìn)方向有一個偏角r。工作時圓盤滾動, 以刃口切開土壤, 土壤沿周圍凹面升起拋向一側(cè), 形成橢圓形溝底, 開溝寬度在30~50 mm。單圓盤開溝器在整地條件較差和土壤濕度較大

32、時, 也能正常工作, 開溝整齊, 能適應(yīng)較高的作業(yè)速度, 溝底不平,不適于淺播, 破茬能力較差。與雙圓盤開溝器相比, 單圓盤開溝器重量較輕, 入土能力強(qiáng), 結(jié)構(gòu)也較為簡單, 開溝時土壤沿凹面容易拋起形成上下干濕土層攪混, 在干旱的北方地區(qū)使用對種子吸收發(fā)芽水分有些不利, 單圓盤開溝器適于在墑情較好的地區(qū)使用。 (二) 雙圓盤開溝器的開溝寬度示意圖 圖3-8 雙圓盤開溝器 雙圓盤開溝器由兩個平面相互傾斜對稱安裝形成夾角φ的平面圓盤構(gòu)成。兩個圓盤邊緣交點(diǎn)在圓盤前沿下方的m處, 在土壤反力作用下各自繞自己的軸線旋轉(zhuǎn)。圓盤滾轉(zhuǎn)時兩個平面將土壤向兩側(cè)推擠而形成種溝,導(dǎo)種板將種子導(dǎo)入溝底, 它的

33、特點(diǎn)是類似滑刀切削入土, 能切斷土壤中的殘根, 適應(yīng)較高的作業(yè)速度, 有一定的覆蓋能力, 上下土層相混現(xiàn)象較少, 溝底不平, 不適宜淺播, 由于雙圓盤開溝隨機(jī)具的前進(jìn)而滾動, 屬于被動旋轉(zhuǎn), 但是真正用于免耕播種, 特別北方干旱地區(qū)使用, 遇到土壤硬度較高時, 入土能力較差, 不適宜未耕地秸稈直立時播種。 (三) 尖角形開溝器 1.鏟柄 2.鏟 圖3-9 尖角開溝器 尖角形開溝器如圖3-9所示。此開溝器結(jié)構(gòu)簡單, 開溝動土量小, 可以自動回土, 不用復(fù)土, 最大程度上減少涼曬時間, 開溝寬度30～40 mm。 (四) 楔刀型免耕開溝器的結(jié)構(gòu)示意圖 1.前刀刃 2.側(cè)翼連

34、接 3.螺接鏍栓 4.底座 圖3-10 楔刀型免耕開溝器 楔刀型免耕開溝器由鋒利的前刀刃和帶有側(cè)翼的底座兩部分組成,前刀刃與底座之間采用內(nèi)螺栓連接,磨損后能夠方便更換。且對拖拉機(jī)的動力消耗較少。 (五) 鋸齒式圓盤開溝器 圖3-11 鋸齒式開溝器 鋸齒式圓盤開溝器如圖所示。此開溝器結(jié)構(gòu)上沿圓周分布8 個左右交錯鋸齒狀刀刃, 主要用于天然退化草場的免耕松土補(bǔ)播, 也可用于已耕整地的人工草場播種。工作過程中, 主動旋轉(zhuǎn)的刀盤將堅(jiān)實(shí)而又草根盤結(jié)的板結(jié)草層鋸切出一道窄溝, 溝壁整齊, 不破壞溝外的土層及植被, 不易引起草場沙化, 溝內(nèi)土壤松碎, 有利于出苗, 刀盤轉(zhuǎn)速較高, 具有充分的碎

35、土性能并把被切碎帶根的土塊在向后拋擲的同時能得以翻轉(zhuǎn)。調(diào)整地輪相對于機(jī)架側(cè)板的高低, 可以調(diào)節(jié)開溝深度。 (六) 錯開式雙圓盤開溝器 1.圓盤 2.安裝快 3.導(dǎo)種管 圖3-12 錯開式雙圓盤開溝器 錯開式雙圓盤開溝器如圖3-12所示。針對免耕播種時, 田間玉米根茬較大, 開溝器出現(xiàn)掛茬、堵塞問題, 采用錯開式雙圓盤開溝可一次完成切斷秸稈, 劈開根茬, 開溝施肥, 播種功能, 根據(jù)試驗(yàn), 其切斷桔桿的能力、入土能力和機(jī)具質(zhì)量密切相關(guān), 當(dāng)整機(jī)配重增加到350 kg時, 播種效果好,入土能力有所不同的提高。 (七) 波紋式圓盤開溝器外形 圖3-13 波紋圓盤開溝器 波紋式圓

36、盤開溝器如圖3-13所示。此開溝器具有50mm紋深的波紋, 能開出50 mm寬的小溝, 然后由雙圓盤式開溝器加深, 波紋圓盤式開溝器主要用于切割秸稈殘茬, 機(jī)械通過性能良好, 可靠性強(qiáng), 適應(yīng)高速, 寬幅作業(yè), 在濕度較大土壤中作業(yè)時, 也能保證良好的工作質(zhì)量, 但機(jī)器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且價格昂貴。轉(zhuǎn)彎半徑較大。大面積推廣比較困難。 綜上開溝施肥選用尖角開溝器，播種開溝選用雙圓盤開溝器。因?yàn)槭┓什捎眉忡P式同位分層施播開溝器，施肥過程中對部分秸稈覆蓋物也有一定的分離作用，似的緊跟其后的雙圓盤播種開溝器行走在無秸稈的地表，從而非常有效的解決了秸稈覆蓋條件下易出現(xiàn)草土混雜易堵塞，低出苗率的問題。但由于播

37、種與施肥同溝，且施肥深度相對較深， 使得種床松散，不利于種子萌發(fā)，但播種后采取了鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓，從而解決了這一問題。 3.2.5 種肥箱的總成 種肥箱的排種、排肥由地輪與地面之間的摩擦力提供動力，通過鏈輪和鏈條傳遞動力。種(肥)箱為整體結(jié)構(gòu)，中間用隔板相隔，種(肥)箱通過支撐板固定在機(jī)架上方，其主要功用是在播種作業(yè)時用來盛放種子和肥料。材料選用厚度為1 mm的鐵板。 排種排肥器，選用標(biāo)準(zhǔn)系列中的多功能外槽輪式排種，排肥器。材料是硬質(zhì)塑料，排種器由排種盒、槽輪、阻塞輪、排種舌及清種舌等組成。排種、排肥軸驅(qū)動管、排量調(diào)節(jié)手輪、排量調(diào)整鎖止手輪、排量調(diào)節(jié)管、排種肥器軸、種肥驅(qū)動裝置法蘭、傳動軸支

38、承管等都選用Q235A鋼。 輸種、輸肥管，用塑料制成，其主要功用是將排種、排肥器排出的種子和肥料導(dǎo)入開溝器，或直接導(dǎo)人種溝。 本次設(shè)計(jì)方案主要對排種排肥軸的同軸與不同軸進(jìn)行對比，得出最佳方案。 方案一，種肥兩軸 優(yōu)點(diǎn)：通過兩根軸分別控制排種排肥，較方便控制。 缺點(diǎn)：空間跨度大，對機(jī)架結(jié)構(gòu)要求較高。 方案二，種肥同軸 優(yōu)點(diǎn)：播種機(jī)空間排布緊湊。 缺點(diǎn)：與種肥兩軸相比其排種排肥播施量的調(diào)整結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 本次設(shè)計(jì)在滿足其基本功能的前提下，為使播種機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，空間跨度小，選用方案二即種肥同軸。 3.2.6 仿形地輪 仿形地輪是從動輪，靠地面的摩擦力驅(qū)動，且?guī)в休d荷—播種裝置地輪是

39、現(xiàn)有免耕播種機(jī)播種的主要部件之一，由地輪帶動鏈輪并驅(qū)動排種肥盒中的傳動系統(tǒng)，種子經(jīng)排種管、開溝器進(jìn)入土壤，化肥由肥箱經(jīng)外槽輪、排種管排至溝中，再鎮(zhèn)壓覆土。[4] 免耕機(jī)中地輪是排種排肥的主動輪，所以對地輪有一定的要求： （1） 滿足剛度強(qiáng)度等機(jī)械性能。 （2） 比較小的打滑系數(shù)，提高播種的均勻性。 （3） 對地表具有仿形功能，能在地表高低不平的情況下，地輪不空轉(zhuǎn)，以免造成不排種、肥的問題。 現(xiàn)有地輪裝置分析[4] 1. 固定式地輪 采用該種地輪的播種機(jī)一般采用兩個地輪在機(jī)架的兩端固定，分別帶動排種排肥箱，為了播種均勻，以免地輪被架空不轉(zhuǎn)動，在軸端安裝一自行車飛輪，然后再與種肥

40、 箱的鏈輪連接，這樣只要有一個地輪轉(zhuǎn)動，就能保證軸轉(zhuǎn)動，從而提高播種的均勻性，較少漏播現(xiàn)象。 2. 浮動式地輪 該種播種機(jī)的地輪在彈簧的作用下，與地表接觸，從而避免因地表的高低不平而造成地輪被架空不轉(zhuǎn)動現(xiàn)象，造成不排種肥的問題，從而增加了播種的均勻性。 雖然以上兩種地輪理論上解決了免耕播種機(jī)的播種均勻性問題，但是實(shí)際應(yīng)用觀察發(fā)現(xiàn)，其防堵能力有限，對玉米的免耕過程中很容易發(fā)生堵塞，影響生產(chǎn)應(yīng)用。所以本次設(shè)計(jì)，采用橡膠摩擦輪，利用壓縮彈簧使其與橡膠輪相接觸。且保證有足夠的摩擦力通過鏈條傳動以驅(qū)動種肥箱排種排肥。 表3-2 最終方案選取如下 子方案 備選方案 最終選取 動力傳動裝置

41、 鏈傳動 半交叉帶傳動 錐齒輪傳動 錐齒輪傳動 限深輪位置 居前 居中 居后 居后 秸稈粉碎防堵 圓盤刀式切茬器 旋轉(zhuǎn)刀式破茬器 鋸切式防堵裝置 針輪式分草器 立軸旋轉(zhuǎn)刀式破茬器 開溝器 單圓盤開溝器 雙圓盤開溝器 尖角形開溝器 波紋式圓盤開溝器 排肥：尖角 排種：雙圓盤 種肥箱的總成 種肥兩軸 種肥同軸 種肥同軸 仿形地輪 固定式地輪 浮動式地輪 橡膠摩擦輪 橡膠摩擦輪 4.機(jī)架設(shè)計(jì) 4. 機(jī)架設(shè)計(jì) 機(jī)架是在機(jī)器中支承或容納零、部件的零件。機(jī)架的設(shè)計(jì)主要滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求[7] 1.在滿足強(qiáng)度和

42、剛度的前提下，機(jī)架的重量應(yīng)要求輕、成本低。 2.抗振性好。 3.噪聲小。 4.溫度場分布合理，熱變形對精度的影響小。 5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機(jī)械加工。 對于玉米免耕施肥播種機(jī)，依據(jù)行距以及各部件之間的位置要求，減速器固定在主梁上，限深輪布置在掛接部分的后側(cè)，排肥排種開溝器依據(jù)行距固定在作業(yè)機(jī)架上，考慮到本機(jī)結(jié)構(gòu)較大跨度較長，所以采用框架式結(jié)構(gòu)，從而減輕整機(jī)重量。機(jī)架材料的選用，根據(jù)玉米免耕施肥播種機(jī)的使用要求，本設(shè)計(jì)采用焊接機(jī)架。焊接機(jī)架具有制造周期短、重量輕和成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以機(jī)器制造行業(yè)，焊接機(jī)架日益增多。 4.1 機(jī)架截面選擇 根據(jù)截面的構(gòu)成方式可分

43、為實(shí)腹式截面梁、空腹式截面梁和組合梁等結(jié)構(gòu)形式，其各自特點(diǎn)如下： 1實(shí)腹式截面梁 型鋼梁—通常采用工字鋼（I形鋼）或?qū)捯砭壒ぷ咒摚℉型鋼），槽鋼和冷彎薄壁型鋼等。工字鋼和H型鋼的材料在截面上的分布較符合受彎構(gòu)件的特點(diǎn)，用鋼較省。槽鋼截面單軸對稱，剪力中心在腹板外側(cè)，繞截面受彎時易發(fā)生扭轉(zhuǎn)。 焊接組合截面梁—由若干鋼板或鋼板與型鋼連接而成。它截面布置靈活，可根據(jù)工程的各種需要布置成工字形和箱形截面，多用于荷載較大、跨度較大的場合。 2空腹式截面梁 空腹梁就是一個砼結(jié)構(gòu)的梁，實(shí)腹柱是指用鋼板圍焊成的矩形，中間為空心狀可以減輕構(gòu)件自重，也方便了建筑物中管道的穿行。 3組合梁 用鋼

44、筋砼和軋制型鋼或焊接型鋼構(gòu)成。其中作為建筑物樓面、橋梁橋面的砼板，也作為梁的組合部分參與抵抗彎矩。 用于受彎構(gòu)件的截面形式，不用于機(jī)械行業(yè)。 由于機(jī)架斷面通常為空心管狀，包括環(huán)形、矩形以及工字型。且機(jī)架主要承受彎曲應(yīng)力，又因?yàn)榫匦谓孛娴目箯潖?qiáng)度要高于圓形截面，而工字型鋼不易連接破茬裝置以及減速裝置，所以玉米免耕播種機(jī)的機(jī)架采用矩形鋼管。 5. 懸掛機(jī)構(gòu) 5.1 懸掛機(jī)構(gòu)選型 為了提高機(jī)械的利用率與通用性，通常田間作業(yè)機(jī)械與拖拉機(jī)配套使用。拖拉機(jī)與農(nóng)機(jī)具的連接機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為掛接裝置，其連接方式可分為懸掛式、半懸掛式和牽引式等。牽引式機(jī)具與拖拉機(jī)的連接機(jī)構(gòu)稱為牽引裝置，懸掛式機(jī)具與拖拉機(jī)的

45、連接機(jī)構(gòu)稱為懸掛裝置。[7] 懸掛機(jī)組是用拖拉機(jī)上的懸掛機(jī)構(gòu)將作業(yè)機(jī)具與拖拉機(jī)連接在一起構(gòu)成作業(yè)機(jī)組，懸掛裝置不僅起傳遞牽引力的作用，而且還有升降機(jī)具、控制工作深度的作用。目前這種連接方式不僅在移動式作業(yè)機(jī)而且在移動的固定式作業(yè)機(jī)中都有著廣泛的應(yīng)用。 懸掛式機(jī)具相對于牽引式機(jī)具，有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）機(jī)動性能好：由于機(jī)組在地頭轉(zhuǎn)彎或道路運(yùn)輸時，可非常方便地將作業(yè)機(jī)具升起，因此，拖拉機(jī)不會因掛接農(nóng)具而影響它的機(jī)動性能。故懸掛機(jī)組具有轉(zhuǎn)向方便靈活、回轉(zhuǎn)半徑小、空行時間短、道路行駛速度高、通過性能好等優(yōu)點(diǎn)。 （2）結(jié)構(gòu)簡單，重量輕：懸掛機(jī)具可直接與拖拉機(jī)掛接，機(jī)具本身不需設(shè)置行走、牽引、升降等

46、機(jī)構(gòu)，因此，懸掛機(jī)具具有結(jié)構(gòu)緊湊、金屬用量少、重量輕、 制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。 （3）可改善拖拉機(jī)的牽引性能：由于懸掛機(jī)具與拖拉機(jī)結(jié)合成一體，因此作業(yè)機(jī)具的重量和工作阻力的鉛垂分力，都可能轉(zhuǎn)移到拖拉機(jī)的驅(qū)動前輪上，增加驅(qū)動前輪的載荷，從而 提高拖拉機(jī)的牽引性能。 綜上，本機(jī)具采用懸掛式結(jié)構(gòu)，根據(jù)懸掛機(jī)構(gòu)與拖拉機(jī)機(jī)體的連結(jié)數(shù)，又可分為兩點(diǎn)懸掛和三點(diǎn)懸掛。兩點(diǎn)懸掛結(jié)構(gòu)，只有兩個鉸接點(diǎn)與拖拉機(jī)機(jī)體連接，農(nóng)具相對于拖拉機(jī)可有較大的偏擺，對于本機(jī)不適合。采用三點(diǎn)懸掛時，農(nóng)機(jī)具在工作過程中，相對于拖拉機(jī)有較小的的擺動，不影響工作性能，農(nóng)具隨拖拉機(jī)直線行駛穩(wěn)定性相對較好。而我們的作業(yè)機(jī)具要求有很好的直線行走

47、功能，所以懸掛方式選擇三點(diǎn)懸掛。 5.2農(nóng)具懸掛的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 機(jī)具懸掛參數(shù)的合理性對機(jī)組性能影響極大。農(nóng)機(jī)具懸掛設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：[8] （1）機(jī)具具有良好的入土性能，即在沒有強(qiáng)制外力的作用下，農(nóng)具平穩(wěn)且迅速地達(dá)到預(yù)定的耕深，入土行程短。入土性能主要取決于入土角和入土力矩的大小。 （2）具有良好的耕深穩(wěn)定性和對不平地表的適應(yīng)性。即應(yīng)合理布置縱向垂直的瞬心位置，選用合適的更深調(diào)節(jié)方法。 （3）農(nóng)機(jī)具在行駛時，要具有良好的通過性和穩(wěn)定性。 （4）在正常作業(yè)時，液壓裝置油缸的負(fù)荷及輪胎的承載不應(yīng)超過允許值。 5.懸掛機(jī)構(gòu) （5）農(nóng)機(jī)具在工作時，能保證良好的直線行駛性和耕寬的穩(wěn)定

48、性。 （6）農(nóng)機(jī)具在工作時，要具有良好的操縱性和牽引性能。 （7）裝卸、操作及調(diào)節(jié)輕便，具有良好的視野。 5.3 機(jī)組的懸掛參數(shù) 拖拉機(jī)的懸掛桿件的長度、位置角和固定點(diǎn)的坐標(biāo)以及機(jī)構(gòu)的提升高度、桿件位置的變化范圍等參數(shù)在拖拉機(jī)設(shè)計(jì)時己確定。本次配套的是66kw的拖拉機(jī)，所以選取中國一拖的東方紅LX900型拖拉機(jī)，采用圖解法確定參數(shù)。 5.3.1 前機(jī)架懸掛參數(shù)的確定 首先，對于輪式拖拉機(jī)后置式三點(diǎn)懸掛裝置，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1593.1一1996，根據(jù)配套拖拉機(jī)動力輸出軸功率類別和拖拉機(jī)懸掛桿件尺寸，確定懸掛機(jī)構(gòu)尺寸類別。 表5-1動力輸出軸功率類別(GB/T 1593

49、.1一1996) 類別 發(fā)動機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速時動力輸出軸功率 1 ≤48 2 ≤92 3 80～185 4 150～350 因?yàn)榕涮椎氖?6kw的拖拉機(jī)，所以選擇類別2。 表5-2與拖拉機(jī)有關(guān)懸掛點(diǎn)尺寸類別2 項(xiàng)目 第2類（mm） 上懸掛點(diǎn) 連結(jié)銷直徑 25.5 球接頭寬度 51max 鎖銷孔距離 93min 下懸掛點(diǎn) 連結(jié)銷直徑 28.7 球接頭寬度 45.0 表5-3與農(nóng)具相關(guān)的三點(diǎn)懸掛裝置尺寸類別2 項(xiàng)目 第2類（mm） 上懸掛點(diǎn) 聯(lián)結(jié)銷孔直徑 25.7 下懸掛點(diǎn) 連接銷直徑 28 鎖銷孔距離 4

50、9min 其次，依據(jù)東方紅LX900的桿長，繪出機(jī)組在鉛垂面內(nèi)的投影圖，確定鉛垂面內(nèi)的懸掛點(diǎn)，如下圖所示，以拖拉機(jī)的下連桿為半徑畫弧，再以拖拉機(jī)的上連桿的中間位置畫弧。 圖5-1投影圖 然后，假定農(nóng)具位于設(shè)計(jì)更深處，即施肥開溝器入土15cm時，設(shè)定兩下拉桿處于水平狀態(tài)，這樣就定出兩個下懸掛點(diǎn)的中心線對耕作地面的水平高度h。參照GB/T 1593.2-2003標(biāo)準(zhǔn)推薦的上、下懸掛點(diǎn)之間的垂直距離H（立柱高度）數(shù)值，取H=610mm，和配套拖拉機(jī)上拉桿中間位置的長度，即定出垂直面內(nèi)懸掛點(diǎn)的位置，農(nóng)具上懸掛點(diǎn)一般在下懸掛點(diǎn)的正上方及其附近。 最后，根據(jù)配套拖拉機(jī)的下懸掛桿件的

51、位置繪出機(jī)組在水平面內(nèi)的投影圖，確定水平面內(nèi)的懸掛點(diǎn)。 5.3.2 機(jī)架懸掛參數(shù)的確定 首先，假定農(nóng)具位于設(shè)計(jì)更深處，即施肥開溝器入土15cm時，設(shè)定兩下拉桿處于接近水平狀態(tài)，這樣就定出兩個下懸掛點(diǎn)的中心線對耕作地面的水平高度h。 其次，為了使整個機(jī)具結(jié)構(gòu)緊湊長度減小，使施肥開溝器的鏟尖與限深輪的外延相接近，從而可確定出開溝施肥播種部分懸掛架下懸掛點(diǎn)在鉛垂面內(nèi)的位置。 再次，為了受力均衡，在水平投影面內(nèi)，兩個下懸掛點(diǎn)的位置和與拖拉機(jī)掛接的懸掛架的下懸掛點(diǎn)的位置一致。從而可確定下懸掛點(diǎn)的位置。 然后，參照GB/T 1593.2-2003標(biāo)準(zhǔn)推薦的上、下懸掛點(diǎn)之間的垂直距離H（立柱高度）

52、數(shù)值，取H=610mm，和配套拖拉機(jī)上拉桿中間位置的長度，即定出垂直面內(nèi)懸掛點(diǎn)的位置，農(nóng)具上懸掛點(diǎn)一般在下懸掛點(diǎn)的正上方。 最后先假定與拖拉機(jī)相連接的懸掛機(jī)架的后上懸掛點(diǎn)位置如圖所示，判斷是否滿足使用要求，如滿足，則設(shè)計(jì)合理。 圖5-2 工作狀態(tài)示意圖 圖5-3 行走狀態(tài)示意圖 圖5-4 上坡時的行走狀態(tài)的示意圖 綜上，可看出拖拉機(jī)工作、行走狀態(tài)時懸掛點(diǎn)完全滿足功能，而且在爬坡時可適應(yīng)最大坡度為220的坡角，完全滿足日常需求，所以本次設(shè)計(jì)合理。 其三維圖如下[9-11] 圖5-5 前機(jī)架三維圖 圖5-6

53、機(jī)架三維圖 最終方案示意圖如下 圖5-7 播種機(jī)主視圖 1 割刀 2 下懸掛銷軸承 3 軸承 4 萬向節(jié) 5 變速器 6 上懸掛銷 7 前機(jī)架 8 鉸鏈 9 油管 10 油缸 11 U型螺栓 12 鏟柄 13 種肥箱 14 鏈條 15 鏈輪 16 螺母 17 彈簧 18 摩擦地輪 19 橡膠輪 20鎮(zhèn)壓輪 21 雙圓盤開溝器 22 種管 23 肥管 24 連接板 25 鏟尖 26 機(jī)架 27連桿 28刀架 29 傳動軸 30 限深輪 圖5-8 播種機(jī)俯視圖 5.4 銷軸的校核 根據(jù)國標(biāo)推薦拖拉機(jī)與懸掛機(jī)架連接處，拖拉機(jī)在行走時，銷軸承受整車重量產(chǎn)生的切應(yīng)力，且具有一

54、定的沖擊載荷，拖拉機(jī)在工作時，工作阻力也產(chǎn)生切應(yīng)力，所以連接處的銷軸要進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算，初步假設(shè)整個作業(yè)部分質(zhì)量800Kg 材料選?。翰迦脘N軸選用40Cr[12]，下懸掛銷直徑取Φ28，上懸掛銷直徑取Φ26，工作時，銷軸在聯(lián)接結(jié)合面處受剪，并與連桿孔壁相互擠壓，因此銷軸聯(lián)接損壞的可能形式：[5][13][14] （1） 銷軸被剪斷 （2） 銷軸被壓潰 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 判斷銷軸損壞的可能形式 強(qiáng)度極限 銷軸尺寸 1，銷軸被剪斷時 剪切力 許用安全載荷系數(shù) 許用切應(yīng)力 最大切應(yīng)

55、力 校核 2，銷軸被壓潰時 擠壓力 許用安全載荷系數(shù) 許用擠壓應(yīng)力 最大擠壓應(yīng)力 校核 1.銷軸被剪斷 2.銷軸被壓潰 插入銷軸選用40Cr，查表得 屈服極限： 抗拉極限： 下懸掛銷軸直徑Φ28 整機(jī)重力估算 理想最大工作阻力 牽引力 ,所以剪切力 因?yàn)殇N軸受變載荷，所以選取變載需用安全系數(shù) 因?yàn)殇N軸受變載荷，所以選取變載需用安全系數(shù)

56、 滿足強(qiáng)度要求 滿足強(qiáng)度要求 5.5 液壓油缸的計(jì)算 機(jī)器在作業(yè)行進(jìn)時，拖拉機(jī)與懸掛裝置掛接，免耕施肥播種機(jī)部分，通過液壓油缸與連桿，掛接在立式竟敢粉碎部分的后部，而機(jī)器通過液壓油缸的長度位置變化來實(shí)現(xiàn)作業(yè)與行走，所以需要確定油缸的兩個極限位置長度[15]。 圖5-9 油缸極限位置示意圖 以上為其兩種極限位置簡圖，要求作業(yè)時尖角開溝器入土15cm(圖中下部分)，行走時離地高度至少30cm(圖中上部分)。當(dāng)工作完成后油缸要把把機(jī)架升離地面，此時油缸收縮，即由最長位置收縮到最短位置，然后拖拉機(jī)通過提升臂提升整個農(nóng)具，從而使整個農(nóng)

57、具具有較高的離地高度，且能滿足一定的上坡角度。 通過1:1作圖可得油缸的兩個極限長度，即工作狀態(tài)為最長位置，當(dāng)油缸收縮把農(nóng)具提起時為最短位置，直接從CAD圖中標(biāo)注量取可得其極限位置分別為90CM與94CM，所以選取滿足兩個極限位置的油缸即可。 6. 作業(yè)機(jī)的機(jī)動圖 圖6-1 作業(yè)機(jī)的機(jī)動圖 上圖為東方紅LX900拖拉機(jī)與秸稈粉碎玉米免耕施肥播種機(jī)相配套的作業(yè)機(jī)動圖，工作狀態(tài)時，拖拉機(jī)與作業(yè)機(jī)之間的拉桿基本處于水平位置，油缸伸長使尖角開溝器入土15cm；當(dāng)在平地行走時，拖拉機(jī)提升到最高高度，使前機(jī)架整體整體上移至少30cm，此時油缸收縮。 7.使用說明 7.

58、使用說明 7.1.結(jié)構(gòu)及工作原理 圖7-1 作業(yè)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 我國北方一年兩熟地區(qū)秸稈覆蓋較多的情況下，在玉米免耕施肥播種時出現(xiàn)的易堵塞，且在秸稈粉碎后的全覆蓋的地表播種后容易發(fā)生出苗不全，苗生長不壯的問題；當(dāng)秸稈粉碎質(zhì)量不高或秸稈量較大時，容易造成種行內(nèi)草土混雜，使得種子與土壤接觸不實(shí)，播種質(zhì)量不穩(wěn)定，影響種子發(fā)芽率；且在直立桿茬地表播種后容易出現(xiàn)出苗不全，生長不壯等特點(diǎn)。 本玉米免耕施肥播種機(jī)，采用三組高速旋轉(zhuǎn)的立式粉碎刀片，將莖干與雜草粉碎且均勻的拋灑在地表，實(shí)現(xiàn)秸稈粉碎還田。此外，施肥開溝器采用尖鏟式同位分層開溝器，施肥過程中對部分地表的秸稈

59、雜草也有也有一定的分離作用，使得緊跟氣候的圓盤播種開溝器近似行走在無秸稈地表，從而有效地解決了秸稈覆蓋下出苗率低的問題。但由于播種與施肥同溝，加之施肥深度較深，會使得種床松散，不利于種子發(fā)芽。所以，在播種后緊跟鎮(zhèn)壓輪從而壓實(shí)提高發(fā)芽率。 7.2.工作方式 該機(jī)進(jìn)行作業(yè)時，拖拉機(jī)直接與作業(yè)機(jī)的懸掛機(jī)構(gòu)掛接。工作時，依靠拖拉機(jī)的上下拉桿來控制作業(yè)機(jī)的下降高度，再通過油缸位置的調(diào)節(jié)，使施肥開溝器達(dá)到15cm的深度。粉碎刀盤的動力由拖拉機(jī)經(jīng)萬向節(jié)聯(lián)軸器，再經(jīng)變速器傳遞得左右兩個刀盤的變速箱，從而驅(qū)動刀軸旋轉(zhuǎn)。完成作業(yè)時，將作業(yè)機(jī)提起到相應(yīng)的高度，進(jìn)行運(yùn)輸。 7.3.主要技術(shù)參數(shù) 表7-1 玉米

60、免耕播種機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 單位 數(shù)值 配套動力 KW 66 作業(yè)行進(jìn)速度 km/h 3～5 作業(yè)幅寬 m 1.5 行數(shù)與行距 行cm 360 播種深度 cm 5～7 施肥深度 cm 同位較種子深4～6cm 生產(chǎn)效率 0.3～0.8 粉碎刀盤轉(zhuǎn)速 r/min 1800 粉碎刀盤數(shù)目 只 3 懸掛方式 三點(diǎn)懸掛 7.4.安裝與調(diào)整 7.4.1 安裝 由于此款作業(yè)機(jī)是以整機(jī)形式出售，對客戶要求的安裝工作并不多，所做的工作主要包括以下幾點(diǎn)：[16] a. 保證零件的清潔, 避免配合件的磨料磨損。裝配前零件必須進(jìn)行徹底清洗。

61、經(jīng)鉆孔、鉸孔或鏜孔的零件, 應(yīng)用高壓油或壓縮空氣沖刷表面和油道。 b. 做好裝配前和裝配過程中的檢查, 避免不必要的返工。凡不符合要求的零件不得裝配, 裝配時應(yīng)邊裝邊檢查。如配合間隙和緊度、轉(zhuǎn)動的均勻性和靈活性、接觸或嚙合印痕等, 發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時解決。 c. 按合理順序裝配。一般是按照拆卸相反的順序進(jìn)行(零件—部件—總成—整機(jī)), 并做到不漏裝、不錯裝和不多裝零件。機(jī)器內(nèi)部不允許落入異物。采用合適的工具, 注意裝配方法, 切忌猛敲狠打。 d. 注意零件標(biāo)記和裝配記號的檢查核對。凡有裝配位置要求的零件(如定時齒輪等)、配對加工的零件(如曲軸與瓦片、活塞銷與銅套等)以及分組選配的零件等均應(yīng)進(jìn)

62、行檢查。在封蓋裝配之前, 要切實(shí)仔細(xì)檢查一遍內(nèi)部所有裝配的零部件, 裝配的技術(shù)狀態(tài)、記號位置、內(nèi)部緊固件的鎖緊情況等, 并做好一切清理工作, 然后再進(jìn)行封蓋裝配。 e. 所有密封部位, 其結(jié)合面必須平整、清潔, 各種紙墊兩面應(yīng)涂以密封膠或黃油。裝配密封蓋螺栓時, 應(yīng)對稱均勻緊固, 保證不漏油、不漏氣、不漏水。各種間隙配合件的表面應(yīng)涂以機(jī)油, 保證初始運(yùn)轉(zhuǎn)時的潤滑。 7.4.2 調(diào)整 秸稈粉碎還田免耕施肥播種機(jī)需要調(diào)節(jié)的地方主要有以下幾處：[7] a. 粉碎刀盤離地間隙 b. 播種施肥傳動鏈松緊度的調(diào)節(jié) c. 播種深度和行距的調(diào)節(jié) d. 種肥播種量的調(diào)節(jié) e. 鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓強(qiáng)度的調(diào)

63、節(jié) 7.5.使用與保養(yǎng) 7.5.1機(jī)具的使用方法 a．準(zhǔn)備 每班作業(yè)之前要做一切必要的準(zhǔn)備工作，其中包括：對農(nóng)機(jī)具的各個潤滑部位加注黃油；用扳手緊固容易發(fā)生松動的螺栓。 b．機(jī)具的掛接 當(dāng)拖拉機(jī)與農(nóng)機(jī)具進(jìn)行掛接時，需讓拖拉機(jī)緩慢倒退中先讓萬向聯(lián)軸節(jié)一端的傳動方頸與另一端的傳動方形孔自由套合，然后再依次掛接兩側(cè)的下拉桿和中間上拉桿。 c．機(jī)具的提升和運(yùn)輸 機(jī)具掛接好之后，即可將其提升至運(yùn)輸狀態(tài)，前往地里去工作。機(jī)具提升中，須注意不可升的太高。達(dá)到工作地之后即可將農(nóng)機(jī)具下降至工作狀態(tài)，進(jìn)行耕作。 d. 作業(yè) 機(jī)組開到地頭時，先給種箱與肥箱加滿種肥，再蓋好蓋。[7] 7.5.2

64、維修與保養(yǎng) 農(nóng)機(jī)保養(yǎng)的類別和項(xiàng)目很多，但按其作業(yè)性質(zhì)區(qū)分，主要工作是：清潔、檢查、緊定、調(diào)整和潤滑。[7] 1. 每天作業(yè)完后，全面檢查機(jī)具各處是否正常。 2. 播種期后，對整機(jī)進(jìn)行徹底的保養(yǎng)和清洗。 3. 整機(jī)盡量于通風(fēng)干燥的庫房內(nèi)存放。 8. 總結(jié) 不知不覺，畢業(yè)設(shè)計(jì)也悄然接近尾聲。經(jīng)過三個多月的努力我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也即將完成。本次主要是設(shè)計(jì)一種秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機(jī)，與66KW拖拉機(jī)配套，全懸掛作業(yè)，采用三點(diǎn)懸掛，一次性完成秸稈粉碎還田，開溝施肥，播種，鎮(zhèn)壓等多道作業(yè)工序，解決作業(yè)防堵問題，確保播種質(zhì)量，提高作業(yè)效率。 本次設(shè)計(jì)主要做總體方案設(shè)計(jì)，多方案對比得出最

65、佳方案，主要確定動力傳遞裝置，秸稈粉碎裝置，限深輪位置，開溝器，種肥箱，仿形地輪的方案，以及確定三點(diǎn)懸掛以及機(jī)架設(shè)計(jì)等。本次設(shè)計(jì)相比以往的播種機(jī)對仿形地輪做出一些改進(jìn)，采用橡膠摩擦輪帶動替代傳統(tǒng)的仿形地輪，再通過鏈傳動驅(qū)動種肥軸排種排肥。 本次設(shè)計(jì)仍存在著一些不足，還有很多零部件有待于完善，比如，精密播種施肥的相關(guān)調(diào)節(jié)控制器等等。但是總體感覺收獲頗多，學(xué)到了很多知識，比如，三點(diǎn)懸掛裝置的設(shè)計(jì)、機(jī)架的設(shè)計(jì)、開溝器、仿形地輪等等的相關(guān)知識。 此刻，對畢業(yè)設(shè)計(jì)感觸頗多，在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)時總覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對大學(xué)四年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是這次通過設(shè)計(jì)秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機(jī)，發(fā)現(xiàn)自己的想

66、法太狹隘了。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)，更是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了播種機(jī)的相關(guān)知識與設(shè)計(jì)的很多知識，清楚地看到自己的知識還是比較欠缺的，看到了自己的不足，明白了自己要學(xué)習(xí)的東西還很多。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深刻體會到學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法，從而對知識有一個更好的理解，深刻感受到團(tuán)隊(duì)力量的重要性。 在此要感謝我的指導(dǎo)老師朱瑞祥教授對我的悉心指導(dǎo)，感謝所有老師以及同學(xué)給我的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)，向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，收獲巨大。通過設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響，而且大大提高了動手的能力。在此，向幫助過我的每一位表示誠摯的感謝！ 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] 譚國波，邊少鋒，方向前，趙洪祥，張麗華，孟祥盟. 國內(nèi)外保護(hù)性耕作技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)