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2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计论文2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计论文 -- 5 元

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2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计I摘要随着科技的进步和不断发展,对水稻覆膜直播旱作技术国内外都有相近的报道。我国湖北十堰、甘肃银川等地都有相近的研究报道。但在种植技术上尚需进一步试验研究改进完善。主要的问题是一是当前要研究解决出苗及幼苗旱长阶段的除草问题。二是要解决好旱播种出苗的土壤墒情和补水问题。三是覆膜穴播水稻的综合农艺措施和生长发育规律的探讨。四是研制改进播种机械,以适于水稻播种。水稻覆膜直播机的覆膜机构是该机的重要组成部分,其性能的优劣直接影响着整个机器的工作性能和生产效率,因此对性能优良的覆膜机构的研究设计一直是水稻覆膜直播旱作技术领域的重要课题。本设计是将研制至今的六种类别机型,分别是简易覆膜机、加强型覆膜机、作畦覆膜机、旋耕覆膜机、播种覆膜机、覆膜播种机,进行综合比较,而后根据设计参数和现有的条件及设计思想进行了改装和改进。从而覆膜机构与精量点播机的配套使用,实现了覆膜、播种作业一次完成的设计。项目的主要技术特点和创新点就是利用水稻即可水养又可旱长的特性,充分利用地膜的保温保湿作用,防止水分的渗漏和蒸发,提高地温水温,减少杂草和用药量,充分利用自然降雨达到节水、增温增效的目的。关键词水稻铺膜播种旱直播播种机械IIABSTRACTWithprogressanddevelopconstantlyofscienceandtechnology,covertoriceplasticbroadcastdirectlydroughtmaketechnologythereareclosereports.TherearecloseresearchreportsinShiyan,Yinchuan,GansuofHubeiofourcountryandotherplaces.Butstillneedfurtherexperimentalstudytoimproveperfectlyinplantingtechnology.ThemainproblemisFirst,researchandsolveemergingandproblemofweedingatlongstageofseedlingdroughtatpresent.Soilmoisturecontentthatemergethatsecond,settlethedroughtwelltoseedandmendingwaterproblem.Third,coverplasticcomprehensiveagriculturalmeasure,bunchplantingofriceandgrowthediscussionofthelaw.Fourth,developandimprovethemachineryofsowing,seedinordertobesuitablefortherice.Ricecoverplasticpersonwhobroadcastdirectlycoverplasticorganizationimportantcomponentofplanethis,thequalityofitsperformanceisinfluencingworkingperformanceofthewholemachineandproductionefficiencydirectly.Sothestudyonofgoodperformancecoveringtheplasticorganizationhasbeendesignedallthetimeitisthatthericehascoveredthefilmandbroadcastdirectlytheimportantsubjectofmakingtechnologicaldomainofthedrought.Itissixkindsofclassificationmodelsthatwilldevelopedsofartooriginallydesign,includingsimpleandeasypersonwhocoversplastic,,strengthtypecoverplasticmachine,beddingcoverplasticmachine,rotarytillagecoverplasticmachine,seedpersonwhocoversplastic,covertheplasticseeder,comparesynthetically,andthenrepackedandimprovedaccordingtodesignparameter,existingconditionanddesignphilosophy.Thuscoverthecompletenetworkuseoftheplasticorganizationandprecisequantityrequestingmachine,realizethedesignthatcoverstheplastic,sowinghomeworkonceandfinishes.Themaintechnologicalcharacteristicandinnovationoftheprojectareorderedtoutilizethecharacteristicthatwaterraisetheheadveryonlandthatricecan,fullyutilizewarmkeepingoftheplasticfilmtoprotectwetfunction,preventtheseepageandevaporationofthemoisture,improvethegroundtemperaturetemperature,reducetheweedsandusingmedicineamount,fullyutilizenaturalrainfalltoachieveandeconomizeonwater,increasethewarmpurposetoenlarge.KeywordsRice,Coverplasticseeding,Seedinginfield,Planter2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计III目录摘要..................................................................................................................................IABSTRACT....................................................................................................................II目录...........................................................................................................................III1前言..........................................................................................................................11.1我国水稻生产的重要性...................................................................................11.2水稻生产机械化现状......................................................................................11.4地膜覆盖机械的种类......................................................................................21.5地膜覆盖栽培技术及其特点...........................................................................21.6地膜覆盖栽培技术的应用的效果....................................................................21.7地膜覆盖栽培的农业技术要求........................................................................31.8地膜覆盖机的类型和主要性能特点................................................................32设计参数选择...........................................................................................................432BF─1400型水稻覆膜播种机的总体结构和工作过程.............................................43.1结构组成........................................................................................................43.2工作过程........................................................................................................54覆膜机构的总体及主要结构设计..............................................................................54.1机构组成........................................................................................................54.2结构设计........................................................................................................65覆膜机构工作部件的设计.........................................................................................85.1整地装置的设计..............................................................................................95.2开沟器的设计.................................................................................................95.2.1类型和特点...........................................................................................95.2.2设计的技术要求和依据.........................................................................95.3挂膜装置的设计............................................................................................115.3.1设计的技术要求.................................................................................115.3.2挂膜装置的类型和结构.......................................................................115.4压膜轮的设计...............................................................................................125.4.1功用和设计技术要求..........................................................................125.4.2种类和结构特点.................................................................................125.4.3压膜轮的作用原理和设计...................................................................135.5覆土器的设计...............................................................................................145.5.1覆土器的类型和性能特点...................................................................145.5.2覆土器的设计.....................................................................................156覆膜机构的使用......................................................................................................166.1覆膜机构作业的主要性能结构及其意义.......................................................162BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计IV6.2覆膜机构的使用和维护.................................................................................176.3膜的选择......................................................................................................18结论...........................................................................................................................19参考文献...................................................................................................................21致谢...........................................................................................................................222BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计II2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计11前言1.1我国水稻生产的重要性水稻是我国种植面积最大、单产最高、总产最多的粮食作物。1998年,我国种植水稻31000千公顷,占粮食播种面积的27%。水稻产量2亿吨,占粮食总产量的39%。其中南方15个省、自治区、直辖市沪、苏、浙、皖、闽、赣、鄂、湘、粤、桂、琼、渝、川、贵、云是我国粮食的主产区,也是水稻的主产区,其种植面积27000千公顷,总产1.7亿吨,分别占水稻种植总面积和总产量的85%以上。我国水稻生产在世界水稻生产中也占有重要的地位。水稻种植面积和产量分别占世界水稻面积和产量的21%和34%。中国以占世界7%的耕地,解决了世界22%人口的温饱问题,取得了举世瞩日的成就。21世纪,我国人口峰值将达到16亿,在人均耕地资源较少的情况卜,要确保我国粮食的安全供给,必须重视粮食生产。全国食用大米为主的人口占60%以上,因此重视发展水稻生产,提高水稻单位面积产量和质量,是保证中国粮食总供给,满足全国人口对粮食不断增长要求的长期战略日标。1.2水稻生产机械化现状1990年到1998年,我国水稻生产机械化取得了较大进展,水稻机械化栽植及直播面积由533千公顷提高到1237干公顷,增长132%机械化收获面积由295千公顷扩大到3151干公顷,增加了10倍工厂化育秧移栽面积也达到了422千公顷。但就全国范围来看,这些环节的机械化程度还很低。1998年,水稻机械化栽植面积仅占种植面积的4%,机械化收获面积占10%。而1998年小麦、玉米的机播面积已达67%和39%,小麦机收面积已达59%,水稻在三大粮食作物生产中的机械化水平最低。近几年,水稻生产机械化受到中国各级政府的高度重视,通过增加投入,加大适用机具的试验开发和示范推广力度,使水稻生产机械化水平有了很大提高。水稻机收面积由1995年的744千公顷扩大到1998年的3151千公顷,翻了两番,机收水平提高了近8个百分点,同期水稻机械化栽植面积也提高了近2个百分点。但是,因气候、地貌及耕地和种植制度差异的影响,水稻生产机械化的区域发展水平很不平衡南方水稻播种面积和产量仅占10%,但机插秧占全国机插秧面积的90%以上机直播占全国机直播面积的68%机械收获占全国水稻机械收获面积的27%,均远远高于全国平均水平。这说明我国南方将是发展水稻生产机械化的重点地区。1.3我国水稻种植机械化的发展方向水稻种植机械对水稻生产有非常重大的影响,据有关文献资料报道,机械化作业与传统工作业相比每公顷可增产稻谷1000kg,增产幅度为5%10%,按我国现有水稻种植2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计2面积计算,水稻种植机械化程度每增加一个百分点,既可增产稻谷3.7亿公斤,具有显著的社会和经济效益。我国地域辽阔,水稻种植分布广,各地区的自然、地理、气候条件各不相同,经济发展也不平衡。按地理位置和耕作制度划分,我国水稻产区可分为3大类一是高寒温带一季稻区,主要包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、宁夏、新疆、河北和北京部分地区二是麦稻轮作地区,主要包括江苏、江西、安徽、湖北、四川、山东、河南等省区三是多季稻地区,主要广东、福建、湖南、广西、云南等地区。在发展我国水稻种植机械化方面,应根据各地区的实际条件和经济发展水平,因地制宜地制定其发展方向,建立具有中国特色的水稻种植机械化模式,以高产、高效为目标,同时还必须与环境保护和持续发展相结合。21世纪我水稻种植机械化模式将是以钵育行栽为重点,向钵育行栽、传统育秧移栽直播3种模式并存的方向发展。1.4地膜覆盖机械的种类包括覆膜机、覆膜播种机和收膜机。保护地栽培技术是一项古老的农业技术,但是过去一直发展比较慢,只是近二十年以来,才有较快的发展。特别是地膜覆盖栽培技术,为保护地栽培赋予新的生命力,随着社会生产力的发展,用保护地栽培各种作物日趋普遍,因此,保护地设施和机械也日趋完善。1.5地膜覆盖栽培技术及其特点地膜覆盖栽培就是用机械或人工将农用膜直接铺在垄或畦上,膜的两侧边用土压牢,然后再膜上直接播种或栽培秧苗,也可以先播种而后再覆膜,当作物出苗时,由人工破膜引苗。但是不论采用哪种方法,都必须用土地把苗眼处封严,防止透气。地膜覆盖栽培的主要优点是保温,保水,保肥,防害和自然灾害。也可以抑制杂草生长,增产效果显著,铺膜方法和栽培技术容易推广和应用,同其它技术措施相比具有投入少,效益高的特点。1.6地膜覆盖栽培技术的应用的效果应用面积较大的有棉花,花生,瓜类,蔬菜,水稻果树等。此外还有烟草,甜菜,甘蔗等作物覆膜。该项技术经济效果明显,社会效益巨大,是农业生产重点推广的一项栽培技术。按增产百分率推算几种主要覆盖作物的增产,幅度及增收效果都在2025之间,有的是成倍增长。许多方面研究证明,地膜覆盖栽培技术应用的结果,不仅提高了作物单位面积产量,而且农产品的品质也有改善,并使作物成熟期提前。2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计3地膜覆盖栽培的技术的优势弥补耕地资源的不足,粗略测算,每覆盖0.130.2公顷玉米,相当于露地栽培玉米0.26公顷产量,每覆盖0.33公顷棉花,相当于不覆盖0.4公顷的产量。因此地膜覆盖栽培技术是发展农业生产,满足社会对农产品需求措施之一。1.7地膜覆盖栽培的农业技术要求(1)地膜覆盖栽培是一种精耕细作的栽培体系,对耕、整地质量要求高,覆膜地土壤应细碎,无较大的植株的残渣,所以整地质量是保证覆膜质量的关键。(2)覆膜地垄或畦要规整,行距一致,并有一定的坚实度,覆膜时应将垄(畦)面的干土推掉,防止膜下,要保证垄(畦)体水分适宜,必要时可在覆膜前向地里灌水。(3)覆膜时塑料薄膜应贴实垄(畦)面,两侧边缘用土压严,压牢,防止进入空气或被大风刮起来。(4)垄或畦覆膜后应有较宽的采光面,采光面部分的薄膜不应有较大的皱折或偏折,所使用的地膜幅宽要与垄(畦)距相适应,膜捆卷的要规整,均匀,地膜不应在心轴左右串动。1.8地膜覆盖机的类型和主要性能特点在我国地膜覆盖机械从1979年开始研制,至今已发展了六种类别机型,这六种机型是简易覆膜机,播种覆膜机覆膜播种机,上述六种机型按作业程序,耕作方式及配套动力又可分为以下三大类型。(1)按作业程序分a.单一型地膜覆盖机,这样机型只完成覆膜作业结构简单,多数属于小型,如简易型覆膜机,加强型覆膜机,作畦覆膜机都属于这一类型。b.旋耕地膜覆盖机覆膜工作部件装在旋耕机之后,组成复式工作机组,可使整地,表垄(或畦)覆膜等作业环节一次完成,这类机型在国内外得到广泛地应用。其主要特点是生产效率高,作业质量及土壤墒情好,还有对整地条件同其它类型覆膜机相比要求不严,并可减少拖拉机过地次数。c.覆膜播种联合作业机,在地膜覆盖机上设置播种部件,使覆膜播种同时完成,这种机型又分为覆膜播种机和播种覆膜机两种,在我国棉花,花生及玉米产品应用多。(2)按耕作完成分有垄作地覆膜盖机和畦作地覆膜盖机两种。(3)按动力分有人力,畜力和幼力三种类型,机力有牵引式和悬挂式两种。针对以上内容和问题,对覆膜机构进行了如下设计。2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计42设计参数选择行距300mm作业速度35km/h使用地膜宽1400mm配套动力1825hp采光面宽10001100mm外形尺寸1900x1660x500mm幅宽1200mm膜边入土深度3050mm32BF─1400型水稻覆膜播种机的总体结构和工作过程3.1结构组成图31为2BF1400型悬挂畦作覆膜播种机简图,它由覆膜部分和播种部分等组成,工作部件包括行走轮,整地装置,开沟器,挂膜轮,压膜轮,覆土器,排种装置等部件。覆膜机是一种有多种工作部件及完成多项作业环节的复式作业机具,它可以同时完成原1地轮2整地轮3开沟器4挂膜架5压膜轮6覆土圆盘7播种箱8播种鸭嘴9取种勺10螺旋覆土器11覆土圆盘图31水稻覆膜播种机结构图2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计5畦整形,开压膜沟,覆膜和覆土等项作业。2BF1400型水稻覆膜播种机是由东北农业大学覆膜播种机课题组在综合了多种覆膜机械和播种机械的基础上继续改进研制而成。主要适用于水稻的平作铺膜点播作业,在已耕地上可以一次完成推土整形、开沟铺膜、开穴点播、膜边及种孔覆土等多项作业,即可进行联合作业,也可单独进行铺膜、播种作业。新机型在原设计的基础上提高了播种精度,增加了作业功能。3.2工作过程该机与1825hp拖拉机配套,四行作业,适应行距为30cm用于畦作覆膜播种。工作时,首先由覆膜机的开沟器在畦的两侧开出压膜沟。挂膜架上的膜卷展开将塑料薄膜铺在垄上,左右压膜轮把膜边压入沟内,同时使薄膜横向拉紧并贴实垄凸出面,后部的两侧覆土器起土将薄膜两侧边压牢,防止透气或被大风刮起。然后精量点播机完成播种,镇压等作业项目。4覆膜机构的总体及主要结构设计4.1机构组成1整地轮2开沟器3挂膜轮4压膜轮5覆土圆盘图41整地覆膜机构结构图2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计64.2结构设计(1)整地装置整地装置的功用是在原畦的基础上,作出满足覆膜要求的畦形,并压平地面。整地装置由固定架,悬挂板,整地轮,轴等器件组成,如图42。当畦距与整地装置装配位置相符时,开沟器受力可以认为基本是相等的。此时,机器走直性好,畦形规整。(2)开沟器开沟器的作用就是在畦的两侧开出压膜沟同时可以碎土、翻土,便于覆膜,压膜。该机使用曲面铧式开沟器,它由立柱、犁体及侧板焊合而成。结构如图43。1地轮支架2可调整支架3顶丝4整地轮5销钉6整地轮轴图42整地装置结构图1立柱2侧板3犁壁图43开沟器结构图2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计7(3)挂膜装置该机采用挂膜式挂膜架,由挂膜杆,挂膜轮和调节装置组成,如图44。膜卷芯轴两端分别装在左右挂膜轮上,挂膜杆能根据膜卷宽度在横管内伸出或缩进,并由锁固销固定其位置,安装膜卷时,紧度要适当,即要使膜卷轴动灵活,又要使薄膜纵向拉紧,适宜在横向位置上,膜卷中心应对正畦的中心线。(4)压膜轮畦的左右各有一个压膜轮,它由泡沫轮.固定板.弹簧及连接板等组成。如图45,作业时压膜轮沿畦侧向前滚动,将薄膜边缘正压入已开出的膜沟内,并将其横向拉紧。压膜轮应采用软质物料制成,现在采用泡沫轮是为了防止损坏薄膜,压膜轮作业时由弹簧来调节压膜轮的下压力,使其压力适度。压膜轮要压在薄膜的边缘,其左右位置可以调节。1悬挂架2挂膜轮架3挂膜轮4挂膜轮转动轴5锁固销图44挂膜装置结构简图21431海绵压膜轮2浮动支架3钮簧4支架图45压膜轮结构简图2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计8(5)覆土器覆土器的功用是对膜边覆土,并且压严.压牢,覆土器用的有铧式和曲面圆盘式两种,该机采用曲面圆盘式覆土器,它由连接架.转动调节器.覆土圆盘组成。覆土器的作业质量直接影响覆膜质量,因此覆土器的入土能力要可以调整,覆土器根据覆土需要和作业要求通过转动调节器来调整覆土器的覆土量。调整连接架的长短来对覆土器的入土深度进行调节。如图46。(6)起落机构按挂结方式分,地膜覆盖机有悬挂式和牵引式,牵引式覆膜机又有畜力牵引和机力牵引两种。畜力牵引式覆膜机均为单行,机器简单,重量轻,可不用起落机构,由人工抬起转弯,而拖拉机牵引式悬挂的覆膜机就必须有起落机构。该机与精量点播机配套使用。所以它的起落和精量点播机同时进行是通过拖拉机的悬挂装置实现的。当升降时搬动分配器的手柄,通过液压油,使油缸活塞杆的运动来实现覆膜机和精量点播机同时起落的。5覆膜机构工作部件的设计覆膜机尽管型号很多,结构差别很大,但是其基本工作部件都是由开沟器,挂膜装置,压膜轮和覆土器等组成。在覆膜机研究和发展过程中,农业机械上的一些传统工作1连接架2万向调节器3覆土圆盘4万向调节器5覆土圆盘转动轴6覆土圆盘转动轴轴承座7覆土圆盘转动轴轴套(塑料)图46覆土器结构简图2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计9部件,如曲面圆盘,小型犁铧等得到广泛应用,覆膜机是一种新型机具,具有自身的特点,它的工作部件的结构,工作原理和设计方法,又都不同于传统农机工作部件,因此,地膜覆盖机的研究除注意机型特点外,主要是工作部件原理及材料。5.1整地装置的设计整地装置的功用是在原畦的基础上,作出满足覆膜要求的畦形,并压平地面。使垄(畦)形状符合覆膜要求,整地装置是保障覆膜质量的关键部件。整地轮的总长为1.40m,与膜的宽度一致。采用直径为80mm,壁厚为5mm的钢管。整地轮轴为直径为20mm,长为1350mm的45号冷拔钢。平土器主要起到使地面平整舒展,无大的土块,保证膜的完整性。5.2开沟器的设计5.2.1类型和特点开沟器分为曲面圆盘式和铧式,曲面圆盘式开沟器多用在畦作覆膜机上,这种部件开沟和分土性能都比较好,不易缠草,但结构复杂,成本高,工作时易磨损。铧式开沟器有分开式和整体式两种。铧式开沟器结构简单,对土壤适应性强,在作业中,当前方拥土过多时,土壤可以从铧翼侧面流入沟中,这种开沟器的铧面有曲面和平面两种,其中曲面铧式开沟器入土性能都优于平面式开沟器。5.2.2设计的技术要求和依据此开沟器是根据S20型犁体的犁壁的设计而改进一种铧式开沟器(农业机械设计手册)。我们根据S20型犁体的犁壁的设计技术参数和具体过程,配置一犁侧板和立柱焊合成开沟器。设计方法和参数(1)铧面导线参数(图51)导线高度取h12.5cm,导线宽度以下式计算LC1b(cos∆εsinε)式中C1常数,取C11.2B单侧铧幅宽,取b14cm∆ε扣垄角,取∆ε100Ε铧面入土角,取ε250L1.2x14(cos100sin250)9.5(cm)S2.5cm,取直线,其余部分采用包络抛物线绘制。2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计10(2)元线角变化规律铧刃线起角Q450,以利于升土。元线角Qn的变化规律是Q。至Qmin取直线,Qmin至Qmax以下式计算QnQmin∆Q﹛nnmin/nmaxnmin﹜式中∆Q元线角变化范围,取∆Q120N元线号nmax和nmin分别为Qmax和Qmin处的元线号。(3)总体尺寸的确定其宽度取16cm,在不推压膜边的情况下,采用较大值,保证有较多的覆土量。铧高一般应大于畦高,取12.5cm,入土角70,以适应仿行要求。采用上述参数做图52得中线起土角200。LhSεΔε图51单面铧曲导线aγ图52单面铧2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计115.3挂膜装置的设计5.3.1设计的技术要求挂膜装置用于悬挂膜卷,在覆膜机上调节项目最多的就是挂膜装置,因此在设计时要满足以下要求(1)装膜和卸膜方便,速度快,而且不应损坏地膜(2)对膜卷宽度和直径适应性强,不仅能装膜卷,而且要保证与畦对中(3)装上的膜卷在作业时,即转动灵活又有适当的拉紧力,防止地膜覆土后松弛(4)要有防风性能,使之在有风天也能作业。5.3.2挂膜装置的类型和结构常见的挂膜装置有图53所示四种类型1悬挂式挂膜装置(1)摩擦式(2)随动式(3)挂膜式(4)悬挂自由式1膜卷2导杆3畦面4驱动滚5驱动轮图53挂膜装置结构简图2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计12这是使用最早且比较广泛的一种挂膜装置,膜卷悬挂在挂膜架两端的悬臂式挂膜轮上,挂膜轮呈锥形,一般用一个弹簧控制其轴向压力和转动阻力,使膜卷可靠的工作,这种结构对膜卷尺寸适应性好,调节方便,但是结构比较复杂。2摩擦式挂膜装置摩擦式是膜卷呈浮动式安装。工作时驱动轮沿畦面滚动,依靠摩擦力驱动膜卷转动,将地膜覆盖在畦面上,由于驱动轮在带动膜卷转动同时,又压实畦面,覆膜后畦面平整,地膜紧贴畦面,纵向拉的紧,在较大的大风天气里仍可照常作业。这种作业结构要有驱动轮的顺能可靠的转动,如打滑过大将拉断地膜。3随动式挂膜装置膜卷也是呈浮动式安装,膜卷可直接放在下面两个轮之间,装膜和卸膜非常方便,驱动磙子着地,作业靠拉膜力使驱动轮转动,从而带动膜卷转动。4悬挂自由式挂膜装置悬挂自由式,膜卷也是挂在一个轴上,这种形式是轴自由转动,在其下方两轮之间,装膜和卸膜非常方便,对膜卷尺寸规格适应性强,因而得到较为广泛的应用。5.4压膜轮的设计5.4.1功用和设计技术要求压膜轮的功用是把覆盖在畦面上地膜两侧边压入沟内,并使地膜横向拉紧,然后由覆土压平,压膜轮设计应满足如下要求(1)压膜轮工作时必须转动灵活(2)压膜轮的下压力应能调节(3)要保持下压力一致(4)压膜轮要有良好的仿型性(5)在结构上压膜轮前后及左右位置均能调节(6)并且要方便可靠(7)工作时不应损害地膜。5.4.2种类和结构特点压膜的方式有展平式和嵌入式两种,在覆膜机广泛使用的是前一种。展平式膜轮有泡沫塑料轮,金属轮及橡胶轮的形式。泡沫塑料轮不损坏地膜与地之间摩擦力较大,作业性能好,成本低,缺点是使用寿命短,是目前应用最多的一种,现在用的金属压膜轮周边有点,用于覆膜播种机上,由于轮缘压膜牢固,在膜上打孔播种时地膜不会松弛,但是对膜边有损坏,橡胶轮是木芯上包有一层橡胶,其优点是可以延2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计13长轮的使用时间,不损坏地膜,由于制造成本高,还没有得到广泛的应用。嵌入式压膜轮适用于高畦面展开,由于嵌入式压膜轮前部的普通压膜轮将地膜压在沟里,是地膜覆盖在畦面上呈梯形,然后再由水平放置的嵌膜轮将地膜回嵌到畦侧的土壤中,由于回嵌时嵌膜轮上部地膜包容的土壤落下压到嵌入的地膜上,从而起到压紧,固定地膜的作用,这种固膜方法是无畦土流失,沟内清洁无余土的优点。但是这种部件作业时,要求畦形规整质松软,无杂草,因而应用广泛。5.4.3压膜轮的作用原理和设计覆膜作业要求薄膜纵向和横向必须拉紧,纵向依靠膜卷沿畦面滚动拉紧、而横向则依靠压膜轮压入沟底,并且拉紧,其工作原理如图所示压膜轮(泡沫式压膜轮)作用在畦帮时,有一下压力P,其分力R1使其发生压缩变形,使A移至A1,R2力又使A1移到A2,A1A2为压膜轮压膜时的位移量,依靠泡沫轮的薄膜之间的摩擦力,将薄膜横向拉紧,当压膜轮作用在垄帮下三分之一处时,有利于横向拉紧地膜,而应避免压在沟底正中。在纵向位置上,薄膜两边由AB位置被压成AC位置,K点为压膜轮开始接触薄膜点,作业时,由于泡沫轮变形,薄膜则被压成AKK1位置,压膜轮与地膜是一个面接触,K点位置越往前,其横向拉紧度好,压膜轮膜卷之间的距离l影响K点位置,在结构设计允许的条件下,l值应尽量小.为了增强横向拉紧度,可把压膜轮装成前束或内倾状态。前束角一般可采用7°,内倾角可采用5°6°。作业中应使畦两侧压膜轮下压力一致,两轮中(a)压膜轮横向压膜(b)压膜轮纵向压膜1压膜轮(泡沫塑料轮)2膜卷3畦图54压膜轮工作原理图2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计14心线平齐,防止薄膜产生偏移或皱折,压膜轮直径大小的选择要注意以下两点(1)压膜轮要转动灵活,为此直径不宜过小(2)压膜轮轴端不要刮膜,一般为2025cm,轮缘要有一定的宽度,根据经验可取8cm左右,压膜过后应之即覆土,防止薄膜松弛。5.5覆土器的设计5.5.1覆土器的类型和性能特点在覆膜机上常因为覆土部件有曲面圆盘式和铧式两种。在整地条件比较好时两种覆土部件工作性能都能满足农艺要求,但是在整地条件比较差时,二者在工作性能上有较小的差别,现有的覆膜机存在的主要问题之一就是覆土性能时常不能满足要求,表现为覆土过宽,一般810cm,减小为采光面的宽度,而覆土厚度又过小,平均在4cm以下,影响压膜的牢固性,曲面圆盘式和铧式覆土部件在抛土性能和作业稳定性能方面有明显的差别,抛土性能和作业稳定性能方面指抛土距离和土壤集中区的距离,作业稳定性能指入土深度和覆土量的一致性。如图55L1为抛土最远点距垄沟中心线的距离L2为土壤集中区的距离。土壤集中区指土壤最后的部位,验证表明有同样土壤条件下,圆盘式覆土部件,抛土和土壤集中区的距离都大于铧式部件,圆盘覆土器制造简单,磨刃方便。故我们选用圆盘式覆土部件。对这种部件在结构设计上应该L1和L2都减小,同时增加覆土厚度,覆土部件位于机器尾部,如何保证有一定的入土能力,并且有稳定性是要解决的一个问题。图55抛土示意图2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计155.5.2覆土器的设计在畦作制地区,一般使用140cm的塑料薄膜,薄膜扣平后.两畦中间有50cm的露土宽度.由于取土宽度较宽,作业时,覆土器应使土壤沿圆盘面顺到开口,到一定高度后侧推,并迅速扣土压膜,同时不应向畦顶飞践土壤,其设计方法和参数选择是(1)主要参数圆盘片直径D根据覆土深度要求,按下列经验公式计算DKa式中K径深比,选取范围为3~5,设计时覆土深度大取小值,反之取大值a设计覆土深度(mm)圆盘片曲率半径ρ,ρ值小的圆盘片翻土性能较强,但工作阻力增加。ρ值的选取与圆盘片直径D、径深比K和偏角γ等有关,可按下式计算ρD\KK1\sin2γ(0.5K12)1\2或按经验数值选取。圆盘片刃角i在保证刃口强度的条件下,尽量取小值以减小切土阻力。常用i值为14.5°~22°。圆盘片厚度c,根据圆盘片工作负荷的大小选取,或用下面经验公式计算δ0.008D(mm)在粘重土壤上工作时,δ0.008D1(mm)一般采用δ3.5~6mm。我们设计的圆盘片的参数和尺寸是参照国际标准ISO567979规定的尺寸。O2ΨρΨγδtD图56圆盘片的结构参数图2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计166覆膜机构的使用6.1覆膜机构作业的主要性能结构及其意义(1)地膜纵向横向拉伸率覆膜后,地膜在拉力作用下的增量与地膜原长宽度之比用百分率表示。作业中都要求的拉伸率,这有利于地膜展平和贴合畦面,并且节省地膜。(2)地膜对中性,地膜覆在畦面上之后,地膜宽度中心线应于畦面中心线对齐,不应有较大的偏斜。(3)采光面宽,覆膜后地膜接受光照部分的宽度,采光面越宽,越有利于光照,一般应大于或接近地膜宽度的一半。(4)地膜贴合程度,采光面贴合畦面上的程度,地膜与畦面架空情况没有或很少。农艺要求贴合现象越少越好,架空程度越小越好。(5)地膜有效利用率,指实际覆膜面积和理论覆膜面积之比,用百分率表示。(6)皱折程度,作业时要求膜覆在畦面上时,应该展平而无皱折或很小。(7)覆土宽度是指在畦侧壁地膜上覆土层断面顶点至地膜最低点的距离。覆土宽度与采光面宽度和压土牢固性有关,保证压土牢固的条件下,覆土宽度越窄越好。(8)覆土厚度,在畦侧壁地膜最低点所对应法线方向的土层深度,称作覆土厚度,厚度大有利于压膜。(9)地膜损坏程度,在覆膜作业中由于机器作业所造成的地膜损坏程度,地膜两侧也没有覆土的长度与侧定长度之比,可用百分率表示。漏覆土影响压膜的牢固性,地膜透气不保温,应尽量防止产生这种现象。(10)地膜露覆土程度,地膜两侧边缘没有覆土的长度与侧定的长度之比,可用百分率表示,漏覆土侧面压膜牢固性,地膜透气不保温,应尽量防止这种现象.(11)在使用中,覆膜质量常出现的问题及解决方法见表61表61覆膜质量问题、原因和排除方法质量问题分析原因排除方法1.薄膜出现斜向皱纹1.机器行走不直2.压膜轮左右压力不等1.保持直线行走2.调节压膜轮使左右压力一致2.薄膜出现纵向皱纹1.纵向拉力过大1.增加压膜轮压力2.减少膜卷拉紧力3.放慢前时速度3.薄膜出现模向皱纹1.横向拉力过大1.减少压膜轮压力2.增加膜卷拉紧力2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计17质量问题分析原因排除方法3.加快作业速度4.薄膜出现偏斜1.行走不直2.膜卷安装不正3.膜卷本身缠绕,质量差,左右不齐1.保持直线前进2.安装膜卷,使其对正垄面3.更换新膜5.压膜轮压不住膜1.膜卷不正2.膜卷缠绕左右不齐3.机器行进不正4.膜与垄宽不配套1.重新安装使其对正2.更新换膜卷3.保持直线行驶4.选用宽膜卷6.薄膜卷边严重1.压膜轮未把膜压如沟内2.覆土铧离膜边太近3.膜、垄宽不配套1.增大压膜轮下压力2.调节覆土铧距离3.选用稍窄的膜卷7.膜边漏埋1.膜卷偏向一侧2.覆土器入土浅3.起垄过高1.调节膜卷使其对正2.增加入土深度3.下调推土板,降低垄高6.2覆膜机构的使用和维护(1)作业前应检查土地条件,整地质量满足覆膜要求。地膜覆盖栽培是一项精耕细作的栽培方法,覆膜前应对土地进行耕翻和耙细,土壤细碎疏松,地表不得有直径5厘米以上的干土块,然后起垄或作畦。土壤含水量为适耕状态,地表无大的残株杂物。良好的整地条件是保证覆膜质量的前提。作业前须按农艺要求和使用说明书进行调整井进行试作业,以保证作业质量。(2)机具从地头开始作业前,应将膜端头及两侧用土压实封严,两边压在压膜轮下,作业时应保持直线行驶,注意机组前进速度要符合机具说明书的要求,不能忽快忽慢,作业中机手和辅助人员要随时注意作业质量和机组工作情况,发现问题及时处理辅助人员应注意封压膜边,如有漏盖土的部位及时盖土,并在铺好的膜面隔一定距离在膜面上横向盖一些土,以防大风翻膜.机具作业到地头调头换行时,要切断地膜并封埋端头。(3)覆膜机构作业中必须保证各工作部件之间有正确的工作位置,因此在工作前应按要求对覆膜机进行调整,在调查和安装之后,应该把各部件固定螺栓紧好,防止松动。(4)根据要求调整和润滑各转动部件,保持其转动灵活性。(5)覆膜机构调节部位较多,在作业中常常需要随时进行调节,以保证作业质量。要注意保持各调节部件的完好性,防止锈蚀,损坏或丢失。2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计18(6)作业中要注意安全.防止人身事故,绝不允许在机具行走作业时去调整或排除故障停机调整或检查时,拖拉机应切断动力或熄火.牲畜应由专人牵定,悬挂机型或提升状态的部件应放在地上,地头封埋、裁剪膜端头时,整机或压膜、覆土部件处于提升状态,要确保其稳定,防止突然失控落下伤人。(7)作业完成后应清除机器上的泥土和缠绕物,把压膜轮遮盖好。长期停放时要将主要部件拆下存放,防止变形或丢失(8)地膜及卷绕质量对覆膜质量有直接影响.在购买和选用地膜时,要选用抗拉强度大的地膜,膜卷缠绕规整平展,无串动现象,膜卷芯轴完好,地膜无破损。6.3膜的选择地膜覆盖是用透明或有色塑料薄膜把含有一定水肥的农田土壤从地面上封盖起来.形成不同于露地栽培的农田环境,产生增温、保温、提墒保墒.保持土壤疏松,保护和促进作物根系生长发育,进而促进早熟、增产和改善品质等作用,在一定程度上还有抑制杂草和上层土壤碱分的效应。机铺膜所选用的膜宽以大于畦(垅)宽20-25cm为宜,地膜卷得紧实、端面整齐、卷内无残膜、断头、扭曲、破膜等现象,膜芯质量好,最好用膜厚0.005-0.008mm的超薄膜,以降低成本。现在所用的膜为宽1.40m,畦宽为1.20m,每卷膜长为1450m。2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计19结论水稻覆膜旱直播节水栽培技术是利用水稻即可水养又可旱长的生理特性,前期充分利用自然降雨,以达到节水增温、增产、增效的目的。将旱育稀植育秧技术直接作业于本田,这样可以减少育秧过程,降低生产成本。据测算每育l亩地的秧苗,需用人工费1020元、拉土费5元、运秧费5元、插秧费6070元,材料费10元,各项费用达百元以上,而水稻覆膜旱直播节水栽培技术由于直接作业于水稻本田,只有机械播种费用和地膜费用,机械播种费用约15元/亩,地膜亩用2.53kg,每公斤按10元计算,两项费用约40元,比插秧节约60元。项目产量指标500公斤/亩,可实现增产率10,按7.5万亩次计算,可增产,增产增效约492万元。节约成本60元/亩,7.5万亩次水稻可节本增效450万元。7.5万亩次水稻增产增效与节本增效合计942万元。所以此项栽培技术有着非常显著的经济效益和社会效益。其次,此项栽培技术不需育苗,避免了对土壤耕层及山地植被的破坏,从而可有效的保证良好的生态环境,确保农业的可持续发展。东北农业大学有多学科联合研究的优势,农机和农艺相结合。同时与生产单位和推广部门紧密合作。把科技成果直接转化为现时生产力。在配套机具的设计方面我校有丰富设计经验,已先后研制出了小型覆膜机械、小型收膜机械、大豆平播机等多种与该项研究有关的田间作业机械,掌握了国内外该配套机械的核心技术,具有先进的设计方法和设计手段。有国家重点实验室的支持,可以集设计、加工、试验、改进于一体。大大提高成果的产出率。项目主持人多年来一直从事农业机械的开发、研制、设计和推广工作。且于2003.32004.3在英国Cranfield大学做访问学者,其间发表国际论文两篇。对该项研究有丰富的理论和实践经验,地膜覆盖栽培应用的作物是由经济作物发展到粮食作物,共有70多种作物进行覆盖栽培试验,都去得了较好的效果。其中面积较大的作物有棉花、玉米、油菜、水稻、果树等.因此还有烟、甜菜等作物覆盖面积也很大。地膜覆盖发展的地域是由北方向南发展,因而平面向高寒山区发展。该项技术经济效益明显,社会效益巨大,是农业生产重点推广的一项栽培技术,按增产的百分率推算,几种主要覆盖作业物的增产幅度及效果都在1020之间。机器覆膜是可节省地膜,提高覆膜质量,机械覆膜和人工覆膜比,如每公顷节省54.0090.00元,机械覆膜可使地膜拉紧,并贴实畦面。通过在饶河县农业技术推广中心试验田历时13天的试验、示范和摸索,己摸清该机器的全部操作程序,通过试验,可以看出覆膜直播水稻各项生产指标都较插秧水稻呈现优势覆膜水稻亩产510.7kg,较对照插秧田亩产472kg增产38.7kg,增产率9.4,较全县水稻平均亩产410kg增产100.7kg,增产率24.6。覆膜机构也达到了预期的效果,达到了设计要求,并呈现出机械覆膜优点如下(1)节省农膜、机械铺膜、膜拉得紧、盖得严,一般可较人工辅膜每亩省膜1kg左右(超薄膜)节约资金十几元。2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计20(2)节省农时,机械铺膜每亩用工量仅0.050.08个,而人工铺膜每亩用工至少需用3个,每个工时按20元计算,节约工时费50元左右。(3)减轻劳动强度,抢农时。人工铺膜,整地、打药、播种、铺膜、压土等环节均需分别进行,而机械铺膜,机器一次进地、几个作业环节可一次完成,小型铺膜机也可同时完成2-3项作业,因此可大大减轻农民的劳动强度。人工铺膜一般只能在2-3级风以下作业,风力稍大就无法进行。而机械铺膜可在6-7级风天作业,对于春季风大天,非常适用。有着显著的抢农时作用。此次设计是我们五人合作设计的课题,限于时间紧迫和工作量大,国内在水稻旱地直接覆膜播种方面上属空白,参考借鉴上又没有完整资料可以查阅,因此令整套设计不十分完善,存在许多不足之处,特别是在设计和生产加工过程中如何实现机构的优化设计方面欠缺,今后要努力使其结构更完善、功能更强大、更适合水稻的覆膜播种作业。2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计21参考文献1周福君、贾富国.保护土地设施和机械.哈尔滨东北农业大学出版社,2000.62江苏工学院.农业机械设计手册上、下册.19863吉林工业大学.农业机械原理和构造.19774中华人民共和国国家标准.机械制图.GB4457~446084.中国标准出版社.5中华人民共和国国家标准.形状和位置公差.GB1182~118480.GB195880.技术标准出版社.6中华人民共和国国家标准.螺栓GB5780~579086.销GB11786.中心孔GB14585.中国标准出版社.7达希盖维奇等.吴克敏等译.机械零件图册.1961人民教育出版社.8东北工学院机械零件设计手册编写组.机械零件设计手册.1980.上、中册,冶金工业出版社,第二版.9机械设计手册联合编写组.机械设计手.第二版.上册.化学工业出版社,197910东北工学院机械零件设计手册编写组.机械零件设计手册.197911龚桂义.机械设计课程设计图册.1987.高等教育出版社,第三版.12胡赓祥等主编.材料科学基础.上海上海交通大学出版社,200013王中发.实用机械设计.北京北京理工大学出版社,199814将寿伟、强敏德、蒋丹.现代机械工程图学.北京高等教育出版社,199915西北工业大学机械原理及机械零件教研室.机械设计.北京高等教育出版社,200116何铭新、钱可强主编.机械制图(第四版).北京高等教育出版社,1997.717吴宗泽、罗圣国主编.机械设计课程设计手册(第二版).北京高等教育出版社,199918H.Bernacki,J.Haman,CzKanafojskiAgriculturaiMachinesTheoryandConstructionVol.1,Waraw,Poland,1972.19CzKanafojski,T.KarwowskiAgriculturalMachinesTheoryandConstructionVol.2,Warsaw,Poland1976.20R.A.Kepner,RoyBainer,E.L.BargerPrinciplesofFarmMachinery,ThirdEdition,TheAVIPublishingCo.U.S.A,1978.21G.A.MatthewsPesticideApplicationMethods,Longman,LondonandNewYork,1979.22E.V.Hansen,C.W.Israelsen,G.E.StringhanIrrigationPrinciplesandPractices,1979.2BF─1400型水稻覆膜播种机覆膜机构的设计22致谢本论文是在我敬爱的导师赵老师的悉心指导下得以顺利完成的,整个论文的撰写过程倾注了老师无数的心血。赵老师在自己的百忙之中仍时时给我以指导,在一些具体细节问题上给了我许多创造性的启发,使我在论文的整个撰写过程中,少走很多的弯路,并且对于将来如何开展创造性工作奠定了坚实的基础。老师严谨求实的治学作风和对学术精益求精的态度都使我受益非浅,老师诚恳待人、严于律己的态度更加使我终身难忘在此论文完成之际,谨向我敬爱的导师这几个月来对我在学习、生活上的指导、帮助和关怀表示最衷心的感谢最后感谢那些我应该感谢的人,感谢他们在生活和学习上给我的关怀,是他们给予我克服困难战胜自我的勇气和力量,也正是他们的鼓励使我在困境中还能安心读书,努力向上。
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