农业机械油菜直播机设计【含CAD图纸、说明书】
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本科生毕业设计题目 油菜直播机 目 录中文摘要及关键词I英文摘要及关键词II第1章 绪论11.1 本课题研究的背景、目的和意义11.2 研究的目的和意义21.3 国内外直播机的研究现状21.3.1 国外机具研究现状21.3.2 国内直播机研究概况31.4 课题研究的主要任务、内容与方法41.4.1 课题的主要任务41.4.2 本课题研究的内容5第2章 油菜直播机总体结构设计62.1整机设计总体方案62.2油菜直播机的工作原理62.3直播机主要参数7第3章 排种器的设计83.1技术要求83.1.1技术要求分析83.1.2技术要求83.2方案分析83.2.1现有油菜排种器分析83.2.2新型油菜排种器的设计方案的探索83.3结构与工作原理103.3.1充种沟式精密排种器的结构103.3.2充种沟式精密排种器的工作原理113.3.3充种方式分析113.4关键部件设计123.4.1排种轮直径、宽度与充种槽个数的设计123.4.2种盒的设计123.4.3清种缝隙与清种片的设计133.4.4导种槽的设计133.4.5排种轴的设计13第4章 直播机其它部件设计144.1拖拉机的选择及工作幅宽、直播行数的确定144.2悬挂装置的选择144.3开沟器的设计144.3.1开沟器的选择144.3.2开沟器的布置154.4种箱的设计154.5机架设计164.6接种装置设计164.7地轮设计164.8变速器选择与传动设计174.8.1变速器的选择174.8.2传动设计174.9其它部件设计17第5章 拖拉机牵引功率的校核18结 论20致 谢21参 考 文 献22I中文摘要及关键词随着我国油菜科研和产业开发的发展，油菜在农业生产中的地位越来越高。目前我国大中型直播机技术比较成熟，本文设计了一种小型油菜直播机，该直播机由拖拉机牵引，能一次完成施肥，直播，镇压作业。本文对直播机的排种器，开沟器，镇压轮以及覆土器等关键部件进行了设计确定了工作部件的关键参数,最后对关键部件进行了强度校核，各部件均能满足要求。关键词：小型直播机 直播机构 开沟器英文摘要及关键词With the development of scientific research and industrial development of canola, rapeseed position in agricultural production is increasing. At present, China and medium-sized live machine technology is relatively mature, we design a small cole Seeder, direct seeding machine towed by the tractor, it can be a complete fertilizer, live, repression operations. In this paper, the key components of live machine Seedmeter, opener, repression and wheel casing and other key parameters were designed to determine the working parts, and finally on the key components of the strength check, the components can meet the requirements.Keywords: Small machine live broadcast mechanism openerII第1章 绪论 我国的农业机械相对于发达国家还比较落后。美国等发达国家20世纪初就开始积极推进土地的规模经营，并实现了机械力对人力和畜力的替代，20 世纪 70年代实现了全面机械化，进入 90 年代后全球卫星定位系统广泛应用于农业生产中，农业工人的装备水平已经接近或超过产业工人。而我国目前仍实行以农户家庭为单位的小规模经营，农业机械虽有一定程度的推广和应用，但人力、畜力以及传统的耕作习惯和耕作方式仍占主导地位。据国际年鉴统计，我国平均每个经济活动人口占有耕地面积 0.2 公顷，占世界平均水平的44.1%，占美国平均水平的0.7%；每千人化肥施用量64.6吨，略高于亚洲平均水平，但仅占世界平均水平的67.5%，占美国平均水平的1.2%。科学技术在农业生产中的应用虽逐年增加，但应用的广度和深度都远远不够。在这种形式下，我们要提高我国农业水平，就要实施农业机械化，但对于我国小规模经营的现状，实施大型直播机械难度很大。因此本课题设计出的小型油菜直播机，它具有结构简单、功率消耗小、体积小等特点，对推广农业机械化相当有利。 油菜，又叫油白菜，苦菜，拉丁文名：Brassica campestris L.十字花科、芸薹属植物，原产我国，其茎颜色深绿，帮如白菜，属十字花科白菜变种，花朵为黄色。农艺学上将植物中种子含油的多个物种统称油菜。目前油菜主要栽培（品种）类型为：白菜型油菜（ Brassica rapa (campestris) L.），芥菜型油菜（ Brassica juncea L.） ， 甘蓝型油菜（ Brassica napus L.）。主要分布在安徽、河南、四川等地。油菜营养丰富，其中维生素C含量很高。油菜一般生长在气候相对湿润的地方，譬如中国的南方。油菜也有许多用处，比如油菜花在含苞未放的时候可以食用；油菜花盛开时也是一道亮丽的风景线（中国陕西的汉中市就有一片油菜花观赏旅游区）；花朵凋谢后，油菜籽可以榨油。种油菜省时省工，在农时安排上，油菜从耕翻、播种到管理，通常都在其它作物之后，可调节农时，全面安排农业生产，实现低投入高产出的经济效益。随着中国油菜科研和产业开发的发展，油菜在农业生产中的地位正在由“救灾补种”作物转变为农民脱贫致富的经济小作物。1.1 本课题研究的背景、目的和意义粮食是维持人类社会生存和发展的最基本的生活资料是最具基础性战略性的物资提高粮食产量、保障粮食安全是保持国家社会稳定、保证国民健康、保障国民经济发展的基础和前提，也是农业科技工作的首要任务。机械化水平是衡量农村、农业发展水平的重要标志，是确保提高农村生产力，促进更多的劳动力转移，彻底改变传统的小农经济耕作方式的前提和依据。随着社会主义新农村建设步伐的不断加大，中央加大对农业和农村发展的支持力度，农村的机械化水平逐年提高。我国农业发展已进入“高产、高效、优质、安全”新阶段，从而也引发了对提高农业机械化程度的强烈要求。1.2 研究的目的和意义 油菜在我国属于经济作物，目前大部分地区都未实现直播机械化。小型油菜直播机同时考虑到了农户经营面积少，作业地块小等特点，且功能较多，可一次性完成化肥深施、播种、镇压保墒等多道工序，与传统的耕作方式相比，具有减少作业程序，省工省力，节本增效，提高化肥利用率，保护环境，抑制沙尘暴，增产粮食等优点。通过改变开沟器的形状和安装形式能有效解决作业时的壅堵现象。此外还能改善土壤结构，提高出苗率、品质和产量，降低化肥施用量30%左右；可在平原和丘陵地区的小平原上作业。因此有着较高的应用价值和广阔的推广前景。1.3 国内外直播机的研究现状1.3.1 国外机具研究现状目前国外对直播机具的研究已取得了较大的成就。国外农场的土地面积一般比较大，田间拖拉机的功率也较大，国外的直播机大都以大中型为主，它们基本是多梁牵引式大型直播机（如图2所示），横梁多、开沟器之间间距大，直播机又宽又重，一般都是气力式的，土壤工作部件也做得比较复杂。但转弯半径大，需要很长的地头，主要用于大面积作业，与我国地块小的实际情况相差甚远。如美国的USDA型、John Deer型和澳大利亚的KMC型等直播机的性能等都比较优良。然而，由于种植方式、土地条件以及经济发展等多种因素，国外的直播机从其结构和工作性能方面均不能适应在我国土地条件下使用。图2 澳大利亚锄铲式直播机图美国John Deere 1590 No-till Drill设计用于普通耕作和保护性耕作情况下的谷物播种整机开沟器为双排结构，播种行数为16行。排种(肥)器为外槽轮式，开沟器为圆盘切刀式，为此开沟器单体较重，有利于免耕作业。开沟器单体仿形，土壤扰动小，坚固耐用。圆盘切刀直径为45.72cm，刃锋角度为20o，标准配置为单圆盘开沟器，行距18.4-24.5mm可调，如拧松前方固定螺栓则可使行距加大到36.8-49 mm。单体仿形为压簧式，压簧可给每个开沟器提供734-2000N的压力使其入土或用于切割残茬。1.3.2 国内直播机研究概况中国从20世纪50年代引进了谷物条播机、棉花直播机等。40多年来，几代农业机械化工作者汲取传统抗旱耕作法的精华，并结合现代耕作技术与机械化手段，已先后研制出一批机械化程度较高的旱地耕作机具，它们将逐步取代传统的耕作机具，现已形成了适用于不同区域的机械化耕作体系。但目前国内生产施肥直播机的专业厂产品开发能力很弱，现有的施肥直播机在产品数量质量和上都不能满足生产需要。而且存在对地域和土壤条件适宜能力差、机具通过能力不强、可靠性差，不能一次完成开沟、排种、排肥、覆土、镇压功能等问题。图3是由中国农业大学研制的2BMF-9型小麦免耕覆盖直播机。它采用了双排梁结构，使同一排梁上的开沟器间距达到40cm，采用了专利产品“复合型开沟器”实现现种肥垂直分施，种肥间距可达到5cm以上，但是体积大，不适合小地块作业。图3 2BMF-9型免耕覆盖直播机 图4 LZFB-200（14）系列联合整地施肥直播机如图4所示，LZFB-200（14）系列联合整地施肥直播机是由旋耕机部分和播种、施肥部分组合而成的农业机械，一次完成旋耕碎土、施肥、播种和震压等多种农艺，适用于种子直径不小于2mm麦类、玉米、豆类、花生等农作物的旋耕、播种作业，也可单独完成旋耕、整地作业。但是制造成本高，价格昂贵，得不到很好的普及。我国个体农户较多，地块较小，为了操纵灵活，直播机一般都设计为悬挂式的，质量相对比较小。但是由于土壤容重一般较高，故要求直播机单体又必须有一定的重量才能达到入土开沟的目的。同时，在我国拖拉机功率有限，播行不能太多，否则直播机工作阻力太大，而拖拉机动力不足，这就要求我们必须在现有的条件下，选择或设计合适的小型稻麦两用施肥直播机。1.4 课题研究的主要任务、内容与方法1.4.1 课题的主要任务本课题的主要任务是根据国内外研究现状完成一台小型油菜直播机的总体设计。总结现在已有的直播机的不足，对其进行改进，设计出适合我国油菜种植的直播机械。设计时不仅要确定各部件的结构还要确定最佳的工作参数，使其适合各种田地环境，工作效果最优化。1.4.2 本课题研究的内容该课题主要完成对小型油菜直播机的总体构造的设计。用CAD制图软件进行整体机构设计分析，包括排种器，排肥器，种肥箱，开沟器，镇压轮等的设计。设计分析后对各关键部件进行校核，使其满足工作要求。22第2章 油菜直播机总体结构设计2.1整机设计总体方案 目前常用全悬挂式油菜直播机，直播行数一般为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。实现油菜直播机作业速度为4.7km/h，行距为7.5cm，播深在3至5cm直播均匀，破碎漏播率小，播量在172.5至337.5 kg/hm2间可调。2.2油菜直播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。 油菜精量直播机主要由:悬挂装置、直播机机架、排种器、开沟器、输种管、种子箱、地轮等组成。整机结构如图2-1所示。 图2-1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2.3直播机主要参数直播机主要参数如表2-1所示。表2-1 直播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 第3章 排种器的设计3.1技术要求3.1.1技术要求分析 排种器是直播机的重要部件，排种器的性能决定直播机的直播质量。油菜直播要求能做到精确的粒距和行距，适宜的栽植深度，使油菜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)机械式油菜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现有油菜排种器分析 我国油菜精密直播始于二十世纪七十年代，油菜精密直播机可分为机械式和气力式两类。我国大多数油菜精密直播机为机械式直播机，机械式的油菜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行距直播机是现有直播机行距直播量的一半左右，但几乎相同，所以每一行的直播量减少了一半。如果排种器转速不变，直播量减少一半，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，甚至不能直播；工作长度，速度降低一半，也会出现严重的脉动。总之，当用在直播机排种器10cm，会造成严重的波动，不均匀直播，直播作业时会产生大量的幼苗。外槽轮排种器不能满足10cm行距油菜直播机对排种器的技术要求，不适用于油菜直播机行距10cm。 总之，现有油菜排种器作业效果不理想，不能精确单粒排种，精密油菜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行距直播机设计一种新型精密排种器。3.2.2新型油菜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、直播均匀、结构比较简单，但不可高速直播，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油菜点播排种器，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，影响直播质量;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，不能进行直播作业。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。 排种盘的线速度与直播机的作业行进速度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，直播机行进速度受排种盘线速度的制约，当其它条件一定时，直播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，故直播机工作速度也需小于一定值。要提高直播机的作业速度，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直播要求。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。油菜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，故型孔宽度大于油菜长度最大值。现河北省油菜长度在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油菜排种的要求。 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;充种型孔根据油菜尺寸设计，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直播效果。充种沟式精密排种器比外槽轮排种器直播均匀，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，故油菜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。油菜直播机要求行距为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粒的直播速度。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。油菜直播量较大，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油菜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。第4章 直播机其它部件设计4.1拖拉机的选择及工作幅宽、直播行数的确定 一般油菜直播机行距为15cm，现要设计行距为10cm的油菜直播机开沟器增加了一倍，行距减小了一倍，导致直播机重量增加，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26千瓦拖拉机为本油菜直播机的配套动力。 根据工作幅宽应大于拖拉机轮距的原则，设计本油菜直播机直播行数为28行，工作幅宽为2.1米。4.2悬挂装置的选择 直播机与拖拉机有牵引、悬挂、半悬挂等几种联结方式，油菜直播机一般采用悬挂式。油菜直播机结构简单，长度不长，全悬挂式能满足设计要求，又因河北省油菜直播机普遍采用全悬挂式，故本油菜直播机也选用全悬挂式。 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。 因直播油菜的土地上留有较多玉米秸秆，又参考目前河北省油菜直播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。当直播行距为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。 根据现有油菜直播机的开沟器布置，设计10cm行距28行直播机的开沟器布置。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 因10cm行距28行油菜直播机的设计思想为加行不加量，播量与15cm行距14行油菜直播机的播量一致，故参照15cm行距14行油菜直播机的种箱设计，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行油菜直播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行油菜直播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。 本直播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，但经直播实验发现此导种管对直播均匀性影响较大。 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直播实验发现直播均匀性有所改善。4.7地轮设计 地轮采用15cm行距14行油菜直播机现有地轮，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，均匀直播的目的。 直播作业中，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、直播机重量及土壤质量。设计实验测试15cm行距14行油菜直播机现有地轮能否满足本直播机的滑移率要求，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变速器的选择直播机靠变速器调节播量，油菜直播要求直播量在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行直播机的配套部分，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 油菜直播作业时需有人跟随直播机搅动种箱内的种子，避免直播作业一段时间后，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。第5章 拖拉机牵引功率的校核 排种器动力来自地轮的直播机的牵引阻力，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。则直播机工作阻力 P=P1+P2+P310cm行距油菜直播机与一般油菜直播机的不同主要在于双圆盘开沟器比一般直播机上双圆盘开沟器多一倍，并且排种器不是一般油菜直播机的外槽轮式排种器。因10cm油菜直播机的开沟器较多，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油菜直播机重。又因油菜直播机的行距变为10cm，与15cm油菜直播机相比，相邻两开沟器间距明显减小，故10cm行距油菜直播机上单个开沟器所受阻力比15cm行距油菜直播机上单个开沟器所受阻力大。因此，单位长度内，10cm行距油菜直播机的开沟器阻力是15cm行距油菜直播机的两倍多。单个充种沟式精密排种器直播所需转矩比单个外槽轮排种器直播所需转矩大，但相差不多，且直播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行距油菜直播机的地轮滚动阻力比15cm行距油菜直播机地轮滚动阻力大，但相差较小。直播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油菜直播机大致相同。根据理论知识、部件性能试验与以往直播经验估算10cm行距油菜直播机各阻力大小与15cm行距油菜直播机的关系，为保证直播机工作稳定，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行距油菜直播机的行走轮滚动阻力 P2A-10cm行距油菜直播机的开沟器阻力 P3A-10cm行距油菜直播机的地轮滚动阻力 P1B-15cm行距油菜直播机的行走轮滚动阻力 P2B-15cm行距油菜直播机的开沟器阻力 P3B-15cm行距油菜直播机的地轮滚动阻力 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。 直播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油菜直播机，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的油菜直播机，播深在35cm时，每米幅宽的工作阻力约为1230N。取15cm行距油菜直播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行距油菜直播机的每米幅宽行走轮滚动阻力 F2-15cm行距油菜直播机的每米幅宽开沟器阻力 F3-15cm行距油菜直播机的每米幅宽地轮滚动阻力由上式得10cm行距，2.1m工作幅宽的油菜直播机各阻力 P2A=2.32.1F2=3864N P1A+P3A=1.22.1（F1+F3
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