多功能深耕合垄施肥机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 编号（学号）： 毕 业 论 文 （设 计） （ 2012 届本科） 题 目： 多功能深耕合垄施肥机设计 学 院： 工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2013 年 6 月 4 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 目录 摘要 . 2 . 3 1. 前言 . 4 2. 研究目的与意义 . 4 . 5 . 5 . 5 . 6 . 6 5. 多功能深耕合龙施肥机总体方案设计 . 8 6. 研究设计 . 9 肥机设计设计依据 . 9 肥机构设计 . 9 肥器的主要参数确定 . 10 料箱体积的计算 . 10 肥量的计算 . 11 肥能力的计算 . 11 . 11 . 11 . 15 . 15 . 15 致谢 . 16 参考文献 . 16 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 摘要 以前的农业机具大多都是单一作业，耕深不够， 开沟、喂入秸秆和扶垄整垄需要三个行程才能完成，这不仅增加了作业成本和对土壤的压实，动力消耗也大。另外，在长期的生产实践中，农家肥的施用也是一个需要解决的问题。传统的农家肥一般是撒施在地表，然后通过旋耕或者犁耕作业将农家肥和土壤混合在一起。这样，劳动强度大，肥料的利用效果不理想。耕深对作物的生长也有一定的影响，适当的增加耕深可以提高作物的产量， 还 提高了土壤自身调节水、肥、气、热的能力。秸秆还田不仅可以节省化肥施用量，还能促进粮食增产，减轻土地板结，改 善土壤理化性状，增加土壤微生物数量，对保墒和调控田间温湿度等有着重要的作用。化肥深施不仅能提高化肥利用率还能提高作物产量。 多功能深耕合垄施肥机 解决农家肥深施、深耕和秸秆深埋还田的问题。 关键词 :多功能；深耕；合垄；农家肥；秸秆还田；施肥机 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 he a to s is In is a to be is in or of is to in of so in to of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 1. 前言 农业是国民经济的基础 , 这是不以人们意志为转移的客观经济规律。农业生产力发展的水平和农业劳动生产率的高低 , 决定了农业为其他部门提供剩余产品和劳动力的数量 , 进而制约着这些部门的发展规模和速度。只有农业发展了 , 国民经济其他部门才能得以进一步的发展 1。而农业机械化是农业现代化的中心环节 , 它凝聚着现代科学技术的最新成果 , 并配合农业生物等农业技术 , 成为发挥增产作用的基本手段和提高劳动生产率、减轻繁重体力劳动的必要条件和根本途径 , 从而带来生产力的质的飞跃 2。 垄作技术是我国农业栽培中 的一项重要技术，特别适用于种植玉米、烟草、棉花、红薯等大植株农作物。对于某些作物，垄作技术有明显的优越性，主要表现在：提高苗床温度，便于幼苗生育和作物根系生长；调节水分，防旱防涝；改善土壤通气状况，促进土壤养分的有效化；防止风沙侵蚀，便于中耕除草，集中施肥；减少作业项目，降低成本，提高工作效率；有利于规模化生产和机械耕作联合作。 3 辽宁西北地区水资源匮乏，降雨的时空分布不均匀， 7 9 月份降雨量占全年总量的 70%以上，且多暴雨，水土流失严重，农业基本上处于大旱大减产，小旱小减产的状态，粮食产 量低而不稳。辽西四市（葫芦岛、锦州、朝阳、阜新）耕地资源丰富，多年平均降水量为 500区的年雨水资源总量为 270 亿 此该地区雨水资源叠加利用的空间非常大。另外，辽西地区耕地上单方雨水资源的粮食生产能力非常低，平均仅为 我国现在的平均水平差距甚大，而且也只有发达国家的四分之一 4。国内外学者研究表明，耕作和覆盖的合理配合对玉米产量和生长性状有显著的影响 5秸秆还田在干旱地区已普遍使用，秸秆还田也同样适用与辽宁西北地区，秸秆还田不仅可以增加土壤保墒能力还能增加土壤肥 性，增加农作物产量。 2. 研究目的与意义 近些年来，由于国家对农业生产越来越重视，粮食生产产量从而得到稳步提升。但是在很多地方，人们仍习惯采用传统的耕作方式进行农业生产，造成春冬季节地表的长期裸露，这样就会导致我国许多地区耕地的土壤表层有机物质和水分的严重流失，从而加剧土壤贫瘠化和生态环境恶化。同时，由于长期对土地营养物质的大肆吸收，导致农田土壤肥力日趋下降，土地得不到很好的休养生息，进而导致农业生态系统逐渐恶化，严重制约我国粮食产量的进一步提高 11。 作为一个农业大国，农业机械化是农业生产发展的基本方向 。随着农业产业结构的不断改革深入，小型农机现在已经无法满足农业生产的要求，合理有效地组装各种功能的工作部件和装置形成的多功能整地机越来越成为研究方向，这样，整机结构紧凑，功能齐全，机动性、操作性好，能提高经济效益。多功能整地机一次下地能完成多项作业，减少了机具下地作业次数，避免压实土壤和破坏土壤结构，利于土壤水分和养分吸收，降低能耗，节省时间和燃油的开支，从而降低了作业成本，具有很强的实用性。例如 灭茬旋耕联合整地机，该机具一次下地就能够完成灭茬、旋耕、镇压、起垄、施肥等作业 ,实用性强、应用 范围广、碎土能力强 ,在各种土壤条件下均可一次作买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 业后达到待播状态 , 降低了土地耕作的成本 ,显著提高作业效率 , 又减少了对土壤的压实和破坏 12。将多功能整地机应用于耕作中，能够加深土地的耕作深度，使作物根系深扎充分吸收水分和养料，为农作物的正常生长创造良好的土壤条件 13；适当规律的间隔深松建立了虚实并存的土壤层构造，能实现用地养地的良好结合；灭茬、深松、起垄等能将作物根茬粉碎还田使用，增加了土壤有机物质的含量；作业次数少能有利于保护土壤的团粒结构，降低了土壤的程度，而作业的高效率也缓解了农忙整地的紧张状 况，能降低各方面的生产成本，增加粮食产量和收益 14。 总之，农业机械技术要适应我国的农业与国民经济的发展需要，积极创新。应用保护性的耕作机械化技术，采用多功能整地机，对保护农田土壤和生态环境，提高水资源和养分的利用率，实施可持续发展战略，推动粮食生产产量的大幅提升有着十分积极的意义，并将产生十分可观的经济效益和社会效益 15。 多功能整地机已经逐渐成为国内外的主要耕整机械，耕作配套机械有手扶拖拉机和轮式拖拉机两种类型。 内研究现状 我国的小型农机耕整机具在山区 、水田等广大农村生产中仍发挥着主力作用，同时大中型整地机并存 16。大型整地机由于具有抢农时、省能耗、减少机具下地次数等优点，在国内得到了较快的发展。全国各地根据当地农业发展情况研制的多功能整地机已有多种。国内采用驱动工作部件的多功能整地机，大多是以旋耕机为主要工作部件发展起来的，能够实现旋耕、深松、起垄、镇压、灭茬、施肥 等作业中的两个或者多个项目的联合作业。多数产品的动力在 上 17，现在我国已能生产与 132拉机配套的耕作农具，大型机具开始向宽幅高速发展，但是从整体技术水平来看，我 们还与国际水平有很大的差距 18。由于受拖拉机技术条件的制约和配套机具本身的研究水平限制，一些国际先进结构还未能得到完全使用：快速挂接器、耕深和水平自控调节、短尺寸广角万向节传动轴、宽幅工作部件液压折叠装置、快速换刀结构等等 19。同时多功能整地机还在一定程度上还不能很好的满足农艺和农业生产的需要 20，而且我国的耕整技术发展缓慢，电子、自动控制、智能化技术还处于刚刚起步的阶段，还有很大的提升空间。 外研究现状 20 世纪 50 年代一来开始研制推广多功能整地机，西欧地区气候复杂多变，适播期短，因 而在德、法、英等国生产和使用多功能整地机比较普遍，而美国也开始推出宽幅、高效型的配套大功率拖拉机的多功能整地机，而日本、韩国等地，因地小而使用多功能联合整地机也比较多 21。从机型功能上讲，美国、加拿大、澳大利亚主要以发展少、免耕播种机为方向，而美国、德国主要以联合作业为方向。由于国外田间拖拉机的功率达到了 360上，使得与之配套的整地机也随之大型化，宽幅机械的生产率高，单位幅宽的成本低，能便于采用先进的生产技术，提高田间作业速度和效率、改善作业性能 22。大型整地机具已达 20m 以上，为便于其行走， 采用机架折叠或纵向运输，实现宽幅作业窄幅运输。并且耕地速度为 8 15km/h，整地达到 10 20km/h,播种达到 8 15km/h。电子监控系统能保证实现一人操作，减少了各种调整，连接等辅助工作时间，提高了生产效率。同时，国外整地机的产品功能相比国内更加完善，材料和制造工艺水平较高，外观漂亮，平均使用寿命比我国高出 1/3 以上，但是价格相对较贵，为国产的 10 倍左右23。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 展趋势和方向 （ 1）向一机多用型方向发展 机器一次下地完成多项作业或者一种机器通过置换结构能分别完成多种不同的功能，满足不同的 耕作需求，大大减少农机投入，提高生产效率，降低作业成本 24。 （ 2）向大幅宽、可折叠方向发展 研制为大功率拖拉机配套的大幅宽多功能整地机已成为今后农业的发展方向，增大作业幅宽和耕深，充分提高机具的作业效率。采用机架折叠式使得机器入库时缩小幅宽，达到宽幅作业低幅运输的结果。 （ 3）向低功率消耗性、高效节能型方向发展 降低机具功耗的研究是现在各项研究的重点，合理恰当利用和分配能源和资源，提高工艺水平和制造质量，提高机器的质量和使用寿命，实施可持续发展战略，建设节约型社会。 （ 4）向操作简单、自动化、 智能化方向发展 易于操作、易于拆装、让人们更加容易上手和操作。将电子技术、控制技术等广泛合理地引用在多功能整地机上，减轻劳动强度 25。 （ 5）整机和工作部件多系列化、多品种化方向发展 让各种耕整农业机械能适合配套不通动力、耕深、耕幅，形成系列化和一定程度上的标准化，让用户根据自己的需要方便选用。 方案一 多功能深耕合垄施肥机先由机体前部分犁对泥土开沟，紧接着由电子施肥器将已粉碎的秸秆和化肥分别从分割开的两个肥箱中施到已开好的沟中。再由两个犁将两侧的土壤合到中间，由整垄装置对中间的土壤 进行整垄。该方案中的前部分犁是一个整体犁，固定在机架的中间梁上。肥箱用螺栓固定在机架的上部分，肥箱的底部接触机架，螺栓的作用是防止肥箱左右窜动。后面的犁通过 个犁之间的距离可以调节。整垄装置通过调整机构与机架相连，与机架的距离可通过拉杆调节。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 4案一 方案二 方案二的工作原理与方案一相同，方案二中的后部分犁体与机架连接的位置与方案一不同。犁体分别与与机架两边的方钢相连接。 图 4案二 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 方案三 方案三中前部分犁不是一个整体，而是由两个犁相互错落与机架相连，前 部分的第二个犁的犁尖与第一个部分重合。 图 4案三 在这三个方案中机器的工作原理一样，只是某些部件的链接位置不一样、某些部件的形状稍有改变。方案一与方案二相比较，其覆土犁的位置相对较后，当拖拉机在没有作业的情况下，提升深耕合垄施肥机行走时，由于方案一中心相对较后，行走稳定较差。方案一于方案二相比较，方案二相对较好。方案二与方案三开沟阻力比较，开沟深度都设定为 30沟宽度为 90拖拉机配戴牵引农机具进行作业时，犁耕阻力一般按式（ 1）计算 26： R G= （ 1） 式中： K 为土壤比阻 (N 2) 根据土壤的性质不同 K 的取值也不一样， B 为犁的耕作幅宽 ( B=nb,n 为犁铧数 ,b 为单铧犁体宽度 ;h 为犁铧工作深度。通过式一可以比较方案二和方案三的阻力大小，由于方案二中的开沟犁为两个单体犁合成一个所以耕作宽幅相对较大。从而犁耕阻力也相对较大，方案三比方案二好。最终选定方案三为设计方案。 多功能深耕合垄施肥机是前犁铧深开沟、排肥装置 把肥排入垄沟、后犁铧浅覆土起垄、整垄装置修整垄形一次完成，实现联合作业；通过一个作业行程，完成土壤的深松秸秆还田 多功能深耕合垄施肥机的动力是由拖拉机直接提供，不需任何传动。机具通过三点悬挂的方式与拖拉机相连，工作时有拖拉机带着机具前行。排肥的机构是用电带动的，其特点是结构简单、制造简单、重量较轻。排肥速度可以根据需要就行调节。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 3 犁 图 5功能深耕合垄施肥机总装简图 深耕合拢施肥机由机架、开沟犁、覆土犁、施肥装置、起垄整地装置与衔接装置等 6 部分组成。机架全部由方钢加工而成。在 错误 !未找到引用源。 中，开沟犁安装于机架下方沿机具前进方向中心两侧，将耕层土壤犁开，浮土分向两侧；该犁为两个单独的犁体安装在两侧，并有一部分重合，使犁耕阻力与机组前进方向相反，避免引起过大侧向力。 错误 !未找到引用源。 中 1 为肥箱，其中一部分存放无机化肥，存放高效肥，整体支撑于肥箱 1 下方，其控制肥料流量的电子施肥器 2 通过拖拉机的电带动；有机肥料箱与无机肥箱并列，用于接收盛放粉碎的秸秆或有机肥，其纵向截面为斜坡形，通过电子施肥器，使物料通过中间的出料口排出至开沟犁开出的犁沟中。 错误 !未找到引用源。 中 8 为覆土犁，挂接在机架两端，左右覆土犁犁体为对称形状，可将开沟犁 9 分向垄沟两侧的浮土收向垄沟，将还田秸秆及肥 料盖住。由 整垄装置 7 将中间的浮土起垄、培压成型。 肥机设计设计依据 根据农业生产技术的要求，垄上作物施足底肥对作物的生长期起着重要的作用，主要目的是为了提供苗期营养，为作物生长发育创造良好条件 底肥的施放部位影响到肥效和根系的发育，垄上作物大多是植株较大，根系发达，施放过浅或太集中，将出现烧蚀根茎现象 实践表明，深施肥能明显地减少肥效损失，提高肥料利用率，其原因是： 避免氨气挥发，减少氮素损失； 减少地面径流和风蚀造成的损失；延缓化肥转化速度，延长肥效，增加植物根系吸收时间； 增 加作物根系接触化肥的面积； 硝化、反硝化及氨化过程所产生的气体，在通过较深土层时可被土壤充分吸收，因此施肥机构设计的依据是量大且不破碎、深施、均匀和宽肥带。 肥机构设计 排肥机构设计主要考虑两个问题：解决化肥深施； 解决施肥量大、颗粒大、施肥部位均匀、肥带宽的问题。以玉米种植为例，玉米是垄上播种，垄高超过 180 宽约 1 000 使用大颗粒复合肥或粉碎的秸秆，肥量超过 1 200kg/要求买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 肥料深施距垄顶 250 下，施肥带宽大于 200 7。 目前，排肥 器的机构种类较多，其工作原理不尽相同，使用较多的有：螺旋输送式排肥机构、振动式排肥机构、水平轴旋转式排肥机构等 28。 排肥机构原理见图 6 6肥机构原理 螺旋输送式排肥机构工作时，随着螺旋叶片的旋转，肥箱内的肥料被送到排肥口，并被强制推动排出，通过输出管落入沟内，该机构结构简单，能排施干燥的粒状和粉状化肥，不适于排施吸湿性强的化肥；振动式排肥机构工作时，肥箱底振动板受凸轮撞 击，绕铰链点上下振动，肥料在振动力和重力作用下，向下运动，经排肥口直接落入输肥管。由于肥料受振动板的振动作 用，在箱内形成不停的肥料流，肥料不易发生堵塞、架空和结块。该机构能排施粒状和粉状化肥，也能排施吸湿性强的粉状化肥，排肥量适应范围较大，结构较简单，但工作阻力大，密封件的可靠性较差。水平轴旋转式排肥机构的排肥量与轮轴的转速成比例增加，并达到最大，当轮轴转速达到一定界限值时，化肥的排出发生间隙，不能充分填补。产生排肥量减少的现象 该机构构简单，制造安装。简单，通用性好。 综合分析，多功能深耕合垄施肥机采用水平轴旋转式排肥机构原理。采用电子施肥器。利用拖拉机的电源作为动力，该施肥器的速度为可调的。 电子施肥器工作 时，电子施肥器的电动机带动施肥器旋转轴，肥料由肥料箱进入肥料筒和拨齿的间隙，拨齿随排肥器旋转轴旋转，将拨齿间隙里的肥料沿施肥管排入到肥沟内，达到预定的施肥目的。 肥器的主要参数确定 料箱体积的计算 肥料箱体积应与地块长短和排肥量相适应，体积过小影响机组效率，过大则增加牵引阻力并影响机组纵向稳定性。此外，肥箱不宜装满，以免因颠簸而流失肥料；箱内肥料过少时影响排肥量，因此在计算单个肥箱体积时，采用体积系数以增大体积 计算公式为 29： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 2） 式中： V 肥箱体积， L； l 要求一次装肥的施肥长度， m； B 施肥工作幅度 （单组式肥箱： B= 行距 每个排肥器的排肥口数；全幅式肥箱： B= 行距 行数）， m； Q 单位面积施肥量； kg/ 肥料的密度， g/L； k 体积系数， k 肥量的计算 设机组在行距为 组上有 N 个排肥器，每个排肥器有 a 个排肥口，则在 1 里一个排肥器应施肥的地段长度为： 0000(3) 式中： b 行距， m； l 排肥施肥器的地段长度， m。 若要求单位面积施肥量为 Q，则机组工作时每个排肥口在单位地段长度上的排肥量为： q s 410 （ 4） 式中： Q 单位面积施肥量， kg/ a 排肥口个数； l 排肥器施肥的地段长度， m； 每个排肥口在单位地段长度上的排肥量， kg/m； N 排肥器个数。 肥能力的计算 排肥器的排肥能力是指单位时间内单个排肥口的排肥量，由下式计算： aN s 36 111（ 5） 式中： 1v 施肥机的前进速度 km/h； 1q 排肥器的排肥能力， g/s。 其他符号意义同上。 沟犁和覆土犁设计 多功能深耕合垄施肥机作业时，开沟犁和覆土犁不仅需要将土壤翻开，而且还应具买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 有一定的碎土功能，从而避免 将大土块翻到垄面中央，保证垄面土质的均匀性。开沟犁覆土犁的切土、碎土和翻土作用都有犁曲面来完成 30。 （ 1)耕深 a 和耕宽 b 设计的开沟犁和覆土犁切出的土垈断面大致呈矩形，宽度 度 a 为犁的耕深。有图 7犁前行时，断面的垈片翻转倒在前已翻转的土垈A/D/上，并与之完全密合时，有 为犁的覆土角。当 小时，土垈重力 ，只是土垈处于稳定状态（图 7当 大是角亦较大，当 大到一定数值，重力 （图 7支点 C/形成逆时针的力矩，只是土垈处于不稳定状态或回倒，造成立垈。此时犁额翻土效果消失。 图 7 a)稳定状态 （ b)不稳定状态 因此，为避免产生回垈、立垈现象，犁能稳定将土壤从固定垄沟翻到中央垄面的条件为 9,即覆土犁覆土角应满足 h H （图 7根据顶边线的分析，取 h 为 40铧安装角 的取值范围为 25 30，当 减小时，翻土能力加强；当 增大时，碎土能力加强。考虑到犁曲面的翻土能力，取 为 25。 始端直线长度 S 一般取值 3 6取值随耕深 a 而异。由于设计设计开沟犁耕深 8应始端直线长度 S 可取最大值 6 切线夹角 由 90 确定。为了有利于开沟犁和覆土犁作业时土垈的翻转，导曲线上部向前扭曲，其上端点的切线与铅垂线夹角 在设计时取值 10 ，得 105 。 垄装置设计 当覆土犁把两侧的土壤翻转到中间后，整垄装置一次完成起垄和整垄任务。整垄装置主要有 5部分组成，连接部分、左整垄板、右整垄板、整垄连接板、平衡调节装置。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 图 7垄装置图 整垄装置整出的垄是上边宽约为 100约 为 20了满足生产需要，将整垄板设计为可调的。垄型的宽度通过调节左右整垄板的位置即可。整垄板的高地可以通过与之相连接的调节机构进行调节，当整垄装置调高时，后面的平衡机构可以通过螺栓和弹簧保证整垄板水平，当整垄板位置相对调低时，工作时向上的压力和弹簧的平衡力使整垄板水平。 （ 1）农家肥与化肥混合，进行深施，发挥肥料最佳效果、提高作物产量； （ 2）实现前犁铧深开沟、排肥装置把肥排入垄沟、后犁铧浅覆土起垄、整垄装置修整垄形一次完成，实现联合作业；通过一个作业行程，完成土壤的深松 合垄过程。 （ 3）垄型宽度可根据需要调整。 （ 4）施肥机构用电子施肥器使结构简单，机械重量减轻。 结合北方旱作区耕作存在的主要问题，应积极贯彻蓄水保水耕作制度。由多耕向少耕，由浅耕向深耕，由耕翻向深松旋耕方向发展，结合深耕大量增施有机肥，有机无机相结合，高茬收割与耙茬深翻相结合，实行秸秆还田，增加土壤有机质，建设土壤水库，有效接纳自然降水并很好地保留在土壤耕层内，具有旱地不旱、上旱下不旱的特性 31。目前还研制出如旱农蓄水聚肥改土耕作法 (丰产沟 )、秸秆覆盖技术、变春耕春施肥为秋耕 秋施肥、变秋耕不带耙为秋耕带耙等有效的耕作节水措施，尽最大可能减少土壤水分的损失 32。 多功能深耕合龙施肥机式集耕地、起垄、整垄、秸秆还田作业于一体的机械，能一个行程完成多项作业，节省能源和劳动力，作业效率比单独的一个机械效率高。更适合于干旱地区机械化作业，满足了一般农民的需要。发展前景较好。 多功能作业农机械不仅能满足生产作业的要求还符合“可持续发展”。无论从农业还是从能源来讲，多功能作业农机械将在未来的农业生产中起到越来越重要的作用。 1 2 3 4 5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 致谢 历时两个月的努力，我的毕业论文多功能深耕合垄 施肥机设计终于完成了，这意味着大学生活即将结束。在大学阶段，我在学习上和思想上都受益非浅，这除了自身的努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。 在本论文的写作过程中，我的指导老师魏凤兰老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。 写作毕业论文是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。我将铭记我曾是 一名沈农学子，在今后的工作中把沈农的优良传统发扬光大。 由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！ 参考文献 1 宋宜清 J2007,(2) ： 2528. 2李陆俊 D 西北农林科技大学 ， 2011 3徐远龙，周亚辉 . 烟草