某舵輪穴播式農(nóng)業(yè)播種機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u1186某舵輪穴播式農(nóng)業(yè)播種機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計案例 1231541.1舵輪穴播式播種機(jī)組成及工作原理 1245741.2機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計 26561.3舵輪式槽輪穴播器的設(shè)計 2167821.3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計 295251.3.2工作原理 3103121.4玉米播種機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計 495151.4.1排種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計 4111621.4.3入土成穴器參數(shù)設(shè)計 7129791.4.4穴播器轉(zhuǎn)速確定 91.1舵輪穴播式播種機(jī)組成及工作原理舵輪穴播式玉米播種機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示5643215643211.種箱1.輸種管3.穴播器4.地輪5.前機(jī)架6.固定板和銷軸圖3舵輪穴播式玉米播種機(jī)Fig.3rudderwheelhill-seedercornplanter當(dāng)機(jī)構(gòu)未工作時，將種粒裝入上種箱內(nèi)，通過輸種管與穴播器內(nèi)置相連接，確保種箱處于滿種狀態(tài)。前機(jī)架上的固定板和銷軸與驅(qū)動裝置用平鍵連接，平鍵通過軸套定位，并通過地輪確定穴播器入土深度，以此確保行進(jìn)過程中播種機(jī)穩(wěn)定前行。本機(jī)構(gòu)采用單向播種方式，通過驅(qū)動裝置的行進(jìn)帶動穴播器轉(zhuǎn)動，穴播器采用活動鴨嘴設(shè)計，使從穴播器各活動鴨嘴中排出的種子落在相應(yīng)的溝槽中。利用驅(qū)動裝置的牽引使穴播器連續(xù)滾動播種，活動鴨嘴與土壤接觸時動瓣迅速打開，當(dāng)孔洞的開合度大于種粒長度時，種粒進(jìn)入土壤，實(shí)現(xiàn)播種過程。1.2機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1.1機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計框架主要由前車架、上車架、輪架、叉架、小型支架等組成，前架為框架結(jié)構(gòu)的主體部分。車架橫梁下、銷軸下采用U形螺栓固定，三個播種舵輪盤距按實(shí)際情況設(shè)置。車架長1045mm，寬1450mm，高580mm。機(jī)身涂防銹漆，以降低在工作工程中的磨損腐蝕。機(jī)架焊接采用40x40方鋼，25x25角鋼，92x132x10鋼板。輪架的主要功能是支撐播種器，用機(jī)架帶動播種器向前滾動并順利播種。壓簧安裝在叉柱上，可通過調(diào)整螺母來改變壓簧的預(yù)緊力，從而改變在播種作業(yè)中的排種深度。通過調(diào)整位于上下立柱上的兩對螺母，可以調(diào)整地輪高度，從而限制深度，達(dá)到輪距越大，播種深度越淺；輪距越小，播種深度越深的效果，所采用的的地輪輪徑為200mm。限制各播種輪間行距使其獨(dú)立工作，以確保播種輪可在浮動行進(jìn)中工作。1.3舵輪式槽輪穴播器的設(shè)計1.3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計舵輪式穴播器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，它由若干主要部件組成，其中包括內(nèi)置排種器、槽輪、兩瓣式入土器和開閉式系統(tǒng)，每個入土器都圍繞在舵輪周圍，與舵柄相似，故稱為舵輪式穴播器。二瓣入土穴器及其開閉系統(tǒng)，主要包括定瓣、動瓣復(fù)位件彈簧、定件鉸接螺柱、螺栓等，其結(jié)構(gòu)主要有兩個特點(diǎn)：第一，入土穴器由定瓣、動瓣固定兩部分組成。第二，入土穴器應(yīng)用杠桿原理，其開閉采用擺動從動件盤型結(jié)構(gòu)。1.復(fù)位彈簧1.凸輪3.定瓣4.動瓣5.槽輪6.內(nèi)種箱7.輸種管8.軸9.排種毛刷圖4集成式舵輪槽輪穴播器的結(jié)構(gòu)Fig.4ThestructureofintegratedDibblerwithflutedseedrollerandSteeringwheel在安裝過程中，穴播機(jī)的軸與機(jī)架固定，固定板與軸用平鍵連接，平鍵通過軸套定位，不與機(jī)組一起向前轉(zhuǎn)動。將凸輪和固定板焊接在一起，以確保在單元播種作業(yè)過程中，凸輪相對于機(jī)架是靜止的；內(nèi)置的種子分選機(jī)與動盤固定在一起，與動盤同步旋轉(zhuǎn)；動盤安裝在軸上，通過軸承定位可繞軸旋轉(zhuǎn)。定盤與動盤套在一起，形成穴播器。動瓣采用細(xì)長螺栓與動盤鉸接，并嵌入定瓣一部分。通過復(fù)位拉簧，將動瓣與定瓣固定在一起，形成儲種腔。動瓣與定瓣為中空結(jié)構(gòu)，在定瓣旁預(yù)留空間使其與動瓣組裝，并可使其繞一個細(xì)長螺栓旋轉(zhuǎn)角度。受凸輪作用力時，動瓣繞長螺栓軸轉(zhuǎn)動，按杠桿原理開啟一定角度。動瓣靠近開啟凸輪處有兩個小孔。復(fù)位拉簧兩端分別固定在動盤上以及活動鴨嘴上的倆小孔處。復(fù)位彈簧平行于動盤的端面，并處于輕微拉伸狀態(tài)，以確保在為工作狀態(tài)下入土成穴器常閉。1.3.2工作原理當(dāng)機(jī)器處于未工作時，上種箱內(nèi)裝入種子，將輸種管與穴播器內(nèi)種箱連接，確保內(nèi)置式種盒可持續(xù)排種。玉米播種機(jī)行進(jìn)時，驅(qū)動裝置對穴播器的牽引力，使穴播器的動盤持續(xù)滾動并驅(qū)動內(nèi)置排種器開始排種。槽輪的每個凹槽對應(yīng)一個活動鴨嘴，使從內(nèi)置排種器各溝槽中排出的種子落在相應(yīng)的活動鴨嘴中；動盤轉(zhuǎn)動時，種子沿輸種管進(jìn)入排種器等待排種。入土成穴器在非工作狀態(tài)下關(guān)閉，避免了種子提前掉落，有效地防止了成泥活動和土壤堵塞。在驅(qū)動裝置作用下，穴播器隨機(jī)構(gòu)前行，在重力作用下入土成穴器插入土壤；當(dāng)入土成穴器與地面成90°角后，動瓣頂部與凸輪接觸，在凸輪切向力的作用下，利用杠桿原理旋動螺栓，使動瓣打開。當(dāng)活動鴨嘴開度大于種子的長度時，種子就會從底部進(jìn)入土壤。當(dāng)動瓣上端達(dá)到凸輪保持線部位時，入土成穴器達(dá)到最大開合度；為防止入土成穴器開口達(dá)到最大值時其夾土，故動瓣仍保持在凸輪保持線上移動，直至入土成穴器完全出土；即使入土成穴器在進(jìn)入土壤過程中夾入少量土壤，也會在出土之后掉落；出土后，在復(fù)位彈簧的作用下動瓣關(guān)閉。入土成穴器出土后，部分土壤落回，將種子埋好完成播種。穴播器的連續(xù)滾動使內(nèi)置排種器連續(xù)排種，各個入土成穴器依次重復(fù)上述動作，實(shí)現(xiàn)持續(xù)播種。1.4玉米播種機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計1.4.1排種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計（1）排種器結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計針對舵輪穴播式穴播器的工作特點(diǎn)，本研究設(shè)計了一種可調(diào)式排種器，該排種器采用槽輪排種器，將種子按一定的穴距連續(xù)播種到土壤中，該排種器與舵輪式穴播器的動盤相固定，保證其同步轉(zhuǎn)動，安裝時內(nèi)槽輪各凹槽對應(yīng)一個入土成穴器，保證排種器均勻地向每個槽輪上播種，即一個槽輪上播種的種子按順序排入一個相應(yīng)的槽輪，因此內(nèi)槽輪排種器的排種精度直接影響到入土成穴器的排種精度?？烧{(diào)式內(nèi)置槽輪排種器中槽的尺寸，一般要求稍大于一粒種子的寬度，保證每一粒種子恰到好處地排出，達(dá)到精確穴播的要求。槽輪排種器排種槽的長度即可調(diào)節(jié)排種量，如種子未選優(yōu)，為保證出苗率，最好將排種凹槽一穴的排種量調(diào)節(jié)為粒種子。按設(shè)計要求，由于杠桿式開式穴播器的入穴數(shù)為12個，且穴輪與穴盤同步轉(zhuǎn)動，故為保證內(nèi)置穴盤分種與入穴器排種節(jié)奏統(tǒng)一，本設(shè)計選用帶有12個穴盤的可調(diào)節(jié)穴輪，據(jù)山東理工大學(xué)輕工與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院研究當(dāng)凹槽其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇如下[6]：當(dāng)；凹槽斷面圓弧半徑時，種子的出苗率和成活率最高。故選擇該尺寸。圖5排種器Fig.5Meteringdevice（2）調(diào)節(jié)螺母的參數(shù)設(shè)計調(diào)節(jié)螺母的設(shè)計選擇非標(biāo)件，但根據(jù)整機(jī)特殊結(jié)構(gòu)，采用兩部分焊接而成。一是六角螺母的調(diào)整部分，每邊長度120mm；二是調(diào)整停頓部分。用直徑338mm厚4mm的鋼板制造。在鋼板表面鉆出4個均勻通孔，直徑3mm。四孔中心尺寸為直徑322mm的圓形。特殊的六角螺帽和鋼板焊接，m148內(nèi)螺紋沿軸線攻絲。調(diào)整螺母的工作原理是：通過旋鈕螺母對種盤進(jìn)行調(diào)整，從而間接調(diào)整種盤。將種盤調(diào)整到合適的位置，將螺釘固定在播種機(jī)種盤上，能有效地保證種盤的穩(wěn)定性和精度。圖6調(diào)節(jié)止動部件Fig.6Adjustthestopmember1.4.2動盤及入土成穴器（1）動盤半徑及入土成穴器個數(shù)的確定動盤半徑是穴播器的一個重要參數(shù)，一般以播穴距離、入土成穴長度、穴位個數(shù)為依據(jù)綜合確定。一般而言，播穴距離大，入土后成穴器數(shù)分布廣，則要求動盤直徑大，反之亦然，動盤半徑雖小，但動盤半徑對穴孔大小也有一定影響，但影響不大。動盤工作時滾動向前，為了使穴播器達(dá)到理想的工作速度，應(yīng)使動盤直徑取較大值，但動盤尺寸過大，增大了整機(jī)的重量，對整機(jī)的懸掛極為不利。從以上幾個方面考慮，動盤半徑以160至300mm為宜。穴播器對大粒粒徑種子的半徑取較大；對小粒粒徑種子或用于施肥的穴播器半徑取較小。由山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)小組研制的舵輪穴播玉米播種機(jī)，在試驗(yàn)中暴露出了一些缺點(diǎn)和不足，特別是在拖拉機(jī)牽引下，在土面上滾動播種時，穴播器輪盤振動幅度較大，影響播種質(zhì)量，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，主要原因是穴播器個數(shù)太少，所以，本設(shè)計采用的穴播器數(shù)目為z=12，穴距L=160mm，入土成穴器在動盤外的高度為=80mm播種穴距L為常量,動盤半徑R是根據(jù)播種穴距、入土成穴器的長度和成穴器的個數(shù)綜合確定,即（1）由此求得動盤半徑。（2）動盤厚度P的設(shè)計動盤厚度P與種子粒徑有關(guān)，種子粒徑大，入土成穴直徑就大，入土成穴器徑向安裝在動盤上，與動盤焊接成一體，因此要求動盤厚度也就大；種子粒徑小，相應(yīng)的動盤厚度可以減小。在安裝過程中，各部件之間的間隙應(yīng)盡可能小，以避免漏種或夾種、泥漿堵塞。動盤厚度的計算公式如下：（2）式中，--動盤端面厚度；--定盤端蓋厚度；--定瓣內(nèi)腔直徑；--入土成穴器動瓣安裝后與動盤內(nèi)端面的間隙；--入土成穴器動瓣安裝后與定盤內(nèi)端蓋的間隙，單位均為毫米；經(jīng)分析，本設(shè)計中穴播器的動盤厚度取值為，定瓣內(nèi)腔直徑取為，此時對于整機(jī)結(jié)構(gòu)性能以及種子播種率最好。（3）定盤直徑、厚度的確定定盤的設(shè)計主要是要求能與動盤扣合成完整的穴播器，即其半徑（3）1.4.3入土成穴器參數(shù)設(shè)計按照穴播的原則，穴位越大，影響播種質(zhì)量的穴位越大，如果太小，種子運(yùn)輸不順暢，很容易堵塞。所以，在設(shè)計時，應(yīng)遵循以下原則：在保證種子順利運(yùn)輸?shù)那疤嵯?，盡量減少直徑。（1）定瓣參數(shù)設(shè)計其內(nèi)徑取決于種子顆粒大小，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)一般?。?）式中，--種子最大尺寸值。入土穴器的封閉投種腔必須大于種子最大尺寸，以確保種子順利通過；考慮到鉸接式動瓣的阻隔，因此定瓣、動瓣的內(nèi)徑必須足夠大，以保證在投種腔中有足夠的投種空間。為確保播種作業(yè)時輪盤軸向平均受力，本設(shè)計取定瓣片厚度與輪盤厚度相等，即：動瓣片與輪盤焊成一體，取定瓣外徑，為輪盤厚度36；定瓣內(nèi)徑則可由（5）式中，其值取為：；--動瓣壁厚3；--定盤壁厚3；因?yàn)槎ò旰洼啽P是一體的，定瓣高度實(shí)際上就是指輪盤外的定瓣高度，即為入土成穴器總成在輪盤外的高度，主要取決于作物的播深，同時考慮滑移及土壤松軟程度不同對輪盤實(shí)際滾動半徑的影響，結(jié)合實(shí)踐，本設(shè)計取定瓣高度為。（2）動瓣參數(shù)設(shè)計動瓣部分嵌入定瓣安裝，其外徑與定瓣內(nèi)徑有一定裝配間隙，根據(jù)定瓣的內(nèi)徑值取動瓣外徑值為；則動瓣內(nèi)徑為（6）式中，--動瓣壁厚；--動、定瓣之間的安裝間隙；；動瓣高度可分為動瓣在螺柱轉(zhuǎn)軸以上部分的高度（理論上仍等于入土成穴器總成在輪盤外的高度值，但為了能使動瓣包絡(luò)在定瓣之內(nèi)，動瓣尖端到軸心的半徑應(yīng)該比定瓣尖端小，即（7）式中，--入土成穴器傾角，定瓣壁厚為3mm；動瓣在螺柱轉(zhuǎn)軸以下部分的高度，即：（8）在滿足與凸輪不干涉的情況下，經(jīng)分析各參數(shù)取值為：，，。經(jīng)推算，本設(shè)計取入土成穴器整體高度與穴播器動盤上定瓣高度相同，既影響穴播深度，又影響穴播器出土?xí)r刮土的情況。也就是：h=80毫米。入土穴穴寬應(yīng)根據(jù)作物種子的粒徑來設(shè)計，為保證其不與入土穴穴壁發(fā)生碰撞而堵塞，經(jīng)推算本設(shè)計的入土穴穴寬與動盤厚度相同，即：。（3）入土成穴器角度參數(shù)設(shè)計入土成穴器角度的研究是穴播器研究中的重要步驟，入土成穴器角度的大小直接關(guān)系到穴播質(zhì)量的好壞，入土成穴器的傾角根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取值為，本課題組先前研制的舵輪式穴播器取=45°，但通過山東理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)小組試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，45°角的入土