倾斜圆盘立式精密播种机的设计

青岛农业大学科技论文（设计）题目：倾斜圆盘立式精密播种机的设计姓名：学院：专业：班级：学号：指导教师：倾斜圆盘立式精密播种机的设计摘要：本设计是根据国内外播种机的发展趋势，通用性和适应性不断提高以及本着结构简单操作灵活的原则，而设计的一种能同时完成播种施肥工作的小型多功能精密播种机。该机结构上优点，使之能适应各种田地的播种。小到1-2分大的田块，大到上百亩的田块，不管是平坝、还是浅丘地区；无论是板结的土质，还是疏松的土质都能适应。还可以根据用户的不同需求，配置合适的播种器。通过调节犁铧和种子储存孔的行距，能够轻松地播种小麦、大麦、高粱、大豆、玉米等旱粮作物。本例着重对播种机排种器、排肥器、开沟器、覆土器以及镇压轮等结构进行设计选择。关键词：精密播种；播种机；播种；施肥0引言播种机是农业生产中关键作业环节，必须在较短的播种农时内，根据农业技术要求，将种子播到田地里去，使作物获得良好的发育生长条件。播种质量的好坏，将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮，因而对产量的影响很大。由于精密播种可以保证种子在田间最合理分布，播种量精确，株距均匀，播深一致，为种子的生长发育创造最佳条件，可以大量节省种子，减少田间间苗用工，保证作物稳产高产。因此，现代农业对精密播种机械的要求越来越迫切。1精密播种机的发展现状与趋势1.1我国精密播种机发展现状我国从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播种机。90年代以来，我国逐步推广精密播种机。1.2精密播种机的发展前景在国外，中耕作物如甜菜、玉米、棉花和某些蔬菜、豆类的播种都已大量采用精密播种，主要采用机械式和气力式两种精密播种机。由于气力式播种机对种子尺寸要求不严，不需精选分级，容易达到单粒精播，而且通用性较好，又能适合较高速播种，因此使用气力式播种机越来越多为了提高播种机作业性能和工作可靠性，简化操作、减轻劳动强度、减少辅助作业时间、提高生产率，播种机上越来越多地采用新技术。在工艺材料方面，播种机上采用塑料或尼龙的零件更多了，提高了零件精度，减轻了重量；播种机机架和各种杆件采用薄钢板冷压成异形断面以代替扁钢、角钢和槽钢，增加了刚度和强度，又减轻了重量。2播种机概述播种机的功用是以一定的播量或株穴距，将其均匀地播入一定深度的种沟，覆以适量的细湿土，同时也可施种肥并适当镇压，有时还喷洒农药和除草剂，为种子发芽提供良好条件，以达到高产稳产，提高播种作业的劳动生产率，减轻使用者的劳动强度。2.1播种机类型播种机的类型很多，有多种分类方法。按播种方法可分为撒播机、条播机、点（穴）播机；按联合作业可分为施肥播种机、播种中耕通用机、旋耕播种机、铺地膜播种机；按牵引动力可分为畜力播种机和机引播种机，而机引播种机中，根据和拖拉机不同的连接方式，可分为牵引式、悬挂式和半悬挂式；安排中原理可分为气力式播种机和离心式播种机。2.2播种机主要结构及功能播种中耕通用机：(1)机架多数为单梁式。各工作部件都安装其上，并支承整机(2)排种部件种子相和能达到精密播种的机械式或气力式排种器，包括可调节的刮种器和推种器。(3)排肥部件包括排肥箱、排肥器、输肥管和施肥开沟器。(4)土壤工作部件及其仿形机构包括开沟器、覆土器、仿形轮、镇压轮、压种轮及其连杆机构等。有的精密播种机还配备施撒农药和除草剂的装置。2.3总体配置目前主要是与12-T5马力小四轮拖拉机配套，播种机自带悬挂提升装置。每台（套）播两垄。垄上播平播均可。2.3.1排种器的参数设计用机械方法进行精量播种的排种器大多属于孔型孔式排种器。根据种子的型状和尺寸等因素，设计出各种行孔或窝眼，用以播下每穴数量相等的种子。型孔轮用硬塑料和金属制成，其直径常为120-180mm。窝眼形状可设计成圆锥形、圆弧形或圆柱形。本次设计的型孔轮为圆柱形。2.3.2开沟器参数设计开沟器要求入土性能好，开沟器能在2-10cm内调节入土深度。播种机示意图1-传动装配2-肥箱装配3-机架总成4-支撑轮装配5-播种单机装配6-限深轮等组成部分3中耕作物精密播种排种器中耕作物如玉米、大豆、甜菜、高粱、棉花等采用精密播种，可以节省大量种子和间苗劳力，而且可使幼苗分布均匀，达到苗齐、壮、均有利于增产稳产。达到精密播种的关键是排种器。3.1排种器的技术要求排种器的技术要求大体上有以下几个方面：1、排种器排种均匀稳定，排种均匀性不受外界条件变化而产生严重影响。一台播种机的排种量应该保持一致。2、不损伤种子。3、播种两调节范围要大。4、通用性好。5、工作可靠，不易堵塞。3.2倾斜圆盘立式的特点与适用范围倾斜圆盘式特点是排种通过充种、排种二个过程完成，即种子经过充种盘进入排种盘，然后再排入种沟内。该排种器投种高度较低，利于提高株距均匀性。倾斜配置的排种器提高了充种盘型孔侧向填充能力和自然清种能力，损伤率较低。根据所播作物种子大小，有多种充种盘，排种盘供选用。还可通过传动比的调节来改变株距大小。该排种器主要用于点（穴）播玉米、大豆、甜菜、蔬菜、花生等种子，其使用的作业速度较低。一般不超过6km／h，其排种性能尚好。3.3立式排种器的特点1、结构简单，使用可靠，它由壳体、排种盘和清种刀三个零件组成。钢刀清种干净利落，寿命长，故障少，大大提高了排种器的可靠性。2、排种盘立着用，占空间少，排种器内可装三个播种盘，解决了播种三行位置。3、立式盘能完成大豆双行单粒点播任务，在铧犁播种部件上已经是使用了15年，效果交好。只要种子符合尺寸，破碎率不超过2%，而株距合格率平均都在98%以上。4、立式盘侧充填，充填区域大，360°除投种区60°外都可充填充填时间长，充填性能好，可提高作业速度，垂直窝眼排种器的切速度不大于0.2m/s，而立式盘排种器达到0.62m/s，排种仍然很好，切线速度可提高三倍多5、立式盘排种器种子出口处种子运动方向与机器前进方向相反，减少了种子的绝对运动速度（前进速度减去种子的切线速度），再加投种点低（65mm），大大提高了粒距的均匀性。4外槽轮式排肥器4.1排肥器的要求(1)要有一定的排肥能力，一般施肥量应在5～30㎏／亩范围内可调。排肥量要均匀稳定，不架空、不堵塞、不断条。(2)通用性好，能排施多种肥料。(3)排肥工作阻力不大，工作可靠，使用调节方便，便于箱内剩余肥料的清理。(4)零部件要耐腐蚀和耐磨。4.2外槽轮式排肥器的类型、特点和适用范围外槽轮式结构较简单，适于排施流动性好的松散化肥和复合粒肥。对吸湿性强的粉状化肥易粘结槽轮，引起架空、堵塞。多用于谷物条播机和中耕作物播种机上。振动式排肥器1-排肥凸轮2-弹簧搅龙3-排肥轴4-振动板5-密封胶布6-肥箱7-插板8-肥量调节板5开沟器及其起落机构开沟器的功用主要是在播种机工作时，开出种沟，引导种子和肥料进入种沟内，并使湿土覆盖种子和肥料。5.1开沟器的要求一个良好的开沟器必须符合下列要求：(1)开出的种沟要深浅一致，沟型整齐、平直，开沟深度能在一定范围内调节，以适应不同作物的播深要求。(2)开沟时不乱土层，不应将下层湿土翻至地面，也不可使干土落入沟底，应将种子和肥料导至湿土上。(3)行内中子分布均匀，种子不飞散而应都落到沟底。(4)应有一定的回土作用，使细湿土将种子全部覆盖，以利于种子发芽。(5)要有良好的入土性能和切土能力，工作可靠，不易被杂草、残茬和土块堵塞。(6)结构简单，工作阻力小，调整、维护方便。5.2芯铧式开沟器的结构类型芯铧式开沟器工作时，它的前棱和两侧对称的曲面使土壤沿曲面上升，并将残差、表层干土块、杂草向两侧抛出翻倒，使下层湿土上翻，不利保墒。开沟阻力较大，不适于高速播种。其优点是结构简单，入土性能较好，对前整地要求不高，而且沟底较平，开出沟宽为120～180mm。主要用于东北垄作地区宽苗幅播种的中耕作物播种中耕通用机上。芯铧式开沟器主要由芯铧、铧柄、翼板、输种管和护种罩等组成。芯铧一般用3～4mm厚的65Mn钢板制成，铧尖及刃部进行热处理，硬度为HRC37～42，以增加其耐磨性。芯铧的主要参数有(1)入土角α入土角过大，入土性能差，且阻力增加。入土角过小，会使芯铧尖而长，强度减弱。一般芯铧入土角以15°～25°为宜。(2)隙角ε芯铧底部有一隙角ε，它有利于入土，一般为ε５°，过大则使沟底不平，过小使入土性能差。(3)斜切角γ芯铧尖的斜切角不能过大，此角必须保证土粒、残茬、杂草沿刃口向后滑移，而不致缠挂、拥堵。斜切角γ一般为60°～75°。(4)铧高H在不影响种子散落的情况下，铧高不宜过高，过高易发生拥土，且增加阻力。铧高一般为80～140mm。(5)幅宽B芯铧开沟器主要用于垄作宽幅，芯铧幅宽大小取决于播种的苗幅宽度，一般为120～180mm。芯铧式开沟器1-铧柄2-芯铧3-翼板4-输种管5-护种罩6输种管、覆土器、镇压轮及筑埂器6.1输种管输种管主要是将排种器排出的种子导入开沟器，使种子能顺利地落到种沟内。它对排种的均匀性有较大影响。因此对输种管的要求是：(1)保证种子能自由活动，不致使排种均匀性变坏。管内应有足够的断面积，管壁应光滑畅通无阻。(2)要能适应开沟器的升降和调节。输种管铰接于排种器上，要能在各个方向摆动，不致影响种子的通过。(3)要有一定的伸缩量、弹性和弯曲度，并需耐腐蚀。(4)结构简单，易于制造和维修。6.1.1输种管的类型输种管按其制造材料可分为金属管、橡胶管和塑料管三种。1.金属管有卷片管、卷丝管、套筒管、漏斗管和蛇皮管等。2.橡胶管有硬橡胶管和橡胶折皱管。3.塑料管有波形塑料管和直筒塑料管。6.1.2输种管的主要参数输种管直径：输种管的最小直径应根据作物的最大播量和种子的物理机械特性（种粒形状和尺寸、种粒与管壁的摩擦系数等）确定。输种管的最大直径应与种子在输种管内自由降落时的扩散范围性适应。通过试验，有三分之二的种子集中在半径为20mm范围内，因此，输送管的最小直径dmin一般为26mm，最大直径dmax一般为40mm。输种管的倾斜角与长度：根据不同类型播种机的结构需要，排种器工作特点以及对种子下落到沟底时的要求，确定输种管倾斜角和长度。对于某些中耕作物精密播种机，为使种子落到种沟时，相对于地面的速度接近于零，以提高株距均匀性，还专门设计了导种管。即要求种子沿导种管向后滑行运动，并具有一定的速度，因而设计成曲线形导种管。6.2镇压轮播种同时镇压可减少土壤中的大孔隙，减少水分蒸发，以使土壤保墒；可加强土壤毛细管作用，使水分沿毛细管上升，起到“调水”和“保墒”的作用；可使种子与土壤紧密接触，有利于种子发芽和生长；春播镇压还可适当提高地温。因此，播种同时镇压对干旱地区的播种是非常必要的。播种同时镇压主要是在苗幅内镇压，而行间土壤仍保持疏松，因而通气性好，还可利于接纳雨水。镇压轮对土壤的压强主要根据土壤性质、水分、密度和作物的要求而定，一般为30～50kPa。镇压轮的压力大小取决于镇压轮本身重量和作用在它上面的附加重量（播种机部分重量的转移和辅助弹簧作用力等）。一个良好的镇压轮必须转动灵活，不沾土，不拥土，镇压里可以适当调整，镇压后地表不产生鳞状裂纹。金属镇压轮（a）圆柱形镇压轮（b）凹面镇压轮（c）圆锥组合镇压轮7结论我国是一个农业大国，虽然耕地面积广阔，但是农业生产的效率跟一些发达国家相比有着很大的差距。小型多功能播种机就是提高农业生产效率，对实现农业生产自动化有重要的作用。由于小型播种机的结构特点，是它具有操作简单适用范围广等特点。采用专用的排种器大大降低了种子的破种率，提高了农作物的成活率。该机固有广泛的社会效益与经济效益。[参考文献]［1］龚光容.机械制造技术基础[M].上海交通大学出版社,2004.［2］李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].机械工业出版社,2004.［3］鲁建慧,郭滨.机械工程基础[M].黑龙江:人民出版社,2000.［4］孙桓,陈作模.机械原[M].高等教育出版社,2001.［5］濮良贵,纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社,2001.机架总成装配1