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1、. . 精密播种机的结构设计第一章 精密播种机发展现状与趋势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。1.1 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
2、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,有10多个企业生产了20多种型号的精密播种机。精密播种机以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5.813.2kw、中型16.236.8kw和大型播种机40.4kw以上精密播种机；以排种器形式分为机械式和气力式两大类精密播种机；机械式中又可分为垂直圆盘式、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。1.2 精密播种机的发展前景1.单粒精密播种机迅速发展在国外,中耕作物如甜菜、玉米、棉花和某些蔬菜、豆类的播种都已
3、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。 为了达到单粒精播,提高株距均匀性,大多采用可精调的刮种器,将多余的种子清除掉；为了降低投种高度,减小种子下抛速度与前进速度之间的相对速差,而设置导种轮或导种管。但是,精密播种受高速作业的影响很大。现有的精密播种机试验结果表明,一般作业速度在48 kmh时,其株距合格率达80以上；而作业速度提高到1112 kmh时,株距合格率下降到60以下。可见高速精密播种机还有待进一步发展、完善。2.播种机的通用性和适应
4、性不断提高 大多数精密播种机都可以播多种作物,通过更换不同孔径的排种盘或排种滚筒,使排种器能适应多种作物种子的播种要求。改变型孔大小或增加成穴机构,使之能达到穴播的要求；改变排种器工作转速以达到不同株距的要求。所有这些均提高了播种机的通用性。为了适应不同地区、不同土壤、不同整地条件的要求,大多数播种机上配有多种类型的开沟器和镇压轮,供选用。同一型号的精密播种机又成系列,有多种行距和行数的变型。如美国CYCLO气压式播种机有牵引式和悬挂式,有4、6、8、12、16行等共16种机型,可为多种功率的拖拉机配套。3.精密播种机向高速宽幅发展 为了在最适宦的农业技术条件下、用最短的时间做到适时播种,以及
5、随着拖拉机功率不断增大,为了充分利用其功率,因此要求提高播种机作业的生产率。 影响提高播种机组生产率的因素很多。除了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,提高生产率的最主要途径是增大播种机的工作幅宽和提高作业速度。增大播种机工作幅宽虽能直接有效地提高生产率,但加大工作幅宽使机体庞大,消耗金属多,成本高。同时,庞大的机体将受到田块大小、地头转弯以及道路运输的限制,使用不方便。因此,国外很重视提高作业速度的研究。 70年代,中耕作物播种机作业速度一般从46kmh提高到810kmh。如西德Aermoat型气力式播种机、法国Pneumasem气吸式播种机
6、和美国7000型指夹式播种机的作业速度为810 kmh,作业质量仍能符合要求。 但是,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。 中耕作物播种机的工作幅宽,一般单机都由34 m增大到56 m有的工作幅宽更大,如美国CYCLO气压式播种机系列中的16行播种机,其幅宽达11.68 m。加大幅宽使播种机结构庞大笨重,使悬挂式播种机组纵向稳定性变坏,还受到地块大小、道路运输的限制。4.广泛采用联合作业 播种同时进行联合作业的方式发展很快,形式也比较多,主要有两种：一是在大多数中耕作物精密播种机上都配置排肥器、施
7、肥开沟器以及施撒农药和除莠剂的装置。如西德、法国和美国的几种精密播种机都可以在播种同时施化肥、撒农药和除莠剂。二是播前整地和播种联合作业,如旋耕播种机、犁播机以及有的在开沟器前方加波形圆盘或锄铲进行灭茬播种或少耕法播种,以减少耕作次数,提高生产率,降低作业成本,还可以减少土壤风蚀和起到保墒的作用。5.新技术的应用不断普及 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。如用液压油缸来升降和调节开沟器、划行器、折叠机架；采用液压马达驱动风机或装肥搅龙；采用信号装置、电子监视装置或监控装置来及时报警故障的发生,显示播量或自控凋
8、节排种量大小；开沟器装备一次润滑的滚动轴承；行走轮采用无内胎充气轮；快速挂接装置；宽幅播种机加装横向运输轮等。 在工艺材料方面,播种机上采用塑料或尼龙的零件更多了,如排种盘、排肥盘、轴套、输种管等；采用铝金压铸排种轮、排种器体壳,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。第二章 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
9、.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目前国内外播种玉米、大豆、甜菜、棉花等中各作物的播种机多数采用精密播种,即单粒点播和穴播。一般中耕作物精密播种机的结构如图2-1。其组成分为以下几部分：图2-1 播种中耕通用机1种箱 2后支臂 3仿形机构 4主梁 5肥箱 6下悬挂点7仿形轮 8前支臂
10、 9施肥铲 10开沟器 11划沟刀12排种器 13镇压弹簧 14覆土板 15镇压轮机架 多数为单梁式。各工作部件都安装其上,并支承整机。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。排肥部件 包括排肥箱、排肥器、输肥管和施肥开沟器。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。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
11、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。表2-1 型孔参数表作物种类玉米大豆高粱型孔直径8-249-116-9型孔深度6-126-84-8每孔粒数31或4115-92.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。3镇压轮：镇压轮的压强要求0.3-0.5kg/cm2,要求转动灵活,不粘土。镇压轮的宽度应稍大于苗幅宽,直径不可过小,否则转动不灵活,土壤易产生裂纹。常取直径d=300-400mm,本次设计的镇压轮直径为250m
12、m；宽度为125mm。4镇压弹簧参数设计：要求为0.3-0.5kgf/ cm2镇压轮与地面的接触面积可初步估计为：S=30170=5100mm2。所需压力N=0.03-0.055100=153-225N受力图如下：其中：F：弹簧作用力N：镇压轮接触地面的压力AC：弹簧作用点与支点距离AB：支点与镇压轮轴之间的距离有AC=82cm AB=185mm 由FAC=NAB可得：Fmin=NABAC=15318582=345.2N因为镇压轮有自重,所以选用下述弹簧即可满足要求表2-2 弹簧主要参数材料材料直径工作极限载荷Pi65Mn3mm495圈数n弹簧中径D2Pt作用下单圈刚度变量Pia12.514m
13、m1.585节距单圈刚度P/d最大心轴直径Dmax4.77289.39mm第三章 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 精密播种排种器的类型、特点与适用范围1.水平圆盘式 排种盘上的孔形由种子形状、尺寸和
14、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6kmh,否则排种质量显著恶化。2.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6kmh,其排种性能尚好。3.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。4.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4045,才能克服种子沿勺盘下滑时产生的摩擦阻力,而使多
