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1、甘肃农业大学学生科研训练计划（SRTP）论文项目名称：马铃薯种植机开沟培土装置的设计目录第一章 绪论1 1.1研究的目的和意义. 1 1.2研究现状. 1 1.3研究内容.2第二章 排种装置22.1 排薯器.22.2 种箱.7第三章 开沟器.9 3.1开沟器.9 3.2开沟器参数的确定.103.3开沟阻力分析.113.4开沟器铲柄强度校核.14第四章 覆土器144.1 覆土器类型的选择.144.2 覆土器的组成.154.3 铲柄的类型和设计.164.4 覆土器工作面的设计.17第五章 镇压装置225.1 镇压轮类型的选择.225.2 镇压轮接地压力计算.23参考文献. 25第一章 绪论1.1
2、研究的目的和意义马铃薯以其粮、菜、饲料和加工原料兼用而成为世界上继水稻、小麦和玉米后的第四大粮食作物。我国是世界上马铃薯种植面积最大的国家, 2006年已达533万hm2，几乎遍及各省市自治区，特别是西部干旱地区，为扶贫和农民增收发挥了极其关键的作用。马铃薯的种植费工费时，传统的马铃薯种植方法是切块种植，劳动强度大,效率极低，马铃薯种植的机械化已经迫在眉睫。然而马铃薯的种植因为地域和环境的不同，区域性差别极大，这已成为马铃薯机械化生产的瓶颈。目前我国生产的马铃薯播种机漏播、重播、株距不均等现象严重，种肥分施效果差，播种深度不均，同时生产率低下、自动化程度低。同发达国家相比，技术严重滞后。因此为
3、了提高马铃薯播种质量，减小上述缺陷，有必要设计一种适应西部干旱地区种植特点的马铃薯种植施肥机。1.2 研究现状一、国内外马铃薯机械化概况1、国外概况国外马铃薯机械起步较早、发展快、技术水平高，在20世纪40年代初，前苏联、美国就开始研制推广应用马铃薯收获机了，50年代末全面实现了生产机械化。70-80年代德国、英国、法国、意大利、瑞士、波兰、匈牙利、日本和韩国亦相继实现了马铃薯生产机械化。国外马铃薯收获机械的技术水平相当高，不但生产率高，而且高新技术已隔于机具之中。如采用振动液压技术进行挖掘；采用传感技术挖制土壤喂入量、马铃薯传远量以及分级装载；采用气压、气流、光电技术进行碎土和分离以及利用微
4、机进行监控操作等。2、国内概况我国对马铃薯生产机械化技术的研制虽较早，但发展缓慢，目前正处于中小型悬挂式种植机和集条收获机的研制推广阶段。所研制机具的技术水平与国外同类先进机型相差甚远。在20世纪60年代初期，有关农机部门开始了研制工作，引进了西德VR-2、波兰RCE-2、英国Johson、瑞士Samro Junior和前苏联的KTH-2型马铃薯收获机并进行了生产性能试验，力图吸收消化国外技术、开发同类产品。之后，黑龙江省研制出了两种集条收获机并进行了试生产。20世纪70年代内蒙古农机所研制出了与40.4KW拖拉机配套的4U-1型马铃薯集条收获机，进行了小批量生产，并在当地部分地区进行了试点推
5、广使用。1978年在北京举办的12国农机展览会上，引进了不少国外马铃薯机具厂商参展。其中有西德哈格多思农机有限公司生产的集条收获机。瑞士生产的装袋收获机，集堆收获机，日本东洋农机株式会社生产的TPO-2型集条收获机，法国英罗公司生产的M112型集条收获机。其中大型机具的配套动力在30KW以上，中型机具的配套动力在22-30KW，小型机具的配套动力在15KW。1985年，中国农机院为了提高马铃薯收获机械的设计水平，掌握国外先进技术，特派遣本院工程技术人员赴西德马铃薯机具研制生产公司实习马铃薯收获机械，了解了西德马铃薯机械化种植和收获技术，掌握了一些技术要点并达成了合作意向。二、马铃薯种植机械化技
6、术马铃薯机械化种植技术是一项集开沟、施肥、播种、镇压和覆土等作业于一体的综合机械化种植方式。具有保墒、省工节种、节肥和深浅一致等优点。采用机械化播种，不仅提高了播种质量，降低了劳动强度，而且为马铃薯中耕和收获等作业机械化提供了条件。1.3 研究的内容基于对原有的马铃薯种植机上的开沟培土装置的研究，改进原有装置，设计出适合我省马铃薯种植的开沟培土装置。具体研究内容：1）对马铃薯开沟培土装置进行拆卸并拍照。2）绘制开沟培土装置各个零件的草图。3）协助老师完成马铃薯种植机的装配工作。4）对原装置进行田间试验，得出实验结论。5）协助老师进行开沟培土装置的计算机绘图工作。6）根据我省的实际情况，结合理论
7、知识，协助老师在solidworks环境下对装置进行改进。第二章 排种装置2.1 排薯器2.1.1总体结构排薯器是现代马铃薯播种机的核心部件，是播种机工作质量、效能和特征的主要载体和体现者。该播种机的排暑器结构如图2-1所示，主要由种薯箱、升运装置、振动装置、限流装置、张紧装置、排薯管等组成。2.1.2工作原理 排薯器的动力由地轮经变速箱传到主动轮，带动主、从动轮间的皮带向上升运，安装在皮带轮上的舀勺从种箱底部喂薯区上升时舀到一颗或数颗种薯。被舀勺舀取的种薯最初可能以长轴方向竖立于舀勺内，以宽轴方向侧卧于舀勺内，或以厚轴平躺于舀勺内。在升运过程中，在机器自身振动和振动装置振动轮的作用下，将多余
8、的种薯筛出舀勺，重新返回种箱中。剩下的单粒种薯在重心力矩的作用下逐渐采取以厚轴平置的方式稳躺在舀勺内。在舀勺下落过程中，种薯夹在投薯管与舀勺背部之间，随着舀勺继续下移，种薯沿着投薯管壁摩擦碰撞，采取运动阻力最小最稳定的薯块厚轴与地面平行的状态移到下端的投薯口。当舀勺通过出口时，活门打开，种薯落入开沟器开出的种沟内，再由覆土器覆土，完成种植过程。1-种箱 2-限流调节手柄 3-舀勺4-张紧装置 5-主动轮6-振动电机 7-外壳 8-从动轮 9-搅动摆杆图2-1 排薯器结构示意图2.1.3 主要部件设计1）升运装置现代马铃薯播种机的装置主要有链勺式、勺盘式和针刺式。由于链勺式排薯装置从种植精度及通
9、用性方面都比较先进，因此被广泛使用。一般常见的链勺式排薯装置是由主、从动链轮加链条构成，链条上间隔一定距离安装有舀勺。此种排薯器便于安装及通过链条调节株距，但链条在升运经过薯箱时容易划伤薯块，且运动不平稳，同时通过链条调节株距操作复杂，故本设计采用带式传动。皮带上均布安装钢制舀勺，舀勺曲面制成旋转抛物面，具有较好的盛薯夹持能力，可保证振动过程中至少有一个种薯保留在勺内不被振落。皮带线速度与作业速度成正比，试验表明，当皮带速度为0.5 m/s时，作业质量较好。当皮带线速度为0.55m/s时，作业质量有所下降，即漏播稍有增加，但基本上能满足农业技术要求。若皮带速度大于0.55 m/s时，作业质量则
10、显著变坏，漏播严重。因此皮带线速度最高作业速度不超过0.5 m/s。主动轮由地轮通过变速箱驱动，转过一周皮带移动距离S为：式中d带轮直径，160mm。同时带轮旋转一周通过投薯口的舀勺数 N为：式中k固定在皮带上的舀勺间距，180mm。马铃薯播种机地轮旋转一周通过投薯口的舀勺数N1为：式中i地轮至主动轮间的传动比。播种机的前进距离S1为：式中D地轮直径，740mm。如果每个舀勺只留一颗种薯，则理论株距l为：调节地轮至主动轮之间的传动比，即可调节株距。由于舀勺是在投放口处逐渐偏离投薯管前壁而释放种薯的，投薯点的高低与种薯脱离舀勺背部时的横向尺寸大小有关，大、小薯投薯相位不同，使相邻舀勺投薯点高低发
11、生变化，必然引起播种株距大小的波动，从而影响了播种均匀度。为了提高种植株距均匀度，充种前首先用3050多级方形网孔筛对种薯进行分级。2）皮带张紧装置为避免皮带打滑，应调整取种带张紧程度，如图2-2所示，具体可转动播种架最上端的调整手柄1通过压紧两侧的悬挂弹簧3来实现，调整时应保证两边具有相同的张紧力，以免皮带跑偏。3）振动装置为减少和控制舀勺拖带两个或两个以上的种薯，采用振动装置配合特制曲面的舀勺消除重种现象。振动装置由振动电机、安装架、振动力调整摆板、锁紧手轮组成。振动电机通过安装架安装在排薯管外侧，振动电机在排薯管内紧贴升运装置皮带内侧。电机电源与拖拉机蓄电池电源接头连接，电机控制开关设置
12、在驾驶室内，便于驾驶人员操纵。图2-2 皮带张紧装置1、取种勺 2、振动电机 3、安装皮带 4、振动力调节装置 5、锁紧装置图2-3 消除重种的振动装置舀勺取种和升运时通过振动轮刺激皮带以一定的频率和幅度抖动，从而振落舀勺内多余的种薯，保持存留一个种薯的状态。如图3所示，可根据重种程度来调节振动力的大小，松开手轮5使振动力调整摆板4转动从而带动电机振动轮2靠近或远离取种勺安装皮带3.手轮5向上移动时振动力增大，重种程度较大时采用；手轮5向下移动时振动力减小，重种程度较轻时采用。观察振动力合适后锁紧手轮54)限流装置限流装置用以控制进入种箱底部取薯区的种薯流量，改善舀勺的取薯能力和减少升运装置的上升阻力，同时也可起到辅助分级的作用。如图6所示，安装在播种架种箱下外侧的调整定位板1上联接固定着外转柄2，此外转柄2与播种架内安装的闸板属同一相位角，因此转动外转柄2也即带动闸板做同向旋转，从而改变了薯种的流动层厚度，也就改变了薯种的流量。将外转柄2向右上方旋转可使薯种流量变小，反之变大。限流闸板上安装
