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窄行机械式小麦精量播种机设计【9张CAD图纸和说明书】

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9张CAD图纸和说明书 窄行机械式小麦精量播种机设计【9张CAD图纸】 小麦精量播种机设计【 张CAD图纸 窄行机械式小麦精量播种机设计【9张CAD图纸 小麦播种机设计说明书 设计cad图纸
资源描述:

摘  要

    自古以来小麦是我国人民的重要的粮食作物,对保障我国粮食生产安全有重要的意义。要实现作物高产的目标,必须重视农机与农艺相结合。合理而精量的播种能够为小麦提供良好的生长条件并能提高小麦对土壤营养、水分和阳光的利用效率,协调小麦个体与群体关系,使小麦成穗率高,粒多、饱满,实现小麦的优质高产。因此小麦精密播种机的性能关系着农业生产成本和产量,但现有播种机并不能很好的满足小麦的生产要求。因此有专家提出了一种加行不加量的播种方法,即将行距减小到10cm,但播量不变,即行距减小一半,每行的播量减小一半但总播量不变,此播种方法可使小麦播种均匀,且播深一致,从而达到高产目的。河北省是中国第三小麦生产大省。本课题设计制造了适合河北省应用的小麦10cm行距播种机。

    在设计小麦10cm行距播种机的过程中,对现有小麦播种机进行调查了解,又对10cm行距小麦播种机进行详细的研究分析,为所设计的播种机选择了合适动力的拖拉机,依据所选拖拉机确定了播种机的工作幅宽和悬挂方式。在整机的设计过程中分析选择了适宜的开沟器与种管,设计了机架结构、种箱和传动系统,并通过播量实验设计了调节播量的变速器。论文设计的充种沟式精密排种器使小麦播种更均匀,合理布置的开沟器使播种机有较好的通过性能,设计的小麦10cm行距播种机工作稳定,试验表明此播种机播种的小麦有效分桑多,苗壮,达到了小麦增产的目的。

关键词:播种机;小麦;10cm行距;充种沟式精密排种器


ABSTRACT

    Wheat is one of the major staple food for our people. It has a great significance in the grain production. Our country has realized the sowing mechanized. To achieve the goal of high yield of wheat crop, it must pay great attention to combine agricultural machinery and agriculture. The agronomic requirements of wheat crop all row spacing, planting distance and sowing depth all need to be accurate in order to sow the wheat reasonably, which will save seed, make full use of land, sunlight and wind. It is that row spacing decreases to 10cm and sowing is the quantity of 15cm spaces. The seeding method can make more uniform distribution of wheat and sow depth consistent. It can be reached the goal of high yield. Due to the uniform distribution of wheat, it is up to the ecological effect of water retention. In different regions,natural environment, soil conditions, wheat varieties and so on, the Structure of seeding machine is different. The subject design and manufacture of the 10cmrow seeder for wheat applied in Hebei Province.

     In the process of designing and manufacturing the 10cm row seeder for wheat, this paper investigated the existing wheat seeder, analyzed the 10cm row wheat seeder detaily, and selected appropriate power tractors for sowing machine. According to the selected tractor,it determined seeding machine working width, selected the way of suspension, chewed feasible furrow opener, designed the structure of frame, box, and transmission system,chewed the pipe through sowing experiment, and designed the transmission for regulate seeding rate. The filling groove precision metering device makes planting more uniform.Reasonable arrangement of the opener makes the machine has good through performance.The10cm row seeder for wheat works stable. Effective tillers of wheat in planter are more. It achieved the purpose of wheat production.

Key words: Seeding machine; Wheat; 10cm row spacing; Ditch filling-type precision seed-metering device




目  录

1引言 1

1.1课题研究意义及必要性 1

1.2国内外现状 1

1.2.1国外小麦播种机现状 1

1.2.2国内小麦播种机现状 2

1.3课题的研究 2

2小麦播种机总体结构设计 2

2.1小麦播种机的工作原理 2

  2.2整体总体设计方案 2

    2.2.1播种机主要参数...................................................................................................................................3

    2.2.2播种机结构简图...................................................................................................................................3

3排种器的设计 4

3.1技术要求 4

3.1.1技术要求分析 4

3.1.2技术要求 4

3.2方案分析 4

3.2.1现有小麦排种器分析 4

3.2.2新型小麦排种器的设计方案的探索 4

3.3结构与工作原理 6

3.3.1充种沟式精密排种器的结构 6

3.3.2充种沟式精密排种器的工作原理 6

3.3.3充种方式分析 7

3.4关键部件设计 7

3.4.1排种轮直径、宽度与充种槽个数的设计 7

3.4.2种盒的设计 8

3.4.3清种缝隙与清种片的设计 8

3.4.4导种槽的设计 8

3.4.5排种轴的设计 8

4播种机其它部件设计 8

4.1拖拉机的选择及工作幅宽、播种行数的确定 8

4.2悬挂装置的选择 9

4.3开沟器的设计 9

4.3.1开沟器的选择 9

4.3.2开沟器的布置 9

4.4种箱的设计 10

4.4.1种箱的设计 10

4.5机架设计 10

4.6接种装置设计 10

4.7地轮设计 11

4.8变速器选择与传动设计 11

4.8.1变速器的选择 11

4.8.2传动设计 11

4.9其它部件设计 12

5拖拉机牵引功率的校核 12

参考文献 14

致谢 15



1引言

1.1课题研究意义及必要性

    我国是一个农业大国,小麦是我国人民的主要粮食来源,也是我国非常重要的商品粮。因此小麦的产量对我国的粮食安全有重要影响,小麦在我国粮食生产上的地位越来越重要。提高小麦产量意义重大,小麦发展的任务非常艰巨。河北省主要种植玉米和小麦,是我国小麦生产第三大省。河北省有丰富的光热资源,肥沃的土壤,适宜的降雨量,适宜优质强面筋小麦的种植。因此,提高河北粮食生产能力的技术与科学研究的进程,对于河北省粮食生产能力的提升和国家粮食安全的保障具有重大意义。

但现有小麦精播机的性能还不能达到高产条件。现有小麦精密播种机一般为15cm行距,大多数采用的是外槽轮式排种器。这种排种器的脉动性导致小麦播种机播种不均匀,经常发生幼苗拥挤生长的现象。目前,我国小麦播种过程中缺苗断垄与麦苗拥挤生长的现象较为严重。其原因主要有以下几点:

    (1)外槽轮排种器的脉动性,导致排种不均匀;

    (2)充种效果不好导致槽轮充不上种,形成漏播;

    (3)种子与开沟器发生碰撞或落于开沟器上;

    (4)种子在种沟内发生弹跳;

    (5)覆土时种子随土壤移动;

    (6)作业时播种机的震动使排种时多时少;

    (7)地轮打滑或传动轴与排种器间打滑导致传动不均,影响播种均匀性;

    因此小麦播种机的性能优劣直接关系到农业生产成本和产量,现代农业越来越需要优秀的小麦精密播种机。

    相关专家提出了一种加行不加量的播种方法,即播种行距减小到10cm,播量与15cm行距播量一致,即行距减小一半,每行播量减小一半但总播量不变。此播种方法可使小麦更均匀播种,且播深一致,从而实现高产。由于小麦的均匀分布,还能起到保水的生态效果。现有小麦播种机行距一般调节范围在12cm以上,不能实现10cm行距播种。不同地域的自然环境、土壤条件、小麦品种等的不同,导致不同地域的播种机的构造有所差别。


内容简介:
本 科 毕 业 设 计题目 窄行机械式小麦精量播种机设计 系 别 专 业 学生姓名 学 号 指导教师 职 称 20 年 月 日窄行机械式小麦精量播种机设计摘 要 自古以来小麦是我国人民的重要的粮食作物,对保障我国粮食生产安全有重要的意义。要实现作物高产的目标,必须重视农机与农艺相结合。合理而精量的播种能够为小麦提供良好的生长条件并能提高小麦对土壤营养、水分和阳光的利用效率,协调小麦个体与群体关系,使小麦成穗率高,粒多、饱满,实现小麦的优质高产。因此小麦精密播种机的性能关系着农业生产成本和产量,但现有播种机并不能很好的满足小麦的生产要求。因此有专家提出了一种加行不加量的播种方法,即将行距减小到10cm,但播量不变,即行距减小一半,每行的播量减小一半但总播量不变,此播种方法可使小麦播种均匀,且播深一致,从而达到高产目的。河北省是中国第三小麦生产大省。本课题设计制造了适合河北省应用的小麦10cm行距播种机。 在设计小麦10cm行距播种机的过程中,对现有小麦播种机进行调查了解,又对10cm行距小麦播种机进行详细的研究分析,为所设计的播种机选择了合适动力的拖拉机,依据所选拖拉机确定了播种机的工作幅宽和悬挂方式。在整机的设计过程中分析选择了适宜的开沟器与种管,设计了机架结构、种箱和传动系统,并通过播量实验设计了调节播量的变速器。论文设计的充种沟式精密排种器使小麦播种更均匀,合理布置的开沟器使播种机有较好的通过性能,设计的小麦10cm行距播种机工作稳定,试验表明此播种机播种的小麦有效分桑多,苗壮,达到了小麦增产的目的。关键词:播种机;小麦;10cm行距;充种沟式精密排种器ABSTRACT Wheat is one of the major staple food for our people. It has a great significance in the grain production. Our country has realized the sowing mechanized. To achieve the goal of high yield of wheat crop, it must pay great attention to combine agricultural machinery and agriculture. The agronomic requirements of wheat crop all row spacing, planting distance and sowing depth all need to be accurate in order to sow the wheat reasonably, which will save seed, make full use of land, sunlight and wind. It is that row spacing decreases to 10cm and sowing is the quantity of 15cm spaces. The seeding method can make more uniform distribution of wheat and sow depth consistent. It can be reached the goal of high yield. Due to the uniform distribution of wheat, it is up to the ecological effect of water retention. In different regions,natural environment, soil conditions, wheat varieties and so on, the Structure of seeding machine is different. The subject design and manufacture of the 10cmrow seeder for wheat applied in Hebei Province. In the process of designing and manufacturing the 10cm row seeder for wheat, this paper investigated the existing wheat seeder, analyzed the 10cm row wheat seeder detaily, and selected appropriate power tractors for sowing machine. According to the selected tractor,it determined seeding machine working width, selected the way of suspension, chewed feasible furrow opener, designed the structure of frame, box, and transmission system,chewed the pipe through sowing experiment, and designed the transmission for regulate seeding rate. The filling groove precision metering device makes planting more uniform.Reasonable arrangement of the opener makes the machine has good through performance.The10cm row seeder for wheat works stable. Effective tillers of wheat in planter are more. It achieved the purpose of wheat production.Key words: Seeding machine; Wheat; 10cm row spacing; Ditch filling-type precision seed-metering device目 录1引言11.1课题研究意义及必要性11.2国内外现状11.2.1国外小麦播种机现状11.2.2国内小麦播种机现状21.3课题的研究22小麦播种机总体结构设计22.1小麦播种机的工作原理2 2.2整体总体设计方案2 2.2.1播种机主要参数.3 2.2.2播种机结构简图.33排种器的设计43.1技术要求43.1.1技术要求分析43.1.2技术要求43.2方案分析43.2.1现有小麦排种器分析43.2.2新型小麦排种器的设计方案的探索43.3结构与工作原理63.3.1充种沟式精密排种器的结构63.3.2充种沟式精密排种器的工作原理63.3.3充种方式分析73.4关键部件设计73.4.1排种轮直径、宽度与充种槽个数的设计73.4.2种盒的设计83.4.3清种缝隙与清种片的设计83.4.4导种槽的设计83.4.5排种轴的设计84播种机其它部件设计84.1拖拉机的选择及工作幅宽、播种行数的确定84.2悬挂装置的选择94.3开沟器的设计94.3.1开沟器的选择94.3.2开沟器的布置94.4种箱的设计104.4.1种箱的设计104.5机架设计104.6接种装置设计104.7地轮设计114.8变速器选择与传动设计114.8.1变速器的选择114.8.2传动设计114.9其它部件设计125拖拉机牵引功率的校核12参考文献14致谢151引言1.1课题研究意义及必要性 我国是一个农业大国,小麦是我国人民的主要粮食来源,也是我国非常重要的商品粮。因此小麦的产量对我国的粮食安全有重要影响,小麦在我国粮食生产上的地位越来越重要。提高小麦产量意义重大,小麦发展的任务非常艰巨。河北省主要种植玉米和小麦,是我国小麦生产第三大省。河北省有丰富的光热资源,肥沃的土壤,适宜的降雨量,适宜优质强面筋小麦的种植。因此,提高河北粮食生产能力的技术与科学研究的进程,对于河北省粮食生产能力的提升和国家粮食安全的保障具有重大意义。但现有小麦精播机的性能还不能达到高产条件。现有小麦精密播种机一般为15cm行距,大多数采用的是外槽轮式排种器。这种排种器的脉动性导致小麦播种机播种不均匀,经常发生幼苗拥挤生长的现象。目前,我国小麦播种过程中缺苗断垄与麦苗拥挤生长的现象较为严重。其原因主要有以下几点: (1)外槽轮排种器的脉动性,导致排种不均匀; (2)充种效果不好导致槽轮充不上种,形成漏播; (3)种子与开沟器发生碰撞或落于开沟器上; (4)种子在种沟内发生弹跳; (5)覆土时种子随土壤移动; (6)作业时播种机的震动使排种时多时少; (7)地轮打滑或传动轴与排种器间打滑导致传动不均,影响播种均匀性; 因此小麦播种机的性能优劣直接关系到农业生产成本和产量,现代农业越来越需要优秀的小麦精密播种机。 相关专家提出了一种加行不加量的播种方法,即播种行距减小到10cm,播量与15cm行距播量一致,即行距减小一半,每行播量减小一半但总播量不变。此播种方法可使小麦更均匀播种,且播深一致,从而实现高产。由于小麦的均匀分布,还能起到保水的生态效果。现有小麦播种机行距一般调节范围在12cm以上,不能实现10cm行距播种。不同地域的自然环境、土壤条件、小麦品种等的不同,导致不同地域的播种机的构造有所差别。1.2国内外现状1.2.1国外小麦播种机现状 国外土地面积大,施肥量少,秸秆覆盖率低,小麦种植一般为一年一熟制。一般国外播种机作业面积很大,作业幅宽在十米以上,重量达十吨以上。国外的播种机相当笨重,采用牵引式,需要很大动力,配套拖拉机动力在147千瓦以上。播种机结构复杂,采用多梁结构,布置多排开沟器,相邻两开沟器间隔较大。国外的播种机性能优良,结构复杂,可以满足不同的播种需要,其主要的生产公司有美国公司John Deer, Great plain, Case,加拿大公司Flexi-coil,澳大利亚公司JohnShearer等。国外的小麦播种机行距一般为1236cm,有的可将行距加大到3749cm。国外播种机一般多为单圆盘开沟器。单圆盘开沟器采用压簧式仿形机构,为每个开沟器提供7342000N的一定压力,使开沟器更容易入土与切断秸秆。国外小麦播种机一般采用外槽轮式或气力式排种。1.2.2国内小麦播种机现状 我国小麦播种机行距在1220cm间,拖拉机功率多在8.8211.025kw间,播种机为悬挂式,幅宽在12.2m之间,一般为两行开沟器,采用外槽轮式排种器,整体式镇压轮。河北省内一般为冬小麦一夏玉米两熟种植模式,小麦在刚收获完玉米的留有玉米秸秆的土地上播种。河北省内小麦播种机的开沟器一般为双圆盘开沟器。常用小麦播种机播种的小麦不均匀,有缺苗断垄集中生长现象,导致水肥阳光等资源不能充分利,单株麦苗生长条件不好,有争水争肥现象,对小麦产量影响很大,严重限制了小麦生产潜力的发挥,且麦苗稀少的地方会损失土壤水分。1.3课题的研究 根据对现有小麦精密播种机的结构与现状分析,决定设计可以一次性完成开沟、播种、覆土功能的机械式小麦播种机。设计新型的机械式小麦排种器,选用适宜的仿形开沟器,为机械式小麦播种机选择合适的配套动,设计出符合农艺要求且工作稳定的机械式小麦播种机。2小麦播种机总体结构设计2.1小麦播种机的工作原理 悬挂装置与机架焊接,合墒器安装在机架前梁、种箱、开沟器、地轮、变速器分别安装在机架上。排种器安装在种箱底部,排种轴固定在种箱侧板上,与种箱上的排种器相接。链条将地轮、变速器、排种轴相连,传输动力。排种器的排种口下固定一个接种盒,种管将接种盒与开沟器相连,将种子导入开沟器所开种沟内。通过调节变速器可改变地轮与排种器的传动比,从而调节播量。2.2整机设计总体方案 目前河北省常用全悬挂式小麦播种机,播种行数一般为6行、8行、12行、14行,行距在1225cm可调,开沟器多为双圆盘开沟器,排种器均为外槽轮式排种器,配套动力为8.8211.025kw拖拉机,作业速度为46km/h。一般作业速度为4.7km/h。 实现小麦播种机作业速度为4.7km/h,行距为7.5cm,播深在3至5cm播种均匀,破碎漏播率小,播量在172.5至337.5 kg/hm2间可调。2.2.1播种机主要参数 播种机主要参数如表1所示。表1 播种机主要参数项目参数尺寸(长x宽x高)/ mm 2 084 x 2 200 x 1 080动力26工作幅宽2100行距/cm10行数28播深3050播量可调2.2.2播种机结构简图 小麦精量播种机主要由:悬挂装置、播种机机架、排种器、开沟器、输种管、种子箱、地轮等组成。整机结构如图1所示。 图1整机结构简图 1动力合墒器2开沟器3地轮4覆土板5镇压轮6变速器7种箱8排种器3排种器的设计3.1技术要求3.1.1技术要求分析 排种器是播种机的重要部件,排种器的性能决定播种机的播种质量。小麦播种要求能做到精确的粒距和行距,适宜的栽植深度,使小麦获得良好的生长环境,协调个体与整体关系,实现高产的目的。3.1.2技术要求 (1)机械式小麦排种器排种速度为每秒65粒; (2)各行排量一致性变异系数蕊3.9%; (3)种子破损率蕊0.5%;3.2方案分析3.2.1现有小麦排种器分析 我国小麦精密播种始于二十世纪七十年代,小麦精密播种机可分为机械式和气力式两类。我国大多数小麦精密播种机为机械式播种机,机械式的小麦精密排种器有外槽轮式、内充种垂直轮式、锥盘式、球勺内窝孔式等。10cm行距播种机是现有播种机行距播种量的一半左右,但几乎相同,所以每一行的播种量减少了一半。如果排种器转速不变,播种量减少一半,同时减少了一半的长度,长度过短,损伤和脉动现象更为严重,甚至不能播种;工作长度,速度降低一半,也会出现严重的脉动。总之,当用在播种机排种器10cm,会造成严重的波动,不均匀播种,播种作业时会产生大量的幼苗。外槽轮排种器不能满足10cm行距小麦播种机对排种器的技术要求,不适用于小麦播种机行距10cm。 总之,现有小麦排种器作业效果不理想,不能精确单粒排种,精密小麦排种器作业速度普遍较低,在作业速度较高时,种子破碎率也较高。因此有必要为10cm行距播种机设计一种新型精密排种器。3.2.2新型小麦排种器的设计方案的探索 机械式点播排种器一般分窝眼轮式、型孔带式、水平圆盘式等几种。窝眼轮排种器工作时种箱内种子靠自身重力充入窝眼轮的窝眼中,随窝眼轮转动,窝眼经过刮种板时,窝眼内多余种子被刮种板清出,后进入护种板,窝眼内种子沿护种板运动到下方的一定位置后进入种管或直接进入种沟。窝眼一般为圆锥形、圆柱形或圆弧形。为方便种子充入窝眼与减小刮种板伤种,窝眼上设计有倒角、前槽或尾槽。窝眼轮排种器适合播球形种子或长宽厚相近的种子。型孔带式排种器的型孔带可进行更换,能对多种类型的种子进行穴播、点播及带播,通用性好,粒距均匀,不易伤种,但作业速度较低,对种子要求严格。水平圆盘式排种器工作时,种子靠自身重力进入型孔内,跟排种盘一起转动,到达刮种器时,多余种子由刮种器清除,后到达排种处,靠自身重力与推种器的作用投种。水平圆盘排种器可更换排种盘,通用性好、播种均匀、结构比较简单,但不可高速播种,对种子有较高要求。 根据上述点播排种器结构特点设计机械式小麦点播排种器,试设计囊种、清种、护种和投种装置。机械式点播排种器要求型孔大小要适宜,过小不容易充种,过大会充入2个或2个以上种子;两型孔间间距不能太小,否则两型孔间发生干涉,影响播种质量;护种板保证种子不会提前排出,投种装置使种子到达排出位置时及时投种。 机械式点播排种器对排种盘的线速度vp有一定限制,若线速度过高,则排种器的充种性能严重恶化,不能进行播种作业。农业机械学中提到,一般若不加辅助充种部件,排种盘的线速度不宜超过0.35m/s。若为排种器设计辅助充种部件,则能使排种盘线速度有所提高。经改进的水平圆盘排种器的线速度能达到0.5至0.8m/s。 排种盘的线速度与播种机的作业行进速度vm有关:式中 D排种盘直径; q穴粒数; 地轮滑移率(%); Z排种盘型孔数; t穴距或株距。 由以上公式可知,播种机行进速度受排种盘线速度的制约,当其它条件一定时,播种机作业速度与排种盘线速度成正比,因排种盘线速度需小于一定值,故播种机工作速度也需小于一定值。要提高播种机的作业速度,可减小排种盘直径或增加排种盘型孔数。但若排种盘直径过小,会使充种路程变短,从而影响充种性能;若两型孔数间距过短,则两型孔间将产生干涉,影响充种性能。 株距t过小时,会限制作业速度vm。验证当作业速度vm为4.7km/h,株距t为2cm时,机械式点播排种器的充种性能能否满足播种要求。假设充种性能满足要求,即 Vp0.35m/s 设两相邻型孔中心的间距为L,则L为型孔宽度与两相邻型孔的距离和。小麦排种器满足以下关系 DLZ 取穴粒数q=1,地轮滑移率=0, t=2cm, vm=4.7km/h,得 L5mm 因L为型孔宽度与两相邻型孔的距离和,故型孔宽度大于小麦长度最大值。现河北省小麦长度在68mm之间,与结论相差过大,故假设不成立,此种形式的排种器不能满足小麦排种的要求。 由对排种器的分析实验得出可设计一种介于条播排种器与点播排种器之间的机械式的充种沟式精密排种器,该排种器包括充种、清种、投种装置;充种型孔根据小麦尺寸设计,两型孔间距离较小,型孔旁开一条种沟,以促进充种;取消护种过程,避免因转速、充种过快而导致护种板挤碎种子,达到介于点播与条播间的播种效果。充种沟式精密排种器比外槽轮排种器播种均匀,可满足设计排种器的技术要求。3.3结构与工作原理3.3.1充种沟式精密排种器的结构 充种沟式精密排种器包括种盒(9)、充种轮(2)、导种侧板(3)、毛刷(6)、清种片(5),充种轮上有充种槽(7)、排种挡片(8)、清种缝隙(4),导种侧板上有导种槽(1),如图2所示。 图2排种器结构 排种器可同时点播两排种子。排种器有两个导种侧板,两导种侧板分别固定在种盒两侧。两导种侧板间有充种轮,充种轮的两侧有充种槽,且两侧的充种槽交错分布。充种轮一侧的相邻两充种槽间是排种挡片。充种轮两侧有环形的清种缝隙,清种缝隙穿过排种挡片和充种槽。清种缝隙内有清种片,清种片处于毛刷的下部,毛刷和清种片都固定在种盒上。3.3.2充种沟式精密排种器的工作原理 充种轮两侧有弧形过渡,种盒内导种侧板靠近充种轮侧同样存在一段弧形过渡,因此充种轮与导种侧板在种盒内形成一条沟,沟内可落入一排种子。充种槽上面和侧面均可充种,充种时,充种轮与导种侧板组成的沟内的种子受导种侧板作用,顺导种侧板的弧形过渡进入充种槽,或者充种槽上部的种子直接进入充种槽充种。 种盒内,导种侧板靠近毛刷的一段距离上的弧形过渡逐渐减小,到毛刷处时导种侧板的弧形过渡消失,使充种轮与导种侧板组成的沟内容不下一粒种子。为保证种子依次排出,在清种后由清种缝隙内的清种片直接将充种槽内的种子强制排出。将清种缝隙设计在中间偏充种槽的内侧处,可防止种子卡在充种槽的内壁与清种片之间。在清种片的旁边的导种侧板处设计一个导种槽,排种的时侯,充种槽内的种子或者由清种片侧面推离充种槽,沿导种槽排出,或者由清种片直接引出充种槽。3.3.3充种方式分析 充种槽中的种子一般呈“平躺”、“侧卧”、“竖立”三种形态,因在重力场中,种子的运动状态与本身存在状态的水平截面积成正相关,故小麦种子的最大概率状态为“平躺”。 3.4关键部件设计3.4.1排种轮直径、宽度与充种槽个数的设计 排种器的宽度与排种轮、导种侧板和种盒等的厚度有关。因排种器与种箱用螺栓、螺母联结,故排种盒上部需设计向两侧突出的凸台,在上面打孔,用于联结种箱。由于排种器与种箱为螺栓、螺母联结,故相邻两排种器中间应留有足够的安装空间,使手或工具可以伸入,完成排种器的安装工作。若排种器过宽,因要留有足够的安装空间而使排种器一行排列不开时,则需设计两根传动轴,使排种器分两行排列,这样不仅要增加种箱宽度,还会因增加一根传动轴而使传动设计复杂。小麦播种机要求行距为10cm,为避免遇到一行排列不开全部排种器的问题,设计一个排种器可播两行种子,排种轮两侧开充种槽,两侧均有导种侧板。 排种轮两侧开充种槽时,若两侧离得过近,会因充种槽上侧种子过少,种子不能及时落入充种槽内而影响充种性能,故设计充种轮两侧开有充种槽,充种轮宽30mm两侧充种槽之间的距离为20mm,导种侧板宽20mm。充种轮、导种侧板用尼龙棒加工而成。 实验发现充种轮直径为75mm时,转速过快,充种路程过短,经常出现充种槽不能充入种子的现象,空穴率非常多,不能满足每秒65粒的播种速度。故设计充种轮直径为150mm,充种轮一侧充种槽个数为45个,排种挡片厚2.97mm。充种轮直径较大,可增加充种时间及充种路程,有利于充种性能的提高。充种槽个数较多,在株距一定时,可降低充种轮的角速度。小麦播种量较大,精播时排种器转速较高,因此设计较小的排种挡片厚度,在一定程度上可促进充种。3.4.2种盒的设计 种盒上部设计与种箱连接的凸台,侧面设计固定毛刷和导种侧板的连接处。导种侧板属于种盒一部分,导种侧板及毛刷相对种盒不动。导种侧板有固定充种轮的作用,使充种轮只能绕轴转动。种盒有种室,用于盛种,当排种轮不转时,种子在种室中不会排出排种器。因一个排种器播两行,为使两行种子各自进入相应的导种管中,互不干涉,故在排种口处设置隔板,将同一排种轮播下的两排种子隔开。排种口处打眼,用于与接种盒连接。种盒为2mm钢板焊接而成。3.4.3清种缝隙与清种片的设计 清种缝隙为1mm宽的环形缝,用于放置清种片,设计清种缝隙深8mm,保证清种片可顺利引导种子排出充种槽,并使清种片在工作时不会碰到清种缝隙的底部。 清种片为0.5mm厚的钢片,清种片导种处设计成与排种处的充种槽相外切的弧形,以减小种子与清种片的撞击。清种片有一定宽度以保证清种片的强度,使清种片在导出种子的工作中不会因受力而损坏。3.4.4导种槽的设计 导种槽保证种子朝一定方向排出,防止种子在受清种片侧向推力时,由于导种侧板在侧面的阻挡,使种子卡在充种槽中不能或不能及时排出而形成空穴或导致种子不能依次投种。在导种侧板排种处开一个大于小麦宽度的槽做导种槽即可。3.4.5排种轴的设计 排种轮与排种轴采用键连接,在排种轮中心孔内加工通键槽,排种轴对应位置上铣长50mm的键槽,用于连接排种器。采用普通平键4445。排种轴传给排种轮的转矩不大,键联接完全可以承受,不需校核键连接。4播种机其它部件设计4.1拖拉机的选择及工作幅宽、播种行数的确定 一般小麦播种机行距为15cm,现要设计行距为10cm的小麦播种机开沟器增加了一倍,行距减小了一倍,导致播种机重量增加,开沟器的开沟阻力也增大到原来的一倍以上,因此所需配套动力也大大增加。根据调查与经验选用26千瓦拖拉机为本小麦播种机的配套动力。 根据工作幅宽应大于拖拉机轮距的原则,设计本小麦播种机播种行数为28行,工作幅宽为2.1米。4.2悬挂装置的选择 播种机与拖拉机有牵引、悬挂、半悬挂等几种联结方式,小麦播种机一般采用悬挂式。小麦播种机结构简单,长度不长,全悬挂式能满足设计要求,又因河北省小麦播种机普遍采用全悬挂式,故本小麦播种机也选用全悬挂式。 悬挂装置采用拖拉机配套悬挂装置,悬挂装置与机架焊接。材料选用宽60mm厚10mm的扁钢。4.3开沟器的设计4.3.1开沟器的选择 双圆盘开沟器两圆盘成一定角度,工作时两圆盘转动,容易将秸秆切断,不易缠草堵塞,有回土作用,不乱土层,但结构复杂,阻力大,重量大,成本高。单圆盘开沟器为一球面圆盘,有3到8的偏角,与双圆盘比,开沟较窄,重量轻,结构简单,成本较低,但对土层有一定的扰动。实验发现,单圆盘开沟器也容易缠草,在秸秆较多的耕地上作业,效果没有双圆盘好。 开沟器应适于在秸秆率为0.480.67kg/m2以下的耕地上作业,开沟深度为35cm,作业速度在46km/h时能稳定工作。由于行距较小,故在满足以上条件下体积小些为好。 因播种小麦的土地上留有较多玉米秸秆,又参考目前河北省小麦播种机多采用双圆盘开沟器,为使开沟器能稳定工作,故本机亦选用双圆盘开沟器。4.3.2开沟器的布置 开沟器开沟时,将土壤向两侧挤压、抛翻,使开沟器前端土壤凸起,后端形成沟痕。土壤状况不同开沟器前端凸起程度不同,土块、秸秆、杂草较多则凸起较大。开沟器间应保持一定间距,防止开沟器前端凸起相连,发生堵塞。当开沟器间距小于规定间距时,则需将相邻开沟器分成前后两排排列,前后排开沟器应保持一定间距,使后排开沟器能在稳定的地面上工作。 当双圆盘式开沟器小角为1016时,同一行相邻两开沟器间最小距离为2526cm。当播种行距为15cm时,开沟器布置为2列,前后列距为15cm,前后列相邻两开沟器水平距离为15cm,同一行两相邻开沟器距离为30cm,两开沟器最小相邻距离约为21m。 根据现有小麦播种机的开沟器布置,设计10cm行距28行播种机的开沟器布置。开沟器布置为4列,每行两开沟器距离为30cm;第1列与第2列,第3列与第4列,前后列距为15cm,前后列相邻两开沟器水平距离为15cm;第2列与第3列垂直距离为20cm,前后列相邻两开沟器水平距离为10cm或22.5cm,两开沟器最小相邻距离为21m 28个开沟器共由三根梁支持,一根前梁,两根后梁,前梁选用直径为25mm厚4mm的圆管,后梁为35mm35mm方管。开沟器布置为四行,一行七个开沟器。一个开沟器由两根梁(前梁和后梁)支撑,一根前梁支撑4行开沟器,一根后梁支撑两行开沟器。由于一根前梁要承受所有开沟器的工作拉力,为避免前梁被拉断,前梁与机架除了用三个轴承座连接外,又加了四个挂钩,用以改善前梁的受力情况。挂钩采用4mm厚钢板经激光切割而成。4.4种箱的设计4.4.1种箱的设计 因10cm行距28行小麦播种机的设计思想为加行不加量,播量与15cm行距14行小麦播种机的播量一致,故参照15cm行距14行小麦播种机的种箱设计,只需对排种器与排种轴的安装处,即种箱底部与种箱侧板处的孔、槽尺寸及位置进行修改即可。 15cm行距14行小麦播种机所用排种器为外槽轮式排种器,由于充种沟式精密排种器尺寸比外槽轮排种器大,故需调节15cm行距14行小麦播种机的种箱侧板处用于安装排种轴的孔、槽位置,种箱底部开14组与充种沟式精密排种器相配合的孔、槽。经验得出此改动对种箱强度刚度影响不大,现有种箱符合充种沟式精密排种器的受力要求。种箱斗采用1mm厚钢板折弯,种箱侧板采用2mm厚钢板折弯焊接,其中孔、槽由激光切割而成,种箱都与种箱侧板用螺栓联结。实验证明种箱强度刚度符合要求。4.5机架设计机架就是起支撑、固定、联结作用的框架,悬挂装置焊接在机架上,开沟器、种箱、地轮等用螺栓固定在机架上,机架外围主要受力处的方管选择50mm60mm的规格,防止受力弯曲断裂,机架内部起加强筋作用的方管采用40mm60mm的规格。4.6接种装置设计 接种装置包括接种盒和导种管,接种盒固定在排种器的排种口上,接种盒与导种管相连,将排种器排出的种子送人导种管,导种管把种子送到开沟器所开种沟上部,种子落入种沟。 接种盒采用外槽轮式排种器的接种盒,由于一个排种器要播两行种子,故在排种口固定两个接种盒,将两个接种盒粘在一起,用铁丝将其固定在排种器的排种口处。由于开沟器布置为四排,排种器在中间位置,为避免导种管弯曲过大,影响排种质量,故设计种盒下部出口对着相应开沟器。要保证种盒与排种器紧密结合,防止漏接种子,为此有的接种盒需去掉一部分,保证与排种器的结合紧密。 导种管应对排种过程干扰小,弯曲伸缩性能好,以满足地面仿形与开沟器调整等的要求。 本播种机首次时采用接种盒所配导种管,导种管壁成波浪形,可随意弯曲,但经播种实验发现此导种管对播种均匀性影响较大。 后换用导种管,导种管内壁光滑,导种管与接种盒用环形卡子连接固定。导种管更换后又进行播种实验发现播种均匀性有所改善。4.7地轮设计 地轮采用15cm行距14行小麦播种机现有地轮,镇压轮在压缩弹簧的作用下,对地面产生一定的压力,使镇压轮总是与地表接触,避免发生镇压轮架空不转现象,实现减小镇压轮滑移率,减小漏播,均匀播种的目的。 播种作业中,经常需要考虑镇压轮的滑移率问题。影响滑移率大小的因素一般有地轮结构、播种机重量及土壤质量。设计实验测试15cm行距14行小麦播种机现有地轮能否满足本播种机的滑移率要求,实验发现地轮出现严重打滑现象。查阅文献发现橡胶胎能起到防止打滑的作用,可大大减小地轮滑移率。因此在现有地轮上增加十条橡胶胎。4.8变速器选择与传动设计4.8.1变速器的选择播种机靠变速器调节播量,小麦播种要求播种量在172.5337.5 kg/hm2范围内可调,选择现有的农哈哈设计的8个挡的变速器,外部主动齿轮与从动齿轮可更换。其内部有三个主动齿轮,三个从动齿轮,靠手动调换内部链条连接的主、从动齿轮来调节变速器。上部为主动齿轮,下部为从动齿轮,主动齿轮齿数分别为18,20, 22,从动齿轮齿数分别为18, 22, 28。4.8.2传动设计 常用传动方式有链传动、齿轮传动与带传动,排种器的转动动力由地轮通过变速器提供,而排种器、变速器、地轮三者位置相距较远,且田间工作环境比较恶劣,经综合考虑后,选用常见的滚子链传动。 地轮上的齿轮通过链条与变速器外部主动齿轮相连,变速器外部从动齿轮通过链条与排种轴上齿轮相连。地轮处拉臂(内包含地轮传动部分)与排种轴处齿轮部分选用现有15cm行距14行播种机的配套部分,拉臂将地轮转速以1:1的比例传入拉臂处齿轮,拉臂处齿轮可更换,排种轴处齿轮齿数为36。4.9其它部件设计 小麦播种作业时需有人跟随播种机搅动种箱内的种子,避免播种作业一段时间后,由于种箱内种子变少,种箱内种子不能顺利流入排种盒,导致漏播,故需在种箱后的机架上安装踏板,用于站人,为保证安全,踏板设有防滑凸起。5拖拉机牵引功率的校核 排种器动力来自地轮的播种机的牵引阻力,一般由行走轮滚动阻力Pl,开沟器所受阻力P2和地轮滚动阻力P3组成。则播种机工作阻力 P=P1+P2+P310cm行距小麦播种机与一般小麦播种机的不同主要在于双圆盘开沟器比一般播种机上双圆盘开沟器多一倍,并且排种器不是一般小麦播种机的外槽轮式排种器。因10cm小麦播种机的开沟器较多,所用充种沟式精密排种器重量与外槽轮排种器相比较大,故其整机重量比一般小麦播种机重。又因小麦播种机的行距变为10cm,与15cm小麦播种机相比,相邻两开沟器间距明显减小,故10cm行距小麦播种机上单个开沟器所受阻力比15cm行距小麦播种机上单个开沟器所受阻力大。因此,单位长度内,10cm行距小麦播种机的开沟器阻力是15cm行距小麦播种机的两倍多。单个充种沟式精密排种器播种所需转矩比单个外槽轮排种器播种所需转矩大,但相差不多,且播种机上单位长度内充种沟式精密排种器安装数量与外槽轮排种器相同,故10cm行距小麦播种机的地轮滚动阻力比15cm行距小麦播种机地轮滚动阻力大,但相差较小。播种机重量的增加对行走轮滚动阻力的增加影响较小,其行走轮滚动阻力与一般小麦播种机大致相同。根据理论知识、部件性能试验与以往播种经验估算10cm行距小麦播种机各阻力大小与15cm行距小麦播种机的关系,为保证播种机工作稳定,避免事故发生,因此,估算量不应小于实际量 P2A=2.3P2B P1A+P3A=1.2(P1B+P3B)式中 P1A-10cm行距小麦播种机的行走轮滚动阻力 P2A-10cm行距小麦播种机的开沟器阻力 P3A-10cm行距小麦播种机的地轮滚动阻力 P1B-15cm行距小麦播种机的行走轮滚动阻力 P2B-15cm行距小麦播种机的开沟器阻力 P3B-15cm行距小麦播种机的地轮滚动阻力 双圆盘式开沟器入土深度在48cm时,每个开沟器平均阻力为98.1147.2N。双圆盘开沟器夹角甲越小,开出的种沟越小,开沟器阻力越小。 播种机的阻力可以按平均每米播幅所受阻力计算。普通15cm行距双圆盘外槽轮式小麦播种机,播深在36cm的时候每米播幅所受平均阻力在9801860N间。由试验得,开沟器的夹角为14的小麦播种机,播深在35cm时,每米幅宽的工作阻力约为1230N。取15cm行距小麦播种机中每个开沟器平均阻力为120N,每米幅宽工作阻力为1230N,则 F2=1201/0.15 F1+F3=1230-F2=430式中 F1-15cm行距小麦播种机的每米幅宽行走轮滚动阻力 F2-15cm行距小麦播种机的每米幅宽开沟器阻力 F3-15cm行距小麦播种机的每米幅宽地轮滚动阻力由上式得10cm行距,2.1m工作幅宽的小麦播种机各阻力 P2A=2.32.1F2=3864N P1A+P3A=1.22.1(F1+F3)=1083.6N 得10cm行距小麦播种机的工作阻力 P=P1A+P2A+P3A=4947.6N 故播种机所需功率 NB=Pv=6.5kw 因拖拉机传递动力过程中会产生机械损失,在行驶中也有滚动、滑转与上坡等的功率消耗,故发动机有效功率不会全部提供在牵引工作上,只有部分用于有效工作。在平地上等速运动作业时,功率的分配如下: NF=NC+NH+NG+NQ式中 NF-发动机的有效功率 NC-传动功率损失 NH-滑转功率损失 NG-滚动功率损失 NQ-牵引功率取拖拉机牵引力的利用系数为0.4,则该播种机配套拖拉机输出的有效功率 N=NB0.4=16.25kw26千瓦拖拉机满足播种机的功率需求。 参考文献l 张小丽.2BXJF-12型小麦播种机的试验研究D.保定:河北农业大
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