1.1設(shè)計(jì)的目的和意義五大糧食作物。2008年種植面積6995.1萬畝，總產(chǎn)量達(dá)1415.6萬噸，均位列世界第一，占世界的近1/4"。馬鈴薯用途已滲透到我國工農(nóng)業(yè)的多方面，市場(chǎng)需求旺，增值潛國食物安全，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)展，優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)場(chǎng)需求，意義十分重大2。機(jī)械化播種可以省種10公斤/畝，采用機(jī)械化規(guī)范化栽培，可增產(chǎn)250公斤/畝。與人工作業(yè)相比，馬鈴薯機(jī)播可提高工效3倍。發(fā)展馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化，對(duì)提高馬鈴薯綜合生產(chǎn)能力，保障食物安全作業(yè)效率很低，不易于大面積播種，制約了馬鈴薯種植的發(fā)展速度3。據(jù)調(diào)查研究，現(xiàn)在還沒有適宜的馬鈴薯種植機(jī)械。研制出能夠夠大幅度的提高我國馬鈴薯種植的勞動(dòng)生產(chǎn)率，減馬鈴薯播種機(jī)對(duì)于改善現(xiàn)在的問題具有重要的意義4。1.2馬鈴薯播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀近年來，隨著馬鈴薯在我國大量的種植、研發(fā)并推廣與馬鈴薯的生產(chǎn)相適應(yīng)的機(jī)械取得了很大的進(jìn)展，尤其是在馬鈴薯種植機(jī)械方面達(dá)國家相比還有一定的差距，但是隨著我國小。各種先進(jìn)的馬鈴薯播種機(jī)不斷問世，并在全國到目前排種裝置仍然是播種機(jī)最為關(guān)鍵的部件，先進(jìn)的排種器以及排種原理對(duì)播種機(jī)的效率的提高還是有著很重要的作用的，到現(xiàn)在，世界上所有的排種器像離心式排種器、外槽輪式排種器、以及各種圓盤式排種器等幾乎都被我國的學(xué)者們涉獵了；而具有我國獨(dú)創(chuàng)特色的鏈條定格式精量排種器、紋盤式排種器、鏈輪窩眼輪式排種器也獲得了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，但是在馬鈴薯播種機(jī)械上，先進(jìn)的排種器以及排種方式依然是制約播種機(jī)效率的瓶頸問題。因此在已經(jīng)解決現(xiàn)有播種方式的情況下研制與我國現(xiàn)狀相應(yīng)的播種機(jī)顯得是非常重要。顯然，在大型排種器方面，我國應(yīng)該朝著孔帶式精密排種器、氣流輸送式條播排種器以及傾斜圓盤指夾式排種器、氣力式精密排種器的方向直線發(fā)展。新的排種原理包括機(jī)械式排種原理和氣力式排種原理等，要想在這方面發(fā)展新的排種原理也應(yīng)得到廣泛的采用(陳興田，2001)5。圖1-3、1-4為我國主要的馬鈴薯播種機(jī)械。[9]1.2.2國外發(fā)展現(xiàn)狀國外馬鈴薯播種機(jī)發(fā)展較早，成型較快，現(xiàn)已初具規(guī)模。發(fā)達(dá)國家馬鈴薯播種效率的提高其根本原因?qū)崿F(xiàn)了播種機(jī)械化、集約化生產(chǎn)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，發(fā)達(dá)國家的馬鈴薯播種機(jī)械產(chǎn)品更加多樣化、性能更可靠。計(jì)算機(jī)、機(jī)電一體化、自動(dòng)化等高科技領(lǐng)域技術(shù)的應(yīng)用，使馬鈴薯播種作業(yè)更加精確化，更能滿足人們使用的方便性、安全性與舒適性的要求5。馬鈴薯播種機(jī)在美、蘇、日、意、德等國家得到了充分的發(fā)展。其主要部件即排種裝置主要發(fā)展了穿札針式、舀上杯鏈?zhǔn)?、舀上傾斜板鏟斗式、輸送帶斗式等6。經(jīng)過多年的發(fā)展它們的結(jié)構(gòu)功能已比較完善，有很多值得我們學(xué)習(xí)的地方。圖1-1、1-2為國外一些馬鈴薯播種機(jī)：現(xiàn)在有的機(jī)械已經(jīng)能夠在耕整過的地上一次完成開溝、播種、噴藥、覆土起壟及鎮(zhèn)壓等聯(lián)合作業(yè)，但是通過對(duì)各種產(chǎn)品的具體對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其主要部件運(yùn)用原理大體相同，且都存在問題。首先播種機(jī)不能滿足各種地區(qū)不同的需求，有的對(duì)整地要求過高，有的不能變換行距，有的不是很成熟，需要太多人力配合。其中明顯的缺陷有以下幾點(diǎn)：1、種箱排種器仍然需要人力監(jiān)視種子充種與漏種情況。2、覆膜壓實(shí)后膜上需要人力覆土從而促進(jìn)種子能夠頂破薄膜。本設(shè)計(jì)的目的是結(jié)合馬鈴薯薯種的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和種植要求，借鑒國內(nèi)外研究成果，一次性完成馬鈴薯的播種、施肥、噴藥、覆膜、覆土，并實(shí)現(xiàn)馬鈴薯的精密播種。實(shí)現(xiàn)播種的穩(wěn)定均勻性，解決漏播的問題。將現(xiàn)代的傳感器技術(shù)應(yīng)用其中，增加播種的精度，以及對(duì)化肥農(nóng)藥播撒量的精確控制。改進(jìn)播種勺的形狀，力求完善播種的完整性，從根本上解決漏播的問題。42.1設(shè)計(jì)原則總體方案擬將噴藥裝置、排種裝置、覆土裝置、鎮(zhèn)壓裝置及施肥裝置與選用拖拉機(jī)融為一體，使之能夠一次性的順利完成開溝、施肥、播種、覆蓋、鎮(zhèn)壓等功能?；疽笫菓覓鞕C(jī)構(gòu)要有效的控制工作部件作業(yè)時(shí)的播深以及運(yùn)輸時(shí)的通過性。排種裝置要確保在播種過程中出現(xiàn)漏播、重播等現(xiàn)象的幾率一定不能不超過2%。另外開溝器能開出平整的地溝外還要具備一些獨(dú)特的功能即自動(dòng)覆土功能。覆土裝置能夠完全覆蓋種溝以及開出兩邊壟溝。鎮(zhèn)壓輪的作用就是保持土壤濕度，所以要求鎮(zhèn)壓效果好，當(dāng)然作業(yè)后的地面要平整。覆膜裝置后的覆土犁能夠?qū)⒁欢ǖ耐粮采w到膜上，起到壓實(shí)的作用。2.2基本結(jié)構(gòu)該馬鈴薯播種機(jī)的結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的播種機(jī)上有所改進(jìn)。但有傳統(tǒng)機(jī)型上的開溝器、輸肥管、種箱、肥箱、覆土器、排種器等部件，它還增設(shè)計(jì)了鎮(zhèn)壓輪、覆膜、覆土裝置，在機(jī)架的前梁上有上、下懸掛架用于與拖拉機(jī)連接，并且有拖拉機(jī)的主軸輸出動(dòng)力給旋轉(zhuǎn)爪式覆土器。種、肥箱側(cè)板固定在機(jī)架中間橫梁的上方，前邊為肥箱，后邊為種箱。下邊固定排肥、排種裝置。在肥箱前面有一根安裝開溝器的梁，通過U型螺栓將開溝器的扁鋼鎖住從而可以調(diào)節(jié)開溝深度。開溝器在橫梁上可根據(jù)需要進(jìn)行橫向移動(dòng)來調(diào)節(jié)行距，機(jī)架的后梁用來連接鎮(zhèn)壓輪。2.3方案原理拖拉機(jī)通過三點(diǎn)懸掛連接播種機(jī)在田間行走。由地輪限制高度。施肥開溝器開出肥料溝?；事淙霚蟽?nèi)。播種開溝器開出種溝，種子落入溝內(nèi)。施肥與播種的動(dòng)力都來源于地輪，地輪上安裝兩個(gè)鏈輪，分別連接排種器的鏈輪，排肥器的鏈輪。用旋轉(zhuǎn)爪式覆土器對(duì)播種溝進(jìn)行覆土，動(dòng)力來自于拖拉機(jī)的主軸輸出。用刮平板將壟面處理平整，然后由鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓密實(shí)。薄膜掛在掛膜輥上，隨著機(jī)器的前進(jìn)滾動(dòng)。拉出的薄膜首先經(jīng)過壓膜輥的鋪平，然后被壓膜輪壓在壟壁上，再由覆土圓盤犁覆土。覆土圓盤犁翻起的一部分土經(jīng)膜上覆土器蓋在薄膜上。通過對(duì)多種方案的研究對(duì)比，得出以下方案，見圖2-1。1)具體工作方式：拖拉機(jī)通過機(jī)架上的懸掛裝置連接播種機(jī)在田間行走；起壟單向犁開出寬為90cm的壟；施肥開溝器開出肥料溝，化肥落入溝內(nèi)；播種開溝器開出種溝，薯塊落入種溝。施肥播種的主要?jiǎng)恿碜杂诘剌啠剌喩习惭b有2個(gè)鏈輪，分別連接排種輪、排肥輪。施肥播種后由刮板器將壟土整平，然后由鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓。薄膜掛在掛膜輥上，隨著機(jī)器的前進(jìn)滾動(dòng)，將薄膜附在壟上。拉出的薄膜首先經(jīng)過壓膜輥的鋪平，然后被壓膜輪壓在壟壁上，再由覆土圓盤犁覆土。覆土圓盤犁翻起的一部分土經(jīng)膜上覆土器蓋在薄膜上。同時(shí)自動(dòng)補(bǔ)種裝置能檢測(cè)到需要補(bǔ)種的種勺，自動(dòng)補(bǔ)種，減少人力的工作量。2)方案分析：(1)本方案能達(dá)到所有的性能指標(biāo)。。(2)種箱下部安裝部件太多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。(3)傳動(dòng)方案簡單，距離短，由此產(chǎn)生的誤差小。(4)自動(dòng)補(bǔ)種裝置能徹底解放人力勞動(dòng)。此機(jī)器功能比較完善，幾乎能夠完成所有農(nóng)藝要求的工序。對(duì)地塊的適應(yīng)性也比較好，只是要求播種前地已耕整好即可。播種機(jī)的壟距、壟高、行距、行寬、株距、播深、施肥深度的參數(shù)都可調(diào)，且調(diào)節(jié)方便。另外，本機(jī)盡量減少重要加工面，從而減少成本，真正做到低成本高效率。此方案有眾多優(yōu)點(diǎn)。首先保證了所有的工作能夠完成，其次在其結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用自動(dòng)檢測(cè)補(bǔ)種裝置，能夠徹底解放勞動(dòng)力。不再需要任何人坐在機(jī)架上進(jìn)行人工補(bǔ)給。再者加入膜上覆土裝置，省掉后面尾隨的人工膜上覆土人員，提高出芽率。2.5主要工作參數(shù)Tab.2-1PotatoPlantermainoperatingparame配套動(dòng)力作業(yè)速度播種行數(shù)2行距可調(diào)株距可調(diào)播深可調(diào)施肥深度可調(diào)比播深大壟寬可調(diào)覆土厚度壟高可調(diào)3.1傳動(dòng)裝置參數(shù)確定為了能夠保證傳動(dòng)比的正確，選用鏈傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，它由鏈條和鏈輪組成，通過鏈條和鏈輪的嚙合來傳動(dòng)。與摩擦型的帶傳動(dòng)比較，鏈傳動(dòng)無彈性打滑和整體打滑現(xiàn)象，因而能保證平穩(wěn)的傳動(dòng)比輸出輸入，傳動(dòng)效率高，節(jié)省能源，保證設(shè)計(jì)要求的各種標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)它比帶傳動(dòng)的軸向壓力小，從而不需要選擇更粗的軸，節(jié)省材料。與齒輪傳動(dòng)相比較鏈傳動(dòng)的制造成本和安裝成本要比齒輪傳動(dòng)低很多，因此綜合考慮選用鏈傳動(dòng)條是排種鏈需要的動(dòng)力路線。排鐘鏈輪與排肥鏈輪各放置于機(jī)架的一側(cè)。保證了機(jī)器整體的受力以及動(dòng)力性能，安裝簡便。傳動(dòng)裝置主要由輪胎，輪胎軸，排肥鏈輪組，排種鏈輪組等結(jié)構(gòu)組成?，F(xiàn)確定其主要3.2傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)3.2.1地輪在該播種機(jī)中，行走輪的作用是限深，而且還是排種、排肥的主動(dòng)輪。因而在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該滿足的條件是：(1)滑移系數(shù)要求要小，一般盡量不要超過9%,這樣就能提高播種的均勻性；(2)具有較大的剛度、強(qiáng)度、韌性等機(jī)械性能；(3)對(duì)各樣的地表都有較強(qiáng)的適應(yīng)性，并且避免在地表高低不平的情況下作業(yè)，出現(xiàn)行走輪輪被架空而不轉(zhuǎn)動(dòng)，造成不排種、不排肥的問題，。地輪主要參數(shù)如下：1)為了保證60cm到90cm的壟寬，地輪間距應(yīng)能夠在地輪軸上的調(diào)節(jié)范圍為70cm~90cm。即每側(cè)地輪在軸上的軸向移動(dòng)距離應(yīng)保證達(dá)到15cm。2)地輪軸徑：參考其他播種機(jī)考慮到機(jī)器載荷不大，選用安裝地輪處軸徑為30mm。3)地輪寬度：20cm4)地輪直徑：根據(jù)設(shè)計(jì)的使用條件和性能指標(biāo)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定為D=80cm。根據(jù)以上的設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)拖拉機(jī)的外形尺1)排種鏈輪設(shè)計(jì)(1)鏈輪齒數(shù)Z?和Z奇數(shù)，并盡可能與鏈節(jié)數(shù)互質(zhì)，取Z?=17,Z?=25。(2)傳動(dòng)比(3)選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距(4)計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距查《機(jī)械設(shè)計(jì)》14知，初選中心距32P由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[14式(9—16)計(jì)算鏈節(jié)數(shù)(5)確定鏈輪主要參數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》14表9—1和表9—3,表9—4得齒全寬bn=(n-1)p.+b=11.94mm分度圓直徑Z?=17代入上式得d?=103.7mmZ?=25代入上式得d?=151.9mm齒根圓直徑d=d-d?d?=115.7mm代入上式得d=103.8mmd?=188.3mm代入上式得dr?=176.4mm齒頂圓直徑d=d+1.25P-d?d?=103.7mm代入上式得d=127.6mmd?=151.9mm代入上式得da?=200.2mm直徑dk?為地輪軸處相應(yīng)安裝直徑30mm,直徑dk?為排種鏈軸處相應(yīng)的安裝直徑30cm,其余相關(guān)參數(shù)見附錄。2)排肥鏈設(shè)計(jì)(1)鏈輪齒數(shù)Z1和Z?由《機(jī)械設(shè)計(jì)》14知，鏈節(jié)數(shù)通常為偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪數(shù)為奇數(shù)，并盡可能與鏈節(jié)數(shù)互質(zhì)，取Z?=17,Z?=25。(2)傳動(dòng)比(3)選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距參照其他播種機(jī)選擇型號(hào)12A節(jié)距為19.05的滾子鏈。(4)計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距查《機(jī)械設(shè)計(jì)》14知，初選中心距23P計(jì)算鏈節(jié)數(shù)為了避免使用過度鏈節(jié)，應(yīng)將計(jì)算出的鏈節(jié)數(shù)圓整為偶數(shù)Lp=80。(5)確定鏈輪主要參數(shù)滾子鏈輪主要尺寸及齒廓尺寸示意圖如下圖3-1鏈輪查《機(jī)械設(shè)計(jì)》[14表9—1和表9—3,表9—4得齒寬br=0.95×b?=0.94×12.57=11.81mm齒全寬ben=(n-1)p?+b=11.94mm分度圓直徑Z?=17代入上式得d?=103.7mmZ?=25代入上式得d?=151.9mm齒根圓直徑d=d-d?d?=103.7mm代入上式得d=103.8mmd?=151.9mm代入上式得dr?=176.4mm齒頂圓直徑d=d+1.25P-d?內(nèi)徑di為地輪軸處相應(yīng)安裝直徑30mm,dk?為排肥鏈輪軸處的直徑17cm。其余相關(guān)參1)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》[14表15—1得軸的材料選用45鋼正火、回火處理。2)軸上零件的裝配方案為：排肥鏈輪、軸承座、軸承、軸承座蓋、排種鏈輪、地輪3.3肥箱總成由《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》17第393頁知，種肥箱的容量根據(jù)播種工作幅寬、播種量或施肥量、播種行程和種子或化肥密度而定。工作時(shí)會(huì)因箱內(nèi)種子肥料太少而影響排肥排種性能，至少應(yīng)留有10%。塊長度的兩倍。此處取200mB——工作幅寬(m):0.9mQmx-單位面積最大播種量或施肥量(kg/hm2)此處為1500kg/hm2查《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》17第370頁表6—4—2得，此處選用外槽輪式排肥器。無需設(shè)計(jì)選用即可，外形尺寸100mm×110mm×120mm。該排肥器排量穩(wěn)定均勻，排肥量調(diào)節(jié)由設(shè)計(jì)綜合優(yōu)化種箱外形大體為1600mm×300mm×500mm排肥箱的內(nèi)部做成傾斜的形狀，以便于肥料的下落。同時(shí)肥箱選用3毫米的鋼板焊接3.4種箱總成計(jì)需要足夠的容積。但是一般種箱的容量也不能設(shè)計(jì)的過于大，那樣很可能會(huì)增加機(jī)器的負(fù)擔(dān)，從而對(duì)播種機(jī)的的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響，可能還會(huì)影響機(jī)組的縱向移動(dòng)性，從而影響播種機(jī)的效率。除此以外，種箱還應(yīng)該具有堅(jiān)固耐用的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)輕巧，并具有一定的剛性和韌性，也得具備防水和防潮的能力；另外種箱要便于加種、卸種和清種，因此該機(jī)所選的種箱形狀為錐臺(tái)型(上口直徑大，下口直徑小)。這樣便于種子向下滑落，有利由經(jīng)驗(yàn)值得種子的平均直徑為5cm,則單個(gè)種子體積為實(shí)際中種箱的容積往往要比設(shè)計(jì)數(shù)值稍微大一些，因此本次設(shè)計(jì)取種箱的容積為3.4.2排種器的選型及結(jié)構(gòu)的選定(1)根據(jù)馬鈴薯種塊的結(jié)構(gòu)特性，決定選用單排式升運(yùn)鏈?zhǔn)脚欧N器來應(yīng)用在該馬鈴(2)排種器的工作原理：播種機(jī)向前進(jìn)，帶動(dòng)地輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)地輪上的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。安裝在軸上的排種鏈主動(dòng)輪也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鏈輪將固定的傳動(dòng)比傳遞給從在同一根軸上，從而排種器便被驅(qū)動(dòng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，通過鏈條帶動(dòng)主動(dòng)輪勺，將種子從種箱中取出。升運(yùn)到從動(dòng)輪處轉(zhuǎn)動(dòng)放下(3)升運(yùn)鏈?zhǔn)脚欧N器的工作性能及結(jié)構(gòu)參數(shù)①馬鈴薯播種機(jī)的行進(jìn)速度受排種鏈輪的限制。防止因鏈速過快而使種子甩出種勺，同時(shí)要保證播速不能太慢。由經(jīng)驗(yàn)值得最佳播種速度為3.2km/h,既為V=0.89m/s。②作業(yè)速度應(yīng)該與取薯勺線速度一致，若要播種質(zhì)量比較好，則過0.6m/s;取種勺的速度增加，則會(huì)降低取種的精確性，出現(xiàn)漏播和重復(fù)播種的現(xiàn)象。大③鏈條的工作長度L:如果鏈條的長度太大，將會(huì)增大兩鏈輪之間的距離，從而增大輸成輸種時(shí)的種薯來不及緩沖而從取薯勺滑落，從而影響了排種的均勻性。因此鏈條的工作長度應(yīng)該是根據(jù)最合適的中心距來選取的。一般鏈條長度在200cm左右，種子的升運(yùn)高度不超過50cm3.4.3升運(yùn)鏈相關(guān)系數(shù)的確定(1)最開始設(shè)定的理論株距為200mm,因此在行走輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈后所需要播種的個(gè)數(shù)n可以通過公式2—2計(jì)算得到：D——行走輪的直徑。通過已知數(shù)據(jù)D=80cm。算得n=11個(gè)(2)取薯勺之間的間距即株距B本次設(shè)計(jì)決定選用鏈條節(jié)距p=19.05mm,長度為1.6m的12A型滾子鏈，鏈條的速度略為0.27m/s,是最佳速度v=0.5m/s的0.54倍，因此可以通過縮小株距來滿足排種的需要，即將株距縮小到原來的0.54倍，再根據(jù)節(jié)距和鏈條長度來進(jìn)行調(diào)整。通過計(jì)算，整個(gè)鏈條共有88節(jié)，為了達(dá)到最佳的排種效果，需要24個(gè)取薯勺，因此其中16個(gè)取薯勺由4個(gè)鏈結(jié)組成，另外8個(gè)由3個(gè)鏈結(jié)組成。因此每個(gè)取薯勺之間的平均距離也就是株距B=88/24×19.05≈70mm,能保證有足夠的空間來克服充不上種的情(3)取薯勺尺寸的確定對(duì)于取薯勺所要求的尺寸標(biāo)準(zhǔn)，為了滿足種子位于取薯勺的中間，取薯勺能夠完整的取薯，同時(shí)又不會(huì)將多余的種薯取進(jìn)，所以將取規(guī)格為40mm×40mm×40mm,這里取取薯勺的寬度應(yīng)半徑為40mm的碗狀結(jié)構(gòu)，下部有托盤組成。托盤為邊長為50mm的正方形。整個(gè)取種勺的高度為40mm,完全可以將種子置于其3.5種子自動(dòng)補(bǔ)償裝置在取種勺的取種過程中，由于機(jī)器的震動(dòng)，以及取種勺的不穩(wěn)定性，一定會(huì)造成取種勺的漏取的情況，從而會(huì)造成種子的漏播，嚴(yán)重影響馬鈴薯的產(chǎn)量。在以往的裝置中，常常會(huì)選用人工補(bǔ)償漏種的方式進(jìn)行補(bǔ)償操作，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，增加拖拉機(jī)的負(fù)載，而且也具有一定的危險(xiǎn)性，作業(yè)環(huán)境十分惡劣，也不利于機(jī)械化的推廣。因此設(shè)計(jì)一種能夠自動(dòng)補(bǔ)償漏種的裝置，從而達(dá)到徹底解放勞動(dòng)力的目的。3.5.1設(shè)計(jì)原理現(xiàn)在較多的引用傳感器自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。由《測(cè)試技術(shù)》[17第122頁知，光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線到紅外線的光能量并能將光能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件。由于光通量是隨被測(cè)量而變化，所以光電流就成為被測(cè)量的函數(shù)。選擇遮光式的光電傳感器，其工作方式如下所示：被測(cè)物體位于恒定光源與光電元件之間，光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)物遮去一部分，使作用在光電元件上的光通量減弱。光電元件檢測(cè)到光的變化，如果被遮蔽光的長度大于一個(gè)種勺的高度，那么說明馬鈴薯取種成功，而如果被遮蔽的光的長度等于一個(gè)種勺的長度，那么說明馬鈴薯取種勺沒有取種。光電元件經(jīng)過放大器和一系列的信號(hào)處理過程，將信號(hào)傳遞給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)接受到信號(hào)，將步進(jìn)一定的角度，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)的皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)輸送皮帶上的種薯進(jìn)入到取種器的取種道內(nèi)，這樣就可以補(bǔ)償種子。所選取的電動(dòng)機(jī)以及皮帶的參數(shù)都是標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)，只是需要在皮帶上固定安裝塑料制的擋板。具體設(shè)計(jì)如下圖所示：1、種薯2、塑料擋板3、帶輪4、皮帶5、電動(dòng)機(jī)軸6、帶輪3.5.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇因?yàn)樗鶐?dòng)的種薯個(gè)數(shù)較少，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第2689頁，選擇70BF1—3,具體參數(shù)見附錄。3.5.3皮帶的選擇由于皮帶所帶動(dòng)的種薯個(gè)數(shù)較少，所以皮帶的長度不宜過長，結(jié)構(gòu)盡量簡單，便于種薯的運(yùn)輸取種。所以選擇平帶傳動(dòng)。平帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)效率高，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心距較大的情況下應(yīng)用較多。根據(jù)已經(jīng)設(shè)計(jì)的機(jī)架結(jié)構(gòu)，結(jié)合種薯的實(shí)際大小，選擇平帶的寬度為60mm,平帶長度為1400mm,帶輪直徑80mm。4土壤工作零部件參數(shù)確定土壤工作零部件件主要包括起壟單向犁、施肥開溝器、播種開溝器、刮平器、鎮(zhèn)壓輪。4.1施肥開溝器開溝器的作用是在播種機(jī)作業(yè)時(shí)開出肥溝種溝，將種子肥料導(dǎo)入溝內(nèi)并用濕土覆蓋完好。對(duì)開溝器的要求是：開溝直、深度一致，符合要求，種子在溝內(nèi)分布均勻，不刮土層，不讓土中雜物造成擁塞，對(duì)土壤適應(yīng)性好，結(jié)構(gòu)簡單，阻力小?。施肥開溝器：采用芯鏵式開溝器，它結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低?？勺约褐圃?，用三塊鋼板焊接而成，開溝效果較好。施肥深度為10cm～15cm,開溝寬度設(shè)計(jì)為4cm,參考芯鏵式開溝器，施肥開溝器用三塊鋼板焊接而成。如圖3-3鋼板的厚度為3mm,參考其他播種機(jī)選擇其它參數(shù)。開溝器上方用4mm方鋼管焊接，方鋼具體尺寸有安裝條件決定。其具體尺寸見附錄播種開溝器：播種開溝器是在播種機(jī)作業(yè)時(shí)開出種溝，將種子導(dǎo)入溝穴內(nèi)，并使?jié)裢粮采w完好。并且使得種子在溝內(nèi)分布均勻，不刮土層，不讓土中雜物造成阻塞，結(jié)構(gòu)簡單根據(jù)實(shí)際情況，查閱相關(guān)資料，最后確定選擇雙圓盤開溝器，如圖3所示。該開溝器有兩個(gè)相互傾斜對(duì)稱安裝成家教的平面圓盤。工作時(shí)在土壤反力的作用下繞自己的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。該開溝器具有開溝平整，溝寬一致，種子覆蓋率好的特點(diǎn)，但是結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜，價(jià)格相對(duì)高。會(huì)增加成本。根據(jù)該播種機(jī)能達(dá)到精確播種，完全覆土的特點(diǎn)，選用該型開溝器。4.3覆土器開溝器只能使少量濕土覆蓋種子，不能滿足覆土厚度的需求，通常還需要在開溝器后面安裝覆土器。對(duì)覆土器的要求是覆土深度一致，在覆土?xí)r不改變種子深度的位置。根據(jù)上述分析，選擇覆土圓盤式覆土器，該覆土器能夠適應(yīng)行距較寬、所需覆土量大的工作需求。要求覆土嚴(yán)密并且有一定中耕作用。4.4刮平器刮平器的作用是將開溝播種之后的壟表面刮平并有一定的壓實(shí)作用，同時(shí)為后續(xù)的鋪膜工序做好準(zhǔn)備。其尺寸為700mm×3mm×10mm。彎折處角度為160°,上側(cè)用鋼材焊接并鉆有孔以便安裝在機(jī)架上。刮平器用彈簧和鉸鏈安裝在機(jī)架上，起到鎮(zhèn)壓的作用，當(dāng)刮平器收到土壤的阻力時(shí)，能夠較平整的將土壤刮平。同時(shí)彈簧選用圓柱螺旋拉伸彈簧，自由高度為90mm,中徑為25mm,截面直徑為4mm,選用半圓鉤環(huán)形便于安裝。4.5鎮(zhèn)壓輪由《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[17第388頁知，播種同時(shí)鎮(zhèn)壓有利于種子與土壤緊密接觸，有利于種子發(fā)芽與生長；可減少土壤中的大孔隙，減少水分的蒸發(fā)，以使土壤保墑，可加強(qiáng)土壤毛細(xì)管作用；使水分沿毛細(xì)管上升，起到“調(diào)水”和“保墑”作用。鎮(zhèn)壓輪對(duì)土壤的壓強(qiáng)主要根據(jù)土壤性質(zhì)、水、密度和馬鈴薯的播種要求決定，一般為30～50KPa。鎮(zhèn)壓輪的壓力大小取決于鎮(zhèn)壓輪自身的重力和作用在它身上的機(jī)器重力。對(duì)鎮(zhèn)壓輪的要求為轉(zhuǎn)鐘靈活、不粘土、不壅土，鎮(zhèn)壓力可以靈活調(diào)整，鎮(zhèn)壓后地表不產(chǎn)生鱗狀裂紋。此處采用圓柱鎮(zhèn)壓輪，采用3mm厚鋼板焊接而成，半徑7cm,安裝處長50mm,直徑為4.6除草劑噴灑裝置藥筒掛接在拖拉機(jī)后側(cè)，同時(shí)由于機(jī)架上取消了人為補(bǔ)償漏播的座椅，機(jī)架上不必坐人。所以藥筒起到了增加機(jī)器重量，增加抓地力的作用。除草劑的噴頭采用的是標(biāo)準(zhǔn)的噴灑裝置。噴桿長度選擇與馬鈴薯的壟寬相同，這樣可以盡可能的覆蓋所有可能生長出雜草4.7鋪膜裝置鋪膜裝置包括掛膜輥、鋪膜輥、壓膜輪及覆土圓盤犁組成。其主要尺寸見下表。Tab.3-1Filmingdevice名稱尺寸備注掛膜輥可調(diào)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)靈活對(duì)薄膜無傷害壓膜輪上下可調(diào)壓力適中4.8覆土裝置查《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》第七十二頁可知，選擇圓盤式覆土器，該覆土器能夠滿足行距寬的需要，并且能夠保證覆土完整，完全將地膜邊緣覆蓋。全部采用可旋轉(zhuǎn)，可上下移動(dòng)的連接方式。4.9膜上覆土裝置此裝置是其它機(jī)型所沒有的。主要包括兩個(gè)滾動(dòng)圓筒，它能夠?qū)⒂蓤A盤犁翻入的土壤經(jīng)過圓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)覆蓋在地膜上，防止種子無法頂破薄膜而被曬死1。同時(shí)要求圓筒不能將薄膜刮破，這就要將圓筒邊緣處理卷邊。形狀見下圖3-4。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意圓柱斷開處應(yīng)稍微大于播種開溝器的調(diào)整幅度。主要尺寸見附錄圖紙。4.10機(jī)架機(jī)架起到安裝所有零部件的作用，是整個(gè)機(jī)器的骨骼。同時(shí)機(jī)架要有足夠的強(qiáng)度支撐起整個(gè)機(jī)器。設(shè)計(jì)機(jī)架是要考慮到所有零部件的安裝調(diào)整，考慮到農(nóng)藝要求。要使各部件在機(jī)架上不發(fā)生干涉，便于調(diào)節(jié)。(1)成型方式：考慮到成本及參照目前市場(chǎng)上大部分農(nóng)業(yè)機(jī)械的機(jī)架結(jié)構(gòu)，采用型(2)大體結(jié)構(gòu)：機(jī)架前方與拖拉機(jī)采用三點(diǎn)懸掛方式掛接，因此需設(shè)計(jì)懸掛點(diǎn)。要安裝起壟單向犁，為了便于上下左右調(diào)節(jié)，犁安裝架與機(jī)架采用U型螺栓緊固。安裝開溝器處要能上下調(diào)整。要設(shè)計(jì)上種肥箱的安裝點(diǎn)，鎮(zhèn)壓輪、掛膜輥、壓膜輥、壓膜鋪膜輪、噴藥頭、座位、覆土圓盤犁和膜上覆土機(jī)構(gòu)的安裝點(diǎn)。1)由《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》5第339頁知犁的牽引阻力為P=kab由《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》5第339頁表14—2查的土壤的犁耕阻比為k=4N/cm,因此1)由《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》第77頁知開溝器每米平均阻力位980~1370N,取1000N。施肥開溝器長度為20cm,其阻力為2)由《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》⑤第71頁表3—4知，播種開溝器平均阻力為200～400N,取300N。3)查《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》17第1856頁，表IV—8得，土壤對(duì)鋼的摩擦系數(shù)為0.577—0.721,查《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》17第1859頁，表IV—11得土壤比阻為4)查《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》5第71頁表3—4知單個(gè)圓盤犁阻力大約為70～120N,由《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》5第78頁公式(3—9)得，播種機(jī)所需功率所選拖拉機(jī)功率應(yīng)大于7.18kw。已知鏈勺距離為20cm,株距為20cm,則由經(jīng)驗(yàn)值知最佳播種速度為6km/h19,即V=1.67cm/s。得N?0=.66r/s鏈輪傳動(dòng)比得N?=0.418m/s6結(jié)論根據(jù)馬鈴薯播種的農(nóng)藝要求，設(shè)計(jì)出集起壟、開溝、施肥、播種、噴藥、覆膜、膜上覆膜等工藝的播種機(jī)。整機(jī)結(jié)構(gòu)合理，使用可靠，維護(hù)保養(yǎng)方便，其性能達(dá)到了設(shè)計(jì)和農(nóng)藝要求，可以獲得以下結(jié)論。1)所設(shè)計(jì)的馬鈴薯播種集起壟、施肥、播種、鎮(zhèn)壓、噴藥、覆膜以及膜上覆土為一體的聯(lián)合作業(yè)馬鈴薯播種機(jī)，大大減輕馬鈴薯播種的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了作業(yè)效率。2)將機(jī)架設(shè)計(jì)為雙層形式，減小機(jī)架的成型難度，同時(shí)便于人在機(jī)架上工作，設(shè)計(jì)3)將三個(gè)開溝器集成到一個(gè)機(jī)械，在一定程度上增加了加工難度，但是這樣為種箱的尺寸及安裝提供了不少方便。4)加入膜上覆土機(jī)構(gòu)，在減少一個(gè)勞力的前提下提高了成活率，減少了后續(xù)人工扣本設(shè)計(jì)機(jī)型還是存在很多問題，主要是對(duì)播種前的地況有些特殊要求，需要提前耕整地表，現(xiàn)有排薯裝置仍存在空穴重播等技術(shù)問題，需進(jìn)一步解決。[1]張漢夫.農(nóng)業(yè)部提出加快推進(jìn)馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化.河北農(nóng)機(jī)，2009,(05):6-7[2]魏廣宇，陶繼哲.2Z-2馬鈴薯施肥栽植機(jī)的設(shè)計(jì)研究.森林工程，2005,[3]冉振龍.馬鈴薯施肥播種機(jī).新產(chǎn)品新技術(shù)，17[4]曾山.貴州馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展模式探討.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008(3):42-44.[5]李寶筏.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué).北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005,08[6]日本農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì).農(nóng)業(yè)機(jī)械手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991,571-574[8]沈德昌，魏建明.意大利F_LLISPED0公司的馬鈴薯種植機(jī)械和收獲機(jī)械.農(nón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