1、本科生畢業(yè)論文（設計） 題 目: 小型稻麥兩用施肥播種機的 總體設計 姓 名: 學 院: 工學院 專 業(yè): 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級: 農(nóng)機82 學 號: 指導教師: 職稱: 教授 2012年5月30日南京農(nóng)業(yè)大學教務處制目錄摘要1關鍵詞1abstract1key words11緒論11.1本課題研究的背景、目的和意義21.1.1 研究的目的和意義21.2 國內(nèi)外播種機的研究現(xiàn)狀21.2.1 國外機具研究現(xiàn)狀21.2.2 國內(nèi)播種機研究概況31.3 課題研究的主要任務、內(nèi)容與方法41.3.1 課題的主要任務41.3.2 本課題研究的內(nèi)容41.4 本課題技術路線42. 稻麥兩用施肥播種機總體

2、結(jié)構(gòu)的設計52.1 農(nóng)藝要求52.2機具要求52.3播種機的性能要求和性能指標52.4小型稻麥兩用施肥播種機整體結(jié)構(gòu)的設計52.4.1播種機的整體設計原則52.5播種機的總體結(jié)構(gòu)62.5.1選擇與播種機匹配的拖拉機型號62.5.2播種機的幅寬匹配62.5.3開溝器的布置62.5.4播種機的結(jié)構(gòu)和工作原理63. 播種機關鍵部件的設計及其參數(shù)的確定73.1機架83.2排鐘器83.2.1類型的選擇83.2.2外槽輪排種器的機構(gòu)和工作原理83.2.3結(jié)構(gòu)參數(shù)93.2.4地輪軸至排種器軸的傳動比93.3開溝器113.3.1開溝器的性能要求113.3.2開溝器的總體設計113.3.3開溝器關鍵參數(shù)的選擇1

3、23.3.4入土隙角123.3.5側(cè)壁長度123.4鎮(zhèn)壓輪143.4.1鎮(zhèn)壓輪的作用143.4.2鎮(zhèn)壓輪的類型143.4.3鎮(zhèn)壓輪的選擇153.5地輪153.5.1地輪直徑163.5.2抓地板的設計與布局163.6種肥箱173.6.1種（肥）箱的設計173.6.2種肥箱容積的確定173.7播種機長度183.8播種機高度184 播種機受力分析184.1 拖拉機的功率校核184.2開溝器臂彎矩的校核204.3開溝器連接螺栓強度校核204.4開溝器梁的強度校核214.5地輪軸的校核22結(jié)論23致謝23參考文獻：23附圖圖1 小型稻麥兩用施肥播種機總體裝配圖1圖2 地輪2圖3 機架3圖4 開溝器4圖5

4、 排種器裝配圖5圖6 外槽輪6圖7 鎮(zhèn)壓輪裝配圖7圖8 鎮(zhèn)壓輪8小型稻麥兩用施肥播種機的總體設計 摘要：小麥和水稻是我國的主要糧食作物，在我國種植面積廣泛。目前我國大中型播種機技術比較成熟，但受體積，轉(zhuǎn)彎半徑和配套動力的制約，不適合小地塊作業(yè)。而我國個體農(nóng)戶較多，種植面積較小。因此本文了設計一種小型稻麥兩用施肥播種機，該播種機由拖拉機牽引，能一次完成施肥，播種，鎮(zhèn)壓作業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)種肥分施，降低傷種率以及提高化肥利用率。本文對播種機的排種器，開溝器，地輪等關鍵部件進行了設計，確定了工作部件的關鍵參數(shù)。最后對關鍵部件進行了強度校核，各部件均能滿足要求。關鍵詞：施肥播種機；設計；開溝器；排種器 ov

5、erall design of a small-sized fertilization seeder for rice and wheat abstract：wheat and rice are chinas major grain crops, have an extensive planting area in our country. at present, the large and medium-sized seeder technologies are relatively mature. but limited by the volume, turning radius and

6、motive power constraints, they are not suitable for small-block operation. however，particular peasant household of our country is more, but cultivated area is less. so this paper designed a small-sized fertilizer seeder for rice and wheat. the seeder is hauled by the tractor, it can not only finishe

7、d fertilizing and seed shedding, covering soil and compacting at one time, but also implement the functions of splitting application the seed and fertilizer. while reduce injury rates and improve fertilizer efficiency species. this paper designed the opener, the seeding driller and other working par

8、ts, determined the key parameters of every component. finally has carried on the intensity examination to the key components, various parts can satisfy the request.key words: fertilization seeder；design；opener；driller1緒論我國目前人均耕地面積僅1.2畝，尚不及世界平均水平的1/3，且耕地總體質(zhì)量不高。一二類耕地僅占耕地總面積的21%，79%的耕地屬于中低產(chǎn)地。而我國又是主要的干早

9、國家之一。干旱、半干旱及半濕潤偏旱地區(qū)的面積占國土面積的52.5%1。在中國這樣一個人多地少，用占世界7%的耕地養(yǎng)活占世界22%的人口的大國里，農(nóng)業(yè)的極端重要性更加顯而易見，而發(fā)展農(nóng)業(yè)就要依靠農(nóng)業(yè)機械化，才能有效的解決人地矛盾。我國的農(nóng)業(yè)機械相對于發(fā)達國家還比較落后。美國等發(fā)達國家20世紀初就開始積極推進土地的規(guī)模經(jīng)營，并實現(xiàn)了機械力對人力和畜力的替代，20 世紀 70年代實現(xiàn)了全面機械化，進入 90 年代后全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)廣泛應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)工人的裝備水平已經(jīng)接近或超過產(chǎn)業(yè)工人。而我國目前仍實行以農(nóng)戶家庭為單位的小規(guī)模經(jīng)營，農(nóng)業(yè)機械雖有一定程度的推廣和應用，但人力、畜力以及傳統(tǒng)的耕作習

10、慣和耕作方式仍占主導地位。據(jù)國際年鑒統(tǒng)計，我國平均每個經(jīng)濟活動人口占有耕地面積 0.2 公頃，占世界平均水平的44.1%，占美國平均水平的0.7%；每千人化肥施用量64.6噸，略高于亞洲平均水平，但僅占世界平均水平的67.5%，占美國平均水平的1.2%。科學技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用雖逐年增加，但應用的廣度和深度都遠遠不夠。在這種形式下，我們要提高我國農(nóng)業(yè)水平，就要實施農(nóng)業(yè)機械化，但對于我國小規(guī)模經(jīng)營的現(xiàn)狀，實施大型播種機械難度很大。因此本課題設計出的小型稻麥兩用施肥播種機，它具有結(jié)構(gòu)簡單、功率消耗小、體積小等特點，對推廣農(nóng)業(yè)機械化相當有利。1.1本課題研究的背景、目的和意義糧食是維持人類社會生存

11、和發(fā)展的最基本的生活資料是最具基礎性戰(zhàn)略性的物資提高糧食產(chǎn)量、保障糧食安全是保持國家社會穩(wěn)定、保證國民健康、保障國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎和前提，也是農(nóng)業(yè)科技工作的首要任務。機械化水平是衡量農(nóng)村、農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的重要標志，是確保提高農(nóng)村生產(chǎn)力，促進更多的勞動力轉(zhuǎn)移，徹底改變傳統(tǒng)的小農(nóng)經(jīng)濟耕作方式的前提和依據(jù)。隨著社會主義新農(nóng)村建設步伐的不斷加大，中央加大對農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展的支持力度，農(nóng)村的機械化水平逐年提高。我國農(nóng)業(yè)發(fā)展已進入“高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、安全”新階段，從而也引發(fā)了對提高農(nóng)業(yè)機械化程度的強烈要求。農(nóng)作物種植是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)。良好的種植是保證出苗齊全和禾苗茁壯成長的基礎。采用機械種植不僅可以

12、減輕勞動強度，提高工作效率，也能為機械化田間管理創(chuàng)造良好的條件。1.1.1 研究的目的和意義小麥水稻是我國主要的糧食作物，盡管我國大部分地區(qū)早已實現(xiàn)播種機械化，但目前的播種機質(zhì)量還不能滿足高產(chǎn)的要求。小型稻麥兩用施肥播種機同時考慮到了農(nóng)戶經(jīng)營面積少，作業(yè)地塊小等特點，且功能較多，可一次性完成化肥深施、小麥（水稻）播種、鎮(zhèn)壓保墑等多道工序，與傳統(tǒng)的耕作方式相比，具有減少作業(yè)程序，省工省力，節(jié)本增效，提高化肥利用率，保護環(huán)境，抑制沙塵暴，增產(chǎn)糧食等優(yōu)點。通過改變開溝器的形狀和安裝形式能有效解決作業(yè)時的壅堵現(xiàn)象。此外還具有種、基肥分施的特點，改善了土壤結(jié)構(gòu)，提高了水稻出苗率、品質(zhì)和產(chǎn)量，降低化肥施用

13、量30%左右；與插秧相比，省去了稻種育秧、拔秧、運秧、插秧、大田普施基肥等多道工序，節(jié)省了大量勞力；該機可以播水稻和小麥；可在平原和丘陵地區(qū)的小平原上作業(yè)。因此有著較高的應用價值和廣闊的推廣前景23。1.2 國內(nèi)外播種機的研究現(xiàn)狀1.2.1 國外機具研究現(xiàn)狀目前國外對播種機具的研究已取得了較大的成就。國外農(nóng)場的土地面積一般比較大，田間拖拉機的功率也較大，國外的播種機大都以大中型為主，它們基本是多梁牽引式大型播種機（如圖1-1所示），橫梁多、開溝器之間間距大，播種機又寬又重，一般都是氣力式的，土壤工作部件也做得比較復雜。但轉(zhuǎn)彎半徑大，需要很長的地頭，主要用于大面積作業(yè)，與我國地塊小的實際情況相差

14、甚遠。如美國的usda型、john deer型和澳大利亞的kmc型等播種機的性能等都比較優(yōu)良4。然而，由于種植方式、土地條件以及經(jīng)濟發(fā)展等多種因素，國外的播種機從其結(jié)構(gòu)和工作性能方面均不能適應在我國土地條件下使用。圖1-1澳大利亞鋤鏟式播種機圖美國john deere 1590 no-till drill設計用于普通耕作和保護性耕作情況下的谷物播種整機開溝器為雙排結(jié)構(gòu)，播種行數(shù)為16行。排種(肥)器為外槽輪式，開溝器為圓盤切刀式，為此開溝器單體較重，有利于免耕作業(yè)。開溝器單體仿形，土壤擾動小，堅固耐用。圓盤切刀直徑為45.72cm，刃鋒角度為20o，標準配置為單圓盤開溝器，行距18.4-24.

15、5mm可調(diào)，如擰松前方固定螺栓則可使行距加大到36.8-49 mm。單體仿形為壓簧式，壓簧可給每個開溝器提供734-2000n的壓力使其入土或用于切割殘茬5。1.2.2 國內(nèi)播種機研究概況中國從20世紀50年代引進了谷物條播機、棉花播種機等。40多年來，幾代農(nóng)業(yè)機械化工作者汲取傳統(tǒng)抗旱耕作法的精華，并結(jié)合現(xiàn)代耕作技術與機械化手段，已先后研制出一批機械化程度較高的旱地耕作機具，它們將逐步取代傳統(tǒng)的耕作機具，現(xiàn)已形成了適用于不同區(qū)域的機械化耕作體系。但目前國內(nèi)生產(chǎn)施肥播種機的專業(yè)廠產(chǎn)品開發(fā)能力很弱，現(xiàn)有的施肥播種機在產(chǎn)品數(shù)量質(zhì)量和上都不能滿足生產(chǎn)需要。而且存在對地域和土壤條件適宜能力差、機具通過能

16、力不強、可靠性差，不能一次完成開溝、排種、排肥、覆土、鎮(zhèn)壓功能等問題。圖1-2是由中國農(nóng)業(yè)大學研制的2bmf-9型小麥免耕覆蓋播種機。它采用了雙排梁結(jié)構(gòu)，使同一排梁上的開溝器間距達到40cm，采用了專利產(chǎn)品“復合型開溝器”實現(xiàn)現(xiàn)種肥垂直分施，種肥間距可達到5cm以上，但是體積大，不適合小地塊作業(yè)。圖1-2 2bmf-9型小麥免耕覆蓋播種機 圖1-3 lzfb-200（14）系列聯(lián)合整地施肥播種機如圖1-3所示，lzfb-200（14）系列聯(lián)合整地施肥播種機是由旋耕機部分和播種、施肥部分組合而成的農(nóng)業(yè)機械，一次完成旋耕碎土、施肥、播種和震壓等多種農(nóng)藝，適用于種子直徑不小于2mm麥類、玉米、豆類、

17、花生等農(nóng)作物的旋耕、播種作業(yè)，也可單獨完成旋耕、整地作業(yè)。但是制造成本高，價格昂貴，得不到很好的普及。我國個體農(nóng)戶較多，地塊較小，為了操縱靈活，播種機一般都設計為懸掛式的，質(zhì)量相對比較小。但是由于土壤容重一般較高，故要求播種機單體又必須有一定的重量才能達到入土開溝的目的。同時，在我國拖拉機功率有限，播行不能太多，否則播種機工作阻力太大，而拖拉機動力不足，這就要求我們必須在現(xiàn)有的條件下，選擇或設計合適的小型稻麥兩用施肥播種機。1.3 課題研究的主要任務、內(nèi)容與方法1.3.1 課題的主要任務本課題的主要任務是根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀完成一臺小型稻麥兩用施肥播種機的總體設計?？偨Y(jié)現(xiàn)在已有的施肥播種機的不足

18、，對其進行改進，設計出適合我國稻麥種植的施肥播種機械。設計時不僅要確定各部件的結(jié)構(gòu)還要確定最佳的工作參數(shù)，使其適合各種田地環(huán)境，工作效果最優(yōu)化。1.3.2 本課題研究的內(nèi)容該課題主要完成對小型稻麥兩用施肥播種機的總體構(gòu)造的設計。用cad制圖軟件進行整體機構(gòu)設計分析。設計分析后對各關鍵部件進行校核，使其滿足工作要求。包括地輪，排種器，排肥器，種肥箱，開溝器，鎮(zhèn)壓輪，機架，傳動機構(gòu)等設計。1.4 本課題技術路線問題的提出 學校實驗室觀看播種機通過圖書館網(wǎng)絡資源訪問電子期刊了解國內(nèi)外播種機的研究現(xiàn)狀狀總體方案的確定關鍵參數(shù)的確定及關鍵部件設計對相關部件做強度校核合格不合格計算機建實體模型整理數(shù)據(jù)完善

19、設計2. 稻麥兩用施肥播種機總體結(jié)構(gòu)的設計2.1 農(nóng)藝要求（1）能按質(zhì)量完成播種作業(yè)，適時播種，適量播種，保證合理的播種深度；（2）能適應小地塊作業(yè)；（3）能同時播種小麥和水稻；（4）能改善土壤狀況，上下層土壤不翻轉(zhuǎn)，土壤側(cè)向位移小，保墑蓄水，提高地表積溫；（5）可以一次完成播種，施肥，鎮(zhèn)壓等工序。2.2機具要求（1）針對我國農(nóng)業(yè)動力機械馬力小的特點，設計播種機具，該機具與東方紅15型小四輪拖拉機匹配，機組作業(yè)速度5.43km/h；（2）結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，盡量減輕機具質(zhì)量，便于懸掛和田間運輸；（3）作業(yè)時穩(wěn)定性好，播深和播量均勻。易于操作，減少作業(yè)過程中機具的振動；（4）地輪滑移率應該在農(nóng)藝

20、要求的范圍之內(nèi)；（5）要做到種肥分施，避免燒苗，播種深度要一致，能將種子和肥料層播（施）入土壤，且種子與肥料之間至少用3cm的垂直土層隔開；（6）要有很好的上下左右仿形功能，覆土鎮(zhèn)壓效果要好，播種作業(yè)后，仍然能保持良好的地形。2.3播種機的性能要求和性能指標播種應根據(jù)當?shù)氐淖魑镌耘嘀贫龋r(nóng)藝要求進行作業(yè)。播種時要求播種量滿足農(nóng)藝要求且可調(diào)；種子在田間分布均勻合理，保證播深、株距、行距一致且可調(diào)；種子播在濕土層中且用濕土覆蓋；施肥時要求肥料施于側(cè)下方，種子損傷率低。播種機的性能指標是評價其工作質(zhì)量的標準，常用如下指標來評價：（1）總排種穩(wěn)定性：播種機在規(guī)定的工作條件下排種量的穩(wěn)定程度，即在播種機

21、允許的工作環(huán)境內(nèi)（如允許在10的坡地播種，允許機速在一定范圍內(nèi)變化，允許種箱沒種子量變化，等等）總排種量保持不變。田間可用不同行程或不同地段的整機總排量的變異系數(shù)或相對誤差來表示。（2）各行排量一致性：指一臺播種機上各個排種器在相同條件下排種量的一致程度。要求各行的排量一致。通常以播種機一定行距內(nèi)各行排量的變異系數(shù)或相對誤差來表示。（3）排種均勻性：指從排種器排種口排出種子的均勻程度。（4）播種均勻性：在種子種溝內(nèi)分布的均勻程度。（5）播深穩(wěn)定性：在種子上面覆土層的穩(wěn)定程度。要求規(guī)定播深1cm為合格。（6）種子破碎率：在排種器排出種子中受機械損傷的種子量占排出種子的百分比。（7）粒距合格率：對

22、單粒精密播種通常以測得粒距的合格率來表示。設t為粒距樣本（不小于250）的平均值，則0.5t1.5t為漏播。合格粒距數(shù)占取樣總粒距數(shù)的百分比為粒距合格率6。2.4小型稻麥兩用施肥播種機整體結(jié)構(gòu)的設計2.4.1播種機的整體設計原則（1）結(jié)合我國農(nóng)業(yè)的實際情況，參考小麥和水稻本身特性和國內(nèi)外的播種機，設計出一種既滿足功能要求又適合我國農(nóng)藝情況的播種機；（2）為了避免土壤被壓實，盡量減少作業(yè)機器進入土地作業(yè)的次數(shù)，因此采用復式作業(yè)，將施肥、播種、鎮(zhèn)壓等作業(yè)一次性完成；（3）為了作業(yè)方便，要在滿足功能要求的基礎上，減少整機的體積，盡量將整機結(jié)構(gòu)設計緊湊。另外，在滿足強度要求的前提下，要減輕整機的重量，

23、節(jié)約使用材料；（4）為了降低成本，要在滿足各項要求的基礎上，盡量簡化結(jié)構(gòu)，同時還要考慮到零件的互換性和可裝配性。2.5播種機的總體結(jié)構(gòu)2.5.1選擇與播種機匹配的拖拉機型號本設計選用東方紅-15型小四輪拖拉機，播種機與拖拉機采用三點懸掛的方式連接。前輪距為900mm，后輪距為960mm。額定牽引力為350公斤力；結(jié)構(gòu)重量為950公斤，使用重量為1070公斤；使用檔工作為5.43公里/小時；額定功率為15馬力；額定轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分7。2.5.2播種機的幅寬匹配播種幅寬應滿足幅寬配套的要求，即農(nóng)具作業(yè)幅寬應大于或等于拖拉機輪子外廓寬度，以避免拖拉機輪子壓已完成作業(yè)的地面，并保證農(nóng)具可以作業(yè)到地

24、邊。根據(jù)東風-15型小四輪拖拉機的輪距，小麥和水稻的行距一般取15cm。因此作業(yè)行數(shù)為8行，工作幅寬為1.2m。開溝器個數(shù)為8。2.5.3開溝器的布置開溝器工作時，將部分土壤升起、拋翻、推擠或擠壓，使開溝器前方形成前丘和播后地表形成溝痕。特別是在整地條件差、土塊大、雜草和殘茬多的情況下，前丘突起較大。為了不使相鄰兩開溝器的前丘連片，它們之間必須要有足夠的間距。若該間距大于農(nóng)業(yè)技術要求的行距時，常使相鄰兩開溝器排成前后兩列，同時前后列開溝器的距離必須保證后列在已穩(wěn)定的土壤中工作，以保證后列開溝器的開溝質(zhì)量。本設計中的鏟式開溝器，開溝器個數(shù)為8個；列數(shù)為2列；前后列距離為30cm8。開溝器的布置如

25、圖2-1所示。圖2-1開溝器布置示意圖2.5.4播種機的結(jié)構(gòu)和工作原理小型稻麥施肥播種機由機架、種肥箱、外槽輪排種器、外槽輪排肥器、開溝器、輸種管、輸肥管、鎮(zhèn)壓輪、地輪等部分組成。播種機工作如圖2-2所示，播種機通過上懸掛板1和下懸掛板4與拖拉機聯(lián)接。通過調(diào)整拖拉機懸掛裝置的上拉桿的長度調(diào)節(jié)機組的前后水平。機組的左右水平調(diào)整可利用調(diào)節(jié)拖拉機懸掛裝置上的右吊桿的長度來調(diào)節(jié)。工作時，開溝器6先在地面上開出種溝，地輪2轉(zhuǎn)動，由鏈條傳動帶動排種排肥軸轉(zhuǎn)動，從而使肥料及種子經(jīng)由輸種輸肥管到播種溝內(nèi)，每個開溝器后設置一鎮(zhèn)壓輪，播種后進行鎮(zhèn)壓。當播種機在地頭轉(zhuǎn)彎時由拖拉機的懸掛系統(tǒng)提升播種機，將播種機升起，

26、此時播種機停止工作。當播種機轉(zhuǎn)彎后開始進行下一趟工作時，在通過懸掛系統(tǒng)降下播種機，播種機便開始工作。圖2-2 小型稻麥兩用施肥播種機的總體結(jié)構(gòu)圖1.上懸板；2.地輪；3.機架；4.下懸掛板；5.鏈輪；6.開溝器；7.鎮(zhèn)壓輪；8.輸種管；9.輸肥管；10.排肥器；11.排種器；12.肥料箱；13.種子箱3. 播種機關鍵部件的設計及其參數(shù)的確定本課題設計的稻麥兩用施肥播種機采用三點懸掛式，主要機構(gòu)包括：機架，排種器，開溝器，輸種管，鎮(zhèn)壓輪，地輪及種肥箱7個部分。主要技術參數(shù)：外形尺寸（長寬高mm）具質(zhì)量（kg） 350作業(yè)行數(shù) 8行 行距（mm） 150種子箱容積（l）

27、45化肥箱容積（l） 90播深（cm） 35化肥深度（cm） 810漏播率（%） 3生產(chǎn)率（畝/小時） 9.8地輪直徑(cm) 45排種器形式 外槽輪式排肥器形式 外槽輪式傳動機構(gòu)形式 鏈條鎮(zhèn)壓輪形式 圓柱型3.1機架機架是播種機安裝全部工作機構(gòu)的基礎。分框式和單梁式兩種。懸掛式谷物播種機多采用單梁式機架，多用方形鋼管制成。機架在前方，固定有三點懸掛機構(gòu)9。機架由熱軋等邊角鋼焊接而成，角鋼的截面尺寸如圖3-1所示。開溝器，地輪和鎮(zhèn)壓裝置以及種肥箱等部件均安裝在機架上。 圖3-13.2排種器排種器是播種機的主要工作部件，配置在種子箱下方或開溝器上方，是決定播種機質(zhì)量的關鍵因素，其功用是將種子箱內(nèi)

28、的種子按播種要求定量、均勻的排出，并經(jīng)輸種管、開溝器落入種溝內(nèi)。對排種器的要求是：播量穩(wěn)定可靠，排種均勻，不傷種子，通用性好，播量調(diào)整范圍大，調(diào)整方便可靠等。3.2.1類型的選擇排種器的種類很多，應用于谷物條播機的主要有外槽輪式，內(nèi)槽輪式撥輪式，磨盤式、紋盤式、釘輪式，離心式和氣力式等多種。（1）外槽輪式排種器結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、播量調(diào)節(jié)方便、工作可靠。（2）圓盤式排種器和窩眼輪式排種器的排種質(zhì)量取決于型孔和窩眼的充種情況 若能根據(jù)農(nóng)藝要求對稻種進行包衣和丸?；幚?。則可大大改善稻種的充種性能 提高排種均勻性。（3）氣吸式排種器對種子的尺寸和形狀要求不嚴、傷種率小、作業(yè)速度較高、可用于水稻精密

29、播種。但是其結(jié)構(gòu)復雜、制造要求高、成本大。所以只適用于大中型水稻精密播種機。由于外槽輪排種器排種性能穩(wěn)定，對種子適應性廣，已是一個標準化產(chǎn)品，播種時采用外槽輪排種器，排肥采用外槽輪排種器10。為了能滿足精少量播種的要求，將排種輪改為小槽輪（由原來10槽改為16槽）并提高轉(zhuǎn)速，從而減少了播種量，提高了均勻性。3.2.2外槽輪排種器的機構(gòu)和工作原理如圖3-2所示，外槽輪排種器主要由外槽輪、排種盒、排種軸、阻塞套、排種舍、擋圈組成11。工作時，排種軸帶動外槽輪轉(zhuǎn)動，種子箱內(nèi)的種子靠重力充滿槽輪的凹槽。隨著槽輪的轉(zhuǎn)動，凹槽內(nèi)的種子就被強制從排種盒下排出，落入輸種管里，然后掉到種溝里，隨即被土覆蓋。圖3

30、-2 外槽輪排種器的結(jié)構(gòu)圖1.排種盒；2.阻塞套；3.卡箍；4.外槽輪；5.排種舌軸；6.排種舌3.2.3結(jié)構(gòu)參數(shù)外槽輪排種器的主要參數(shù)有槽輪直徑，工作長度，齒槽數(shù)，齒槽斷面形狀，槽輪轉(zhuǎn)速，槽輪與排種盒的相對位置等。這些參數(shù)影響著外槽輪排種器的工作性能。（1）槽輪直徑d：槽輪直徑過大，排種器尺寸增加，在相同播量下轉(zhuǎn)速和工作長度就相應減小，這會影響排種均勻性；直徑過小，同播量下就必須提高轉(zhuǎn)速，會增加種子損傷率。播麥類槽輪直徑一般在4051mm。目前應用最多的小槽輪排種器槽輪直徑為40mm，這樣對水稻種子可適當提高轉(zhuǎn)速，增加脈沖頻率，減小脈沖振幅，因而排種均勻性略好于大直徑。因此本機設計槽輪直徑取

31、d=40mm。（2）槽輪的工作長度l：槽輪工作長度太小，將使排種器內(nèi)種子流動不暢，形成局部架空，使排種均勻性變差。實驗表明，槽輪工作長度不應小于種子長度的1.5-2倍。播麥類谷物時，可取l=30-42mm。根據(jù)種子的不同類型，槽輪工作長度可在30-50mm范圍內(nèi)調(diào)整。因為本次設計的播種機同時播小麥和水稻，小麥種子的長度大于水稻種子長度，因此排種器取l=40mm。（3）齒槽數(shù)z：為了能滿足精少量播種的要求，本機設計的齒槽數(shù)z=16。（4）齒槽斷面形狀：弓形凹槽斷面便于充填和排出種子。因此齒槽斷面采用弓形。（5）槽輪轉(zhuǎn)速：槽輪轉(zhuǎn)速過高易傷種，過低又對排種均勻性不利。為提高播量的穩(wěn)定性，槽輪適宜的轉(zhuǎn)

32、速為960r/min6。3.2.4地輪軸至排種器軸的傳動比外槽輪排種器的播量，取決于槽輪的有效工作長度和轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)動的槽輪和不轉(zhuǎn)動的阻塞套可以在排種盒內(nèi)隨排種軸左右移動，軸向移動的排種軸，即可改變槽輪的工作長度，用以調(diào)節(jié)播量。當槽輪的工作長度不能滿足要求是，改變槽輪轉(zhuǎn)速即可擴大播量的調(diào)節(jié)范圍。本播種機轉(zhuǎn)速一定，通過改變槽輪的工作長度，用以調(diào)節(jié)播量。驅(qū)動輪（無打滑）轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)播種機播下的種子量（）等于12： （3-1）式中:播種量，；地輪直徑；播種機幅寬；開溝器數(shù)；這時每個排種器播下的種子容積（）為： （3-2）式中種子的容重，；行距，?？紤]到播種機輪子的打滑，則： （3-3）式中打滑系數(shù)。輪子轉(zhuǎn)動

33、一轉(zhuǎn)槽輪播下的種子容積（）： （3-4）由此: （3-5）注：計算值必須是該組種子中最大值，并以最大播種量和最小的種子容重按公式3-5計算。式中：農(nóng)業(yè)機械中滑移系數(shù)的允許范圍 13，取最小值；小麥的播種量為在取最大值14；小麥容重在間15，取最小值。計算得。排種器一般設計用于多種作物，其播種量變化范圍從到，從式（3-5）得出結(jié)論，這些播種量或當常數(shù)時用改變傳動比（不移動槽輪）或當常數(shù)時用改變工作容積（移動式槽輪）或者同時改變和加以保證。因為槽輪長度受到排種器在種子箱底下布置的限制，則為了傳動系統(tǒng)的通用化，規(guī)定用換位或變換齒輪和鏈輪的辦法以得到多種傳動比。此外，值的選擇還受槽輪圓周速度的限制，提

34、高超過一定值會使種子流的均勻度變壞，因為： （3-6）則： (3-7)式中：和排種器和傳動輪軸的轉(zhuǎn)速；機組前進速度；槽輪直徑；如果取，則從公式（3-7）得： (3-8)當谷類作物，播量公斤/公頃時，可取。本設計中。??；。則。3.3開溝器3.3.1開溝器的性能要求開溝器是播種機關鍵的部件之一，它的作用是開溝，倒種入土和覆土。開溝器的結(jié)構(gòu)及布局合理與否不僅會影響開溝情況，而且還會影響種肥的流暢性、進而影響播種質(zhì)量和種子發(fā)芽率。由于開溝器的作業(yè)條件較惡劣，工作難度較大，所以對開溝器的性能要求會比較高。施肥播種機上的開溝器的性能要求大概有以下幾點：（1）開溝的深度和寬度應能符合要求；（2）土層翻轉(zhuǎn)少，

35、不混淆干濕土，保證種子落在溝底的濕土上；（3）開溝深淺能調(diào)節(jié)，并能隨地面仿形，保證開溝深度的一致；（4）入土性能好，不易被雜草和濕土阻塞；（5）能實現(xiàn)種肥分施。要在播種時一次施入大量的肥料，以保證作物生長期需要，因此必須種肥分施，以免燒種。根據(jù)播種時土壤情況不同，施肥量也不同，在供水充分、肥沃的土壤上為了取得高產(chǎn)，往往用大施肥量；而干旱貧瘠土壤上產(chǎn)量不高，相對施肥也少。另外對于小麥窄行作物如果采用種肥側(cè)施不僅增加了開溝器的個數(shù)、成本和開溝器的安裝難度，而且增大動土量、堵塞率。因此一般采用垂直分施16。有資料表明，深施肥，在施肥深度8-10cm，每公頃用量300kg；播種深度3-5cm，每公頃用

36、量300kg的情況下，采用肥料深施比撒施小麥畝產(chǎn)可增加20%-30%17，從而增加農(nóng)民收入；（6）開溝器布局合理。開溝器的布局是非常重要的。它布局合理與否，不僅直接影響到開溝器的堵塞，而且影響到播種機的整體結(jié)構(gòu)。在保證順暢的情況下應盡量使整機結(jié)構(gòu)緊湊，減小整機尺寸。3.3.2開溝器的總體設計目前，在小型播種機上使用的開溝器主要功能單一，不能實現(xiàn)種肥分施。小型播種機一般采用兩個開溝器前后布置，分別開出肥溝和種溝，工作時先將肥料施入肥溝，然后把種子播到種溝內(nèi)；這樣將導致播種機體積大，結(jié)構(gòu)復雜，土壤擾動大，不適合于小型播種機18-19。在我國，大中型播種機開溝器結(jié)構(gòu)比較成熟，但由于受體積大，開溝阻力

37、大，覆土不好等因素的制約，不適合小型播種機小地塊播種作業(yè)。本課題設計的小型開溝器能夠一次完成開溝，施肥，播種工序。播種機在工作時，開溝器在耕地上開出肥溝和種溝，同時引導肥料和種子進入肥溝和種溝內(nèi)，靠土壤自動回落覆蓋肥料和種子。開溝器的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。開溝器通過螺栓固定在機架上，在播種作業(yè)中隨播種機前進；開溝器的側(cè)壁設計成臺階狀，回土時間就有先后之分。后側(cè)壁結(jié)合散種板將前側(cè)壁形成的種溝刮平。 圖3-3開溝器結(jié)構(gòu)示意圖1.開溝器柄；2.導肥板；3.種板；4.散種板 3.3.3開溝器關鍵參數(shù)的選擇3.3.4入土隙角入土隙角為開溝器底面與地面之間的夾角20。入土隙角的存在有利于開溝器迅速破茬入土，

38、過小入土性能變差，且底邊易于磨損。過大將使土壤提前回落，使肥料不能達到該開溝器的最大深度，一般取為5-10度左右，經(jīng)過多次試驗取度。3.3.5側(cè)壁長度22在播種過程中，開溝器隨播種機前進，種子在開溝器導種板上滑下，經(jīng)散種板和兩側(cè)壁把種子成條鋪撒在種床上。(1)種子下落時初始速度計算播種機工作時排種器是由地輪通過鏈條帶動，排種盤的轉(zhuǎn)動線速度與機器前進速度的關系為21： （3-9） 式中，為排種盤直徑；為每穴排種粒數(shù)；為地輪滑移率；為排種盤上型孔數(shù)；為穴距或株距。根據(jù)有關資料，??；; 。代入上式得：=0.2m/s。 種子下落時的絕對初速度為： (為落種角） （3-10）落種角取，有較好的播種效果2

39、2。 代入上式得：。(2)種子與散種板碰撞時的速度不考慮空氣阻力的情況下，設種子到散種板的速度為v1，利用能量守恒定律可得： （3-11）解上式得： （3-12）式（3-12）中：，分別為散種板、導種板與水平面的夾角，為導種板的長度，為種子脫離排種器軸與散種板碰撞點之間的距離，為種子與導種板之間的摩擦系數(shù)，為重力加速度。取，代入3-12中，計算得：=4.56m/s。(3)種子離開散種板落入種溝過程中的運動軌跡設種子在散種板上發(fā)生正碰，種子離開散種板時的速度為，則與大小相等方向不同與水平方向的夾角為。種子在脫離開溝器散種板時為一斜拋運動如圖3-4，其運動軌跡為： （3-13）解上式得： （3-1

40、4） 其中：為種子與散種板碰撞點到種溝的距離，測得。將初始值代入上式得：，。種子從與散種板碰撞至落入種溝過程中播種機前進距離為：由此得側(cè)壁長度為：式中為側(cè)壁底邊前端距種子與散種板的水平距離。值為，則側(cè)壁長度應不小于。該開溝器取側(cè)壁長度為。圖3-4排種器中種子下落曲線3.4鎮(zhèn)壓輪3.4.1鎮(zhèn)壓輪的作用鎮(zhèn)壓輪是播種機的一個重要部件。壓實土壤，促使土壤下層水分上升，同時還可以使種子和土壤進一步密接，有利于早出苗，育壯苗。選擇或設計合適的鎮(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，可加強土城毛細管作用，使水分沿毛細管上升，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

41、發(fā)芽和生長24。3.4.2鎮(zhèn)壓輪的類型目前用于播種機上的鎮(zhèn)壓輪有多種，按形狀不同可分為圓柱型、凸鼓型、凹腰型等（如圖3-5所示）；按材料不同可分為鑄鐵、鋼板沖壓和橡膠鎮(zhèn)壓輪等。 a b c d e f圖3-5鎮(zhèn)壓輪的類型a.平面整體式；b.凸面整體式；c，d.凹面整體式；e.凸面剖分式；f.型雙輪式（1）圓柱型鎮(zhèn)壓輪圓柱型鎮(zhèn)壓輪用于寬幅開溝器（如芯鏵式開溝器）之后的鎮(zhèn)壓。結(jié)構(gòu)簡單，鎮(zhèn)壓面較寬，壓力分布均勻，對土壤壓實性能較強，但金屬圓柱輪輪緣容易沾土而降低工作質(zhì)量。一般加設刮土板或者采用在輪緣上包一層橡膠，可以減輕沾土現(xiàn)象。（2）凸鼓型鎮(zhèn)壓輪凸鼓型鎮(zhèn)壓輪對種子上方土壤的壓密作用強，使種子與土壤

42、密接，適于谷子、玉米等出土能力強的作物，也適用于干旱多風的地區(qū)使用。鎮(zhèn)壓后種子緊靠濕土，防止透風，利于保墑。（3）凹腰型鎮(zhèn)壓輪凹腰型鎮(zhèn)壓輪有整體的和分離的兩種。鎮(zhèn)壓性能比較好。凹腰型鎮(zhèn)壓輪從兩側(cè)將土壤和種子壓緊，但在種子上部的土層比較松，有利于種子發(fā)芽出苗生長。凹腰型鎮(zhèn)壓輪適用于棉花、豆類及出土較困難的雙子葉作物，也適用于潮濕地區(qū)土壤使用。分離輪由左、右兩個錐面輪圈構(gòu)成，輪圈間留有20mm左右的間隙，鎮(zhèn)壓后地表中間凸起且疏松，兩側(cè)土壤被壓實，雨后不易積水而造成板結(jié)。凹腰型鎮(zhèn)壓輪常用于播幅不寬的滑刀式開溝器播種后的鎮(zhèn)壓。（4）倒八字型鎮(zhèn)壓輪（v形雙輪式）倒八字輪是國外播種機上常見的一種裝有橡膠輪

43、圈的實心鎮(zhèn)壓輪，它的形狀及大小和運動員所用的鐵柄相似，并有一定的覆土作用。倒八字輪與窄幅開溝器（如雙圓盤開溝器）相配合使用。（5）橡膠鎮(zhèn)壓輪橡膠鎮(zhèn)壓輪有實心和空心之分，近年來有一種被稱為零壓胎輪的空心橡膠輪發(fā)展比較快。這種鎮(zhèn)壓輪有一個設有內(nèi)胎的輪胎。它的腔壁上有一個孔，使膠胎內(nèi)空氣與大氣相通（故稱之為零壓橡膠鎮(zhèn)壓輪），受壓變形后靠自身彈性恢復原來形狀。橡膠鎮(zhèn)壓輪具有彈性好、粘土少、易脫土、滑移少，壓后地表不易產(chǎn)生鱗片狀裂縫等特點，是一種比較好的鎮(zhèn)壓輪。3.4.3鎮(zhèn)壓輪的選擇選擇圓柱鎮(zhèn)壓輪，可以保證有較好的鎮(zhèn)壓碎土效果，減小土壤中的孔隙，達到保墑作用和良好的后仿形性能。鎮(zhèn)壓輪采用剛性輪，寬度由苗

44、幅寬度決定，由于開溝器寬度，故鎮(zhèn)壓輪寬度也取此值。受空間限制，鎮(zhèn)壓輪直徑取。3.5地輪地輪在施肥播種機中不僅起限深作用，而且是排種、排肥的主動輪。因此地輪應滿足強度、剛度等機械性能；較小的打滑系數(shù)，以提高播種的均勻性；對地表不平性有較強的適應性，以免在地表高底不平的情況下，出現(xiàn)作為驅(qū)動排種器、排肥器的地輪被架空不轉(zhuǎn)動，造成不排種、肥的問題。試驗證明橡膠地輪滑移的均值和方差都比較小，播種質(zhì)量好，在條件許可的情況下，最好選用橡膠輪25但是橡膠輪不僅價格高，易損壞，而且在本次設計中橡膠輪尺寸不太合理，因此采用鐵輪，即采用抓地板、地輪圈及幅板焊接而成。地輪直徑越大，其轉(zhuǎn)動越容易，從而打滑率越小，因此直

45、徑越大播種越均勻。3.5.1地輪直徑地輪直徑越大，其轉(zhuǎn)動越容易，從而打滑率越小，因此直徑越大播種越均勻。本次設計根據(jù)機具空間，將其直徑設計為450mm，寬度為80mm。3.5.2抓地板的設計與布局抓地板越高打滑率越小。但是抓地板越高受土壤地質(zhì)的影響越大，完全入土的可能性就越小，從而導致播種均勻性越大，這勢必就要增加其厚度，而厚度的增加又會增大其入土難度。本次設計參照有關機具，綜合考慮為增加其入土性能及脫土性能，將其設計為圖3-6形狀。圖3-6 地輪抓地板其具體尺寸如下：;。該形狀上窄下寬，不僅有利于抓地板入土，而且減小單個抓地板與地輪圈所夾的空間，從而減小他們之間夾土的可能性，即增大地輪的脫土

46、性能，所以該形狀是比較適合的。由于抓地板在地輪圈上是均勻分布的，所以這里所謂布局就是每個地輪所需抓地板的片數(shù)。相對來講，在同一個地輪上焊接的抓地板越多，地輪在每時刻入土的抓地板數(shù)量越多，從而地輪打滑系數(shù)越小。但是同一時刻入土的抓地板數(shù)量越多，入土越困難。而且抓地板越多，兩抓地板周向距離越小，從而在它們之間夾土的可能性就越大，使地輪直徑不能保持不變，最終影響播種的均勻性。因此每個地輪上需要焊接的抓地板數(shù)要進行優(yōu)化。優(yōu)化原則26：入土抓地板處于垂直狀態(tài)時僅有一塊處于土中；當兩抓地板交替臨界狀態(tài)時，為降低打滑率，兩抓地板入土深度最好要超過抓地板高度的一半。如圖3-7示，以地輪圈圓心為圓心，分別以，為

47、半徑畫圓，分別交地表，兩點和，兩點，其中，為： （3-15） （3-16）式中：地輪直徑； 抓地板高度。則圖3-7中與垂直抓地板相鄰的兩塊抓地板一定要位于，兩點外側(cè)。最下端兩相鄰的塊抓地板一定要位于，兩點內(nèi)側(cè)。經(jīng)過優(yōu)化及圓整后，最終確定抓地板的塊數(shù)為10塊。圖3-7 抓地板塊數(shù)確定示意圖3.6種肥箱3.6.1種（肥）箱的設計種（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，要求有一定容積，良好的鋼性，種子流動阻力小，外形勻稱美觀，能防止損傷種子適當增加種（肥）箱容積，可減少加種 加肥次數(shù)，縮短輔助時間，有利于提高生產(chǎn)率，但由

48、于結(jié)構(gòu)空間的限制，容積不能過大，容積過大會使附加質(zhì)量增大，則阻力增加。一般容積至少應滿足在最大排量下，在較長地塊上往返一次后在地頭加種，加肥1次，本機適用于條播各類作物。3.6.2種肥箱容積的確定 （1）因為小麥的播量大于水稻的播量，故以播小麥來計算種箱容積。種子箱容積v取決于播種機的工作幅寬27： （） （3-17）式中：每個種子箱的容積（）； 種子箱每裝滿一次能播種的距離（），要求最少能播一個往返行程； 播種機幅寬（）； 最大播種量（）； 種子容重（）； 種肥箱的充滿系數(shù)。取。該播種機1畝地添種一次，故行程為，即;播種機幅寬行距行數(shù)；取最小值；則，種子箱容積。（2）肥箱容積： （3-17）；取最小值；則，肥箱的容積。（3）條播機種子箱長度的計算可用下式計算： （3-18）式中：行距，;開溝器數(shù)量。本設計中， 。種子箱排種孔直徑的確定種子能夠通過的最小孔徑，一般用實驗確定。根據(jù)實驗，孔徑是種子尺寸的函數(shù)，其經(jīng)驗公式為28: