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气吸滚筒式精密排种器设计【2张CAD图纸和说明书】

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关键词：: 2张CAD图纸和说明书气吸滚筒式精密排种器设计【张CAD图纸气吸滚筒式精密排种器设计气吸滚筒式精密排种器 CAD图纸2张 CAD图纸和说明书设计气吸滚筒式精密排种器

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摘要

排种器是实现精密播种技术的核心部件，其工作性能的好坏直接影响着播种精度、均匀性、种子的出苗率等。由于气吸振动式排种器具有对种子尺寸要求不高、不伤种子、通用性好、适应性强的优点，且易于提高播种速度，实现自动控制，是一种较为先进的排种装置，已成为当前国内外精密排种器发展的主要方向之一。本文在对国内外现有的精量播种装置进行深入研究的基础上，分析了多种形式的排种装置的优缺点，完成了气吸滚筒式包衣种子精量播种装置的机理。通过建立种子在吸种孔处受力的力学模型，得到了播种装置设计的主要结构参数。

学会使用图表资料以及手册，掌握与本本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练运用。因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。由于能力有限，设计当中可能会有不足之处，恳请各位老师给予批评指正。

关键词：气吸滚筒式;精密播种;包衣种子

Abstract

As a core component of precision sowing technique, seeder’s working performance directly influenced the sowing accuracy, seed spacing uniformity and emergencerate . Vacuum-vibration seeder has become the major development trend of precision seeder because of its advantages including lower requirement of seeds size, lower harmful tosseds , higher universality, widely adaptability, easy to improve the working efficiency and realize automatic control．This paper analyzed the merits and shortcomings of diversified plant devices, to accomplished the theory of mechanism for suction drum. Through build the dynamics model of the seed received force near the suction pore，gained the principal structural parameters to design the seeder device.

Therefore, it holds the important status in ours university life. To my own opinion, I hoped that can the work which will be engaged to own future carry on an adaptability training through this curriculum project, will exercise itself to analyze the question, will solve the question ability, will start the work for the present to build a good foundation. Because ability is limited, middle the design will possibly have the deficiency, will request earnestly fellow teachers to give the criticism to point out mistakes.

Key words：computerized numerical control；Fixture designing ；Operation sheet

摘要 I

Abstract II

目录 III

前言 V

1设计的目的及内容 1

1.1研究目的及意义 1

1.2 国内外排种器研究现状 2

1.3 研究内容 4

2总体方案的确定 5

2.1工作方案 5

2.2传动方案 5

3总体机构及工作原理 6

3.1气吸滚筒式精密排种器结构及原理 6

3.2主要技术参数 8

4排种动力学分析 9

4.1吸孔前流场分布规律 9

4.2吸种最小真空度分析 9

4.3种子受力分析计算 10

5结构设计及分析 13

5.1滚筒体设计 13

5.2中心轴设计 15

5.3换气装置 15

5.4端盖设计 15

5.5激振装置 15

5.6风机的选择 16

5.7传动机构设计计算 17

6关键零部件校核 19

6.1轴的强度校核 19

6.2轴承校核 20

7结论 21

参考文献 22

致谢 23

附录 24

前言

播种是农业生产中的关键性作业环节，由于播种的季节性，必须要在较短的农时内，根据农艺的要求将种子播到地里。播种质量的好坏将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮。精密播种是为了适应现代农业发展的需要而提出的，精密播种可以保证种子在田间拥有最合理的分布，播种量精确、株距均匀、播深一致。为种子的生长发育创造了最佳条件且可以大量节省种子并保证作物稳产高产，同时也给后续的收获机械化提供了方便。世界各国都很重视精量播种技术，发达国家以基本实现大、中粒作物的精量播种，节本增效显著。由于其籽粒小，力学性能差，易破碎等原因，同时精良排种困难、排种后均匀性较差、容易破碎等难题，有些技术已应用于生产，但由于结构复杂、成本高，至今还没能实现大规模的推广[1]。因此对烟草等小颗粒作物的精播技术有待进一步研究。本文以烟草包衣种子为例，探讨小颗粒种子的精播问题.

1设计的目的及内容

1.1研究目的及意义

1.1.1 种子包衣的作用

(1)能有效地防治作物苗期病虫害。目前我国推广的种衣剂型中多含有呋喃丹、甲拌磷、辛硫磷、多菌灵、粉锈宁等农药，对多种作物病虫害有明显的防治效果，可保证苗齐、苗全、整齐度好。

(2)能明显促进幼苗生长。有些种衣剂中含有微量元素、生物菌剂及植物生长激素等，因此，包衣的种子表现为发芽快、长势旺、苗色绿、植株健壮，为丰产打下了基础。

(3)能降低环境污染程度。采用包衣技术改变了传统的农药喷洒方式，可以避免空气污染。

(4)能显著增加作物产量。各种作物种子包衣后一般产量可增加 5％一20％。

此外，有些种衣剂包衣种子后还可起到防草、抗旱、提高种子的播种品质、改善潮湿土壤中的出苗效果等作用。

小颗粒种子具有籽粒小，自重轻，摩擦角和剪切力小等特点。在排种过程中，较比大颗粒种子，小颗粒种子具有精良排种困难、排种后均匀性较差、容易破碎等难题，因此对小颗粒包衣种子排种器的设计有更高的要求。

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内容简介：: 毕业设计任务书一、毕业设计原始资料 1查阅相关资料了解气吸滚筒式精密排种器的种类及型式； 2了解气吸滚筒式精密排种器的排种情况及要求并查取相关文章； 3简易排种器构照片。二、毕业设计任务及要求 1设计气吸滚筒式精密排种器并绘制装配图 1 张； 2独立查阅文献和调研；正确翻译外文资料；较好地完成开题报告按时进行中期报告；综合利用各种资料信息，选择合理、可行的方案进行机构设计；结构设计合理、工艺可行； 3按格式要求认真完成毕业设计说明书。三、毕业设计工作量 1 1设计说明书设计说明书毕业设计说明书应包括下列内容：封面、毕业设计任务书、中文摘要、英文摘要、目录、前言、正文、参考文献、致谢、附录、论文评定成绩，并按顺序排列。设计说明书的字数应在 20000 字以上，采用 A4 纸打印。 2 2查阅参考文献查阅参考文献查阅文献 10 篇以上，其中查阅与课题有关的外文文献 2 篇以上，并将其中的 1 篇文献的摘要的原文和译文（不少于 3000 汉字）附在附录中。 3 3设计图纸设计图纸毕业设计图纸应符合国家有关制图标准，正确体现设计意图，图面整洁，布置匀称，尺寸标注齐全，字体端正，线型规范。图纸全部由计算机绘制。序号序号图图纸纸内内容容规格规格比例比例 1 气吸滚筒式精密排种器的装配图 0# 1：2 2 滚筒 1# 1：4 3 4 5 四、毕业设计进度安排 I 序序号号起止日期起止日期设设计计内内容容 1 3 月 1 日3 月 14 日撰写开题报告，开题答辩 2 3 月 15 日3 月 22 日选择方案 3 3 月 22 日4 月 30 日机械设计及绘图 4 5 月 1 日5 月 9 日中期检查 5 5 月 1 日5 月 5 日毕业设计说明书 6 5 月 11 日 5 月 18 日毕业设计答辩 7 5 月 19 日 5 月 20 日毕业设计整改五、参考资料 1许剑平、谢宇峰、陈宝昌国外气力式精密播种机技术现状及发展趋势J农机化研究 2.廖庆喜、黄海东、吴福通我国玉米精密播种机械化的现状与发展趋势【J】农业装备技术 2006 32(1)：4-7 3.刘桂兰我国气力式播种机的发展J农村牧区机械化，1996(4)：17 4.杜辉、樊桂菊、刘波气力式精量播种机与排种器的研究现状J.农业装备技术 2002(3)：13一l4 5. 石宏，李达目前国内外播种机械发展走向农机机械化与电气化2002(2)：42 6. 徐东，蔬菜穴盘育苗滚筒式气力精量播种装置研究沈阳农业大学硕士论文2007 7. 张敏，气吸滚筒式水稻精量播种装置的理论与试验研究江苏大学硕士论文2006 8. 赵湛，气吸振动式精密排种器理论及试验研究江苏大学博士论文2009 9. 王希强，气吸振动式精密排种器的结构优化及实验研究江苏大学硕士论文2007 10. 王朝辉，气吸滚筒式超级稻育秧播种器的基本理论及试验研究吉林大学博士论文2010 六、审批意见系主任签名： I 年月日 I 摘要排种器是实现精密播种技术的核心部件，其工作性能的好坏直接影响着播种精度、均匀性、种子的出苗率等。由于气吸振动式排种器具有对种子尺寸要求不高、不伤种子、通用性好、适应性强的优点，且易于提高播种速度，实现自动控制，是一种较为先进的排种装置，已成为当前国内外精密排种器发展的主要方向之一。本文在对国内外现有的精量播种装置进行深入研究的基础上，分析了多种形式的排种装置的优缺点，完成了气吸滚筒式包衣种子精量播种装置的机理。通过建立种子在吸种孔处受力的力学模型，得到了播种装置设计的主要结构参数。学会使用图表资料以及手册，掌握与本本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练运用。因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。由于能力有限，设计当中可能会有不足之处，恳请各位老师给予批评指正。关键词：气吸滚筒式;精密播种;包衣种子黑龙江八一农垦大学本科毕业论文 II Abstract As a core component of precision sowing technique, seeders working performance directly influenced the sowing accuracy, seed spacing uniformity and emergencerate . Vacuum-vibration seeder has become the major development trend of precision seeder because of its advantages including lower requirement of seeds size, lower harmful tosseds , higher universality, widely adaptability, easy to improve the working efficiency and realize automatic controlThis paper analyzed the merits and shortcomings of diversified plant devices, to accomplished the theory of mechanism for suction drum. Through build the dynamics model of the seed received force near the suction pore，gained the principal structural parameters to design the seeder device. Therefore, it holds the important status in ours university life. To my own opinion, I hoped that can the work which will be engaged to own future carry on an adaptability training through this curriculum project, will exercise itself to analyze the question, will solve the question ability, will start the work for the present to build a good foundation. Because ability is limited, middle the design will possibly have the deficiency, will request earnestly fellow teachers to give the criticism to point out mistakes. Key words：computerized numerical control；Fixture designing ；Operation sheet 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 III 目录目录摘要I ABSTRACTII 目录III 前言V 1 设计的目的及内容 1 1.1 研究目的及意义.1 1.2 国内外排种器研究现状 .2 1.3 研究内容 .4 2 总体方案的确定 5 2.1 工作方案.5 2.2 传动方案.5 3 总体机构及工作原理 6 3.1 气吸滚筒式精密排种器结构及原理.6 3.2 主要技术参数.8 4 排种动力学分析 9 4.1 吸孔前流场分布规律.9 4.2 吸种最小真空度分析.9 4.3 种子受力分析计算10 5 结构设计及分析 .13 5.1 滚筒体设计13 5.2 中心轴设计15 5.3 换气装置15 5.4 端盖设计15 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 IV 5.5 激振装置15 5.6 风机的选择16 5.7 传动机构设计计算17 6 关键零部件校核 .19 6.1 轴的强度校核19 6.2 轴承校核20 7 结论 .21 参考文献.22 致谢23 附录.24 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 V 前言播种是农业生产中的关键性作业环节，由于播种的季节性，必须要在较短的农时内，根据农艺的要求将种子播到地里。播种质量的好坏将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮。精密播种是为了适应现代农业发展的需要而提出的，精密播种可以保证种子在田间拥有最合理的分布，播种量精确、株距均匀、播深一致。为种子的生长发育创造了最佳条件且可以大量节省种子并保证作物稳产高产，同时也给后续的收获机械化提供了方便。世界各国都很重视精量播种技术，发达国家以基本实现大、中粒作物的精量播种，节本增效显著。由于其籽粒小，力学性能差，易破碎等原因，同时精良排种困难、排种后均匀性较差、容易破碎等难题，有些技术已应用于生产，但由于结构复杂、成本高，至今还没能实现大规模的推广1。因此对烟草等小颗粒作物的精播技术有待进一步研究。本文以烟草包衣种子为例，探讨小颗粒种子的精播问题. 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 1 - 1 设计的目的及内容 1.1 研究目的及意义 1.1.1 种子包衣的作用 (1)能有效地防治作物苗期病虫害。目前我国推广的种衣剂型中多含有呋喃丹、甲拌磷、辛硫磷、多菌灵、粉锈宁等农药，对多种作物病虫害有明显的防治效果，可保证苗齐、苗全、整齐度好。 (2)能明显促进幼苗生长。有些种衣剂中含有微量元素、生物菌剂及植物生长激素等，因此，包衣的种子表现为发芽快、长势旺、苗色绿、植株健壮，为丰产打下了基础。 (3)能降低环境污染程度。采用包衣技术改变了传统的农药喷洒方式，可以避免空气污染。 (4)能显著增加作物产量。各种作物种子包衣后一般产量可增加 5一 20。此外，有些种衣剂包衣种子后还可起到防草、抗旱、提高种子的播种品质、改善潮湿土壤中的出苗效果等作用。小颗粒种子具有籽粒小，自重轻，摩擦角和剪切力小等特点。在排种过程中，较比大颗粒种子，小颗粒种子具有精良排种困难、排种后均匀性较差、容易破碎等难题，因此对小颗粒包衣种子排种器的设计有更高的要求。 1.1.2 精密播种的特点：（1）精密播种可以节约大量种子（2）节省田间间苗定苗用工。精密播种苗齐苗壮，不拥挤，可提高田间间苗定苗工效，甚至可以取消间苗定苗工作。（3）可增加作物产量。精密播种的苗分布均匀，透风透光性好，能充分利用土壤中的水分营养。苗期发育好，苗齐苗状，可增产 10%30%3。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 2 - 随着精密农业的发展，精密播种机由于节约良种、不用间苗、田间植株均匀等优点，正受到越来越多的关注和研究，现在种子直径较大的如棉花、小麦、玉米、土豆等中耕作物的排种器研究已很深入，但是对于小颗粒种子的排种器的研究还有待加强。现有排种器产品也存在不少问题，例如机械式的排种器存在对种子尺寸形状要求高、伤种严重和播种效率低等缺点，而气吸式的排种器存在型孔堵塞、排种不精确、漏气等问题。同时小颗粒种子更多的是涉及到了经济作物和油料作物如烟草、油菜、苜蓿、谷子、芝麻等，所以小颗粒种子排种器的设计具有重要的发展前景和广阔的应用领域。为了满足日益增长的种苗需求量，各地开始建立育苗工厂，引进世界先进的穴盘育苗技术，进行种苗工厂化生产。在育苗工厂中传统的手工操作方式是不能满足人们对生产的需求的，育苗工厂需要有精确、便捷、高效的现代化的育苗设备，来完成育苗的各项工作4。精密排种器技术的落后是制约我国小颗粒种子种植机械化发展的重要原因，研究小颗粒包衣种子精量播种装置对促进我国小颗粒种子的生产机械化进程具有现实意义。 1.2 国内外排种器研究现状 1.2.1 国外研究现状欧美等国家对精密排种器的研究从 20 世纪 40 年代开始，初期主要集中在机械式，目前在玉米、甜菜等中耕作物以及麦类等条播或半精量播种作物中仍有使用，其结构形式主要有窝眼轮式、垂直圆盘式、水平圆盘式、倾斜圆盘式。50 年代后期开始出现气力式精密排种器。近 10 年来，新机型不断涌现，通用性、播种精度和效率不断得到提高。法国 Monosem 公司 20 世纪 90 年代末开发的 NGPLUS 气吸式精密播种机，其核心工作部件(排种器)采用多种材料偶联技术，排种器壳体和排种器盖均采用铝合金精密压铸，排种盘采用不锈钢板和激光钻孔新工艺，具有平面度精度高、耐磨性好和抗腐蚀等优点，在排种器上还采用了高强塑料减磨密封环、黄铜精铸剔种刀、清种刀和搅种轮，不仅确保了种盘与吸气通道的密封性，而且提高了排种器的播种性能和使用寿命。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 3 - 德国 Amazone 公司最新研制生产的 ED 系列气吸式单粒精密播种机能够满足不同土壤条件、不同作物和不同农艺要求的播种作业，具有较高的生产率及可靠性，播种机上的吸风机除了使用动力输出轴驱动外还可用液压马达驱动。 JohnDeere 公司在 20 世纪 90 年代末生产的 Maxemerge planters 系列高速气吸式精密播种机装备了“精准农业“高新技术系统，将卫星定位、地理信息、专家智能和遥感技术相融合，可根据土壤肥力和含水量等条件的变化，实施变量播种和施肥，达到节约种肥、优化生态环境和降低成本的目的，它采用了高性能、低噪音的马达液压驱动风机，实现了风机转速的无级调速，可适应不同作物、不同压差的播种需要，提高了排种器的吸排种性能。国际上先进的精密排种器普遍采用了气力式工作原理，正朝着大型、高效、操控电子化方向发展，先进的液压技术、电子技术、通讯技术以及新型材料、加工工艺正逐步应用到精密排种器上，工作效率和精度不断得到提高6。 1.2.2 国内研究现状我国精密排种器的开发和研究开始于 20 世纪 70 年代初，早期主要研究了机械式精密排种器，至今仍然被广泛应用，如少量条播小麦使用的密齿槽轮式、锥盘式，精播玉米使用的内窝眼式，精播大豆使用的型孔式，精少量条播水稻使用的搅龙式等。20 世纪 80 年代初期开始气力式精密排种器的研发工作，最近几年这一技术得到了迅速发展。江苏大学和南京农机化研究所共同研制的 2QB330 型气吸振动式秧苗盘精量播种机，应用振动气吸的原理，每穴 1.2 粒种子的播种合格率达到了 90以上。中国农业大学和广西北海市农机化研究所研制的气吸式双层滚筒水稻播种器，采用双层滚筒结构有效地解决了小颗粒种子堵塞吸孔的难题。广西林科所研制的 4Ut 乙 10000 型流动式育苗作业线，播种装置采用的也是气吸式滚筒型排种器，漏播率小于 5，但工作效率比较低，每小时播种约 10000 穴。中国农业大学研制了新型组合吸孔式小麦精播机排种器，排种性能远远优于机械式精密排种器，作业速度高，播种均匀性好，实现了小麦单粒精密播种7。吉林工业大学研制的气力轮式精密排种器可高速精播小粒距作物，粒距合格率达 91，所需气源全压仅为 4.1kPa，具有结构简单、制造容易、操作方便等优点。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 4 - 黑龙江省农机研究院研制的 2BJQ 系列高速气吸式精密播种机，采用了精密压铸铝合金制造工艺，能够精确播种玉米、大豆、棉花、瓜子、高梁等十多种作物。采用气吸式工作原理也是我国精密排种器发展的主要方向之一，经过努力，已经成功研制了多种机型，工作性能得到显著提高，但与国际先进水平相比，整体的技术水平和专业化水平还有比较大的差距，作业速度、播种精度和制造工艺水平都比较低。 1.3 研究内容 1）种子的物理特性研究。以为例进行物料特性的研究，分别测试它们的三轴尺寸、千粒重、休止角、内外摩擦角特性等，为气吸滚筒式排种器的结构参数设计和运动参数设计提供依据。 2）确定滚筒式气力精量播种装置的工作原理、工艺及结构设计。 3）滚筒体的设计。根据标准种盘尺寸和种子物理特性来确定滚筒体的设计参数。 4）负压吸种机理。基于气固耦合理论，分析种子在气流场中的受力情况，建立种子受力、负压差、吸孔集合形状之间的数学关系，确定吸孔的有效吸种区域和种子瞬间吸附过程，并对吸孔结构参数进行优化设计。在此基础上，分析种层厚度及其空间离散分布状态对种子受力的影响，揭示振动和负压作用下的吸种机理。 5）传动装置设计计算。根据机械设计的相关知识来设计计算链传动。 6）相关组件的设计和校核。运用机械设计和材料力学的相关知识对轴及轴承的强度进行校核。 2 总体方案的确定 2.1 工作方案黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 5 - 根据气力式排种器的工作原理，所设计的排种器密封性要好，而且还要能够实现负、常压的转换。本文的设计主要是针对排种器的排种器的滚筒体以及滚筒体内负压室、常压室的设计。 2.2 传动方案滚筒转速的大小应保证在排种质量合格条件下的最佳工作速度。一方面，滚筒转速越高，种子的离心惯性力越大，气吸室所需的真空度越大，为防止出现漏吸，就需要适当提高风机的转速；另一方面，随着滚筒转速的提高，吸孔与种子的接触时间缩短，使得部分吸孔由于来不及吸种或吸种不充分脱落造成空穴，合格率下降，也需要适当提高真空度，但真空度的增加，有能使重播率增大，进而增加清种的压力。因此，为保证气吸式排种器的排种质量，滚筒的转速应综合选择。变速器具有结构简单，制造方便，工艺要求不高，操纵非常简单的特点。根据需要滚筒式排种装置将采用链轮传动，滚筒转速和传送带的传送速度之间的传动比，加上一个减速器连接到调速电机上，再通过传动轴带动链轮传动使滚筒转动。根据本设计装置的需要，传动装置主要由调速电机、轴、减速器、链轮、链条组成如图 2-1 所示，调速电机提供动力，通过减速器，链轮传动将动力传送到滚筒上。其选用的主要参数为节距为 19.05，滚筒轴上的链轮选用 13 齿，减速器轴上的链轮选用 13 齿的链轮。链条的链号选用 12A 的链条。图2-1 传动方案 3 总体结构及工作原理 3.1 气吸滚筒式精密排种器总体结构及原理调速电机减速器链传动滚筒黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 6 - 3.1.1 气吸滚筒式精密排种器总体结构本文设计的滚筒排种器结构如图 3-1、3-2 所示，它主要由吸排种滚筒、振动种盘、传动系统、和机架等组成，其中电动机由变频器控制，并通过链条、链轮驱动滚筒，使滚筒能实现无级调速。种盘由电磁振动器激励，通过调节振动频率来改变种盘的振动状态。链条、链轮驱动滚筒，使滚筒能实现无级调速10。图3-1 总体结构图 1、机架 2、支承座 3、中心轴 4、紧定螺钉 5、平键 6、密封圈 7、左端盖 8、滚筒 9、螺钉 10、右端盖 11、轴承 12、链轮 13、紧定螺钉 14、隔板 15、壳体 16、接种斗图 3-2 排种器结构示意图 3.1.2 气吸滚筒式精密排种器的工作原理农业物料种子通常呈现散体颗粒状，其机械特性介于固体和流体之间，自然状态下，种子之间存在着负载的挤压和摩擦作用力，力的大小与种层厚度、摩擦黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 7 - 系数有关，且特定种子的内摩擦系数为常数。通过给种盘施加小幅高频振使种群在种盘内产生向上的抛掷运动而相互分离，则种子之间的作用力由静摩擦转变为动摩擦，流动性增强。通过合理调节种盘振动参数，种子呈现“沸腾”状态，可以显著减小吸种阻力。根据排种器的设计，排种器的滚筒被隔板分为负压吸种区和零压排种区。滚筒为悬臂梁结构，一端与转动端盖用紧定螺钉连接，通过端盖与链轮相连实现转动，另一端与固定端盖间隙配合，通过密封圈密封。固定端盖上焊接隔板，通过隔板与大气相通，形成常压腔。滚筒表面的吸孔与真空室相通。零压区通过隔板、固定端盖与大气相通。播种时，空气压缩机通过空心轴上的吸孔吸走滚筒内腔的空气，产生负压，使滚筒上吸孔的两端形成负压差。滚筒绕固定轴转动，当吸孔经过种子箱时，种子在吸孔负压差的作用下被吸附在吸孔上随滚筒一起转动。当滚筒转至正下方隔气板所形成的零压腔时，筒内外压差为零，种子在自重的作用下落入育苗盘穴孔中，实现精密播种，工作原理如图 3-3 所示。滚筒体主要是由无缝钢管经过加工而成，滚筒通过钻床钻出对应穴盘的吸种孔，通过链轮实现转动。滚筒轴固定，主要作用是实现抽气作用形成负压室及支撑滚筒的作用。图3-3 工作原理图 3.2 主要设计参数 1）根据标准种盘尺寸(540mm280mm），孔数 816，口径 32mmx32mm，底部 13x13mm，壁厚 0.7mm，容量 20cc 来确定滚筒的外形尺寸；黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 8 - 2）根据生产率 4.8km/h 和滚筒尺寸来确定滚筒转速； 3）根据种子特性（通过实验测得种子三轴平均粒径 1.688mm，千粒重 5.12g，休止角 27.09，漂浮速度 6.35m/s。）、生产率 4.8km/h 来确定滚筒内的真空度大小。 4 排种动力学分析 4.1 吸孔前流场分布规律如图4-1吸孔处气流流场呈放射状,且在以锥顶O 为中心的球面上气流速度大小相等, 其值取决于吸种距离(吸孔前种子所在位置与O 点的距离的大小)。吸种黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 9 - 距离为x时,气流流经截面的球冠面积S为: (4-1) cos122 2 xxhS 式中:为吸孔锥顶角；为球冠高度。2h 根据流量公式可推导出吸种距离为时的气流流速：x x V (4-2) 式中为空气流量。Q 式4-2表明,吸孔前的气流并非均匀的定常流,其速度、压强随吸种距离的变化而改变,越接近吸孔口附近,速度变化梯度越大,根据伯努利方程,吸孔口附近压强梯度较大。为吸孔压强；为距锥较远区域压强；为吸孔直径； i P P i d 为吸种距离；为锥顶角；为锥顶；为球冠高度x2Oh 图 4-1 吸孔前的流场分布 4.2 吸种最小真空度分析理论上气流速度大于物料悬浮速度是保证物料正常向上运动的基本条件。气流速度等于物料悬浮速度时为临界状态,此时吸孔前气流速度(物料悬浮速度)为 v0，吸种距离为x0 ,相应吸孔内的真空度为能吸附种子所需要的最小真空度,设为 Pmin (图4-1)。设距吸孔锥顶较远区域压强为P ,其值等于大气压,此处速度为0 , 根据伯努利方程： (4-3) 2 min 5 . 0 ii vPPP 由连续方程可求得临界状态时吸孔内气流速度vi cos-1x2 2 Q S Q vx 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 10 - (4-4) 2 00 cos18 i i d vx v 由式(4-1) 、(4-2) 和(4-3) 得: (4- 4 4 2 0 min cos132 x d v P i 5) 可见，能吸附种子的最小真空度与吸孔参数(、di )和吸种距离x 有关。参考测定参数,悬浮速度为6.35m/s , 吸种距离3 mm ,吸孔直径1.2mm，2为90，常温下为1.205m3/kg ,代入计算得到最小真空度为3.415kPa。取真空度为 4KPa。 4.3 种子受力分析计算 4.3.1 种子被滚筒带出时受力图 4-2 种子受力分析图当种子被吸附住后，除受到吸力P、重力G、支持力N外，还受到惯性和离心力 P离和滚筒对它的摩擦力P摩的作用。种子在摩擦力P摩的作用下，被滚筒带出种箱的条件是在切线方向有： (4-6) cosGP 摩摩擦力P摩可用下式表示： (4-7) tansintan 离摩 PGPNP 将式(4-7)带入(4-6)，有： (P+Gsin-P离)tanGcos (4-8) 式中：吸孔附近种子与滚筒的摩擦角种子与滚筒轴线所在水平面的夹角。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 11 - 式4-8就是种子在吸孔气流作用下被滚筒带出种箱的条件。如果贴在滚筒上种子距离吸孔较远，这时。当滚筒转速较低时，惯性离心力P离也可以忽略不0 P 计。这时式(4-3)可以写成下式： (4-9) 式4-9表明，当种子与滚筒的摩擦角大于或等于种子与滚筒轴线所在水平面的夹角的余角时，种子在只有摩擦力的作用下也将被带出种箱。由式4-8可知，增大种子与滚筒轴线所在水平面的夹角有利于滚筒带出种子；相反，当减小时，则对种子的带出不利。如果有多粒种子贴近吸孔，即使各种子受到的气流吸力P不是很大，但在摩擦力的作用下也可能被滚筒带出种箱，很容易造成一孔吸多粒的现象。特别是当较大时这种现象更容易发生。种子被滚筒带出种箱后，要保证种子不在重力的作用下从吸孔上自动掉下来，摩擦力必须始终大于种子重力的分力。式4-8是当种子在、象限时所在的形式。当种子在、象限时， 2 3 2 式(4-8)应写成： (4-10) 将式(4-10)的右边对求导，并令其等于零： (4-11) sin tan cos GP G P 离解式(4-11)可得：。这时式4-10的右边取得最大值，即种子在这个位置最容易脱落。 4.3.2 种子吸附在滚筒上的条件当种子被吸附到滚筒的吸种口上时，种子受到由正负压差引起的吸附力P，离心力 P离=m2R，摩擦力P摩=（为种子与滚筒的摩擦角），重力G=的作tanNmg 用。受力分析如图4-2所示。 2 tan(tan 0cos tan sin G G 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 12 - 由图 4-2 建立种子的受力平衡方程式： (4-12) costanmgN (4-13)PmgRmsin 2 作用在种子上的正压力为： 0sin 2 mgRmPN 所以吸种的条件是：sin 2 RmP 将数据代入验算符合要求。 5 结构设计及分析 5.1 滚筒体设计 5.1.1 滚筒尺寸黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 13 - 根据烟草种子育苗盘尺寸（540mm280mm），孔数816，口径32mmx32mm 底部13x13mm，壁厚0.7mm，容量20cc来确定滚筒尺寸参数。 1）滚筒的直径D： D=L/3.14=540mm/3.14=170.06mm （满足排种滚筒每旋转一周播种一盘） 2）排种滚筒的长L：L=600mm(满足滚筒L育苗盘宽的2倍560mm) 3）壁厚2mm。 5.1.2 滚筒的吸孔形状及孔径常见的吸孔形式主要有直孔、锥孔、沉孔，其结构如图5-1所示：图 5-1 吸孔形式根据理论分析和试验结果可知，在相同工作参数下，锥孔的垂直吸种距离、径向吸种距离和吸种空间体积均大于直孔和沉孔，具有较强的吸种能力，吸种合格指数也较高。由负压室吸孔的吸附力计算公式可知，吸孔直径的大小对负压室所需的真空度较高，及在真空度相同的条件下，小孔径吸孔易使吸附力不够会造成空穴增加，而在吸孔直径相同的条件下，真空度越大则重播率增加。因此，为降低空穴和重播，就需要选择适合于烟草包衣种子的吸孔直径。根据经验公式确定吸孔孔径： d=(0.640.66)b 式中：b-种子平均宽根据实验测量，知包衣种子平均宽 b=1.687 则d=0.661.687mm=1.134mm 取d=1.2mm 5.1.3 滚筒吸孔的周向排数对于气吸滚筒是播种器而言，提高工厂化育苗生产率的途径只要有两个：一是增加气吸滚筒的转速，二是增加气吸滚筒上的吸孔周向排数。气吸滚筒上吸孔黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 14 - 的周向排数不变时，提高生产效率意味着滚筒的转速增大，则吸孔完成过程吸附的时间相对缩短，种子的吸附几率则会大大降低，造成吸种过程中空穴率上升而合格率下降。如滚筒转速一定，增加吸孔的周向排数，卸种频率会相对增加，滚筒吸孔的周向排数过多时，则负压降低，导致吸种能力和合格率的下降，其原因是吸孔总面积增加，负压室泄漏过多，负压室压力损失增加，降低了吸种能力，另外滚筒周向上两排孔之间的距离缩短，气流互相有影响，也影响了负压室气流的稳定。综合考虑选用周向排数为16排的滚筒。 5.1.4 滚筒内的真空度在其他条件不变的情况下，提高滚筒转速为避免空穴增多，就要相应的提高真空度。此外，滚筒转速提高后，已吸住的种子受到其它种子的碰撞及冲击力增大，离心力也随之增加，容易脱落而造成空穴，为此也应适当提高真空度。但真空度提高有可能产生细吸吸附多粒种子，从而增加了重播率，降低吸种性能。综合考虑以上几方面的因素，真空度为24KPa。根据计算公式得，符合实验要求。 x d v P i 4 4 2 0 min )cos1 (32 KPaP4 5.1.5 滚筒的转速提高工厂化育苗的生产率，对于气吸滚筒式播种机关键在于提高滚筒的转速，但是滚筒的转速不能超过一定的限度，由于转速过高，吸附时间缩短，吸孔为完成吸附过程造成空穴。另外转速过高，种子所受的离心力增大，使种子飞出，影响播种均匀性。实验结果表明，滚筒线速度不宜超过0.18m/s。根据公式 ,符合实验结果。 5.2 中心轴设计中心轴（如图 5-2 所示）主要作用是抽掉滚筒负压室的空气，轴上吸孔孔径与滚筒上的的吸孔孔径一致为 1.2mm，通气轴左端与风机相连将滚筒内的空气抽出形成真空度为 4KPa 的负压腔，同时支撑滚筒体。 smsmDv/18 . 0 /089 . 0 6 1 17. 014 . 3 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 15 - 图 5-2 轴 5.3 换气装置换气装置属于悬臂梁结构，由左端盖、隔板、通气轴三部分组成。通气轴与支承座过渡配合固定在支架上不动，左端盖与滚筒间隙配合，通过轴套固定在通气轴上，隔板焊接在左端盖上。滚筒与右端盖通过紧定螺钉连接随链轮一起转动。换气装置的工作过程主要是通过通气轴左端与风机相连将滚筒内吸出的空气抽出，使滚筒吸种的气室达到负压状态。隔板与左端盖焊接并与大气相通形成常压室。 5.4 端盖设计左端盖固定不动，与滚筒间隙配合，在端面开一个口，与隔板相配合实现与大气相通。右端盖通过紧定螺钉与滚筒连接，再通过螺钉与链轮相连带动滚筒旋转。 5.5 激振装置常用的激振装置包括机械式、电磁式、液压式及气动式。本文采用了电磁振动器作为种盘的激振源。电磁振动器，又名仓壁振动器。可用于各种振动机械，如给料机，小型输送机，振动筛，振动平台及仓壁振动等等场合，使用灵活方便。振动强度可用控制器随意调节。电磁振动器是高效、节能振动器，广泛在化工、建材、矿产等粉体机械上使用。电磁振动器安装在粉料仓下部缩口处的外侧，电磁振动器产生的高频振动，可有效地消除粉料因内摩擦、潮解、带电和成份偏析等原因而引起的堵塞、搭拱现象。使用电磁振动器作疏料装置，结构简单，下料流畅，能稳定给料系统。电磁振动器也可用在其它需振动源的机械上。电磁振动器使用简单，在线圈绕组引线串接随振动器附带的二极管，接通220V 交流电源即可工作。工作黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 16 - 原理如图 5-3 所示。图 5-3 电磁激振种盘工作原理图工作过程中，给电磁铁线圈通以交变电流，磁路的磁通量将随时间发生变化，从而产生交变电磁吸力，种盘在电磁吸力和振动弹簧的作用下实现振动。 5.6 风机的选择现设吸孔的通孔内的气流平均速度为vi ，已知通孔内外的气压差P= 4KPa。根据流体力学原理，吸孔内的阻力系数为： (5-1) 2 2 i v P 由式5-1可求得： (5-2) P vi 2 当吸孔直径为0.83mm时，=0.170.72。用插值法得=0.27，代入数据得=15.68m/s i v 通过单个吸孔的空气量为： 17.7210-6m3/s i Q 气源总的流量Q为： 12.76m3/h i QQ200 则风机型号为：NK-125，主要参数：吸力 12kpa，功率 800w，额定电压 220v，50Hz。 5.7 传动机构设计计算根据需要滚筒式排种装置将采用链轮传动，传动装置主要由电动机、调速器、链条、链轮组成。 iii vdQ 4 1 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 17 - 5.7.1 原动机的选择（1）所需电动机的功率 (5-3) dt d JJT dt d J 滚筒的转动惯量估算: (5-4) g GDD g G mJ 42 2 2 2 式中，g重力加速度， 2 /81 . 9 smg 系统旋转部分的重量，NG 系统旋转部分的半径，m 系统旋转部分的直径，mD 系统旋转角速度，与每分钟转数 n 的关系为: (5-5) 将 J 及代入 5-3 式，整理得 (5-6) 2 2 1 mvJM mNM 076 . 0 10 375 17 . 0 81 . 9 9 2 (5-7)167 . 0 55 . 9 21076 . 0 55 . 9 Mn P 总效率： 6.90 链轮电动机功率： (5-8) KW P P w d 172 . 0 96 . 0 167 . 0 选功率为 250w 的单相电容启动异步电机，主要参数为：额定功率 250W，级数 4,同步转速 60r/min，额定电流 2A，功率因数为 0.92，最大额定转矩为 1.7 。调速范围为：2.4-60r/min21。mN 8 . 62 60 2 n 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 18 - 6 关键零部件校核 6.1 轴的强度校核轴的受力分析如图 6-1 所示：黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 19 - 图 6-1 轴受力分析假设，轴的材料为 45 钢，弯曲许用应力。NG200 1 NG200 2 MPa100 由静力平衡方程。求出支座反力。0 X0Y0M (6-1) 2121 GGFF ( (6-2) 34530015 221 FGG 求得： NF217 1 NF183 2 应力弯矩图为: 图 6-2 弯矩图对于 A 截面， MPa D M W M 6 4343 10982 . 0 1677 . 0 103 . 0 375 . 3 161 满足强度要求。对于 B 截面：，满足强度要 MPa d M W M 6 33 10975 . 2 3203 . 0 875 . 7 32 求。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 20 - 6.2 轴承校核纯径向载荷且径向载荷小选用深沟球轴承，型号为 6006，内径 30mm，外径 55mm，厚度 13mm，基本额定动载荷 Cr=13.2KN，基本额定静载荷 C0r=8.30KN。由于轴承的转速很低，按照点蚀破坏来选择轴承尺寸就不符合轴承的实际失效形式。在这种情况下，滚动接触面上的接触应力过大，而使材料表面引起不允许的塑性变形才是轴承的失效形式，应按轴承的静强度来选择轴承的尺寸。轴承上作用的径向载荷和轴向载荷，应折合成一个当量静载荷， r F a F 0 P 即 6-3 ar FYFXP 000 式中，、分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系数 0 X 0 Y 6-4 NNFYFXP ar 12622556 . 0 000 按轴承静载荷能力选择轴承公式为： 000 PSC 式中，=1.5，称为轴承静强度安全系数。 S0S0 ，符合要求。 NNPSC1891265 . 1 000 7 结论本文是在参考众多关于精密播种装置研究的基础上，针对烟草包衣种子精量穴播研究现状和发展要求，在综合分析现有气吸排种器结构及其性能的基础上，黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 21 - 针对烟草包衣种子个体尺寸差异，提出了气吸滚筒式排种器。文中通过对气吸滚筒式排种器结构设计研究、工作过程分析得到如下结论: 1.取种装置结构简单新颖，较好适应了包衣种子个体尺寸差异条件下的精量取种，生产使用维护成本低。梯形接种杯及梯形接种杯与护种带共同组成的封闭接种区可确保种子进入接种杯，有效的避免了因投种-接种造成的空穴。以上结构的创新为吸滚筒式排种器的结构设计提供了新的思路。 2.理论分析了气吸滚筒式排种器的工作过程，建立了穴播不同工作阶段的模型，为今后其结构和工作参数的优化设计奠定了基础。 3.利用 cad 绘制了气吸滚筒式排种器的装配图，并进行了主要工作部件的校核，结果表明：排种器器在 4.8km/h 时，依然可以可靠的取种，达到设计目标要求。总之，本文通过结构设计，理论分析，计算机仿真对气吸滚筒式排种器做了初步探讨，得到了一些有用的结论，为进一步深入研究奠定了理论基础。由于时间和设计条件的限制，文中还有一些问题和不足之处需要进一步分析研究。本文是在指导老师李玉清的精心指导下完成的。老师在各方面给予了我无尽的关心、帮助和教诲，使毕业设计得以顺利完成。老师渊博的知识、敏锐的思维、严谨求实的科学态度和宽厚民主的工作作风，使学生终生受益。值此论文完成之际，向培养我的老师致以深深的谢意！参考文献参考文献 1 许剑平、谢宇峰、陈宝昌国外气力式精密播种机技术现状及发展趋势J农机化研究 2 廖庆喜、黄海东、吴福通我国玉米精密播种机械化的现状与发展趋势J农业装备技术 2006 32(1)：47 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 22 - 3 刘桂兰我国气力式播种机的发展J农村牧区机械化，1996(4)：17 4 杜辉、樊桂菊、刘波气力式精量播种机与排种器的研究现状J.农业装备技术 2002(3)：13l4 5 石宏，李达目前国内外播种机械发展走向J农机机械化与电化2002(2)：42 6 徐东蔬菜穴盘育苗滚筒式气力精量播种装置研究沈阳农业大学硕士论文2007 7 张敏气吸滚筒式水稻精量播种装置的理论与试验研究江苏大学硕士论文2006 8 赵湛气吸振动式精密排种器理论及试验研究江苏大学博士论文2009 9 王希强气吸振动式精密排种器的结构优化及实验研究江苏大学硕士论文2007 10王朝辉气吸滚筒式超级稻育秧播种器的基本理论及试验研究吉林大学博士论文2010 11李耀明，赵湛基于遗传算法的气吸式排种器工作参数优化J中国科技论文在线; 2009.12;25-35 12廖庆喜，李继波，覃国良气力式油菜精量排种器气流场仿真分析*J农业机械学报2009.7;78-82 13王希强，陈进，李耀明精密排种器吸孔吸种半径的理论分析与建模J农机化研究. 2007.2 14张波屏播种机械设计原理M.北京：机械工业出版社.1982 15小颗粒种子静电播种机J.农机推广与安全.1995.6 16刘鸿文材料力学M.北京：高等教育出版社.2008 17吴宗泽，罗圣国机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社.2009 18濮良贵，纪名刚机械设计M.北京：高等教育出版社.2009 19王先逵.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社2006 20 Sunage T,et al.Differental reducers using internal gears with small tooth number difference(The first report,fundamentals of design)J.Bulletin of JSME,1994,(108). 致谢为期一个学期的毕业设计业已经结束。回顾整个毕业设计过程，虽然充满了困难与曲折，但我感到受益匪浅。本次毕业设计课题是小颗粒包衣种子排种器的设计。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 - 23 - 本设计是为了解决实际生产过程中的生产力低的问题，因此厂方对我的要求很高。本设计是学完所有大学期间本专业应修的课程以后所进行的，是对我三年半来所学知识的一次大检验。使我能够在毕业前将理论与实践更加融会贯通，加深了我对理论知识的理解，强化了实际生产中的感性认识。通过这次毕业设计，我基本上掌握了包衣种子排种器设计的方法和步骤，以及设计时应注意的问题等，另外还更加熟悉运用查阅各种相关手册，选择使用工艺装备等。总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的锻练，提高了我独立思考问题、解决问题以及创新设计的能力，缩短了我与工厂工程技术人员的差距，为我以后从事实际工程技术工作奠定了一个坚实的基础。本次设计任务业已顺利完成，但由于本人水平有限，缺乏经验，难免会留下一些遗憾，在此恳请各位专家、老师及同学不吝赐教。此次毕业设计是在李玉清老师的认真指导下进行的。李老师经常为我解答一系列的疑难问题，以及指导我的思想，引导我的设计思路。在历经一个学期的设计过程中，一直热心的辅导。在此，我忠心地向他们表示诚挚的感谢和敬意！黑龙江八一农垦大学本科毕业设计 24 附录附录气吸式播种机的工作原理一个气吸式播种机是农业实现也称为一个花盆或播种机,它用于植物通常在一个大领域种子作物。这是第一个专利在澳大利亚在 1950 年。多年来有一个种子箱运行播种机的宽度,实现允许种子下降重力进种子行。很难填补,清理和运输。空气播种机已集中位于漏斗为种子和肥料分发他们通过空气流对个别种子行。这是方便的去填补,易于清洁和移动。任何作物,可以从种子开始生长这可能是大小不同的油籽,玉米,可以缝制一个空气播种机。粮食和化肥漏斗通常由一个大型车位于前面的背后或播种机。空气流是由一个高容量风机安装在车吹空气通过管道坐落在粮食和化肥罐。粮食和化肥是计量从漏斗的测量轮,是将在一个比设置的操作员正确的种子率或种子密度。种子进入管在气流和遵循

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