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机电工程系2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计`1施肥播种机的设计摘要:根据北方以旱地做业为主，为充分使土壤中的水分和温度得到充分的利用，解决小块田地不易使用大型施肥播种机，应用大学所学知识设计了这款手持式施肥播种机。通过对国内外施肥播种机的研究和发展趋势分析后而设计。本文主要介绍了施肥播种机的控制器、种肥箱、排种肥系统、鸭嘴式开沟器等零部件组成和设计。可用于谷物播种和追肥,传统人工播种施肥操作被半机械化所取代,将开沟、播种施肥、覆土一次完成。其采用了简单可靠的机构和通用的零部件,具有携带方便、使用可靠,耗材少、易加工、成本较低等特点。关键词:发展趋势；施肥播种机；开沟器；排种；施肥1引言1.1农业施肥播种机的概述：农业机械化发展程度反映了一个地区农业生产水平。播种质量直接影响作物的产量，为解决低产田问题，提高农业的经济效益，所以本文主要研究设计适合我国北方谷子、小麦、玉米和大豆等作物的施肥播种机。可用其进行根部追肥，提高了肥料的利用率，减少覆土工序。不仅将劳动力解放出来，而且提高了施肥播种的质量。总体而言其据有适用广泛结构合理，优异，紧凑，生产效率高的特点。研究如何高效合理的利用肥料和提高施肥技术对我国农业生产的发展有着非常积极的意义。目前在绝大多数区域由于不合理的施肥，给土壤造成严重的破坏，导致营养成分严重缺乏，土壤板结最终使农田产量降低。实施变量施肥,不仅提高了肥料的利用率，降低了对环境的危害，而且经济，社会效益显著具有显。目前国外变量施肥控制的两种主要方式实时控制施肥和处方信息控制施肥是。由于这些机构价格较高，控制难度大，不适合直接引进。因此,急需研制适应我国发展需要的变量施肥机。小型农业施肥播种机结合旱地、半旱作区的特点及农艺技术要求，较好地解决了机具的结构与性能、成本与功能之间的矛盾是械化保护性耕作技术的关键设备。该机一次作业可完成开沟、施肥、播种、镇压及覆土等多道工序。1.2小型农业施肥播种机的发展状况1.2.1发展现状我国从80年代末便开始研制精密播种机械。由于种子质量、整地条件、机械制造水平及机器价格等因素制约，我国80年代主要是推广半精量播种。为适应农村生产责任制的要求，大量推广了小型单体施肥播种机。90年代以来，我国逐步推广精密播种机，有10多个企业生产了20多种型号的精密播种机。与国外相比我国发展现状相对落后。⑴国内播种机械的发展现状机电工程系2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计`2①施肥播种机的机型种类繁多杂乱，“三化”水平低。不同机型在不同区域的通用性差。给用户带来了使用和维修的不便。主要构件的样式多样，产品结构齐全。从另一角度调查可发现部分播种施肥机在材料选择和加工工艺上都存在着不足之处，只有少部分采用高强度塑料加工。各构件的可靠性低，配合精度低，工作寿命达不到农业作业要求。②传动结构的设计相对落后，不易调节速度，传动不灵活具有较大阻力。塔轮集中变速结构是现在较为先进的传动结构。同时单向超越离合器装置也开始应用于涤纶和传动轴，传动可靠性大大提高。③播种机的施肥技术不成熟。大外槽轮式排肥器应用广泛，排施生物复合肥和混配肥时，产生粘肥和堵肥现象没有得到改善。排施微量元素、粉状农药与液态化肥装置没有得到应用，和相应的重视。国内精密播种机的较高技术水平主要代表机型有：2BDY－6/8/9型高速气力式精密播种机，2BJQ－6/7/8/9型高速气吸式精密播种机，2BJMQ-6型高速气吸式免耕精量播种机。⑵国外播种机械发展现状①气力式播种机逐渐取代了机械式播种机，宽幅、高速且生产效率高目前，国外播种行数已达24行，幅宽可达18.6m;作业速度已由20世纪90年代初的6～8km/h提高到现在的10～12km/h，最高生产率已达到18hm2/h。②播种机的机型完整，适用性好。主要工作部件的多样性、“三化”水平均有所提高。。如美国迪尔公司生产了1700型～1780型8种型号和4，6，8，12，16,24行系列机型，。同时，各型号之间的零部件通用率和标准化程度均达到80%以上，具有理想的适用性以及更换和维修的方便性[12]。③后置或前置挂接式集中种肥箱应用于大型机组播种作业过程中，自动控制系统的应用减少了添加种肥的次数，降低了劳动强度，提高了工作效率。液压折叠机架应用于大型宽幅播种机。具有多样的机构型式，紧凑新颖灵巧的结构，有水平折叠、垂直折叠和平行四杆折叠。④肥播种机的各构件采用先进技术。播深调控，智能化播种整机和播种单体上普遍安装了播深调控装置和智能化播种监视装置。播种机传动系统结构先进、工作可靠且滑移率低其特点是采用多地轮驱动万向轴连接、单向超越离合器和集中变速箱等结构，采了平行四杆仿形限深机构。采用气力式排种器排种器结构形式多样，为防止吸种孔堵塞，已开始采用气吹清种孔结构。⑤新材料、新工艺和新技术的到广泛应用。铝合金、高强塑料和黄铜等新材料应用在了排种器的壳体、播种盘、密封环和刮种刀。精密压铸、模锻和激光加工新工艺的使用提机电工程系2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计`3高了排种器的外观质量。配合件之间的不同材料偶联技术提高了排种器的密封性和耐磨性。⑥采用过载保护装置在播种单体上安装了工作开关控制手柄和过载保护装置，可随时控制每个播种单体的工作状态，并防止排种器的损坏，保证了工作的安全可靠[12]。国外对施肥播种机具的研究已取得较大成就，如美国的JhonDeer、Case、Greatplain，加拿大的Flxei一ocil，澳大利亚的JhonSheaerr等著名公司生产的免耕播种机的性能都比较优良，但是由于种植方式、土地条件以及经济发展等多种因素，国外的免耕播种机从其结构和工作性能等方面均不能适应我国生产条件。1.2.2存在的问题与国外播种机相比，我国播种机结构落后，新技术含量低,整机结构显得笨重，调节不便，作业速度低;液压技术和电子监控技术应用很少，新材料和新工艺还没得到广泛应用，普遍存在着产品内在质量不高、外观质量粗糙和可靠性差等问题。（1）效率低。①工作速度低。目前国外谷物施肥播种机的工作速度已达到15km/h，个别机型甚至达到20km/h，由于受整地质量、土壤各方面条件的限制，播种机高速作业带来一些问题，如排种性能下降，开沟深度变浅，种子在沟里弹跳、滚动加剧，以及驾驶条件恶化等等。因此，目前作业速度不能太高。工作速度大多采用8--12km/h。目前我国的谷物播种施肥机的速度大约为4--7km/h，常在5--6km/h范围内使用。②工作幅宽小。目前西欧谷物施肥播种机的工作幅宽一般为5--6m，而美国、加拿大、前苏联等国家，不少机型可达10--15m，现在我国生产和使用的谷物施肥播种机工作幅宽较大的达到3.6m。③施肥排种效率低。现行应用广泛的施肥排种器都是“一器一行”，即一个施肥排种器播一行种子。（2）外槽轮施肥、排种器工作效果不理想但由于外槽轮排肥排种器的结构所限，排肥脉动性和种子沟内分布不均匀性，是播种施肥机难以实现的主要因素。为了克服传统的外槽轮排种器的缺点，采用新的排肥器，其种类很多，有水平圆盘式排种器、离心式排种器、摆杆式排种器、锥盘式排种器、气力式排种器和气压式精密排种器等。⑶结构复杂、不易调整，机器过重。现在的施肥播种机在工作时需调整较多的部位,给使用者在调整时带来不便，重量过重不易田间行进，对田地破坏严重，在提升，改变播种机运动方向时困难。⑷播种机价格昂贵，通用性差。例如9行免耕播种机其单价为1.75万元,远远高出农机电工程系2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计`4民的购买能力。通用性差，机器生产后不能得到广泛的应用，是机器的经济效益受限。1.2.3施肥播种机的发展前景和趋势⑴发展前景①经济效益分析。一台普通施肥播种机按一年仅使用一季，一季平均工作十五天，为240元，扣除成本和工人工资可计算的十五天的纯利润大约2100元。我国干旱、半干旱的耕地占耕地总面积的1/2以上，根据山东省的地理条件以及现有播种机的种类，决定了包括施肥播种机在内的中小型农机具在今后很长一段时间将拥有巨大的市场直接经济效益相当可观[14]。②前景展望。目前施肥播种机功能比较齐全，播种种子类型多样。结构趋于简单化，操作简便，可靠性强，使用时间长，通用性好，成本价格与普通播种机基本相同，经济效益是普通播种机的2倍，受到了广大农民的欢迎。施肥播种机的发展前景是广阔的，有很强的生命力[14]。⑵发展趋势①发展联合作业的直接施肥播种。施肥播种联合作业是指在播种的同时，完成耕整地、、喷施肥洒液等作业，其优点是多项作业一次完成，提高了工作效率，播种产量，配套动力得到充分利用，节省能源，作业成本与传统播种方法相比降低约30%。同时，机组进地次数次数减少，改善了机具的过度压实土壤的问题。②精密播种机迅速发展。目前在欧美国家，播种已基本实现了精密化。而我国精密播种开始于20世纪70年代初，至今国内还没有成熟的机型。可见高速精密播种机在我国还有广阔的发展空间。③通用性和适应性不断提高：大多数精密播种机都可以播多种作物，通过更换不同直径的排种盘(轮)或排种滚筒，使排种器可以播多种作物种子。为达到不同株距的要求改变排种器工作转速。④广泛采用新原理新技术。目前国外正在发展一些新的播种技术，如静电施肥播种、液体施肥播种、超音速施肥播种，还有目前广泛应用的种子带施肥播种等。例如液压等新技术在目前国外施肥播种机广广泛应用液压技术等新技术。美国塞科尔5000型气压式播种机用液压马达驱动风机；东德A—697型精密施肥播种机装有供驱动排种锥体的液压马达。⑤精密播种机向高速宽幅发展增大播种机的工作幅宽和提高作业速度是除提高机组的工作可靠性、减少故障、简化操作以减少辅助作业时间、提高纯工作时间的利用率外提高播种机工作效率的重要方法。虽然增大播种机工作幅宽可有效地提高生产率，但也使增大了机体，提高了成本，消耗金属多。由于受到田块大小、地头转弯以及道路运输的限机电工程系2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计`5制，使用不方便。因此，国外很重视提高作业速度的研究。2.施肥播种机2.1施肥播种机的分类施肥播种机的种类很多。按施肥播种的方法可分为条施肥播种机、点施肥播种机、精良施肥播种机等；按所播作物可分为谷物施肥播种机、棉花施肥播种机、蔬菜施肥播种机等；按综合利用程度课分为专业施肥播种机、通用施肥播种机和通用机架施肥播种机等；按传动方式可分为单体传动和整体传动施肥播种机；按排肥排种原理可分为强制式、气流式和离心式等；按动力链接形式，可分为人力、畜力和机引施肥播种机，而机引施肥播种机因挂接形式的不同，又有牵引式、悬挂式和半悬挂式三种类型。2.2施肥播种的方法播种施肥是合理地分布种子、化肥，为作物生长创造良好条件的重要因素。应根据作物品种和各地的农业技术要求，采用不同的施肥播种方法。随着科学的发展，播种的方法在不断的改进。基本的方法有条施肥播种、点施肥播种和精良施肥播种三种。2.3播种机的性能要求及性能指标对播种机的性能要求可分为农业技术要求和使用要求。⑴播种机的农业技术要求是：确保作物的播种量、行距株距达到要求、种子在田间播种均匀合理、种子播种在湿土层中、种子损伤率要低、播种深度大致一致、施肥时肥料分施于种子的下方或侧下方，覆土要严密。⑵对播种机的使用要求有：适用于多种种子，可以调整开沟深度且调整后的位置稳定，种箱易于清扫和更换种子。机电工程系2012届机械设计制造及其自动化专业毕业设计`63小型农业施肥机的结构及重要零件3.1小型农业施肥播种机的实体设计图1如图1为小型农业施肥机的实体设计，它能很好的完成施肥、播种作业。它以为玉米、高粱、谷子及大豆等作物施肥或播种，并适用于山地、干旱地区。3.2小型农业施肥播种机的构造图2该机如图2，它主要由1、种（肥）箱、2、料槽、3、机架、4、地轮、5、导管、6、开沟器、7、排肥器、8、覆土器、传动机构及尾轮装置等组成。3.2.1种（肥）箱的设计种(肥)箱为整体结构，中间用隔板相隔，要求有一定的容积，钢性良好，较小的种子流动阻力，降低种子的损伤率，具有合理美观的外形。其主要功用