种殖机的设计【2张图/23000字】【优秀机械毕业设计论文】
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种殖机
设计
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优良
机械
毕业设计
论文
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文档包括:
说明书一份,37页,23000字左右.
图纸共2张:.dwg
A0-播种机装配图
A2-镇压轮部件图
摘 要
我国西部是干旱,半干旱地区,由于环境不断恶化,农业用水严重不足。免耕播种技术便被广泛推广。试验证明,该技术满足我国需要。但也伴随着病虫害和杂草增多等一系列问题出现。预防病虫害,锄除田间杂草成为免耕播种的关键课题之一,所以本文介绍了在麦田作业的一种新型除草机的设计方案及工作过程和主要部件的设计及结构特点。指出它采用一种矩形框架设计,采用一种新式锄草刀片。机具结构简单,使用方便,具有碎土作用强,不缠草以及具有护苗的作用,能够满足在免耕播种后,对麦田行向杂草予于锄除。对其发展前景做了展望,并对本设计的改善提出期望。
关键词:免耕播种 麦田除草 除草机
Summary
Our country western region is dry and dry region in half, because environment continuously worsen, the agriculture uses the water is serious shortage.So the technique that planting in the soil need not plough up then drive extensive application.Experiment proofed that the technique satisfy our country demand.But also accompany with a lot of grass in the field grow up and a lot of pests increase in the field.
Preventing plant diseases and insect pests and weeding in the field become one of the key lessons about the technique that planting in the soil need not plough up, so this text introducing the design project and working process about a new weeding machine in the cornfield and work the process with design and construction characteristicses of the main parts.
Pointing out it adopts a kind of rectangle frame designs, adopting a kind of modern style hoe grass razor blade. The machine tool construction is simple, the usage is convenient, having the function of breaking up the clod strong.The machine has the function of no grass wrapping in the razor and protecting the seeding of wheat,the weeding machine is good to weed in the field after seed wheat in the soil that need not plough up. As to it's develop the foreground did the outlook, and the improvement that design puts forward the expectation to this.
Keywords: no ploughing up and planting weeding in the cornfield weeding machine
目 录
摘要…………………………………………………………1
引言…………………………………………………………3
一.机械设计方案论证及选定…………………………………5
二.基本参数计算………………………………………………7
三.圆锥齿轮传动设计计算……………………………………10
四.链传动设计计算……………………………………………16
五.轴的设计计算………………………………………………19
六.键的选择和校核………………………………………………23
七.刀盘及刀片设计………………………………………………26
八.使用说明书……………………………………………………28
九.后记……………………………………………………………32
十.试验及结论……………………………………………………33
十一.参考文献………………………………………………………35


- 内容简介:
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西北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 1 摘 要 我国西部是干旱,半干旱地区,由于环境不断恶化,农业用水严重不足。免耕播种技术便被广泛推广。试验证明,该技术满足我国需要。但也伴随着病虫害 和 杂草增多等一系列问题出现。预防病虫害,锄除田间杂草成为免耕播种的关键课题之一,所以本文介绍了在麦田作业的一种新型除草机 的设计方案及工作过程和主要部件的设计及结构特点。指出它采用一种矩形框架设计,采用一种新式锄草刀片。机具结构简单,使用方便,具有碎土作用强,不缠草以及具有护苗的作用,能够满足在免耕播种后,对麦田行向杂草予于锄除。对其发展 前景做了展望,并对本设计的改 善提出期望。 关键词 :免耕播种 麦田除草 除草机 ur is in is in up a of in up a of in of in so a in of it a of a of is is of up of no in of is to in in As to its to no up in 田除 草机设计 2 目 录 摘要 1 引言 3 一 定 5 二 7 三 10 四 16 五 19 六 23 七 26 八 28 九 32 十 结论 33 十一 35 西北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 3 引言 我国是主要的干旱国家之一,干旱,半干旱面积,占国土面积的 52。 5%。旱区农业发展存在两大问题,一是降水量不足,而且分布不均,而灌溉用水资源又极为短缺,致使旱作农业区旱灾频繁,产量低而不稳,粮食生产安全性差,不能满足人口增长的需求,农民生活贫困。二是土壤水蚀,风蚀严重,水土流失严重,土地沙漠化越来越快,沙尘暴发生的频率越来越高。生态环境恶化,不利于农业可持续发展,推动保护性 耕作机械化技术,对于改变,旱区粮食生产的被动局面,提高粮食生产的稳定性和技术含量,增强市场竞争能力,促进农业结构调整,发挥区域经济优势以及迎接入世挑战等具有十分重要的现实意义和长远意义。保护性耕作不光有上述的经济效益和社会效益,它还有减少水蚀,风蚀的生态环境效益。(所谓的保护性耕作,是用大量秸秆残茬覆盖地表,将耕作减少到只要能保证种子发芽即可。) 20 世纪 30 年代,美国发生黑色风暴,美国人首先在西部地区进行了保护性耕作的研究和应用。 30 40 年代,采用秸秆覆盖法,控制了西部大草原的风蚀, 50 60 年代,增加 了垄作法,减轻了土地侵蚀,改善了排水性。 70 年代,人们认识到保护性耕作应该和土壤的营养管理,排水及杂草控制结合起来。现在,保护性耕作技术在发达国家已广泛应用,例如:在美国,保护性耕作面积达到 37%,在澳大利亚,加拿大等发达国家,保护性耕作技术推广很快。 在我国,为解决北方干旱缺水,产量低而不稳,水土流失严重和防止沙尘暴等问题,2002 年 6 月,温家宝,李岚清两位总理指示推广保护性耕作,农业部计划 7 10 年时间在北方旱区全面实施保护性耕作。在山西省,保护性耕作已经得到了一定的推广和发展,对减少水土流失,减少风蚀 ,蓄水保墒等起到了积极的作用。通过实验 ,它主要表现在以下几个方面 : 1. 增加产量 :玉米产量平均增加 18%,小麦产量增加 13%. 2. 改善土壤肥力 :玉米地实验区的土壤有机含量平均每年提高 3. 减少水土流失 ,增加蓄水量 :玉米地休闲期蓄水量增加 35%,小麦地增加 24%,玉米生产水份利用率提高 22%,小麦提高 10%. 4. 降低成本 ,增加收入 :与传统方式相比 ,玉米生产节约用工 60%左右 ,小麦节约用工近70%,由于增产和节支 ,玉米纯收入增加 40%,小麦纯收入增加 30%. 但是随着保护性耕 作技术的推广,也伴随着新的问题的产生。最主要的问题之一就是田间杂草增多。由于传统耕作方式采用深翻的耕作方式,把地表的草籽深埋于地下,使之来年不易发芽。而保护性耕作技术,只动地表而不深翻,使草籽处于地表的土壤中,当来年的温度和湿度一合适,杂草便汹涌而长了。我们下地可以知道,在一平米内,传统耕作地里只有几株,多至十几株杂草,而在保护性耕作田地里,一平米内有几十株甚至上百株杂草。相对麦田除 草机设计 4 于前者,杂草成几十倍增长。这就要求我们在使用保护性耕作技术的同时,做好田间除草工作。在现代农业除草技术中有三种: 一 生物方法除草,由于 技术条件的限制,此种方法几乎不用。 二 化学方法除草,主要是使用化学除草剂,由于它的使用方便,得到了广泛的应用,但它也有很大的危害,大量使用化学除草剂,会对水,土壤,大气,环境生物等造成污染。由于环境条件,使用技术和除草剂本身因素,造成的农作物药害事故频繁发生,给农业带来较大损失。本身有关(如除草剂降解产生有毒物质)环境影响。如某些易受温度,湿度影响的除草剂在光照,高温,干旱,大风等情况下常会使作物遭受不同程度的抑制与危害。 三机械除草,这种除草方法是最经济,实用的方法,除草机有各式各样,应用也很广,相对于上 述两种除草方法,技术比较成熟,使用也比较方便,对作物和土壤的危害很小: 1 弹齿除草机:它是利用弹齿浅浅地插入土中,利用作物和杂草的拔出阻力的不同,将杂草拔出而除草,这在杂草很小的时候使用,晴天干燥时进行作业效果更好; 2 杆式中耕除草机:利用锄杆插入土壤中并转动,转动方向与前进方向相反,转杆在地表层下 8 12深度通过,将表土硬层挤碎,下层土壤压紧,以达到保墒的目的。当转杆碰到草根时,先将其弯曲并搅断草根,将其抛至地表晒枯,但它对地形适应能力差,又不可用在苗间除草。 3 火焰除草机:利用从扁平喷嘴前端放射出 1000 13000C 的扇形火焰烧杀跟部杂草。这要求作物必须有抗热性,还要地表平整,不得凹凸不平。 4 铲式除草机:是最普通的除草机,有牵引式和旋转式,但铲柄容易缠,挂杂草,不利于作业。在这里我们采用翼形铲来代替除草铲,进行不翻动土壤的浅松作业,疏松地表 5土壤,这样既可切断上茬作物和杂草的根系,又不易缠,挂杂草,还可疏松土壤,利于新茬作物的生长,并且还提高了作业速度。 所以,通过以上的考证和分析,在我国西北干旱,半干旱地区推广保护性耕作技术的同时,我们用除草机进行田间管理,是现实的也是很有市场的。 西北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 5 机械设计方案论证及选定 针对免耕播种后,对行间杂草予于锄除。根据现有给予的配套动力,对生产率的要求,为满足主要技术参数与经济指标,特提出以下三种麦田除草机机构原理设计方案: 一 牵引锄铲式除草机构 : 单翼铲双翼铲仿行轮原理:通过三点悬挂装置与拖拉机联接。机构前有一个仿形轮,除草铲分前后两排安装, 前排安装双翼铲,后排安装单翼铲。整个机构在拖拉机的牵引下锄铲入土除草。 优点:( 1)机构简单,成本低,生产率高。 ( 2)由于单翼 铲的竖直部分靠近苗株,故有分苗,护苗作用。 缺点:( 1)当杂草较长时,农具工作时,锄铲易缠草,挂草,大大地影响了整个农具的除草效果。 ( 2)整个机具采用三点悬挂装置与拖拉机联接,在工作过程中,遇到不平的地面或石块等,机架左右摆动厉害,使苗株的损伤严重。 二 。 齿轮 传动旋转锄铲式除草机构 : 原理:动力由拖拉机 输出,通过一对锥齿轮传动并使动力转向。并再通过四个 齿轮的减速把动力传递给刀辊轴。装在刀辊轴上的锄铲(在垂直于刀辊轴的同一平面内装有三个锄铲)旋转入土除草, 采用三点悬挂装置与拖拉机联接。机具有一个仿形轮,安装在机具的前部。 优点:( 1)生产率高。 ( 2)由于锄铲入土速度较大,在翼倾角的作用下,碎土性较好,保墒性好。 缺点:( 1)锄铲易缠草,挂草 。 ( 2)机构复杂,笨重。 麦田除 草机设计 6 ( 3)机具在工作过程中,左右有摆动,对苗株有损伤。 三 。 链传动刀片式旋转除草机构 : 原理:动力由拖拉机 输出,通过一对锥齿轮传动并使动力转向。并再通过一级链传动减速把动力传递给刀棍轴。装在刀棍轴上的 刀盘旋转,带动刀片入土切草。机具采用两个地轮仿形,并通过三点悬挂装置与拖拉机联接。 优点:( 1)机构较简单,成本低,生产率高。 ( 2)采用刀片滑切除草,阻力小。 ( 3)由于刀盘外沿凸出刀片,故刀盘外沿先对杂草进行切断,即使切不断,也可以把杂草压入土中,以利于刀片滑切除草,不易缠草,挂草 。 ( 4)机具采用安装两个地轮进行仿形。使整机仿形,在工作过程中,机具左右摆动较小。 缺点:( 1)机具左右宽大,机构不紧凑。 综上所述的三种 机构比较。根据本次设计的主要技术参数,再考虑到经济效益和实用性,选择链传动刀片式旋转除草机构是合理的。 西北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 7 基本参数计算 一 选 择拖拉机: 主要技术参数已给我们配套动力: 11四轮拖拉机。我们不防以下面的拖拉机为设计依据: 档位速度( km/h) 转速 540r/ 定牵引力( N) 2940 3430 二 刀辊轴转速确定(我们采用正转速旋转除草) : 我们知道:刀齿的轨迹曲线就是解析几何上的摆线。亦称旋轮线。故刀齿上某点 m 点的曲线方程为: x= ) y=其中: = t, x0=t, =u/R 齿半径 齿圆周线速度 器前进速度 消去参数后 得 : )2()1a r c c m ) 分析运动情况: (1) 当 1 ,方程( 1)式变为: ) x 此式是一标准摆线, 2 。具有这种运动特性的刀齿只能象自由轮一样滚过地面,不能除草。 麦田除 草机设计 8 ( 2)当 1 ,刀片端点在任何位置的绝对运动水平位移的方向均与机器前进方向相同,故刀齿不能向后拨土,由于刀片的安装具有方向性,故也不能 除草。 ( 3)当 1 ,刀齿转动到一定部位,它的端点绝对运动的水平位移就会与机器的前进的方向相反,因而能以刀齿的刃口切削土壤,可以除草。所以,必须使: 1 当 1 ,这种曲线称为长辐摆线。此种摆线具有一个绕扣,横向最大距离 了以免漏除,刀齿进距均小于刀齿入土处的绕扣横弦。 为了免除漏除,我们计算如下: 根据生产率: 25 50h 除幅耕宽: b=求工作速度: 500/h 000/h 也就是拖拉机的档速度。故: h 设刀辊轴角速度为: 则: 1 即: 1, 1/ 即: 即刀辊轴转速为: 们取刀辊轴转速为: 180r/ 计算传动比 : 总传动比: 3180540 刀辊轴转速。 分配传动装置传动比:21 式中: 别为齿轮传动比和链传动比。 初取 : , 则 a 四计算各轴转速: 轴: 4001 轴 : m 702540112 刀辊轴: m 五各轴输入功率 : 与 轴由万向联轴器联接。各级传动效率分别为: 4321 总 其中:54321 , 分别是万向联轴器传动,圆锥齿轮传动,圆锥滚子轴承传动,球轴承传动,滚子链传动。 西北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 9 传动功率我们可在满负荷工作状态下计算出来: d 4 02 2 所以各轴输入功率为: 轴: : 轴输入转矩 : 拖拉机输出转矩: : 轴 : 刀辊轴: 运动和动力 参数结果整理如下:(轴,轴的输出转矩则分别为各轴的输入转矩乘轴承效率) 轴名 功率 P/矩 T/速 n 传动比 效率 输入 输出 输入 输出 r/i 40 1 2 轴 40 轴 70 刀辊轴 180 麦田除 草机设计 10 圆锥齿轮传动设计计算 计算与说明 结果 1 输入功率: 2 主动轮转速: 401 m 3 主动轮转矩:1161 选取齿轮材料和热处理方法: 齿轮 1, 2 用 40,调质处理,硬度 241 2863 5 选取齿轮精度: 选 8 级精度。(查 3 估计 v 10m/s 6 齿轮接触疲劳强度计算: 齿数 Z 和精度等级: 取 191 Z 19212 27054021 4由 3 表 锥角 1, 2 因轴交角 =900 2111 ar 0012 342690 使用寿命 由 3 表 载系数 由 3 表 间载荷分配系数由 3 表 计 K 1001c 21 u u 11c 22 u P=kw 401 625701 选 8 级精度 191 Z 382 Z 2u =900 1=26034 2=63026 V=北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 11 计算与说明 结果 9c 8c 3式 (o s)11(1 Z3式 3式 2 齿向载荷分布系数K,由 3表 注 3 取 载荷系数 K 1 弹性系数 由 3表 点区域系数 由 3图 触疲劳极限 由 3图 触最小安全系数 由 3表 触寿命系数许用接触应力 H m i i Zm i i Z3式 852 69.1v Z K=1=62570Z =2.5 Z 1 2 麦田除 草机设计 12 计算与说明 结果 小轮大端分度圆直径 取 R 233211 )() 3式 233 2 )733 ) =算圆周速度及m 3表 1( =00060 11 =100060 =s ( 小于估计值) 112mt 3式 1499N 12111c o =4 b FK 100N/与原估计值相符) 确定传动主要尺寸: 大端摸数 m: m=1 R 西北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 13 计算与说明 结果 由 3表 m=5 实际大端分度圆直径 d: 19511 38522 平均分度圆直径 : 11 )m = 95) 22 )m = 190) 锥距 R: 22212 3表 22 381925 齿宽 b: 齿根弯曲疲劳强度计算: 齿形系数3图 力修正系数3图 合度系数 =3式 间载荷分配系数3表 K 10 0 1 载荷系数 K: m=5 51 902 m m R= b=32Y K=田除 草机设计 14 计算与说明 结果 弯曲疲劳极限 3图 曲最小安全系数 由 3表 曲寿命系数尺寸系数3图 用弯曲应力 F : 3式 645 =685 验算: 1) 3式 12519) 112212Y = 8 大锥齿轮基本参数: 84040) 0)43(0 Y 0.1 1 2 41 取 5 西北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 15 计算与说明 结果 = 3( 2 90小锥齿轮基本参数: 84040) 0)43(0 = 3( 2 5请参阅 15 取 2 a 190 41 取 5 取 取 2 a 190 麦田除 草机设计 16 链传动设计计算 计算与说明 结果 1 选择链轮齿数: 小链轮齿数: 自定 传 动比: 18027032 2 选取链节距: 传动功率: 式 K ,见 3; k 见 3表 1 3表 节距,根据 , 702 由 3出选用 10A 滚子链。 初定中心距: 取 2 链节数: 3 确定实际中心距: 中心距: )2(8)2()2(4 21221221 3式 )21725(8)2251785()2251785(2 4 计算作用轴上载荷: 链速: 100060 12 00060 有效拉力: 001 0 001 v 式 71 Z 5.1i 252 Z 85取 08 8001 计算与说明 结果 西北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 17 轴上载荷: 确定润滑方式: 采用高温油浸润滑。 6 链轮基本尺寸参数: 小链轮基本尺寸: 分度圆直径: 171 8 0s 0s 0 齿顶圆直径: )0a = ) 齿根圆直径: f7表 12毂厚度 h: k 见 7表 12 轮毂长度 l : 轮毂直径: 132402 bb 分度圆直径:251 8 0s 0s 0 齿顶圆直径: )齿根圆直径: h: k =0/6+704 a f 3 5 6 f a f 取 4 计算与说明 结果 麦田除 草机设计 18 轮毂长度 l : 轮毂直径: 142402 bb f取 5 8 f 轴的设计计 算 西北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 19 计算与说明 结果 轴设计计算 一计算齿轮受的力: 轴传递的转矩: 1T 齿轮上的圆周力: 08 07 mt 齿轮上的径向力: 001 3426c o 3 4c o s 轴向力: 001 3426s 3 4s 二对轴进行结构设计: 确定轴的直径: 选 45 钢经调质处理作轴。 2/600 , 2/355 ( 2 2查 3表 许用扭转切应力 2/4030 系数: C=118 106 3311 06118( =虑到轴的震动较大,我们取 结构尺寸详见零件图。 三计算支承反力: 水平面反力: 1 8 01 6 44 9 911 8 0194 9 92垂直面反力: 180 164153 4 1 91534 2 92 534 99 50 5 99 1 09 2 398 1 62 2 计算与说明 结果 水平面受力图: 见图 麦田除 草机设计 20 计算与说明 结果 垂直面受力图: 见图 画轴弯矩图: 水平面弯矩图: 见图 垂直面弯矩图: 见图 合成弯矩图: 合成弯矩 22见图 画轴转矩图: 轴受转矩: T=矩图: 见图 许用应力 许用应力值,用插 入法由 3表 得 0 1 应力校正系数 955501 画当量弯矩图 当量转矩 T 见图 当量弯矩最大处在平均分度圆处, 2222 3592032022)( 见图 轴径校核: 8 1 2 131 安全 轴设计计算 一计算齿轮受的力: 轴传递的转矩: 轮上的圆周力: 2222 mt 齿轮上的径向力: 002 2663c o 7 2c o s 轴向力: T=61929 5920 8121 18903472 40 西北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 21 001 3426s 3 4s 二对轴进行结构设计: 确定轴的直径: 选 45 钢经调质处理作轴。 2/600 , 2/355 ( 2 2查 3表 许用扭转切应力 2/4030 系数: C=118 106 3322 06118( 虑到轴的震动较大,我们取 结构尺寸详见零件图。 三计算支承反力: 水平面反力: 5 4 14 7 96 0 51 9 8 0502 4 02垂直面反力: 545 6019805951471 1 5 6 0 51 9 8 0501 4 7 1 2 见图 垂直面受力图: 见图 画轴弯矩图: 水平面弯矩图: 见图 垂直面弯矩图: 见图 合成弯矩图: 合成弯矩 22见图 画轴转矩图: 轴受转矩: T=矩图: 见图 许用应力 许用应力值,用插入法 由 3表 得 0 79 5 09 1 149 2 825 1 333 2 T=118903算与说明 结果 麦田除 草机设计 22 1 应力校正系数 955501 画当量弯矩图 当量转矩 T 见图 当量弯矩最大处在平均分度圆处, 2222 6 8 9 6 41 6 8 0 0 9)( 见图 轴径校核: 31 安全 刀辊轴设计计算 一 结构设计及选择材料: 由于不同的土壤对刀片的阻力不同,含水量不同的土壤对刀片的阻力也不同,以及地表形状,刀刃的锋利程度的不同等很多原因对刀片的阻力都有影响。所以我们无法得到准确的刀片阻力。根据我们的实践,我们选择刀辊轴轴径为 d=45 45钢经调质处理,是完全符合我们的工作要求的。 刀辊轴具体结构,详见零件图。 5920 8121 d=45北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 23 一轴受力图当量弯矩图(转矩图(合成弯矩图(垂直面弯矩图(垂直面受力图水平面弯矩图(水平面受力图麦田除 草机设计 24 二轴受力图当量弯矩图(转矩图(合成弯矩图(垂直面弯矩图(垂直面受力图水平面弯矩图(水平面受力图西北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 25 计算与说明 结果 键的选择和校核 一 轴上键的选择和校核: 1 确定平键的类型和尺寸 采用普通圆头平键,查 4表 4 d=40知键的剖面尺寸为: 812 参照轮毂长度 51 取键长为 L 键的 标记:键 7910965012 2 校核强度: 属静联接,校核挤压强度,由 3 4 pp 式中:键联接所传递的转矩: 1 键的工作长度: 1250 键的高度 h 轴的直径 d 许用挤压应力,由 32/100 / 1 9 2 94 2 pp 强度满足要求 3 决定键与槽的配合,键槽表面粗糙度和键槽的对称度公差: 查 4一般联接对待:键与轴: 12N9/与毂: 12Js/槽表面粗糙度:工作表面取 工作表面取 (均为 键槽的对称度公差:按 7级精度决定对称度公差。 二 轴上键的选 择与校核: 1确定平键的类型和尺寸 采用普通圆头平键,查 4表 4 d=40知键的剖面尺寸为: 812 参照锥齿轮长度 51 取键长为 1L 0 61929 8 0 01 麦田除 草机设计 26 计算与说明 结果 键的标记:键 7910965012 参照链轮轮毂长度: 52 取键长为 2L 键的标记为:键 7910964512 2 校核强度: 属静联接,校核挤压强度,由 3 4 pp 式中:键联接所传递的转矩: 2 键的工作长度: 125011 124522 键的高度 h 轴的直径 d 许用挤压应力,由 32/100 / 1 9 2 94 2 pp 强度满足要求 3 决定键与槽的配合,键槽表面粗糙度和键槽的对称度公差: 查 4一般联接对待:键与轴: 12N9/与毂: 12Js/槽表面粗糙度:工作表面取 工作表面取 (均为 键槽的对称度公差:按 7级精度决定对称度公差。 三刀滚轴上键的选择与校核: 1确定平键的类型和尺寸 采用普通圆头平键,查 4表 4 d=40知键的剖面尺寸为: 812 由 5 可知键的剖面尺寸为 914 参照链轮轮毂长度 51 取键长为 1L 键的标记:键 7910964512 参照卡盘长度: 82 再考虑到行矩调节范围 0 100键长为 2L 52 11890381 32 0 51 02 西北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 27 计算 与说明 结果 键的标记为:键 7910969012 2校核强度: 属静联接,校核挤压强度,由 3 4 pp 式中:键联接所传递的转矩:3的工作长度: 124511 129022 键的高度: 21,轴的直径: 21,许用挤压应力,由 32/100 /712204 21 pp / 7 1 2 2 04 2 pp 强度满足要求 4 决定键与槽的配合,键槽表面粗糙度和键槽的对称度公差: 查 4一般联接对待:键与轴: 12N9/4N9/与毂: 12Js/4Js/槽表面粗糙度:工作表面取 工作表面取 (均为 键槽的对称度公差:按 7级精度决定对称度公差。 (见 8 17122031 82 1 2 01 52 麦田除 草机设计 28 刀盘及刀片设计 刀盘的设计 ,请详看零件图 . 1. 刀片设计 : 本设计采用形似单翼铲 (详见零件图 ) ,对草根进行滑切 ,这时切割省力 ,杂草又不容易缠挂在刀片上 . 设计计算 : 刀片在刀盘上旋转入土切草 ,它所受到的切向力为 P,于是 N=草根沿刃口方向的力为 T= 设草根与刀刃的摩檫角为 ,则阻止草根滑切的摩擦力为 :F=要使草根能沿刀刃滑切 ,则必须 TF 即 :亦即 : 故 : 900根据试验 ,草根与刀刃的摩擦角为 450 左右 ,为了保证刃口具有较好的滑切性能 ,所以刀片翼张角 ,通常取在 300 350 之间 . 角偏小 ,容易使草根轻易滑走 ,偏大则又增加阻力 . 1(上 )在这取 : =350 刀片横断面的角度参数 : 西北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 29 刀刃我们采用上磨刃 刀片容易入土 有碎土作用 , 越大则碎土作用越强 ,但角过大则会将耕松的土壤翻混而容易丧失水分 ,并使土壤侧移量大 ,还会增大阻力 150 刃角 i 是刀刃的磨角 ,此角越小 ,切断力越强 刃口太薄 ,容易磨钝 ,且强度差 ,易残缺 . 00角是刀刃的切土隙角 , 角太小 ,入土性能差 ,特别是在刃口磨钝后 ,不易入土 . 角一般 70 100 切土角 0是刃口刃面与水平基面的夹角 ,是刃角 即 : 0=I+ =300 材料选择 : 考虑到刀片的磨损严重 ,我们采用 进行淬火处理 . 见 2,工 ,装配要求 : (1) 刀片有左右之分 . (2) 刃口是上磨刃 . 麦田除 草机设计 30 使用说明书 为了帮助广大农民用户正确使用这种新型的麦田除草机,特编制了如下使用说明书。请农民用户务必在使用前认真阅读此使用说明书。 一 新购机器的安装,试运转: 1 用户购买本机后,若发现有缺少的零部件,或者部分零部件有缺陷,请用户及时与当地销售处或者直接与厂方联系。 2 本产品是对应 11力的 小四轮拖拉机而设计的,是小型作业机械。用相应的小四轮拖拉机带动即可。 3 若在有畦的田地作业,根据畦的宽度来调节两个仿行轮之间的宽度。根据麦田苗间行距的大小来调节装刀盘的间距。 4 注意:安装齿轮轴时,要从齿轮葙上口斜斜穿入安装。 5 机器正确安装后,应遵循下列步骤试运转机器: ( 1) ( 2)。进行作业时,把机具放下,并调整到所需的除草深度 5 8两个仿行轮都着地,若不着地就要调整。 ( 3)。根据工作地块土壤比阻的不同,适当改变前进速度,增大或者减小切土进距。 ( 4)。 在作业中,要经常观察仿行轮是否粘土;是否运转自如,有没有捞爬现象。 ( 5)。地头转弯时,将机具升起(但也不要升起过早,以免漏除),切断动力输出轴动力。 二 机器的正常使用 : 1. 该机具可与 11三点后悬挂小四轮拖拉机配套使用 . 2. 该机具主要靠自重来确定锄草深度 ,根据地表的硬度需要 ,由拖拉机液压系统通过上拉杆和下拉杆来调整锄草深度 . 3. 由于刀片的安装原因 ,机具的最外边两行只能锄一半 ,待拖拉机返回作业时 ,对未锄的半行加以锄除 ,不致漏锄 . 4. 通常以二档作业 使刀片的圆周速度过大 ,易损刀刃 ,再则 ,由刀片甩起的杂草与碎土块易压苗 ;若拖拉机前进速度太慢 ,则锄草效率低 ,再则 ,打击杂草和碎土效果差 . 5. 要求 :麦苗行向成直线 ,机具工作时 ,也呈直线前进 ,以免伤苗 . 其余步骤请参阅机器的试运转步骤。 三机器的日常维修,保养: 1 检修间隔期:四年一大修,二年一中修,一年一小修。 2 链条采用油浸润滑。在工作前进行保养时,将链条拆下放在液态黄油(将黄油加热,另加 30%的机油)中,让黄油浸入链条内部。冷却后使黄油凝固在链条西北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 31 内,使之自我润滑,可减少磨损。 3 对各润滑点每班加油一次,以保持良好的润滑条件。 4 每班作业 结束后,必须清除除草机上的积土,杂草。检查紧固所有的固定紧固件;若发现刀片等工作零件损坏,必须及时更换。 5 传动链条要用金属清洗剂清洗干净,并用沉淀后的废机油进行蒸煮,然后装入塑料袋,存放在通风干燥处。西北农林科技大学机械与电子工程学院 学士学位论文 1 摘 要 我国西部是干旱,半干旱地区,由于环境不断恶化,农业用水严重不足。免耕播种技术便被广泛推广。试验证明,该技术满足我国需要。但也伴随着病虫害和杂草增多等一系列问题出现。预防病虫害,锄除田间杂草成为免耕播种的关键课题之一,所以本文介绍了在麦田作业的一种新型除草机的设计方案及工作过程和主要部件的设计及结构特点。指出它采用一种矩形框架设计,采用一种新式锄草刀片。机具结构简单,使用方便,具有碎土作用强,不缠草以及具有护苗的作用,能够满足在免耕播种后,对麦田行向杂草予于锄除。对其发展前景做了展望,并对本设计的改 善提出期望。 关键词 :免耕播种 麦田除草 除草机 ur is in is in up a of in up a of in of in so a in of it a of a of is is of up of no in of is to in in As to its to no up in 田除草机设计 2 目 录 摘要 1 引言 3 一 定 5 二 7 三 10 四 16 五 19 六 23 七 26 八 28 九 32 十 结论 33 十一 35 1 种植机械 第一节 概述 种植机械主要由播种和移栽两大类机械组成。前者包括各种类型的撒播机、条播机和点播(穴播)机;后者主要是指旱地移栽机械。 根据用途,又可将播种机分为通用播种机和专用播种机。通用播种机的适应范围较广,能播多种作物的种子;专用播种机是根据某种作物的特殊要求设计的,只能适应一种作物播种的需要。 随着科学技术的发展及栽培方法的不断变化,用新的工作原理设计成的播种机,如精量播种机及适用于少耕法的联合播种机(即一次完成松土、播种、施肥及喷药)也已广泛用于生产。 一、播种方法 常用播种方法可分为撒播 、条播、穴播及精密播种四大类。 1撒播 将种子撒于地面,再用其他工具覆土的播种方法称为撒播。撒播的种子分布不均匀、覆土深度不一致,播种质量较差。这种方法原来用于人工播种,在用机械播种后虽出现过一些撒播机,但现在已经很少采用。近年来,撒播法被用于航空播种。由于飞机播种速度快、撒种均匀,可以适时播种和改善播种质量,所以用飞机大积撒播某些作物如水稻、牧草等已成为当前播种技术的发展方向之一。 2条播 将种子成行播入土中的方法称为条播。条播时覆土深度一致,出苗整齐均匀,播种质量较好。条播法应用很广,可用于播多 种作物,相应的播种机则称为条播机。 3穴播(也称点播) 在播种行内使几粒种子集中于一穴称为穴播。穴播法适于播种中耕作物,可保证行距及穴距准确,较条播法节省种子并减少间苗工作量。播棉花时还可提高棉籽的出苗能力。 控制种穴位置,使种穴纵向与横向均能成行,则称为方形穴播。方形穴播可纵向及横向中耕,提高中耕除草的机械化程度。方形穴播法一度在国外发展较快,但随着化学除莠剂的发展,目前已趋于淘汰。 4精密播种 精密播种的特点是播种量精确、株距精确和播深精确。谷物条播和中耕作物播种均可采用精密播种法。 精密条播的 特点是株距精确,与普通条播相比,种子在行内分布很均匀,因而有利于作物植株的生长发育,可提高产量。 中耕作物精密播种的特点是每穴只播一粒种子,用保证每亩株数来保证产量。它的优点是可以节省种子和省掉间苗工序,因而可省工。但必须保证种子发芽率和播种条件下的出苗能力,并防止病虫草害,以保证全苗。对某些发芽率低、田间出苗能力差的种子(如甜菜等),采用精密播种时可减少株距以增加播量,再用机械或辅以人工间苗来保证每亩株数。 5铺膜播种 播种时在种床表面铺上塑料薄膜,种子出苗后,幼苗长在膜外的一种播种方式。这种方式可以 是先播下籽种,随后铺膜,待幼苗出土后再由人工破膜放苗;也可以是先铺上膜,随即在膜上打孔下种。 铺膜播种有以下优点: ( 1)提高并保持地温。由于阳光可透过薄膜给土壤热量,而薄膜可隔断空气流动和土 2 壤以长波形式向空气辐射所散失的热量,因而有利于地温偏低时的种子发芽和幼苗生长。 ( 2)减少土壤水分蒸发。薄膜阻隔了土壤蒸发的水汽流入大气中散失,于是水汽聚集在地膜下窄小的空间内,使空气湿度很高,减少了水分蒸发;凝结的水汽,还可返回土壤,因而使耕层土壤有较高而稳定的水分。 ( 3)改善植株光照条件。薄膜本身及膜下的细微雾滴 对光有一定的反射能力,改善了植株下层叶片的光照条件,有利于提高作物的光合作用。 ( 4)改善土壤物理性状和肥力。由于水分的气态和液态循环变化使膜下土壤不断收缩和膨胀,灌溉水或雨水通过横向渗透作用浸润膜下土壤,使其比较疏松而不板结。而且温度较高、持水力强,有利于土壤微生物活动,可加快有机质分解,增强了土壤肥力。 ( 5)可抑制杂草生长。作物苗株周围均为薄膜覆盖封闭,杂草无法生长起来。 地膜栽培有许多优点,但成本较高、消耗劳力较多,技术要求也较高。作物收获后,残膜回收问题也未完全解决。所以目前主要用在花生、棉花、蔬 菜等经济价值较高的作物栽培上。 6免耕播种 自从 20 世纪中期美国开发免耕种植技术获得成功以来,世界各地对免耕技术给予了极大的重视。许多国家都在积极的试验和推广。免耕技术的基本内容是在前茬作物收获后,土地不进行耕翻,让原有的稿秆、残茬或枯草覆盖地面;待下茬作物播种时,用特制的免耕播种机直接在茬地上进行局部的松土播种;并在播种前或播种后喷洒除草剂及农药。根据气候环境和土地情况的不同,有些地区在施行免耕法的过程中,也用圆盘耙或松土除草机在收获后或播种前进行表土耕作以代替犁耕;有些地方,每隔两三年也用铧式犁或凿 式犁深耕一次。因此免耕技术在不同地区有不同的名称,如免耕法、少耕法、覆盖耕作法、直接播种法等。这种方法与常规耕作法相比,可以减少机具投资费用和土壤耕作次数,因而可降低生产成本、减少能耗、减轻对土壤的压实和破坏,并可减轻风蚀、水蚀和土壤水分的蒸发与流失。但是采用免耕法是有条件的,必须与作物栽培技术密切配合。由于不进行土壤翻耕,害虫杂草较多。故对灭草剂和杀虫剂的需要量较大,质量要求也较高。这就有可能抵消掉因少耕而节约下来的成本。免耕播种在免耕法中占有重要地位。 目前,某些作物(如大豆)采用精密点播和窄行密植平作 的方法,免去中耕作业,可以较大幅度提高作物的产量和降低作业成本,是一种新型的种植方法。 二、播种的农业技术要求 (一)播种的农业技术要求 播种的农业技术要求包括播量、行距、株距(或穴距)、播种均匀度、播种深度、覆土深度及压密程度等。各种作物的播种要求不同,同一种作物因地区、耕作制度的不同也会有很大差异。表 3 1 为我国华北、西北、东北、苏北、河南等地几种主要作物播种的农业技术要求。播种时应根据当地的农业技术要求。 表 3 1 几种主要作物播种的农业技术要求 项 目 作物 播 量 (斤亩) 播 深 (厘米) 苗幅宽 (厘米) 行 距 (厘米) 穴 距 (厘米) 覆土压密方式 小 麦 玉 米 大 豆 谷 子 高 粱 8 40 3 10 6 18 2 2 5 2 8 4 8 3 6 2 4 2 7 2 12 8 12 2 4 12 40 60、 65、 70 35、 60、 70 15 30 27 70 24 45 20 27 播后耢平,有的要求压密 播后耢平,春播时求压密 播后耢平,压密 播后耢平,春播时求压密 播后耢平,春播时求压密 (二)对播种机的要求 3 对条播机的要求为 :播种量符合农业技术要求、行距一致、播种均匀;种子播在湿土层上且用湿土覆盖、播深一致且符合规定;种子损伤率小。 对穴播机的要求为:每穴种子粒数一致(每穴种子粒数以 n 1 粒为合格, n 为每穴平均粒数,如穴播玉米要求 3 1粒的穴数不小于 85),穴内种子不过度分散,播深一致且符合规定,种子损伤率低。 对精密播种机还要求每穴一粒,株距精密(株距以 t 对播种机工作性能的质量指标尚无一规定,下面介绍一些具体数据以供参考; 1我国谷物联合播种机系列设计中,规定外槽轮排种器室内排种试验的 质量指标为: ( 1)总排量稳定性 平均偏差 c 2%;极限偏差 4 ( 2)总行排种量一致性 平均偏差 C 4;极限偏差 10 ( 3)种子破碎率 小粒种子 大粒种子 1 平均偏差 计算式为 式中 n测定次数 X每次排量,克 X平均排量,克 三、种子的物理机械特性 作物种子的物理机械性质与播种机的设计和使用有密切关系。与播种机有关的种子特性主要有:种子几何尺寸、种子容重、种子千粒重、种子相互间的摩擦特性、种子流动特性等。在设计气力式排种 器时还需了解种子的空气动力学特性。 一般种子的几何形状可以用长、宽、厚三个尺寸标出,其中以长度为最大尺寸,厚度为最小尺寸。 种子间的摩擦特性可用种子的自然休止角表示。如将种子倾侄成堆,由于种子间存在着摩擦力,便会自然形成一圆锥体,此圆锥体底角角即为种子的自然休止角。一般作物种子的自然休止角为 240 340,种子表面粗糙的可超过 550。表 3 表 3 2 几种主要作物的物理机械性质 作物种子 名称 种子尺寸(毫米) 千粒重 (克) 容重 (公斤 /升) 1升种子 粒数 休止 角 长 l 宽 b 高 c 粳 稻 冬小麦 谷 子 玉 米 高 粱 裸大麦 棉 花 大豆(北京) 大豆满仓金 绿 豆 亚 麻 4 4 0 3 515 91 78 7600 22454 23000 2540 27800 24940 1620 6700 4012 1842 1600 4000 27020 27025 27016 34030 33000 5500 24050 20015 3000 34030 %1 0 0 0 0i nm a 4 图 3种种子的流动特性 12345图 3播机工作过程示意图 1- 种子箱 23456789种子流动特性是以流动速度和能够通过的最小孔径来表示的。如能通过的孔径越小以及能够达到的流速越高就表示种子的流动性越好。种子流动速度与其尺寸、形状和表面状态等因素有关。此外,种子箱上排种孔的大小、形状和位置对种子的流动性也有很大的影响(图 3 1)。根据试验,如孔口配置在水平箱底上,且制成圆孔形状,则种子的流动较为理想。 为使种子适合于精密播种或提高 其播种均匀性,常对种子进行分级或加工处理,使种子的表面和颗粒体具有一致的尺寸和形状。 第二节 播种机的类型和一般构造 一、播种机的类型 按播种方法可分为撒播机、条播机、穴播机和精密播种机。还可进一步分为普通穴播机、精密条播机、中耕作物精密播种机等。按播种的不同作物则可分为谷物播种机、玉米播种机、棉花播种机、牧草播种机和蔬菜播种机等。实际上,很多播种机都有较好的通用性,可以播种多种作物,有些普通穴播机还可用于谷物条播或精密播种。所以,播种机可区分为谷物条播机和中耕作物播种机两大类。国产谷物条播机,大多 装有施肥装置,又称施肥播种机或联合播种机。有些中耕作物播种机在换装工作部件后,可用于中耕、培土、追肥、起垄等作业,又称播种中耕通用机或通用机架播种机。此外,还可按动力分为人力、畜力和机力播种机,机力播种机又可分为机引、悬挂及半悬挂式三种。 二、平作作物播种机的构造和工作过程 采用平作的播种方法所使用的播种机统称为平作作物播种机,主要分为小麦条播机和大豆平作精密点播机。 (一)小麦条播机的工作过程和一般构造 该播种机主要完成开沟、播种、施肥、覆土和镇压等工作。图 3 2为施肥播种机的工 5 作过程简图。播种机工作时, 开沟器在地上开种沟,种子箱内的种子被排种器排出。通过输种管落到种沟内。另外,肥料箱内的肥料,则由排肥器排入输种管或单独的排肥管内,与种子一起或分别落到种沟内,再用覆土器覆土,镇压器镇压而完成播种工作。 现以 2麦施肥播种通用机为例,说明条播机的一般构造。条播机的构造一般分两大部分(图 3 3):工作部件和辅助工作部件,工作部件主要包括外槽轮式排种器、外槽轮式排肥器、波纹式输种管和输肥管、双圆盘式开沟器和链环式覆土器。它主要适用于条播麦类作物,经过调整后,也可条播谷子、亚麻和油菜等小粒作物。在播 种的同时可兼施尿素、硫酸铵、硝酸铵和过磷酸钙等粒状或粉状的化肥。播种机的辅助工作部件主要包括机架、行走装置、传动装置及开沟深浅调节装置等。 机架是由型钢通过 足够的刚度以防止变形。机架前面通过三点悬挂机构与拖拉机联接。 行走轮用于播种时支持播种机和传动工作部件,现在国产的播种机大多采用胶轮代替过去的钢轮,用来减少工作进的滚动阻力。 传动装置采用链传动(图 3 4),由行走轮通过两级链传动驱动排肥轴,再由一对链轮传递给排种轴,而且通过调整排种轴和排肥轴的有效工作长度来调节播种 量和播肥量,该调节机构调节范围较大,调整可靠,比过去通过改变转速来调节播种量和播肥量有了较大的提高。 由于大马力拖拉机的广泛作用,播种机普遍采用悬挂装置与动力机械进行联接,省略了起落装置和动力分离机构简化了播种机结构。 图 3通用播种机 图 3传动路线图 1. 地轮 图 32大豆播种机 6 (二)大豆平作播种机的工作过程和一般构造 随着作物栽培技术的提高,特别是大豆平作、密植技术的广泛应用,使相应配套播种机械也有了较大的改进, 2列多功能精密播种机就是与上述栽培技术相结合的播种施肥机构。 该播种机械的结构如图 3 5所示,主要组成包括机架、种子箱、排种器、滑刀式肥料开沟器 、双圆盘式种子开沟器、双圆盘式链式覆土器和传动装置。工作时与动力机械以悬挂的形式进行联接,首先由滑刀式开沟器开出肥沟,通过外槽式排肥器实现种肥和底肥的施撒,滑刀式开沟器工作时滑切性能强,工作阻力小,拖推现象小。播种时由双圆盘开沟器开出深度均匀的种沟,并由窝眼式排种器实现精密播种,最后覆土器完成覆土工作。 由于该播种机械无需起垄,而且采用双圆盘开沟器和覆土器,使得工作时总阻力下降,降低了油耗和作业成本,同时也简化了播种机械的结构,提高了播种机械的使用可靠性。 同时该播种机械装配上起垄装置和改变施肥播种的间距, 也可以完成玉米的垄上精密播种,提高了机械的通用性,降低了机械投入的成本。 表 3 3 24 型多功能精密播种机的主要技术规格 项 目 多功能精密播种机 播种大豆状态 播种玉米状态 24 22 外形 尺寸 (毫米) 长 宽 高 1400 1250 1350 1400 1100 1350 作业行数 作业行距 排种器型式 种子开沟器型式 肥料开沟器型式 工作速度(公里小时) 计算生产率(亩小时) 配套动力(马力) 4 350 窝眼式 双圆盘 滑刀式 5 7 14 16 15 18 2 650 窝眼式 双圆盘 滑刀式 5 7 7 8 15 18 三、中耕作物播种机工作过程和一般构造 我国目前生产的中耕作物播种机大多是播种中耕通用机。它的行距较宽,对覆土压密的要求和对地面仿行的要求较高。同时,为了提高播种机械的通用性,麦类播种机和垄作作物播种机采用通用机架(图 3 6),根据播种作物的不同,更换不同的工作元件。为了与大马力拖拉机( 160马力以上)配套播种机械,也有很多作业行数在 10、 12甚至 16 行等大型专用垄作作物播种机得到了广泛应用, 图 3架 1 234567 7 播种的作物主要为大豆和玉米。如 图 3 7所示。该机的主要工作部件有窝眼式排种器、外槽轮式排肥器、滑刀式开沟器、刮板式覆土器及镇压轮。辅助工作部件为机架、单体式种子箱、传动装置、行走装置、传动装置以及液压控制系统。 工作时,每一行由一个单独的种子箱,排种器和开沟器组成一个播种单组,各播种单组通过平行四杆仿形机构与主梁连接,种子箱与开沟器固定联接,因而开沟器入土量大,入土能力强,仿形性能好。排种器为双排或四排窝眼轮,播种部位低,播量均匀,播种准确,不伤种并能适应较高的作业速度,作业效率高。同时播种单组可根据需要来改变安装位置以调整行距。行走 轮安装在主梁上,在工作位置时,用来支承机体重量,限定主梁的位置并通过传动机构来驱动各工作部件,常用中耕作物播种机的主要技术规格见表 3 4。 表 3 4 常用中耕作物播种机的主要技术规格 型号 技术规格 22型 2 24型 212 型 26型 适合作物 播种行数 排种器型式 行距(厘米) 工作速度( km/h) 生产率(亩小时) 配套动力(马力) 大豆、玉米 2 窝眼式 60 70 5 7 7 8 12 15 大豆、玉米、小麦 6 窝眼式 60 70 5 7 20 25 60 80 大豆、玉米 4 窝眼式 60 70 5 7 14 16 28 35 大豆、玉米 12 窝眼式 12 100 150 160 200 大豆、玉米 6 气吸式 60 70 6 8 30 35 60 80 四、撒播机 用机器撒播,在某些情况(如在牧场上大面积播草籽,在水稻未收割前,在田间撒播绿肥种子,在林区大面积撒播树籽等)比用其它方法更快速和方便的多。撒播机可以按动力、撒播装置的机构、拖拉机的悬挂方式和料斗的容量进行分类。外观结构如图 3 8( a)( e) 所示。撒播机的构造,一般都比较简单,除有一个种子箱和一个排种器外,主要就是由旋转叶轮构成的撒播器。图 3 9表示排种机构。工作时,种箱内的种子,利用机体振图 3精播机总装配图 1234567891011121314151617181920212223242526272829303132 8 图 3升飞机撒播机 1- 种箱 2345678动和搅拌器的作用,不会引起搭拱现象而靠自重落下,从底部排种门落到高速旋转的撒布轮上,落到撒布轮上的种子,靠离心力撒布在地表面。在摇动式上,用左右摇摆的滑槽代替撒布轮撒布种子。 图 3 11表示用直升飞机进行水稻航空播种撒布装置图例。种箱容量约为 装置安装在机体两侧。播量最高约为 6kg/s,撒布轮转速约 1000r/部用直流电动机驱动。运转 是利用机内的开关控制继电器箱内的各继电器进行的。 飞行速度约为 14m/s,高度 5 30m,有效撒布宽度 18 20m,风速在 5m/业方法除操作人员外,在地面需要装载种子人员以及指示播种开始点和返回点的旗手。此外,在作业场所附近需要有直升飞机机场。 作为水稻灌水航空播种问题,播种后由于风力形成波浪,使稻谷移动到靠近田埂处。作为防止措施是控制耖田之后到播种的日期,利用水的管理调整土壤条件,具有一定的效果。 五、铺膜播种机 铺膜播种机基本上是由铺膜机和播种机组成。目前铺膜机已有很多品种 。包括单一铺膜机,作畦铺膜机、旋耕作图 3代表性的撒播机 1- 种箱 23489室 1011(a)悬挂式撒布机 (b)悬挂式摇动撒播机 (c)牵引式撒播机 (d)牵引式撒播机 (e)自走式撒播机 图 3代表性的排种机构 1- 撒布轮 23456图 3种播种方式 (a)全面播 (b)条播 (c)两侧播 (d)右播 (e)宽幅播 (f)左播 9 畦铺膜机、播种铺膜机和铺膜播种机等,其铺膜过程大致相同。 铺膜播种机的工作过程如图 3 12所示,开沟器 1开出畦沟后,镇压辊 2压平畦面,展膜辊 3将膜卷 10上的塑料薄膜 9展放到畦面上,然后由压膜辊 4压紧,圆盘式覆土器 5在畦的两侧将土壤覆盖到薄膜边上压住薄膜。装在压膜辊后面的穿孔播种装置 6在已铺放好的膜上按要求的株行距打孔、开出种穴并播下种子。最后由后面的圆盘覆土器 7再次覆土并由镇压辊 8将浮土压实。这种播种机还可以加装排肥装置 11在前面施肥。 铺膜时要求薄膜平展、折皱少、破损 率低、压得紧。为此,畦面土壤应平整松碎,薄膜在挂膜机构及压膜辊作用下,具有纵向及横向拉伸,提高铺膜平整度,节约用膜量。 播种部件大多采用鸭咀式打孔开穴器、内充式窝眼排种器。 六、免耕播种机 免耕播种机(或称直接播种机),是在没有进行耕翻的土地上工作,由于土壤坚硬,地表还有秸草等覆盖物,因此,免耕播种机的主要特点就是具有较强的切断覆盖物和破土开种沟的能力,其他则与普通播种机无异。为了提高破土开沟能力,免耕播种机的开沟器,一般都在前面加设一个破茬圆盘刀,或采用驱动式窄形旋耕刀,从破碎残茬或疏松种沟土壤。 免耕播 种机用圆盘开种沟时,需要很大的压力,为了满足这种需要,图 3 13 所示是这种播种机的三圆盘式破茬开沟器及所采用的一种特殊加压方式,图中弹簧的上端与控制横梁伸出支臂相连。横梁两端则由两个下端铰接在机架上的双作用油缸支撑。油缸伸长时,可将开沟器提升到运输位置,油缸缩短时,通过弹簧将播种机的重力转移到开沟器的拉杆上,以增加圆盘的入土压力。圆盘入土深浅,则利用在油缸行程上增加或减少调节块来控制。前后圆盘的相对深浅由螺母 现有的免耕播种机也有与松土除草机结合成为一体,将松土、除草、播种、施肥几项作业同时完成的 。图 3 14 所示的免耕播种机有四排锄铲,前后两排用来松土除草,中间两排与播种开沟器结合起来。一面松土整地,一面播种,还同时施放肥料。 为了提高播种的准确性,减少机械式排种器对种子产生的机械损失,在垄作作物播种图 3膜播种机工作过程 12345) 67圆盘覆土器(后) 8 9 10 11 10 机械上越来越多地使用气力式排种器,如气吸式、气吹式和气送式等,使播种质量得到了较大的提高。 同时,为了保证在工作过程中排种器工作的稳定性,避免在播种时出现漏播和少播现象,在每个排种器出口安装了播种监视装置,随时监视排种器的工作情况,当出现异常情况时,及时报警。 图 3免耕播种机 a开沟器增重装置 b. 三圆盘开种沟器 图 3锄产式免耕播种机 1. 松土除草铲 叠踏板 11 第三节 排种器 排种器是播种机的 主要工作部件,配置在种子箱底或开沟器上方。常用排种器可分为条播和穴播两大类。条播排种器有外槽轮式、内槽轮式、拨轮式、勺式、磨盘式、离心式、气力式;穴播排种器有各种型孔盘(水平的、垂直的、倾斜的)、窝眼轮式、型孔带式、离心式、指夹式以及各种气力式(气吸式、气吹式及气送式等)。 对排种器的要求是:播量稳定可靠、排种均匀、不损伤种子、通用性好、播量调整范围大、调整方便可靠等。 一、条播排种器 (一)外槽轮式排种器 1外槽轮式排种器的特点 我国大部分谷物条播机均采用外槽轮式排种器。其特点是: ( 1)通用性好,能 播各种粒型的光滑种子如麦类、高粱、豆类、玉米、谷子和油菜等。国产条播机上采用的小槽轮排种器(槽轮直径为 适于播麦类、高粱等中等粒型的种子;可播大豆、玉米等大粒种子,但伤种率稍高;也可播谷子、油菜等小粒咱子,但播量稳定性及排种均匀性较差。 ( 2)播种量稳定,受地面不平度、种子箱内种子存量及机器前进速度的影响较小。 ( 3)播量调整机构的结构较简单,调整方便可靠。 ( 4)各行播量一致性较好,但种子在行内分布有脉动现象,均匀性较差。 ( 5)构造简单、制造较易。 2外槽轮式排种器的构造及工作原理 国 产条播机上大多采用小槽轮式排种器(图 3 15)。它由排种盒、排种轴、外槽轮、阻塞套及排种舌等组成。排种轴通过轴销带着槽轮转动,用槽轮齿将种子排入输种管。槽轮转动时,阻塞套不转。内齿形挡盘(又叫花挡板)则随槽轮一起转动。阻塞套与内齿形挡圈可防止种子从种子盒两个侧壁漏出。 槽轮转动时,凹槽内种子随槽轮一起转动。另外,在槽轮处面有一层种子随槽轮齿及凹槽内种子一起转动。另外,要槽轮外面有一层种子随槽轮齿及凹槽内种子一起转动。这一层种子称为带动层(图 3 16)。在带动层外,则是不流动的静止层。带动层内种子的运动速度低 于槽轮的圆周速度,且向外递减为零。 12 图 3槽轮排种器 1- 排种轴 2345678910凹槽排种和带动层排种均为强制排种,因而外槽轮排种器的排种量比较稳定。但是,凹槽排种具有脉动性,使种子在行内分布的均匀性较差。 槽轮在排种盒内的伸出长度,称为槽轮工作长度。轴向移动排种轴,可改变槽轮工作长度,以调节播量。在外槽轮排种器上,采用下列措施来改善排种质量。 ( 1)提高排种器的通用性,可通过改变排种间隙或槽轮转动方向实现。 槽轮与排种舌的间隙,称为排种间隙。此间隙过小,则种子损伤率增大;间隙过大,则降低播量稳定性。在小槽轮排种器上,排种舌有低、中、高三个位置,相 应的排种间隙为 20、13和 8毫米,可用来播大、中、小粒种子。这种靠改变排种间隙来适应种子尺寸而槽轮转向不变的排种器,称为下排式排种器。 图 3槽轮式排种器 1- 排种杯 234567轴 8图 3动层曲线 b 13 槽轮旋转方向可变的排种器,称为上、下排式排种器。下排时用于排中、小粒种子(排种间隙不变);槽轮反转时,种子从上面排出,称为上排,适于播玉米、大豆等大粒种子(图 3 18)。上排时可降低大粒种子损伤率,但强制排种作用稍差,地面不平时会影响排种均匀性。国产条播机上大多采用下排式排种器。 ( 2)提高各行排量一致性 可通过提高制造精度或个别调整槽轮工作长度来实现。 在小槽轮排种器 上,槽轮和阻塞套的外侧,各有一卡箍(图 3 17)。卡箍用螺栓夹紧在排种轴上,起轴向定位作用,还可用来消除槽轮与阻塞套的间隙和个别调整槽轮的工作长度,使各行播量一致。但调整比较麻烦,使用不不很方便。在有些播种机上,则靠制造精度来保证各行播量一致。如美国国际收获机公司的 620型谷物条播机上,槽轮及阻塞套为含油粉末冶金制品,排种杯用锌合金硬模铸造,提高了零部件尺寸及装配精度,既改善了各行排量一致性,还增加了零件耐磨性,但制造成本很高。 ( 3)提高排种均匀性 现有谷物条播机上,将排种舌在出口处制成斜线,使同一齿槽内的种子有先有后地排入输种管内,以减少齿槽排种脉动性的影响,提高排种均匀性。在国外有些播种机上,还采用螺旋槽轮(图 3 19),试验表明,可提高排种均匀性。上述改进措施都未能从根本上改善排种均匀性,故槽轮排种时出现的脉动现象,仍是外槽轮式排种器的基本缺陷。 3外槽轮式排种器的主要参数 外槽轮式排种器的主要参数有槽轮直径、工作长度、齿槽数、齿槽断面形状及槽轮转速等(见表 3 5) 表 3 5 几种外槽轮式排种器的主要参数 机 型 槽轮外径( 槽 数 齿底直径( 槽弧半径( 槽轮长度( 最大工作长度( 10 及 610 1 1 12 12 10 10 9 32 40 38 5 47 33 34 42 42 图 3子下排和上排 14 图 3旋式外槽轮 ( 1)槽轮直径 d 槽轮直径越大,则每一转的排种量越大,排种能力越强。因小粒种子的播量较小,如槽轮直径过大,则必须相应地减小槽轮工作长度或降低转速。这样会使排种的均匀度降低,有时甚至无法满足小播量的要求。 播大粒种子时,如槽轮直径过小,则须相应 增大槽轮转速,致使种子损伤率增加。 国产条播机大多以播小麦等中等粒型的种子为主,原来采用的槽轮直径为 1毫米两种,近来多数播种机采用 小粒种子时,槽轮直径不宜过大,可取 d 24 28毫米;在播大粒种子为主时,可取 d 50 54 毫米或更大。 ( 2)槽轮工作长度 L 槽轮最大工作长度可根据条播机最大设计亩播量并参照槽轮最高转速来确定。槽轮实际工作长度必须保证种子能正常流动。由试验可知,槽轮最小工作长度不得小于种子长度的 则种子流动不畅,容易局部架空,影响排 种均匀性。工作长度过小还容易伤种。 ( 3)齿槽数 槽数太多,使种子损伤率增加;槽数太少,会减少带动层厚度,并降低排种均匀性。常用外槽轮为 10齿或 12齿。 凹槽断面常为圆弧形,槽弧半径为 8毫米。播大粒种子时,可适当增大槽弧半径,但不要过大地增加凹槽深度。在以播小粒种子为主的排种器上,可增加凹槽数,减小凹槽断面尺寸。 ( 4)槽轮转速 n 转速过高,会增大种子损伤率;转速过低,排种不均匀。一般外槽轮的转速为 8 50转分,最大不超过 100转分。 ( 5)槽轮排种能力 外槽轮式排种器的 最大排种能力 亩)应大于或等于农业技术要求的最大亩播量 Q(斤亩)。 式中 轮每转最大排种量,与槽轮最大工作长度 轮尺寸、带动层厚度等参数有关,克转 大排种传动比 轮转速,转分 亩)(斤 /)1( m a xm a xm a x n )n(i 15 图 3盘 轮转速,转分 D地轮直径,米 b行距,米 地轮滑移率 如果排种能力达不到要求,则可加大传动比或在设计时增大槽轮长度。 (二)磨盘式排种器 磨盘式排种器是我国自行研制的,它可以 很方便地换装到水平圆盘排种器上,使原来的中耕作物播种机能条播谷类作物,以扩大播种机的通用性。 磨盘式排种器的构造和工作原理:磨盘式排种器主要用于条播中小粒光滑种子。它的主要工作部件是一个在种子筒内水平回转的带有磨纹的圆盘,称为磨盘(图 3 20)。磨盘与种子筒底座之间,留有间隙 h(图 3 21b)。磨盘回转时,在离心力及磨纹推力作用下,使种子由中心向外移动,从种子筒底座上的排种口处强制排种。多余的种子在磨盘边缘处按螺旋线方向上升,再通过磨盘上的喂入口进入排种间隙。如果在种子筒底座上开几个排种口,则一个种子筒可条 播几行,因而可很方便地将中耕作物穴播机改装成条播机。 改变排种孔的大上和磨盘转速。可以调节播量。用高度调节插板改变磨盘在立轴上的安装位置,可以调节排种间隙以适应大小不同的种子。 图 3盘式排种器的构造及工作原理 1234567 排种孔环 8 16 但磨盘式排种器在使用过程中,播量稳定性差,而行播量的一致性更差。其主要原因是各排种口的形状和尺寸误差以及排种间隙的误差造成的,无法达到播种的农业技术要求,因此现在使用较少。 (三)其他条播排种器 1内槽轮式排种器 排种器的工作部件是一个内缘带凸棱的圆环(图 3 22),称为内槽轮。它与排种轴一起转动。工作时种子从种子箱经过排种 杯流入内槽轮,内槽轮将种子带到一定高度,然后靠重力下落到输种管内。 内槽轮排种器对种子,特别是大粒种子的损伤率低。但因凸棱影响,排种时有脉动现象。它主要靠改变排种轴转速来调节排种量,因而传动比较复杂。这种排种器用在欧美一些条播机上。 2拨轮式排种器(图 3 23a) 这种排种器安装在种子箱的下外侧。它的排种轮(图 3 23b)和外槽轮的形状很相似,工作质量也相近。只是拨轮的工作长度不能改变,调整播量全靠改变拨轮转速,故传动机构比较复杂。如丹麦诺尔达斯坦公司的一种条播机系列上就装有 60 种传动比的齿轮箱。目前这 种排种器被用在欧洲的一些播种机上。 3转勺式排种器( 3 23c) 在排种器的工作圆盘上装有一圈舀勺。舀勺伸出另一圆盘进入排种杯。其工作原理和上排式外槽轮相似,利用舀出式原理排种。改变勺的伸出 量和圆盘转速,便可改变排种量。这种排种器通用性较好,但排种均匀性较差,且排种质量受地形起伏的影响较大。这种排种器曾被用于一些东欧国家的条播机上。 图 3槽轮式排种器 1234图 3轮式及勺式排种器 12 17 图 3心式排种器 1234567图 3力式条播机排种过程简图 12345674离心式排种器 离心式排种器的主要工作部件是一个高速回转的排种锥筒。种子从进种口进入锥筒后,受离心力作用而从排种口排入输种管内。因排种口是按圆周均布的,所以一个排种 器可播多行。这种排种器构造简单、重量轻、排种均匀度好。但要求制造质量较高,且每转排种量因排种锥筒的转速而改变,故不利于保持稳定的亩播量。英国的巴姆福特公司生产带这种排种器的播种机,称为离心播种机。 5气力式条播装置(图 325) 在气力式条播机的种子箱底,装着一个大直径的排种轮,用来将种子排入气流管道。进入管道的种子被气流输送到分配器处,然后通过气流输种管进入种沟。每个分配器上可装 6 8个气流输种管。如果采用二次分配,则一个排种轮可播种 64 行之多。因此可简化排种装置的构造,提高播种机的通用性。 二、穴 播排种器 穴播排种器用于中耕作物的穴播或单粒精密播种。穴播及精密播种对播种质量的要求比较高,影响工作质量的因素也较多,这些因素大多与排种器有关。现分述影响穴播机工作质量的主要因素。 排种器每次排种粒数 它取决于排种器的结构和运动参数。排种粒数的误差在穴播时影响每穴种子粒数合格率,在精密播种时产生漏播和重播; 种子在投种过程中所受的干扰(如导种管壁的碰撞等)它影响株距或穴距合格率并使穴内种子分散; 投种高度 排种器的排种口(或成穴轮排种口)到沟底距离称为投种高度。投种高度越大,则种子到达沟底时的速度越大, 碰撞沟底而弹跳,影响精密播种的标距或使穴内种子分散; 种子在机器前进方向的绝对水平分速 此速度为排种器在排种时的水平分速(相对速度)与机器前进速度(牵连速度)之和。绝对水平分速越大,种子与沟底碰撞及弹跳越厉害,播种质量越差。如果排种器排种时的水平分速与机器前进速度相等相反、互相抵消,则为“零速”投种。这时种子与沟底没有水方向的碰撞,工作质量最为理想。但是,随着 18 高速播种的发展,绝对水平分速越来越大,成为影响播种质量的重要因素。 减少绝对水平分速的同时还必须相应地降低投种高度,否则会增加种子在导种管内的碰撞。 此外,开沟器结构形状、覆土器、压密轮等也会影响播种质量。 (一)圆盘式排种器 圆盘式排种器主要用于中耕作物穴播和单粒精密播种。按圆盘回转平面的位置可分为水平、倾斜和竖直三型式。水平圆盘排种器构造比较简单,充种时间较长,充种性能好,工作比较稳定,但清种时采用滑动硬质材料清种,对种子的损伤严重,同时从排种口到种沟沟底距离(投种高度)较大,种子在投种过程中受导种管管壁的阻碍,而且,在沟底的弹跳较大,会影响株距而降低株距合格率。采用倾斜圆盘可降低出种口高度,但其传动比较复杂。竖直圆盘排种器投种高度小,圆盘的后向分 速可部分抵消机器前进速度,降低种子到达沟底时绝对速度的水平分速,减少种子在沟底的弹跳,其传动也比较简单。但竖直圆盘型孔的充种性能稍差。在高速作业时,圆盘式排种器充种都比较困难,因而使播种质量变劣。因此,在中耕作物播种中较少使用圆盘式排种器,现以水平圆盘为主,来说明圆盘式排种器的工作。 水平圆盘排种器的构造及工作过程 在播种机上,每一行有一个单独的种子筒,它与开沟器连接成一体。在种子筒的底座上,装着水平圆盘排种器(图 3 26)。排种器的主要工作部件是一个水平排种圆盘。排种盘在种子筒底座上水平回转,将充入盘周 型孔内的种子带到下种口排出。排出的种子通过导种管进入种沟。在排种盘的上方装有刮种器及推种器,前者刮去型孔上多余的种子,后者将型孔内的种子推入下种口,以防型孔堵塞。 排种盘有周边型孔式(称为槽盘)及型孔式(称为孔盘,可为圆孔、椭圆孔或其他型孔)两类。周边型孔式对种子粒型的适应性比较好,所以应用较多。 图 3带式排种器 123种刷轮 4567图 3平圆盘排种器 123456791011图 3带式排种器 123种刷
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