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毕业设计(论文)-小型蔬菜播种机的设计doc
添加时间:2019-03-15

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  全套图纸加扣 3012250582 毕业设计说明书 学生姓名: 学 号: 学 院: 机电工程学院 专业年级: 10级机械设计制造及自动化 题 目: 小型蔬菜播种机的设计 指导教师: 评阅教师: 2014年5月 摘要 随着蔬菜种植的规模化和工业化发展,以人工为主的种植模式已经远远不能满足发展需要,存在种植效率低播种精度低浪费种子和株距不均等诸多问题。针对这种情况,本课题设计了一种适合棚室作业的小型蔬菜种子播种机,该机具采用了高精度排种器,使播种精度播种效率株距以及粒距等远远好于人工播种; 用户可根据需要随意更换不同的排种轮,一台机具可实现播种不同株距的不同蔬菜种子; 整个机具结构简单设计巧妙占地面积小,投入使用后将大大减轻农民的劳动强度,使棚室内的种植环境保持清洁无污染。 关键词 大棚;蔬菜;播种机; Title Design of small seeding machine Abstract: In china, with development of large scale vegetable planting, tranditional manual seeding method is inadaptable, which is too slow, too inefficient, and imprecision. Seeded manually, the seeds may be wasted too much, and can’t be planted in precision interval. In order to solve the aforementioned problems, a new seeding machine was designed, which is suitable for seeding in large greenhouse. The seeder is driven by electromotor and lithium battery, so, it won’t pollute the air in greenhouse. The seeder has replaceable seed-metering device, which causes precision seeding. Adjusted simply, the seeder may seed in different interval and line width, and fits seeds of different kinds vegetables. The seeder is made of simple but ingenious devices, and is helpful to reduce farming costs, increase farming efficiency, and keep greenhouse clean. Keywords: Greenhouse; vegetable; sowing machine; 目录TOC \o 1-3 \h \u HYPERLINK \l _Toc29362 1. 绪论 PAGEREF _Toc29362 1 HYPERLINK \l _Toc1391 1.1 国外蔬菜播种机械的发展现状分析 PAGEREF _Toc1391 1 HYPERLINK \l _Toc9518 1.2 我国蔬菜种植机械的现状分析 PAGEREF _Toc9518 2 HYPERLINK \l _Toc27712 1.3 我国播种机的发展现状分析 PAGEREF _Toc27712 3 HYPERLINK \l _Toc22925 2. 播种机概述 PAGEREF _Toc22925 3 HYPERLINK \l _Toc27083 2.1 播种机的基本构造 PAGEREF _Toc27083 3 HYPERLINK \l _Toc4501 2.2 播种机的分类 PAGEREF _Toc4501 4 HYPERLINK \l _Toc11734 3. 总体设计 PAGEREF _Toc11734 6 HYPERLINK \l _Toc1702 3.1 选择确定总体参数 PAGEREF _Toc1702 6 HYPERLINK \l _Toc31279 3.1.1 设计总体方案的确定 PAGEREF _Toc31279 6 HYPERLINK \l _Toc20885 3.1.2 整体结构的设计 PAGEREF _Toc20885 6 HYPERLINK \l _Toc29071 3.1.3 设计总体参数的确定 PAGEREF _Toc29071 8 HYPERLINK \l _Toc10893 4. 播种机零部件设计 PAGEREF _Toc10893 8 HYPERLINK \l _Toc21121 4.1 排种器的设计 PAGEREF _Toc21121 8 HYPERLINK \l _Toc18637 4.1.1 排种器的技术要求 PAGEREF _Toc18637 8 HYPERLINK \l _Toc9887 4.1.2 排种器的类型、特点与适用范围 PAGEREF _Toc9887 9 HYPERLINK \l _Toc27002 4.1.3 排种器方案的选取 PAGEREF _Toc27002 11 HYPERLINK \l _Toc28837 4.1.4 蜂窝式排种器的特点 PAGEREF _Toc28837 11 HYPERLINK \l _Toc32225 4.1.5 蜂窝式排种器的形状 PAGEREF _Toc32225 11 HYPERLINK \l _Toc30759 4.2 开沟器的设计 PAGEREF _Toc30759 13 HYPERLINK \l _Toc17622 4.2.1 开沟器的要求 PAGEREF _Toc17622 13 HYPERLINK \l _Toc2032 4.2.2 开沟器的种类 PAGEREF _Toc2032 13 HYPERLINK \l _Toc28702 4.2.3 开沟器设计方案的选取 PAGEREF _Toc28702 15 HYPERLINK \l _Toc23631 4.3 地轮的设计 PAGEREF _Toc23631 17 HYPERLINK \l _Toc15869 4.4 输种管、覆土器、轮、机架 PAGEREF _Toc15869 18 HYPERLINK \l _Toc10464 4.4.1 输种管 PAGEREF _Toc10464 18 HYPERLINK \l _Toc28769 4.4.2 覆土器 PAGEREF _Toc28769 19 HYPERLINK \l _Toc6549 4.4.3 轮 PAGEREF _Toc6549 21 HYPERLINK \l _Toc5699 4.4.4 机架 PAGEREF _Toc5699 23 HYPERLINK \l _Toc4362 5. 工作装置的设计及校核 PAGEREF _Toc4362 24 HYPERLINK \l _Toc308 5.1 电动机的选取 PAGEREF _Toc308 24 HYPERLINK \l _Toc13925 5.2 链轮传动设计及校核 PAGEREF _Toc13925 24 HYPERLINK \l _Toc20533 5.2.1 传动比确定 PAGEREF _Toc20533 24 HYPERLINK \l _Toc14163 5.2.2 第一组链轮传动设计校核 PAGEREF _Toc14163 25 HYPERLINK \l _Toc571 5.2.3 第二组链轮传动设计及校核 PAGEREF _Toc571 31 HYPERLINK \l _Toc1769 5.2.4 链轮传动的校核 PAGEREF _Toc1769 36 HYPERLINK \l _Toc22049 5.3 地轮轴的设计及校核 PAGEREF _Toc22049 38 HYPERLINK \l _Toc26723 5.3.1 轴的结构设计 PAGEREF _Toc26723 38 HYPERLINK \l _Toc10959 5.3.2 轴上零件的定位 PAGEREF _Toc10959 38 HYPERLINK \l _Toc19746 5.3.3 各轴段直径和长度的确定 PAGEREF _Toc19746 39 HYPERLINK \l _Toc27096 5.3.4 轴的校核计算 PAGEREF _Toc27096 40 HYPERLINK \l _Toc1879 5.4 键的校核 PAGEREF _Toc1879 44 HYPERLINK \l _Toc6120 5.5 轴承的校核 PAGEREF _Toc6120 45 HYPERLINK \l _Toc7992 6. 种箱的设计 PAGEREF _Toc7992 45 HYPERLINK \l _Toc16818 7. 播种机使用 PAGEREF _Toc16818 48 HYPERLINK \l _Toc18102 7.1 播种量调整 PAGEREF _Toc18102 48 HYPERLINK \l _Toc28992 7.2 实际操作说明 PAGEREF _Toc28992 50 HYPERLINK \l _Toc2062 7.2.1 播种作业前的准备 PAGEREF _Toc2062 50 HYPERLINK \l _Toc30419 7.2.2 播种机机组人员准备 PAGEREF _Toc30419 50 HYPERLINK \l _Toc28071 7.2.3 播种机的试播及作业 PAGEREF _Toc28071 50 HYPERLINK \l _Toc27061 7.2.4 播种机的保养与保管 PAGEREF _Toc27061 51 HYPERLINK \l _Toc5658 7.2.5 播种质量检查 PAGEREF _Toc5658 52 HYPERLINK \l _Toc10413 小结 PAGEREF _Toc10413 54 HYPERLINK \l _Toc32097 致谢 PAGEREF _Toc32097 55 HYPERLINK \l _Toc7919 参考文献 PAGEREF _Toc7919 56 全套图纸加扣 3012250582 第 PAGE \* MERGEFORMAT 第 PAGE \* MERGEFORMAT 7 页 绪论 国外蔬菜播种机械的发展现状分析 蔬菜播种机可分为3类:机械式、气力式、带式三种。机械式播种机以韩国播兰特播种机为例,工作前先把种子放人种箱盖上的测种孔内,根据蔬菜种子种类、农艺要求选用合适的播种轮,调整开沟器高度,选择合适的链轮以适应株距要求。种箱内放人种子,人工推动或拖拉机拖动播种机,驱动轮转动,主传动轴带动播种链轮,排种器传动轴随之转动,此时,种子已进入播种轮表面的播种孔内,随播种轮转◆▼动,由于播种轮与种箱紧密配合,多余种子被挤出播种孔外,保证播种量,并且不会对种子造成伤害,当播种轮上的播种孔转到下方时,种子脱离播种轮,在重力作用下自然落下,进入V型播种沟底,从而保证播种深度和播种直线度,覆土器直接进行覆土,然后进行,完成一个播种循环。这种播种机的优点是工作可靠、通用性好、消耗低。缺点是无法做到单粒播种,每穴播种2~5粒不等;种子随播种轮转动时容易被外壁研磨受损,影响○▲-•■□出苗率。此种机器是机器播种的先驱,经过一代代的发展,已经日趋完善,目前主要是日韩国家在大面积使用,在棚室蔬菜种植方面也有很广泛的应用。美国、法国、丹麦等一些欧美发达国家,在20世纪50年代就实现了机械化,在蔬菜种植方面,初期同样是使用机械式播种机,但是随着选种科技的发展,种子的发芽率不断提高,机械式播种机已经不能满足精密播种的需要,气力式精密播种机应运而生。由于气力式播种机对种子尺寸要求不严,不需要精选分级,容易达到单粒精播,而且通用性较好,又能适应高速播种,因此使用气力式播种机越来越多。其具体工作过程为:种箱内装人预先准备好的种子,启动拖拉机,带动风机高速转动,达到并形成稳定的正、负压力,通过管道,负压与负压室相通,作用于播种盘上播种孔,使种子稳定吸附其上;播种机被拖拉机带动,播种机一侧的地轮为传动地轮,通过传动系统,带动播种•□▼◁▼盘旋转,播种盘上吸附的种子经过剔种刀,剔去多余的种子,保证每个播种孔只吸附一粒种子,继续旋转到达泄种器处,此处处于零压区,所受的吸附力为零,在泄种器的作用下,使得种子脱离吸附状态,种子靠重力落入下方的开沟条开出的落种沟内。正压对播种盘孔进行吹杂,吹去堵塞排种孑L的杂物,为下一次吸附◆■种子做好准备。随着机器的前进,覆土器覆土,轮,完成一个播种循环。此种播种机的优点是播种精度高,对蔬菜种子适应性强,不伤种,缺点是对种子清洁度要求高,生产工艺复杂。目前,气力式精密播种机在欧美已经大面积应用,已经向大型、超大型方向发展,在实际应用上已经取得了巨大的成果。气力式播种机代表机型有法国MONOSEM播种机,意大利SFOGGIA播种机和GASP—ARDO播种机,德国Kvermeland播种机等,此类气力式播种机可以进行垄上或者畦上平播作业,实现单苗带或多苗带的单粒种子等距离播种作业,可以一次完成施肥、开沟、播种、覆土及等作业,大大提高了机械化播种的现代化水平。并且在播种机上应用了很多的高新技术,这部分技术的应用使得精密、精细农业取得了巨大的发展。带式播种机靠输种带下种,种带最多可提前一个月编织,制作种带时用种带编织机,该设备靠风机产生负压,种吸附在吸种轮上,吸种轮带动种子旋转,确定株距,落人编织纸带内,纸带旋转包裹住种子,外部缠绕丝线,纸带与丝线的材质均为易降解或水溶性材料,遇水则融化,保证种子尽快吸收水分与土壤充分接触并发芽生根。此类播种机的优点是成本低廉、结构简单、播种方便快捷;缺点是对地形适应性不好,种带易露出地面,影响播种。这类播种机主要以日本的WM型编织机为代表,在日本、韩国有广泛的应用,国内目前也有生产。 我国蔬菜种植机械的现状分析 目前,我国蔬菜种植方面主要还是依靠人工,但对蔬菜种植机械化的重视程度也在逐步提高,由对粮食作物种植实现机械化向对蔬菜类种植实现机械化方向转变。但是,目前的机械化水平还不能满足社会和市场发展需要。大面积蔬菜种植使用的是机械式穴播机,市场上的机械播种机大部分加工制造很粗糙,没有标准化生产,无法做到精量播种,是大面积推广的致命缺点。不过,有些企业人士已经意识到了这方面的问题,开始提高播种机的质量,如较早内蒙古农牧所研制的2BL一2型胡萝b起垄播种机和2BL一6型胡萝卜播种机,这种早期专用播种机精密度不高、种子破损率比较高,没有得到推广。近年在山东、河北一带以及哈市民主乡出现了可条播的简易胡萝卜机械播种机,但播种精度普遍不高。这些播种机都不能实现精量播种,对田间管理和收获实现机械化造成了很大的障碍。我国对蔬菜精密播种机的研究起步较晚,市场上仅发现中机美诺研制的2BJ一4/5型气吸式播种机,可播油菜、洋葱、番茄、辣椒、菜心等精度要求不高的小粒蔬 菜种子。黑龙江省农业机械工程科学机研究院生产的2HB-4型蔬菜精密播种机,此播种机可以通过更换播种盘实现不同小粒蔬菜种子的播种作业,满足不同的种植模式需求。这两种机器的推广和应用对蔬菜播种机械化的提高起到了非常大的作用。市场对蔬菜播种机的需求十分强烈,特别在规模化种植区。随着劳动力成本的不断增加,种植面积的加大,蔬菜种植机械化市场需求不断升温。该项目的实施必将成为增大蔬菜种植规模、提高农民收入、增加出口创汇能力的有效动力和发展趋势。 我国播种机的发展现状分析 我国的播种机市场是以传统的谷物条播种机为主,与小型拖拉机配套的播种机及畜力播种机目前仍占主导地位。全国众多播种机企业中,其中只有10家生产与大中型拖拉机配套的播种机。与小拖拉机配套的播种机与畜力播种机的产量已达到全播种机全国播种机产量◁☆●•○△的90%以上。最近几年我国的联合作业播种机市场发展也较快,其播种机机具主要有播种—托肥联合作业机,耕作播种联合作业机,松土施肥覆膜穴播联合作业机。另外,精少量播种机具◇…=▲推广势头强劲,小麦精少量播种机和中耕作物精密播种机推广应用迅速。目前国外精密播种机的市场已达到相当完善的程度,在精密播种机上除了设有完善的整地,覆土,,施肥及洒农药装置外,其排种装置多采用新的播种原理,包括各种气力式排种原理与机械式排种原理单粒精密播种。我国从80年代末便开始研制精密播种机械,其中较早的代表机型主要有2BY-24压轮式谷物播种机,2BQ-6气吸式精密播种机等。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年代主要是推广精密播种机,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。精密播种机以在作物种类分为玉米及大豆精密播种机。谷物(小麦)精密播种机,甜菜精密播种机;以配套动力分为小型,中型和大型精密播种机;以排种器形式分为机械式和气力式两大类精密播种机;机械式中有可分为垂直圆盘式,垂直窝眼式,锥盘式,纹盘式,水平圆盘式,带夹式等形式精密播种机。 播种机概述 播种机的基本构造 播种机的基本装置包括开沟装置、排种装置和覆土及装置 开沟装置 常用开沟装置的形状可分两大类,有锄★△◁◁▽▼铲式开沟器和圆盘式开沟器。锄铲式又可分为锐角开沟器和钝角开沟器;而圆盘式开沟器有双圆盘开沟器和单圆盘开沟器两种。 排种装置 排种器是用来将种子由种子箱中均匀地和等量地排入输种管,落入沟底。对排种器的要求是:均匀播种,播种量稳定,不损伤种子,不会因工作条件改变而改变播量,通用性好且使用范围大。播种机性能工作情况如何,在很大程度上取决于排种器的设计。 目前常见的排种器总共分为二大类: 1)条播排种器:槽轮式、磨盘式、离心式、气吸式 2)穴播排种器:型孔盘式、型孔轮式、气吸式。 覆土和装置 种子播下后需要覆盖一定厚度的土壤。在开沟过程中,当开沟器走过之后,沟壁的一部分土壤能自行回落,盖住种子。但是仅靠自行回落的土来覆盖是不够的,故在开沟器后面需加装覆土或者培土的装置。 常见的覆土装置是覆土链,它是由几节铁链和一个或两个铁环串联而成。这种复土链适于浅覆土,没有★▽…◇和培土作用。若还需则可在这之后再联结一木制或焊接的鼓形器。另一种常见的覆土装置是覆土轮,由两个倾斜的轮由侧向播行中心线滚挤,实现覆土,并有作用,覆土较厚,效果也好。 辅助装置? 为保持每一行程的行距一致,在播种机上需装有划印器,在未播地上划出印迹,以便指◆●△▼●引机组下一行程的路线。有的播种机还装有排种监测装置,自动监视每个排种器的工作状态,以便及时排除。 播种机的分类 播种机主要有谷物条播机、中耕作物穴播机、、撒播机、精密播种机、及联合作业播种机。这几种机型的辅助部件基本相同,只是其核心工作部件——排种器有较大差异。 条播机 主要用于谷物、蔬菜、牧草等小粒种子的播种作业,常用的有谷物条播机。作业时,由行走轮带动排种轮旋转,种子自种子箱内的种子杯按要求的播种量排入输种管,并经开沟器落入开好的沟槽内,然后由覆土 HYPERLINK /wiki/%E9%95%87%E5%8E%8B 装置将种子覆盖压实。出苗后作物成平行等距的条行。用于不同作物的条播机除采用不同类型的排种器和开沟器外,其结构基本相同,一般由机架、牵引或悬挂装置、种子箱、排种器、传动▲★-●装置、输种管、开沟器、划行器、行走轮和覆土装置等组成。其中影响播种质量的主要是排种装置和开沟器。常用的排种器有槽轮式、离心式、磨盘式等类型。开沟器有锄铲式、靴式、滑刀式、单圆盘式和双圆盘式等类型。 穴播机(点播机) 按一定行距和穴距,将种子成穴播种的种植机械。每穴可播 1粒或多粒种子,分别称单粒精播和多粒穴播。主要用于 HYPERLINK /wiki/%E7%8E%89%E7%B1%B3 玉米、棉花、 HYPERLINK /wiki/%E7%94%9C%E8%8F%9C 甜菜、 HYPERLINK /wiki/%E5%90%91%E6%97%A5%E8%91%B5 向日葵、豆类等需要中耕的作物,通常又称中耕作物播种机。 针对中耕作物行距较宽且需调整的特点,穴播机常采用单体形式,每一个播种单体包括一整套工作部件,能完成开沟、排种、覆土、等整个作业过程。多个单体按所需行距装在同一横梁上,即构成不同行数和工作幅宽的穴播机,与不同功率等级的拖拉机配套。国内还发展了播种中耕通用机,即在同一通用机架上可以按所需行距安装成组的播种或中耕部件。 撒播机? 使撒出的 HYPERLINK /wiki/%E7%A7%8D%E5%AD%90 种子在播种地块的整个地面均匀分布的播种机。常用的机型为离心式撒播机,附装在农用运输车的后部,由种子箱及其下方的一个高速旋转的撒布轮构成。撒布轮由运输车的地轮通过链条传动。种子由种子箱落到撒布轮上,在离心力作用下沿切线米,但作业粗放,种子不易播匀,且露于地表,易遭鸟兽啄食。撒播机也可用以施撒粉状或粒状肥料、石灰及其他物料。附装撒播装置也可安装在农用飞机上使用。 精密播种机? 以精确的播种量、株行距和深度进行播种的机械播种方式。具有节省种子、免除出苗后的 HYPERLINK /wiki/%E9%97%B4%E8%8B%97 间苗作业、使每株作物的营养面积均匀等优点。多为单粒穴播和精确控制每穴粒数的多粒穴播。一般在穴播机各类排种器的基础上改进而成。如改进窝眼轮排种器上孔型的形状和尺寸,使其只接受一粒种子并防止空穴;将排种器与开沟器直接连接或置于开沟器内以降低投种高度,控制种子下落速度,避免种子弹跳;在水平圆盘排种器上加装垂直圆盘式投种器,以改变投种方向和降低投种高度,避免种子位移;在双圆盘式开沟器上附装同位限深轮,以确保播种深度稳定。多粒精密穴播机是在排种器与开沟器之间加设成穴机构,使排种器排出的单粒种子在成穴机构内汇集成精确数量的种子群,然后播入种沟。此外,还研制了一些▷•●新的结构,如使用事先将单粒种子按一定间距固定的纸带播种,或使种子从一条垂直回转运动的环形橡胶或塑料制种带孔排入种沟等。 联合作业机和免耕播种机? 如在谷物条播机上加设肥箱、排肥器和输肥管,即可在播种的同时施肥。与土壤耕作、喷撒杀虫剂和除莠剂、铺塑料薄膜( HYPERLINK /wiki/%E5%9C%B0%E8%86%9C%E8%A6%86%E7%9B%96%E6%9C%BA%E6%A2%B0 地膜覆盖机械)等项作业联合组成的联合作业机,有的能一次完成土壤播前耕作、施种肥、土壤消毒、开排水沟、播种、施杀虫剂和除莠剂等项作业。免耕播种机是在前茬 HYPERLINK /wiki/%E4%BD%9C%E7%89%A9%E6%94%B6%E8%8E%B7 作物收获后的茬地上直接开出种沟播种,也称直接播种机或硬茬播种机,可防止土壤流失,节约能源,降低作业成本,多用于谷物、牧草和青饲玉米等作物的播种作业。 总体设计 选择确定总体参数 设计总体方案的确定 方案一:直流电机动力,单行播种。 1.优点:结构简单,速度便于控制,无污染,可以在封闭环境及开放环境长时间工作。 2.缺点:单行播种,能源利用率低,工作总量大。 方案二:直流电机动力,双行播种 1.优点:结构简单,速度便于控制,无污染,可以在封闭环境及开放环境长时间工作。 2.缺点:双行播种,整机重量增大。 经过比较,我选用直流电机动力,双行播种,兼顾效率和经济性 整体结构的设计 根据前面介绍的播种机的基本结构,可以得知普通播种机主要有三个基本装置组成,分别是:开沟装置、排种装▼▼▽●▽●置、覆土装置。其余部分则是附属部件,包括机架、行走系统、传动系统。结构简图如3-1. 图3—1直流电机动力单行播种 1—直流减速电机 2—地轮 3—窝眼轮 4—扫种刷 5—种箱 6—种子 7—链轮和链条 本设计的总体三维图如下: 图3-2 小型蔬菜播种机的三维示意图 设计总体参数的确定 工作速度的确定 最大生产率为 其中 每天按八小时工作制 最大生产率转化为 行距最小为 则 由《新编工程师手册》查得人的正常步行速度为,单用人力时由于负重,速度会减慢,而直流电机提供的动力正好可以弥补这一点;而同时总行进速度不能高于人的正常速度,这样会使工作者劳累的,也不能高于最大的速度,假定人在工作程中是匀速前进的,综合考虑多方面的因素,可将此播种机的速度定为,即,稍低于人的正常步行速度。 工作阻力的确定 工作阻力主要是播种机与地面接触的装置的作业阻力,包括开沟器、覆土器、轮、行走轮等等。由于蔬菜播种机阻力最的为开沟器(200N),其他的部件阻力很小,所以初步设定总的工作阻力为6000N。 驱动功率的确定 工作阻力和工作速度及应确定,所以 播种机零部件设计 排种器的设计 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: 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。 不损伤种子。 播种两调节范围要大。 通用性好。 工作可靠,不易堵塞。 排种器的类型、特点与适用范围 水平圆盘式 排种盘上的孔形由种子形状、尺寸和每穴要求粒数确定,并按一定的间距排列。排种的株(穴)距与排种盘转速和孔数有关。播种机上都配有多种槽孔尺寸的排种盘。可根据所播作物、种子尺寸、播量和株(穴)距来选用。该排种器主要用于精密播种玉米、高粱、大豆等种子的播种机上。作业速度一般不大于6km/h,否则排种质量显著恶化。 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,有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。 窝眼轮式 窝眼轮上的型孔大小可根据所播作物种子形状、大小、每穴要求粒数设计,有单排型孔、双排型孔,也可以设计成组合式排种轮,以满足多种作物的点▪…□▷▷•播、穴播或条播,因此,通用性较好。但是型孔对种子外形尺寸要求较广,种子需清选分级,而且在排种过程中,易损伤种子。待排种器大多用于播种玉米、大豆、高粱、丸粒化甜菜等中耕作物播种机上。组合式排种轮还可条播谷子。 倾斜勺式 特点是不需专门清种装置的机械式排种器。排种勺盘的倾斜角为40°~45°,才能克服种子沿勺盘下滑时产生的摩擦阻力,而使多余种子在自身重力下滑落。通过更换排种勺盘可精播玉米、豆类、甜菜、棉花、花生、向日葵等作物。株距可通过改变传动比调节,从8~25.5cm分为15级。倾斜勺式排种器结构较简单,不易伤种,对种子形状、尺寸要求不高。在作业速度不大于8km/h时,排种性能尚可。 内充型孔轮式 与传统的型孔轮相比,其型孔的种子填充性能大大改善。因内充型孔轮的充种区在下方内部,种子充填入型孔时,除种子自重作用外,排种盘旋转时,使种子产生的离心力与种子进入型孔的方向一致,有助于种子充填入型孔内。因此,内充型孔轮排种器的作业速度可达7km/h,其排种性能良好。型孔尺寸根据种子形状、大小设计。可以单粒播种和穴播玉米、甜菜和豆类等多种作物。 垂直转勺式 更换不同型号的勺匙(其形状为不同直径的圆形、椭圆形、橄榄形)可以播种蔬菜、豆类、甜菜、玉米等。勺匙的容积与种子大小决定了每勺匙内中子数,可单粒点播、穴播和条播。该排种器在运转中不损伤种子,无清种装置。调节传动比可改变株距或每米粒数。作业速度较低,最大速度不能超过4.5km/h。 指夹式 排种过程中分夹种、清种、推种和导种四部分。种子被指夹强制夹住,工作可靠。对形状较规则、尺寸差别不大的玉米种子比较适用。该排种器大部分零件是薄钢板冲压件和塑料件,重量较轻,拆装方便。但结构复杂,排种底座及指夹磨损后排种性能下降,需定期更换,使用成本较高。播种株距由改变排种盘转速来调节。在作业速度8km/h以内排种性能良好。主要用于精密点播玉米,播大豆等其它作物时,需换用内槽轮排种器,通用性差。 带式 排种胶带可根据不同作物的种子大小和穴粒数,用打孔机打出不同的型孔,可以有单排孔、双排空和三排孔,以满足点播、穴播或带播的要求。结构比较简单,损伤种子较少,但型孔对种子形状、尺寸要求较高,种子需筛选分级或球粒化处理。该排种器主要用于播蔬菜、甜菜等小粒种△▪▲□△子,更换排种带后可播玉米、大豆,通用性较广。由于它投种高度很低,在作业速度不大于5km/h条件下,排种性能良好。但作业速度超过6km/h时,排种性能显著下降。 气吸式 排种盘吸孔直径根据作物种子尺寸确定。可以单粒点播、穴播和条播。气室吸力可通过风机转速和进、出口风门大小来调节。通过调节排种盘转速或改变孔数来适应不同的株距的要求。该排种器的优点是能适应不同作物种子,对种子尺寸要求不严,损伤率小,能适应较高速的播种作业,但需配置风机,消耗功率多,而且制造和使用要求较高。主要用于玉米、大豆、甜菜、棉花等中耕作物的精密播种机上。 气压式 其特点是采用集中排种,即只有一个排种滚筒,其上有6~8排排种孔,通过不同长度的输种管将种子送到各行,可同时播种6~8行。改变风机转速以调节风压来满足不同种子所需压附力。改变排种滚筒转速来调节株距。更换带有不同型孔大小和孔数的排种滚筒,可以精密点播玉米、大豆、甜菜、高粱和向日葵等作物。在作业速度不大于8km/h时,其排种性能良好。 气吹式 与窝眼轮排种器相比,其特点为:除种子自重充填入型孔外,还有气流辅助力,且型孔较大,因此充填性能很好,对种子形状尺寸要求也不严;利用气嘴射出的气流将多余种子吹掉,达到单粒精播;能在较高作业速度(8km/h)下,排种性能较好,不损伤种子。通过更换不同型孔的排种轮和调节吹气压力,可以精密播种玉米、大豆、脱绒棉籽、球化甜菜和菜籽等,改变排种轮转速可调节株距 排种器方案的选取 本设计采用蜂窝式排种器 蜂窝式排种器的特点 投种高度小。 窝眼轮向后的分速度可部分抵消机器前进速度,降低种子到达沟底时绝对速 度的水平分速,减小种子在沟底弹跳和滚动。 传动比较简单,但充种性能差(因离心力对充种起反作用)。 图4-1 型孔式排种结构示意图 蜂窝式排种器的形状 窝眼轮式的窝眼有圆柱形、圆锥形和圆弧形。 圆柱形 5.圆锥形窝眼 6.圆弧型窝眼 图4-2 排种器窝眼形状示意图 本设计选取圆弧形窝眼。排种器二维示意图如下: 图4-3 排种轮二维示意图 排种器三维示意图如下: 图4-4 排种轮的三维示意图 初步设计排种轮圆周开6孔,设计为可以更换形式,用户可根据需要更换排种轮,达到调节播种行距的目的。 开沟器的设计 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。 开沟器的要求 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。 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。 行内中子分布均匀,种子不飞散而应都落到沟底。 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。 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。 结构简单,工作阻力小,调整、维护方便。 开沟器的种类 根据所播作物的播种要求,地区气候和土壤条件的不同,播种机应采用相应的开沟器。开沟器结构类型按其入土角不同,可分为锐角开沟器和钝角开沟器两大类。锐角开沟器的开沟工作面与地面平面的夹角,即入土角α<90°,它通常有锄铲式、翼铲式、船形铲式和芯铧式等多种。钝角开沟器的入土角α>90°,它包括有靴鞋式、滑刀式、单圆盘式和双圆盘式等多种。 锄铲式(锐角锚式) 它依靠自重、附加重量和播种机前进时的牵引力,有自行入土的趋势,直至与土壤阻力相平衡时为止。工作时,将部分土壤升起,使底层土壤翻到上层,对前端及两边土壤有挤压作用,开沟过后便形成土丘和沟痕。对播前整地要求较严。在土块大,残茬、草根很多的田地上作业时,容易发生缠草、拥土、堵塞现象,工作不稳定。其优点是结构简单、轻便、容易制造和保养,好金属量较少。目前仍用于谷物播种机上。 宽幅翼铲式 有翼铲、筒身和反射板组成。种子经输种管落到反射板上,经反射立即向四处撒开,均匀地撒落在翼铲所开的沟底里,达到宽幅80~120mm。工作时有抛土现象,阻力较大、易粘土,遇残茬根茎易堵塞和拥土,影响作业质量。因此,要求整地质量好。该开沟器限用于要求宽苗幅的通用播种机上。 芯铧式 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。 船形铲式 船形铲入土角为60°,迎面切角为35°依靠开沟器重量和外加重力的作用,压成沟形。沟形平整,V形沟壁整齐。根据需要可选用单行、双行或三行开沟铲,每个开沟器即可相应开出一条、两条或三条种沟,可以达到窄行密播和带播的要求。这种开沟器工作速度不宜过高,最大为6~7km/h。因其结构简单,适于浅播和窄行播、带播。主要用于蔬菜、甜菜和豆类播种机上。 靴鞋式(钝角锚式) 由于受土壤阻力向上分力的影响,使其不易入土,但在其本身重量其附加重力的作用下,能开出一定深度的种沟。开沟时,将表土向下及向两侧挤压,使种沟紧压,不会使湿土翻出,利于保墒。在土壤湿度过大时,其前胸与侧翼均易粘土,对播前整地要求较高。因其结构简单、轻便、制造容易,适用于浅播,故仍有用于牧草、蔬菜和谷物播种机上。 滑刀式 入土部分为一较长的滑刀,向下压切土壤,较靴鞋式容易入土。开沟时,将表土向两侧推挤的同时,向下挤压而形成种沟。种子从两翼侧板中间落入沟底。开沟宽度取决于后部的双翼侧板相距大小,一般为4~6㎝。双翼侧板尾部呈阶梯形或斜边缺口,可使下层湿土先落入沟内覆盖种子。滑刀有长、短之分。长滑刀开沟器用于播种大粒种子,短滑刀开沟器用于播小粒种子和浅播作物。目前国内外许多中耕作物播种机上采用这种开沟器。 双圆盘式 双圆盘刃口在前下方相交于一点,形成一夹角。工作时,靠自重其附加弹簧压力入土。两圆盘滚动前进,将土切开和推向两侧,形成种沟。种子、肥料通过开沟器体中部的导种筒落入沟底。由于圆盘周边有刃口,滚动时,可以切割土块、草根和残茬。因此,在整地条件较差和土壤湿度较大时,也能正常工作,而且工作较稳定,能适用于较高速作业。是一种适应性较好的通用性开沟器。 单圆盘式 为一球面圆盘。工作时,圆盘滚动,将土壤切出椭圆形沟底(沟宽20~30mm),种子由凸面顺圆盘落入种沟内。由于开沟时土壤沿圆盘凹面升起后抛向一侧,部分湿土被掀起,干湿土相混,容易跑墒,不适于干旱地区使用。此外,种子落在椭圆形沟内,使播深不一致。单圆盘开沟器结构较双圆盘开沟器简单,入土性能较好,对整地要求不高。主要用于谷物播种机上。 开沟器设计方案的选取 本设计采用芯铧式开沟器。芯 铧 式 开 沟 器 1.芯铧 2.侧板 3.分种器 4.输种管 5.开沟器柄 芯 铧 式 开 沟 器 1.芯铧 2.侧板 3.分种器 4.输种管 5.开沟器柄 图4-4 芯铧式开沟器示意图 芯铧式开沟器主要参数有: 开沟宽度B、高度h、入土角α、切土角2γ。 一般B=12~18cm、h=8~14cm(h应大于最大开沟深度)、α=15~25°、2γ=60~75 阻力:R=200~800N/个。 本次设计开沟深度可调。深度调节范围为20mm-60mm。设计参数:开沟宽度B=100mm、高度h=80mm、入土角α=、切土角2γ=。阻力约为200N。 芯铧工作曲面 芯铧工作曲面的形成见图4-5。ad是平面M上一条曲率半径为R的曲线(芯铧脊线),平面N是通过oa(o为曲率中心)而与M垂直的平面,ab,ac是平面N上的线段,二者与M平面的夹角对称。当平面N绕o轴(通过o点与M平面垂直的轴线)旋转时,线段ab,ac即扫描出脊线 芯铧工作曲面 为使入土性能好和结构紧凑,脊线MM为宜。 开沟器的三维示意图如下: 图4-6 开沟器的三维示意图 地轮的设计 1)地轮的结构 轮子一般都有轮辋,轮辐和轮毂三部分,在刚性轮上这三部分都有钢铁或木料制成。这三部分的构造和种类如下: (1)轮辋:根据不同的工作要求和强度要求,轮忙的截面形状也多不同。常见的有以下几种: 平轮辋:对地面压力均匀,轮辄较浅,故滚阻较小,可有扁钢制造,加工较容易。 凹轮辋:滚动阻力较大,但抵抗侧向移动的能力强。通常用在轮辋宽度窄且不使发生侧向移动的机器上。 楼形轮辋:通常在直径大,轮辋宽或负荷重的轮子上。将轮辋做成槽形,主要为了增加惯性矩,以提高刚性和强度并减小辐条与轮辋结合处的磨损。 (2)轮毂:一般均是铸造或焊接而成。为了减少与轮轴的摩擦和磨损后便于更换,轮毂内有轴套或滚动轴承并装有黄油嘴和防尘盖。 (3)轮幅:有辐板和辐条两种 辐板──用于直径较小的轮子,制造工艺简单,强度不大,但重量不大,在辐板上冲孔,将冲下的料用作他用,可减轻重量,提高材料的利用率。 辐条──在组合式轮上一般有圆钢或扁钢制作,在铁木混合结构的轮上,多用木料;而整体式铸造轮上则是铸成椭圆形或工字行。辐条一般采用倾斜放置。即辐条与轮辋面有一约7~10度倾角。这是为了增加在受轴向力时的强度。在组合式轮上辐条与轮辋的铸合者为多。但亦有用螺丝或铆接的。 2).一般农业机械的主动轮和传动轮上都装有轮爪(刚性轮)或制有凸纹。其目的是为了增大轮辋和土壤的附着性能,减少轮子的滑移和滑转现象。 根据以上技术标准,考虑到整机重量和工作强度要求采用焊接辐板式地轮。 此设计轮辐采用钢板焊接,在满足强度要求的前提下,自重较轻,加工简单,维修简便。地轮外缘采用小块铁板焊接在轮辋上,这样既能增加附着力又能节约带动力。 地轮的三维示意图如下: 图4-7 地轮的三维示意图 输种管、覆土器、轮、机架 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。 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。 本设计选用塑料管做输种管。 图4-8 导种管的形状示意图 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。 本设计取输种管直径为30mm。 覆土器 种子落入沟底,开沟器将一层较浅的回土覆盖种子,尚需用覆土器进行覆土,使其达到一定的覆盖深度。对覆土器的要求是先覆以细湿土,而且覆土均匀,不影响种子分布均匀性。中耕作物播种机上常用的覆土器又刮板式和铲式。 本次设计选择刮板式的覆土器。 图4-9 覆土器二维示意图 为了使覆土器能保持与地面的一直接触,本设计采用弹簧压紧。使得该覆土器能适应不平整的地面。 覆土器的三维示意图如下: 图4-10 覆土器的三维示意图 轮 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。轮的压力大小取决于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)。 一个良好的轮必须转动灵活,不沾土,不拥土,里可以适当调整,后地表不产生鳞状裂纹。 轮的结构类型和特点 (a) (b) (c) 圆柱形轮 b)凹面轮 c)圆锥组合轮 图4-11 轮形状示意图 1.圆柱轮 由薄钢板制成。有光面圆柱形和网面圆柱形两种,其轮面较宽,压力分布均匀。适用蔬菜播种和宽苗幅垄播的播种机。 2.凸面和凹面轮 它是整体形空心柱铁轮,靠本身重量或在其空腔内灌入适量的沙土产生力。凹面轮对种子上层土壤不如两侧的土壤被压得紧实,有利于种子幼芽出土,适于棉花、豆类及其它双子叶作物的播种。 3.圆锥复合轮 由两个钢板冲制成的锥形轮组合成。可根据需要来改变两锥形轮间距,成为宽窄不同的圆锥复合轮,起力可由附加弹簧调节。 4.胶圈轮 由于胶圈具有弹性,在轮与土壤压紧压时,胶圈变形;而当它滚动道上方,无外力时,胶圈复原。因此,轮胶圈在滚动过程中变形与复原交替作用,使湿土难以粘结在胶圈表面上,由于湿土于胶圈的附着力较小,稍有振动,粘土很容易脱落。该轮结构较复杂,效果较好,大多用于垄作播种机上。 5.宽型橡胶轮 轮有多种形式,可根据作物对的要求而选用。由于橡胶内腔时空腔,并通过小孔与外界大气相通,故又称为零压轮。在其滚动土壤时,橡胶轮变形与复原相互交替反复,因此,粘土少,脱土容易,质量好,压后地表产生鳞片状裂纹较少,有的表面花纹可增加轮的附着力。现多用于中耕作物精密播种机上作轮,以及单组播种中间作驱动排种轮或撒施农药的工作部件之用。 6.窄型橡胶轮 这种轮用于谷物条播机上播后,它有两种连接方式:一是在传统的谷物条播机脚踏板下后方,对着开沟器的部位,安装带弹簧般的窄型橡▼▲胶轮。另一是压轮式谷物播种机上作和支撑播种机重量,并驱动排种、排肥部件工作之用。 本设计选用圆柱轮。取轮直径为200mm。轮的三维示意图如下: 图4-12 轮的三维示意图 轮采用钢板焊接件,这样既能保证强度,又能减轻整个机器的重量。 机架 为了使播种机重量不至于过重,本设计采用矩形钢焊接机架,机架上面开孔与其他零部件连接。机架的三维示意图如下: 图4-13 机架的三维示意图 焊接部件采用矩形钢管,钢管的横截面尺寸如下图所示: 图4-14 矩形钢管横截面示意图 工作装置的设计及校核 电动机的选取 由于本次设计主要应用于蔬菜大棚,所以选择小型电动机,选择电动自行车上面的电动机。前面计算得到整机所需的驱动功率为800w,故选择电动自行车专用电机机座无刷电机,其性能参数如下: 额定功率: 额定转速: 电机端面外形尺寸: 安装止口尺寸: 标准出轴: 极对数: 额定电压: 最大扭矩: 效率:89% 由于自行车专用电机,是直流电机、变速器、离合器的整合体。其变速器的最大传动比,效率为90%。 故 链轮传动设计及校核 传动比确定 地轮轴的转速 故 排种轮的转速 根据《机械工程手册》第11卷65篇农业机械P65-45 式中 ——播种机前进速度。m/s ——窝眼轮孔数(每转播穴数) ——农业技术要求的播种穴数 已知V=3.6km/h=1m/s 故 第一组链轮传动设计校核 已知条件:传递的功率 主、从动轴的转速 传动比: 选择链轮齿数 由于为农业机械,转速很慢,假定链条的速度为,查表初选小链轮齿数。 表5-1 小链轮齿数Z的选择 链速 齿数 摘自参考文献【5】P177表9-8 所以大链轮的齿数: 取 设计功率 参考文献【5】P178表9-9的工作情况系数 故 确定链条链节数 初定中心距为30,则链节数 为了避免使用过渡链节,取=98 确定链条节距 单排链条传递的功率 其中 小链轮齿数系数 排数系数 由参考文献【6】P12-104 表12-2-4得到 表12-2-5得到 故 根据和由图12-2-2得到“08B” 由参考文献【6】P12-101表12-2-1查得 验算小链轮毂孔最大许用直径 由参考文献【5】P168表9-4查得 变速器的输出轴的直径 故小链轮符合要求 初定中心距 由参考文献【1】P180查的中心距计算系数=0.24442 则 取=385mm 中心距减少量 实际中心距: 链条长度L: 链条速度: 有效圆周力 作用在轴上面的力 链轮的基本参数和主要尺寸 1)分度圆直径 2)齿顶圆直径 查的08B滚子链=8.51mm 小链轮齿顶圆直径的确定 取 大链轮齿顶圆直径的确定 取 3)分度圆弦齿高 小链轮分度圆弦齿高的确定 取 大链轮分度圆弦齿高的确定 取 4)齿根圆直径的确定 确定最大轴凸缘直径 小链轮最大轴凸缘直径 大链轮最大轴的凸缘直径 链轮的三维示意图如下: 图5-1 电动机小链轮三维示意图 图5-2 地轮轴大链轮三维示意图 第二组链轮传动设计及校核 已知条件:由于链轮传动的效率很高,忽略不计,所以此组链轮传递的功率 主、从动轴的转速 传动比 选择链轮齿数 初选小链轮齿数为, 故大链轮齿数 选取大链轮齿数 设计功率 由参考文献【1】表9-9查得工作情况系数 故 确定链条链节数 初定中心距 则链节数 初取节 确定链条的节距 单排链条传递的功率 其中小链轮齿数系数 排数系数 由参考文献【6】P12-104表12-2-4得到 表12-2-5得到 故 链条节距 根据和由图12-2-2得到“12B” 由参考文献【6】P12-101表12

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