毕业论文 渐涛小型精密播种机论文.doc

编号: 毕业论文(设计)题 目 小型精密播种机的研制指导教师 李彩霞学生姓名 渐 涛 学 号 200701703047 专 业 机械设计制造及其自动化 教学单位 德州学院机电工程系 （盖章） 二O一一年五月三日德州学院毕业论文（设计）开题报告书2011年2月20日院（系）机电工程系专 业机械设计制造及自动化姓 名渐涛学 号200701703047论文（设计）题目小型精密播种机的研制一、选题目的和意义农业丰则基础强，农民富则国家盛，农村稳则社会安。加强“三农”工作，积极发展现代农业，扎实推进社会主义新农村建设，是全面落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的必然要求，是加快社会主义现代化建设的重大任务。我国是一个农业大国，虽然耕地面积广阔，但农业生产机械化水平与一些发达国家相比，还存在着一定的差距。本课题设计的小型播种机，具有外型尺寸及重量小，操作灵便，适应性好，可靠性强等特点，对提高农业生产率，提高农业生产机械化水平有着重要的作用。另外，该小型播种机采用专用的排种器排种，大大降低了种子的破损率，提高了农作物的出苗率和成活率，有着广泛的社会效益与经济效益二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势我国的播种机以传统的谷物条播机为主，与小型拖拉机配套的播种机及畜力播种机目前仍占主导地位。全国有500家左右的企业生产播种机，其中只有10家生产与大中型拖拉机配套的播种机，与小拖配套的播种机和畜力播种机的产量已占到全国播种机产量的90%以上。近几年，我国的联合作业播种机发展也较快，其机具主要有播种施肥联合作业机、耕作播种联合作业机、松土施肥覆膜穴播联合作业机和施水播种联合作业机等，目前又发展了铺膜播种联合作业机。另外，精少量播种机具推广势头强劲，小麦精少量播种机和中耕作物精密播种机推广应用迅速。目前国外精密播种机已达到相当完善的程度，在精密播种机上除了设有完善的整地、覆土、镇压及施肥、洒农药装置外，其排种装置多采用新的工作原理，包括各种气力式排种原理与机械式排种原理，以保证单粒精密播种。三、课题设计方案 主要说明：研究（设计）的基本内容、观点及拟采取的研究途径和方法。 研究（设计）的基本内容：1、小型精密播种机的发展现状及其未来走向；2、小型精密播种机的功能及类型分析； 3、小型精密播种机排种器设计；4、小型精密播种机的施肥器设计； 5、小型精密播种机的国产化趋势。研究（设计）的基本途径：（1）通过在学校图书馆搜集资料与查阅相关的参考文献，进行多方面了解，构建播种机的整体结构；（2）针对此播种机的特点与功能进行学习研究，将播种机与所学知识联系起来，从而完成设计。四、计划进度安排 主要说明：起止时间及分阶段的进度要求。起止时间：2011年1月2011年5月进度安排：（1）2011.1.162010.2.20 收集、查阅、分析、整理资料和参考文献，理清思路，完成开题报考；（2）2011.2.212011.4.10 整理所收集的资料，初步完成论文初稿；（3）2011.4.112011.4.15 将论文初稿交由指导教师审阅，同时完成毕业论文（设计）中期检查表；（4）2011.4.162011.4.30 根据指导教师提出的修改意见，对论文做进一步的充实、修改和完善；（5）2011.5.62011.5.13 根据导师提出的定稿意见做最后的完善，检查论文的格式和文字等细节，按照论文统一的格式排版，并将最终定稿的论文打印、装订，准备答辩。五、主要参考文献1高焕文.农业生产机械化(上册)M.北京:中国农业出版社,2002.11-172高云亮.浅析我国播种机的现状和发展J.农业机械,2004(11).42-443杨立东.精密播种机的类型与分析J.农机化研究,2004.13-204吴宗泽.机械结构设计M.北京：机械工业出版社,1988.8-185周开勤.机械零件手册M.第四版.北京：北京教育出版社,1994.17-206桑正中.农业机械学(上册)M.北京：机械工业出版社,1985.20-32指导教师意见及建议： 签名： 年 月 日教学单位领导小组审批意见： 组长签名： 年 月 日德州学院毕业论文（设计）中期检查表院(系)：机电工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 2011年 4月 15日毕业论文（设计）题目：小型精密播种机的研制学生姓名渐涛学 号200701703047指导教师李彩霞职 称副教授计划完成时间：2011年5月13日 毕业论文（设计）的进度计划：2011.1.162011.2.20 搜集、查阅相关资料，完成开题报告；2011.2.212011.4.10 方案具体设计，整理资料，初步完成论文初稿，将论文初稿交由指导教师审阅；2011.4.112011.4.15 完成中期检查表；2011.4.162011.4.30 根据指导老师提出的修改意见，对设计做进一步的充实、修改和完善；2011.5.1 2011.5.13 根据教师的定稿意见做最后的完善，准备答辩。完成情况：到目前为止正文内容的详细资料已基本整理完毕，现正进一步的收集更多相关资料，并加以分析与整理，按照设计要求理清设计思路，依据评阅后的开题报告书上老师给出的指导意见，在老师的指导下完成论文的初稿。指导教师评议（指出优点和不足，如有其它建议，可另附页） 签 名： 年 月 日备 注：目 录摘要及关键词11 引言11.1 精密播种机的发展历程及现状11.2 精密播种机的发展前景22 精密播种机的类型分析33 排种器43.1 排种器的技术要求43.2 排种器的类型及其分析53.3 排种器选择73.4 气吸式排种器的工作原理73.5 气吸式排种器的设计84 排肥器94.1排肥器的技术要求94.2 化肥104.3 排肥器的噎堵问题及导肥管的选择104.4 排肥器的类型及其分析114.5 排肥器的设计135 开沟器及其起落机构155.1 开沟器的技术要求155.2 开沟器的结构类型及其分析155.3 播种行距的调节和计算165.4圆盘式开沟器的设计175.5 起落机构的设计196 其他部件的设计206.1 输种管206.2 镇压器的设计216.4 种、肥箱的设计227 整机结构238 结论23参考文献24谢 辞25德州学院 机电工程系 2011届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计）小型精密播种机的研制渐涛（德州学院机电系，山东德州 253023）摘 要：播种机械是现代农业生产中的重要装备之一。本设计研制的小型精密播种机，能在播种的同时，一次作业可完成开沟、播种、施肥、覆土、镇压等多种工序。该机结构新颖，小巧灵便，精确度高，适应性能广泛，具有播种质量好，节省种子的显著优势。还可以根据不同用户的需求，配置合适的开沟器、播种器和排肥器，能轻松地播种小麦、玉米、高粱、谷子、大豆、棉花等多种农作物。因而此小型精密播种机，可以有效提高我国农业生产机械化水平，对促进农业增产和增效有重要意义。关键词：精密播种；播种机；开沟器；排种；排肥1 引言 播种是农业生产中关键作业环节，必须在较短的播种农时内，根据农业技术要求，将种子播到田地里去，使作物获得良好的发育生长条件。播种质量的好坏，将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮，因而对产量的影响很大。精密播种可以保证种子在田间最合理分布，播种量精确，株距均匀，播深一致，为种子的生长发育创造最佳条件，可以大量节省种子，减少田间间苗用工，保证作物稳产高产。播种联合作业是指在播种的同时，完成耕整地、施肥、喷洒药液等多种作业，其优点是一次可以完成多项作业，作业效率高，不延误农时，保证及时播种，使作物获得良好的发育生长条件。由于播种可以保证种子在田间合理分布，播种量精确，株距均匀，播深一致，为种子的生长发育创造最佳条件，可以大量节省种子，减少田间间苗用工，保证作物稳产高产。因此，现代农业对精密播种机械的要求越来越迫切。1.1 精密播种机的发展历程及现状精密播种机械是实现精密播种的主要手段。国外精密播种的研究从20世纪40年代就开始了，目前在欧美国家，精密播种已达到相当完善的程度。在精密播种机上除了设有完善的整地、覆土、镇压及施肥、撒农药装置外，其排种装置多采用新的工作原理，以保证单位精密播种。在我国，精密播种机的开发和研究开始于70年代初，至今还没有得到普遍应用。近几年来，随着国外不同类型精密播种机的相继引进，我国精密播种机的研制工作不断出现新的高潮，新式播种机和不同型式的排种器也不断出现，如吉林工业大学李成华博士后研制成功的倾斜圆盘勺式排种器、于建群博士的直播式玉米播种机等都是比较新颖的精密播种机1。最近几年，我国的联合作业播种机市场发展也较快，其播种机机具主要有播种一施肥联合作业机、耕作播种联合作业机、松土施肥覆膜穴播联合作业机和施水播种联合作业机等，目前又发展了铺膜播种联合作业机。另外，精少量播种机具推广势头强劲，小麦精少量播种机和中耕作物播种机推广应用迅速。目前国内播种机还存在若干问题：（1）效率低，工作速度低。目前国外谷物播种机的工作速度已达到15km/h，个别机型甚至达到20km/h，由于受整地质量，土壤各方面条件的限制，工作速度大多采用812km/h。播种机的幅宽小。排种器的排种效率低。（2）外槽轮排种器工作效果不理想。目前国内谷物播种机大多是以外槽轮排种器为核心工作部件，型号虽然很多，但由于外槽轮排种器的结构所限，排种脉动性和种子沟内分布不均匀性，是半精密播种机难以实现的主要因素2。目前国外播种机市场已达到相当完善的程度，在播种机上除了设有完善的整地、覆土、镇压及施肥、洒农药装置外，其排种装置多采用新的工作原理，包括各种气力式排种原理与机械式排种原理，以保证单粒播种。当下我国播种机市场的发展更新速度虽然也很快，但是和一些发达国家相比还有一定的差距3。1.2 精密播种机的发展前景（1）在平坝、浅丘及其他小面积种植地区，趋向于进一步减小播种机的工作幅宽，提高作业速度及灵活性，改善高速作业下的播种质量，从而满足个体小农户的各种需求。对不同种子、播量、株距以及各种土壤和地面条件的通用性和适应性正进一步增强，同时各种联合作业机和免耕播种机也在继续发展。精密播种机将更广泛地被应用于玉米、甜菜、棉花、豆类和某些蔬菜作物的播种。排种器零件的制造精度将不断提高，并更多地采用可以在发生异常情况下及时发出报警信号的电子监视装置。此外，播种方法也在不断改进，如采用蠕动泵排种的胶液播种法，可免除不良土壤条件对种子发芽的影响，还能同时施用农药、肥料等。（2）广泛采用联合作业播种装置的多功能性，如西德、法国和美国的几种播种机都可以在播种同时施化肥、撒农药种同时进行联合作业的方式发展很快，形式也比较多，主要有两种：一是在大多数中耕作物播种机上都配置排肥器、施肥开沟器以及施撒农药和除莠剂的设备。二是播前整地和播种联合作业，如旋耕播种机、犁播机以及有的在开沟器前方加波形圆盘或锄铲进行灭茬播种或少耕法播种，以减少耕作次数，提高生产率，降低作业成本，还可以减少土壤风蚀和起到保墒的作用4。（3）柔性精密播种技术的应用田间育种工作量大，劳动强度高，人工播种一方面给育种工作者增加了负担，使其不能专心投身于科研；另一方面，人工播种难以实现精密播种，对于有播种时间要求的作物，人工作业更是不能满足要求。目前，我国机械化播种机已能完成对大颗粒种子的精密播种，但对小颗粒种子的播种存在着适应性差，特别是作业性能指标一直落后于国外发展水平。近几年，国外小区精密播种机应用了大量的新技术，包括液压系统、配有编码器的步进电机和气力系统的应用，使得小区播种机的播种更加的准确、稳定可靠。新型小区精密播种机主要由驱动模块、特种排种器、空气辅助输送及分配模块和开沟器模块等组成。与人工作业相比，使用小区播种机进行播种，播量、播深均匀一致，有利于以高出苗质量、减轻劳动强度、减少人工播种造成的试验误差和提高试验的准确性，从而解决目前对小颗粒种子的适应性差、播种精度不高的现状。（4）播种机的播种质量快速发展在国外，中耕作物如甜菜、玉米、棉花和某些蔬菜、豆类的播种都已大量采用播种机，主要采用机械式和气力式两种播种机。由于气力式播种机对种子尺寸要求不严，不需精选分级，容易达到单粒精播，而且通用性较好，又能适合较高速播种，因此使用气力式播种机越来越多。为了达到单粒精播，提高株距均匀性，大多采用可精调的刮种器，将多余的种子清除掉；为了降低投种高度，减小种子下抛速度与前进速度之间的相对速差，而设置导种轮或导种管。但是，播种受高速作业的影响很大。现有的播种机试验结果表明，一般作业速度在48 km/h时，其株距合格率达80以上；而作业速度提高到1112 km/h时，株距合格率下降到60以下。可见高速播种机还有待进一步发展、完善。2 精密播种机的类型分析精密播种机作为一种先进的现代化的农作物种植技术，包括排量精确、株距精确及播深精确三个方面。播种机的功用是以一定播量或株距，将其均匀地播入一定深度的种沟，覆以适量细湿土，同时也可施肥并适当镇压，有时还喷洒农药和除草剂，为种子发芽提供良好条件，以达到高产稳产，提高播种作业劳动生产率，减轻使用者劳动强度。播种机类型很多，有多种分类方法。精密播种机按配套动力可分为小型（1118.4kW）、中型（36.858.8kW）和大型（73.5kW以上）精密播种机；按排种器的形式又可分为机械式和气力式精密播种机两大类，其中机械式又可分为水平圆盘式、立式圆盘式、窝眼式和带夹式精密播种机等，气力式分为气吸式、气吹式和气压式精密播种机。按播种方法可分为撒播机、条播机、点（穴）播机；按联合作业可分为施肥播种机、播种中耕通用机、旋耕播种机、铺地膜播种机；按播种的作物种类分为谷物播种机( 主要适用于小麦类作物) 、中耕作物播种机( 主要适用于玉米和豆类等作物) 、马铃薯播种机、棉花播种机、牧草播种机、蔬菜播种机等；按作业组合分为施肥播种机、旋耕播种机、铺膜播种机、播种中耕通用机；按牵引动力分为畜力播种机、机引播种机、悬挂播种机、半悬挂播种机； 按应用条件分为普通播种机、免耕播种机( 也称硬茬播种机或贴茬播种机) 、沟播机等。安排中原理可分为气力式播种机和离心式播种机。目前国内外播种玉米、大豆、甜菜、棉花等各种作物播种机多数采用此种播种，即单粒点播和穴播，其播种机结构主要有以下（图1）几部分组成：图1 播种机整体结构1种箱 2后支臂 3仿形机构 4主梁 5肥箱 6下悬挂点7仿形轮 8前支臂 9施肥铲 10开沟器11划沟刀 12排种器 13镇压弹簧 14覆土板 15镇压器（1）机架：多数为单梁式。各工作部件都安装其上，并支承整机和推种器；（2）排肥部件：包括排肥箱、排肥器、输肥管和施肥开沟器；（3）土壤工作部件及其仿形机构：包括开沟器、覆土器、仿形轮、镇压轮、压种轮及其连杆机构等5；本设计的小型精密播种机主要由排种器、排肥器、开沟器、镇压器、种肥箱、划印器、起落架等组成。3 排种器目前，我国对于大豆、玉米等大粒种子的播种已经研制出许多成熟的排种器机型。排种器是播种机的关键部件，能将单粒或多粒种子按预定株距播种到土壤中预定深度的器具，其工作过程包括充种、清种、护种和投种四个过程。排种器的工作效果直接影响播种机的作业质量，影响作物后期的生长及其产量。因此合理选择排种器对精密播种机的设计尤其重要。本设计以小麦为参照进行研究。3.1 排种器的技术要求 排种器的技术要求大体上有以下几个方面：（1）排种器排种均匀稳定，排种均匀性不受外界条件变化而产生严重影响，一台播种机的排种量应该保持一致；（2）不损伤种子，破种率低于2%；（3）通用性好，播种量调节范围要大；（4）工作可靠，不易堵塞。3.2 排种器的类型及其分析 （1）斜槽轮式 斜槽轮式排种器斜槽轮的凹槽是倾斜形的，随着槽轮的转动，在倾斜槽种的种子会旋转向外排出，种子流呈连续不断的投种状态，从而极大地减少了小麦排种的脉动现象。斜槽轮排种器由于结构简单、制造容易、价格便宜且排种均匀，因此被广泛应用。但传统的播量调节往往采用缩短排种器工作长度的方法，从而影响了斜槽轮式排种器的排种均匀性。 （2）水平圆盘式 排种盘上的孔形由种子形状、尺寸和每穴要求粒数确定，并按一定的间距排列。排种的株（穴）距与排种盘转速和孔数有关。播种机上都配有多种槽孔尺寸的排种盘。可根据所播作物、种子尺寸、播量和株（穴）距来选用。该排种器主要用于播种玉米、高粱、大豆等种子的播种机上。作业速度一般不大于，否则排种质量显著恶化。（3）倾斜圆盘式 特点是排种通过充种、排种二个过程完成，即种子经过充种盘进入排种盘，然后再排入种沟内。该排种器投种高度较低，有利于提高株距均匀性。倾斜配置的排种器提高了充种盘型孔侧向填充能力和自然清种能力，损伤率较低。根据所播作物种子大小，有多种充种盘，排种盘供选用。还可通过传动比的调节来改变株距大小。该排种器主要用于点（穴）播玉米、大豆、甜菜、蔬菜、花生等种子，其使用的作业速度较低。一般不超过6km/h，其排种性能尚好。（4）窝眼轮式 窝眼轮上的型孔大小可根据所播作物种子形状、大小、每穴要求粒数设计，有单排型孔、双排型孔，也可以设计成组合式排种轮，以满足多种作物的点播、穴播或条播，因此，通用性较好。但是型孔对种子外形尺寸要求较高，种子需清选分级，而且在排种过程中，易损伤种子。该排种器大多用于播种玉米、大豆、高粱、丸粒化甜菜等中耕作物播种机上。组合式排种轮还可条播谷子。（5）倾斜勺式 特点是不需专门清种装置的机械式排种器。排种勺盘的倾斜角为4045，才能克服种子沿勺盘下滑时产生的摩擦阻力，而使多余种子在自身重力下滑落。通过更换排种勺盘可精播玉米、豆类、甜菜、棉花、花生、向日葵等作物。株距可通过改变传动比调节，从825.5cm分为15级。倾斜勺式排种器结构较简单，不易伤种，对种子形状、尺寸要求不高。在作业速度不大于8km/h时，排种性能尚可。（6）内充型孔轮式 与传统的型孔轮相比，其型孔的种子填充性能大大改善。因内充型孔轮的充种区在下方内部，种子充填入型孔时，除种子自重作用外，排种盘旋转时，使种子产生的离心力与种子进入型孔的方向一致，有助于种子充填入型孔内。因此，内充型孔轮排种器的作业速度可达7km/h，其排种性能良好。型孔尺寸根据种子形状、大小设计。可以单粒播种和穴播玉米、甜菜和豆类等多种作物。（7）垂直转勺式 更换不同型号的勺匙（其形状为不同直径的圆形、椭圆形、橄榄形）可以播种蔬菜、豆类、甜菜、玉米等。勺匙的容积与种子大小决定了每勺匙内中子数，可单粒点播、穴播和条播。该排种器在运转中不损伤种子，无清种装置。调节传动比可改变株距或每米粒数。作业速度较低，最大速度不能超过4.5km/h。（8）指夹式 排种过程中分夹种、清种、推种和导种四部分。种子被指夹强制夹住，工作可靠。对形状较规则、尺寸差别不大的玉米种子比较适用。该排种器大部分零件是薄钢板冲压件和塑料件，重量较轻，拆装方便。但结构复杂，排种底座及指夹磨损后排种性能下降，需定期更换，使用成本较高。播种株距由改变排种盘转速来调节。在作业速度8km/h以内排种性能良好。主要用于点播玉米，播大豆等其它作物时，需换用内槽轮排种器，通用性差。（9）带式 排种胶带可根据不同作物的种子大小和穴粒数，用打孔机打出不同的型孔，可以有单排孔、双排孔和三排孔，以满足点播、穴播或带播的要求。结构比较简单，损伤种子较少，但型孔对种子形状、尺寸要求较高，种子需筛选分级或球粒化处理。该排种器主要用于播蔬菜、甜菜等小粒种子，更换排种带后可播玉米、大豆，通用性较广。由于它投种高度很低，在作业速度不大于5km/h条件下，排种性能良好。但作业速度超过6km/h时，排种性能显著下降。（10）气吸式 排种盘吸孔直径根据作物种子尺寸确定。可以单粒点播、穴播和条播。气室吸力可通过风机转速和进、出口风门大小来调节。通过调节排种盘转速或改变孔数来适应不同的株距的要求。该排种器的优点是能适应不同作物种子，对种子尺寸要求不严，损伤率小，能适应较高速的播种作业，但需配置风机，消耗功率多，而且制造和使用要求较高。主要用于玉米、大豆、甜菜、棉花等中耕作物的播种机上。（11）气压式 其特点是采用集中排种，即只有一个排种滚筒，其上有68个排种孔，通过不同长度的输种管将种子送到各行，可同时播种68行。改变风机转速以调节风压来满足不同种子所需压附力。改变排种滚筒转速来调节株距。更换带有不同型孔大小和孔数的排种滚筒，可以点播玉米、大豆、甜菜、高粱和向日葵等作物。在作业速度不大于8km/h时，其排种性能良好。（12）气吹式 与窝眼轮排种器相比，其特点为：除种子自重充填入型孔外，还有气流辅助力，且型孔较大，因此充填性能很好，对种子形状尺寸要求也不严；利用气嘴射出的气流将多余种子吹掉，达到单粒精播；能在较高作业速度（）下，排种性能较好，不损伤种子。通过更换不同型孔的排种轮和调节吹气压力，可以播种玉米、大豆、脱绒棉籽、球化甜菜和菜籽等，改变排种轮转速可调节株距6。3.3 排种器选择对比分析看，机械式排种器对种子的适应性差，漏播、重播、破损率较高，而且不适宜高速作业。生产实践证明:当播种机的作业速度超过时，机械式排种器的播种性能指标明显下降。选用排种器要根据本机的设计要求，综合考虑：一能满足农艺要求；二能使排种精度高；三稳定性强。综合以上因素本机选用气吸式排种器，其具有：（1）排种精度高，可以单粒点播、穴播和条播。采用气吸式排种器可实现单粒精播，一穴一粒，不用剔苗。播种精确、妙齐苗壮。行距可调，株距准确。更换吸种盘可以改变株距。（2）排种稳定排种盘吸孔直径根据作物种子尺寸确定，因此气吸式排种器的通用好，可对小麦、大豆、玉米、油菜等多作物进行播种，提高了播种机的利用率。（3）排种量和排种速度稳定，破种率低，破碎率不超过2%，而株距合格率平均都在98%以上，因而提高了播种机的播种质量和播种效率。（4）通用性强，气室吸力可通过风机转速和进、出口风门大小来调节。通过调节排种盘转速或改变孔数来适应不同的株距的要求。该排种器的优点是能适应不同作物种子，对种子尺寸要求不严，能适应较高速的播种作业。 3.4 气吸式排种器的工作原理排种器在工作时，种箱内的种子流入排种器储种室，排种盘将吸种室和充种室隔开，储种室与充种室相接，吸种室通过软管与风机相连。当风机工作时，使吸种室内形成一定真空度，因而使排种盘两侧产生压力差，在压力差的作用下，排种盘上的窝眼孔处产生吸附力，将充种室中的种子吸住;当吸入一粒种子时，种子会将窝眼内的吸种孔堵死，保证只有一粒种子进入窝孔；当种子随排种盘转动到清种装置部位时，清种装置会将窝孔处多余种子清除掉，只保留一粒种子以保证不出现重播。种子继续随排种盘旋转至导种管上方的播种无吸力区域后，由于种子失去了风压对其的吸附力，便依靠自身重力及离心力的作用，落入导种管进入种沟完成播种过程7。3.5 气吸式排种器的设计（1）吸种盘的直径 吸种盘是在排种器中垂直放置的一个圆形盘。吸种盘的直径大小选择要适当，如果吸种盘的直径大一些，吸种盘上的吸种孔分布就不会太密，这样可以避免吸种孔之间距离太近影响吸种性能，但同时使排种机构相应增大，吸室也增大，风机的功率消耗也相应增加。由于各种因素的制约，吸种盘的直径一般选为，本课题设计的吸种盘直径为，吸种孔中心处圆盘直径为。 （2）吸种孔的直径应根据播种作物种子的大小而确定，吸孔尺寸可按下式确定： （1）式中：型孔直径, 种子的平均宽度。吸种孔直径的大小直接影响播种性能，在吸种孔直径满足 的前提下，孔大，吸种面积相应增大，此时种子不能完全堵住吸孔，造成一孔吸多粒种子，排种器的重播指数增加。孔小，吸力不足，漏播指数增加，所以孔径的大小我们通过后续计算来确定8。（3）吸种孔数量由于本实验采用的是吸种盘与开沟器融为一体的排种器形式，排种器是靠开沟器带动吸种盘一起转动来工作，所以吸种孔数量与作物理论株距及开沟器直径有关，下式为理论株距公式： （2）式中：理论株距； 开沟器直径； 孔数。由上式可求吸种孔数量Z： （3）由上式可知，当种子的理论株距、开沟直径这两个参数确定时，吸种孔数量可以求得。本试验用的开沟器直径为，设计的理论株距为，所以可以求得吸种孔数量取整后33个。（4）吸室为了简化排种器结构，本次设计的气吸式精密排种器没有闭气弧段，而是整个吸种盘的后面均为真空。由于吸种盘后面的真空度一致，即各处吸种孔的吸力相等。（5）清种器由于种子形状不规则，种子吸附于吸种孔上时，不能严密地堵住吸孔，可能出现一孔吸两粒种子的现象，因而重播指数升高。为了使每个吸种孔只吸一粒种子，需要设置一个结构合理的清种机构，清掉多余的种子。本设计采用的清种器形式为橡胶条清种器。（6）排种器壳体排种器壳体由铸铁铸成。排种器的许多零部件都要安装在上面，因此壳体的结构需满足上述各零件的安装固定要求。（7）气吸式排种器结构如下图：图2 气吸式排种器三维结构图1开沟器 2吸种盘 3排种壳体 4接种盒 5吸气管 6进种管4 排肥器4.1排肥器的技术要求化肥排肥器是施肥机的重要工作部件，其工作性能的好坏，直接影响了施肥机的工作质量，因此化肥排器应满足以下性能要求：排肥不堵塞且便于清理残存化肥；通用性好，能用于排施粉状、结晶状和颗粒状化肥；排肥稳定、均匀，不受前进速度与地形等因素的影响；排肥量调节灵敏、准确，调节范围能适应不同化肥品种与不同作物的施用要求；排肥器的工作部件采用耐腐蚀材料制造。4.2 化肥表1 化肥的主要成分化肥名称外型特征化学式硫酸铵白色或微带颜色结晶硝酸铵白色或浅黄色颗粒尿素白色球状小颗粒氯化铵白色或微黄色结晶过磷酸钙黑色、灰色或淡黄色粉状物氯化钾白色细结晶化肥的物理力学特性使日常用的固体化肥虽然在干燥条件下都属于散粒体(粉状、结晶状、或颗粒状)，但各自的物理力学特性则有很大的差异。化肥的下述特性对施肥机械的工作有重大影响。（1）颗粒组成 化肥的颗粒组成在一定程度上代表着化肥的流动性、架空性及粘结性等。流动性最好的是组成颗粒尺寸较大的(15mm)化肥。但是，对于气力式施肥装置，微粒尺寸过大，则又不易悬浮和流动。（2）吸湿性 粉状和晶体状化肥极易从空气中吸收水分。碳酸氢化肥吸湿后，产生潮解现象，流动性变差，粘结力增大，容易造成排肥器和导肥管的堵塞，有时在肥箱内架空而无法排出。（3）流动性 当化肥通过适当的孔口时，会形成一股柱流，而当落于平面时，则自然形成一个圆锥体。可以用化肥锥体的底角(自然休止角)来表示其流动性。化肥的自然休止角大于55时，大多数排肥器均不能正常工作。（4）架空性 具有吸湿性的化肥，当其水分含量增到一定程度后，就会产生架空。它的表现是：如从装有化肥的容器底部拨出一部分化肥，则会在该部位形成洞穴，而其上层与周围的化肥并不产生流动或倒塌。施用易架空的化肥时，排肥器内应设置搅拌机构，有效地消除“架空，才能使排肥器正常工作9。4.3 排肥器的噎堵问题及导肥管的选择排肥系统的噎堵问题，是由于化肥在流经铁质导肥管时，发生了物理性状的改变，使干燥的颗粒化肥变成了粘糊状，失去流动性而形成噎堵。为此，我对化肥的物理结构和铁质导肥管这两个相关的因素做了进一步的分析，得知化肥的生产过程大多是采用某种酸（硫酸、硝酸、磷酸、盐酸等）与原材料发生一系列复杂的化学反应后再经特殊加工工艺制成的。既然在化肥的生产过程中要用酸来分解原材料，那么在成品中，就可能残留一些酸。铁质导肥管再制造过程中，一般不对其内表面作加工处理，里面锈迹斑斑，附着大量的氧化铁。这样，把化肥中残留的酸与导管中的氧化铁联系到一起，问题便一目了然了，显然是化肥在流经铁质导肥管时，化肥中的粉末粘附在导肥管粗糙的内壁上，残留的酸与氧化铁发生反应后生成水，正是这些生成的水，使化肥的物理性状发生了改变（原本干燥的颗粒化肥变成了黏糊状），粘附在铁质导肥管的内壁上。随着时间的延长，这些黏糊状的化肥就会越积越厚，到一定程度时，就会伴随机具的振动而成团成块地掉落，堵塞出口，形成噎堵。 因此，我们在设计排肥器的时候，应该选择钢丝塑料管做导肥管，以保证化肥在下落的过程中全部从钢丝塑料管内通过，不与氧化铁接触，杜绝噎堵现象发生，保证化肥的流动性良好，从而提高了精密播种机的稳定性。4.4 排肥器的类型及其分析目前应用的化肥排肥器可分为条状施肥器和撒肥器两大类。各类中又有多种不同的型式，如：螺旋式、星轮式、外槽轮式、振动式和链指式。（1）螺旋式排肥器：它的主要工作部件是排肥螺旋。工作时螺旋回转，将肥料推入排肥管。排肥螺旋叶片有普通形、中空形和钢丝弹簧形三种。叶片式施肥量大，但对肥料压实作用亦大，只适于排施粒状及干燥的粉状化肥，对吸水性强、松散性差的化肥，肥料易架空、叶片易粘结化肥而无法工作。中空叶片对肥料压实作用较小、施肥量较叶片式均匀，其他特点与叶片式相同。钢丝弹簧式不易被肥料熟附，排施潮湿肥料的能力较前两种强，但对吸水性很强而松散性较差的化肥如碳铵、粉状过磷酸钙、磷矿粉等的适应性仍然较差。在排肥量小时，螺旋式排肥器的排肥均匀性都比较差。图3 螺旋式排肥器1插板 2箱底 3排肥管 4排肥螺旋 5排肥轴 6链轮 7隔板 8肥箱（2）外槽轮式排肥器：有些播种施肥机上直接采用外槽轮式排肥器排肥，其工作原理和结构与外槽轮排种器相似，仅槽轮直径稍加大，齿数减少，使间槽容积增大。其特点是结构较简单，施肥均匀性较好，适用于排流动性好的松散化肥和复合粒肥。排粉状及潮湿的化肥时，易出现架空和断条等现象，且槽轮易被肥料粘附而堵塞，失去排肥能力。有时因化肥粉末进入阻塞套与外槽轮之间，使传动阻力急增而损坏传动机构，影响了外槽轮排肥器的使用。为了改进外槽轮排肥器的性能，制造材料由原来的铸铁改为铸塑，减少了肥料对排种器的鼓附和腐蚀；同时，随着各种复合颗粒肥的广泛使用，也充分地发挥了外槽轮式排肥器排肥均匀的特性，而且克服了堵塞外槽轮等现象。（3）振动式排肥器：由肥箱、振动板、振动凸轮等组成。工作时，凸轮使振动板不断振动，使化肥在肥箱内循环运动，可消除肥箱内化肥的“架空”，并使之沿振动板斜面下滑，经排肥口排出。排肥量大小用调节板调节，对流动性较好的化肥，可更换调节板。由于振动关系，肥料排量受肥箱内肥料多少、肥料密度、压实力等的影响较大，排肥量的稳定性和均匀性较差。（4）星轮式排肥器：图4为我国系列设计条播机的排肥器，结构比较简单，适于排施晶粒状和干燥粉状化肥。它主要由铸铁星轮、排肥活门、排肥器支座和带活动箱底的肥箱等组成。工作时，肥箱内的肥料被旋转的排肥星轮排入导肥管。工作结束时可以把箱底的挂钩打开，使箱底绕铰链轴向下旋转400，便于把残存肥料扫净。星轮的拆卸很方便，必要时可将其取出，以便清理或排除故障。星轮采用对转，有利于消除肥料架空和小锥齿的轴向力。为此，星轮的齿设计成等腰梯形。星轮背面的凸棱，可把进入星轮下底面内圈的肥料推送到下肥口，以消除积肥。调节排肥量可用排肥调节手柄改变排肥活门开度来实现；也可用改变速比来实现。图4 星轮式排肥器1-活门轴 2-挡肥板 3-排肥活门 4-导肥板 5-星轮 6-大锥齿轮 7-活动箱板 8-箱底挂钩9-小锥齿轮 10-排肥轴 11-轴销 12-导肥管 13-铰链轴 14-卡簧 15 排肥器支座 （5）链指式排肥器：链指式排肥器是全幅施肥机上采用的一种排肥器。它的工作部件为一回转链条，链节上装有斜置的链指。工作时，链条沿箱底移动，链指通过排肥口将化肥排出。为了清除箱底部被链指压实的化肥层，在链条上每隔一定距离装有一把刮刀。为了防止化肥在肥箱内架空，肥箱前壁还装有一块振动板。链指式排肥器工作时，撒下的化肥沿纵向和横向均有较好的分布均匀性。排肥量由排肥口高度和链条速度控制。（6）离心式排肥器：离心式撒肥器的撒肥盘的叶片有直形和弯形，叶片数目26个不等。在一个撒肥盘上安装不同形状和不同角度的叶片，使各叶片撒出的化肥远近不同，可提高撒布均匀性。此外，作业中要防止不抬机而倒车；落下机具时要“先快后慢”，使机具与地面软着地，并在行进中缓缓着地，以防变形和堵塞。运输播种机要严防碰撞，在车厢内固定牢靠，并不得高速行驶。离心式撒肥机的工作过程可以分为两个间段：第一个间段是化肥质点位于撒肥盘上的一段过程；第二个间段是化肥质点离开撒肥盘至落到田地表面上的一段过程10。图5 离心式撒肥器a-4片式 b-多片式4.5 排肥器的设计 根据对各种排肥器的分析，此中耕播种机最适合安装外槽轮式排肥器。这是一种通用性较好的排肥器。它不仅能排施流动性好的晶状化肥和复合颗粒肥，也能排施粉状易潮解的化肥。图6 外槽式排肥器1肥料箱 2活门插板 3槽轮 4导肥管 5凹形底版有些播种施肥机上直接采用外槽轮式排肥器排肥，其工作原理和结构与外槽轮排种器相似，仅槽轮直径稍加大，齿数减少，使间槽容积增大（图6）。其特点是结构较简单，施肥均匀性较好，适用于排流动性好的松散化肥和复合粒肥。排粉状及潮湿的化肥时，易出现架空和断条等现象，且槽轮易被肥料粘附而堵塞，失去排肥能力。有时因化肥粉末进入阻塞套与外槽轮之间和内齿形挡圈与排肥杯之间，使传动阻力急增而损坏传动机构。影响了外槽轮排肥器的使用。为了改进外槽轮排肥器的性能，制造材料可由原来的铸铁改为铸塑，减少了肥料对排种器的粘附和腐蚀；同时，随着各种复合颗粒肥的广泛使用，也充分地发挥了外槽轮式排肥器排肥均匀的特性，而且克服了堵塞外槽轮等现象。 （1）排肥箱 其结构应能使肥料顺利流动。振动板的倾斜角要大于肥料对振动板的摩擦角。振动板底部也要呈斜面，以免堆积肥料。振动板与肥箱之间要有弹性的胶布加以密封，否则密封不好易漏肥。肥箱容积必须考虑到每亩要求的最大施肥量和地块长度。为了减少加肥次数，肥箱要有一定的容积，使机具作业时至少能往返一次再加肥。通常排肥箱的容量为3050升。 （2）肥量调节板 排肥量的调节主要靠移动调节板，改变排肥孔大小来达到。在排施流动性好的化肥(如尿素)时，即使振动板停止振动后，肥料仍有自流现象。为此，设有孔状调节板，即在调节板上有300个直径为3.8毫米的回孔。移动调节板，改变排肥圆孔的数目，可达到不同的排肥量，并较好地控制了肥料自流现象。5 开沟器及其起落机构开沟器是播种机、施肥机上的重要部件。 开沟器的功用主要是在播种机工作时，开出种沟，引导种子和肥料进入种沟内，并使湿土覆盖种子和肥料。在含水量较大的土壤中工作时,土壤粘附在工作表面,改变了表面形状,导致牵引阻力增大,开出的沟形不整齐,使种子在沟中的深度不一致,影响播种质量，严重时使出苗率降低10%，甚至使其无法作业。为了提高耕作部件的工作质量，解决土壤粘附在耕种中产生的一系列问题，本设计从稳定性和可靠性出发，进行开沟器的研究。5.1 开沟器的技术要求（1）开出的种沟要深浅一致，沟形整齐、平直，开沟深度能在一定范围内调节，以适应不同作物的耕深要求。（2）开沟时不乱土层，不应将下层湿土翻至地面，也不可使干土落入沟底，不可将种子和肥料导至疆土上。（3）行内种子分布均勾，种子应颠落到沟底。（4）应有一定的回土作用，使湿土将种于全部覆盖，以利于种子发芽。（5）要有良好的入土性能和切土能力，工作可靠，不易被杂草、残茬和土块堵塞。（6）结构简单，工作阻力小，调节简便11。5.2 开沟器的结构类型及其分析 根据作物的播种要求，地区气候和土壤条件的不同，播种机应采用相应的开沟器。开沟器结构类型接其入土角不同，可分为锐角开沟器和钝角开沟器两大类。锐角开沟器的开沟工作面与地平面的夹角，即入土角小于90，它通常有馈铲式、霓铲式、船形铲式和芯铧式等多种。钝角开沟器的入土角大于100，它包括有靴鞋式、滑刀式、单圆盘式和双圆盘式等多种。（1）圆盘式开沟器 圆盘式开沟器，依靠圆盘的旋转轮来切土开沟。可分单圆盘和双圆盘两种。单圆盘式开沟器 单圆盘式开沟器的工作部件是一个球面圆盘，圆盘与机器前进方向成38的偏角，凹面向前滚动切土，开出种沟。在圆盘凸面一例，有导种管将种子导入种沟内。工作时，因盘切开土壤，形成半椭圆形沟底，土壤并四面升起到一定高度而抛向一侧，其中一部分土壤沿圆盘飞练落入种沟内覆盖种子。此开沟器结构较简单，切土能力强，不易堵塞，但沟底不平、土层较乱，种子落入沟中深度不一，作业质量较差，应用较少。双圆盘式开沟器 双圆盘开沟器的工作部件是两个子圆盘，以一定的角度相互倾斜，于前下方相交于一点，摇动前进，切土工作。工作时，圆盘及圆盘翼在内外锥体所形成的V形环内转动，在内外锥体之间，装有垫片，锥体及圆盘槽的配合，可用减少垫片来调整间隙。近年来有的用滚珠轴承来代替内外锥体的结构。为的是减少工作阻力，提高工作可靠性。但由于滚珠轴承价格较高，国产条播机上应用不够广泛。（2）锄铲式开沟器 锄铲式开沟器工作时铲前圆弧面推撞土壤，土壤在铲前形成突起，而后土壤向两侧挤压分开成沟，种子沿开沟器体下落，由导向板导种落入沟内。锄铲通过后，两侧土壤向沟中塌落，覆盖种子。由于开沟器两侧边缘制成斜边，能使湿土先落入沟内覆盖种子。锄铲两翼交线与沟底面的夹角为入土角，锄铲式开沟器入土角为锐角，入土性能好。结构简单、重量轻、开沟阻力小、易于制造，可用于麦类和豆类作物的条播。但当田间杂草和残茬较多时，开沟器容易发生缠草和湿土现象，速度高时播深不够稳定，对整地质量要求较高。（3）滑刀式开沟器 开沟部分为一较长的滑刀，入土角为钝角，向下压切土壤，后部的两侧板，将切开的土段向两测推移而形成种沟。种子从两侧板之间落入沟底。两侧板后端的下方切成斜边，能使湿土覆盖种子。有的在滑刀的下部装有底托，以压实沟底，使播深一致，种子得到较多的水分。滑刀上一般都装有限深板，工作时紧贴地面，以使开沟深度比较稳定，保证播深一致。限深板高低位置可以调节，以控制所需的开沟深度。滑刀式开沟器的开沟宽度较窄，不乱土层，沟形整洁，不适于宽苗幅的播种。由于入土性能较差适于在整地较好的条件下工作，中耕作物播种机和播种机上多采用滑刀式开沟器12。5.3 播种行距的调节和计算5.3.1 行距的计算 每两个开沟器之间的中心距离就是播种行距。十行圆销式条播机把十个开沟器全部装上，行距是15市米(等于45市寸)，通过播种谷类种子。如果播种高粱、大豆、粟谷等，行距要增宽到40厘米、45厘米米或60厘米等，这时就需要间隔地拆去一部分开沟器，同时把种箱底不用的孔堵住。前轮是控制行走的方向。在播种时，前轮要走在前一次轮走的辙上，这样本能保持前后二次播种相邻的边行行距一致。因此，如果行距的变动，就必照要同时调整前轮之间的跟离；否则，就会发生前后二次播种相邻行距不对，不是大于就是小于规定的行距。求前轮轮距有一个公式，即： （4）式中：前轮轮距离(厘米)； 行数；行距(厘米)。例如：知道了行数是4行、行距是45厘米，利用上式就很容易求得前轮轮距。(前轮轮距) 厘米但必须注意：调整应该是对称的，即两轮距离机架中心是相等的；否则，会发生前后二次播种相邻行距不对。5.3.2 划印器为了保证播种时相邻行距的正确，播种机上应安装划印器，作为机组行进的依据。划印器应轻便灵活，所划印迹要清晰。划印器长度是播种机最边行的开沟器到所划印迹的距离。