电磁振动棉花精密播种装置的设计

潍坊学院本科毕业设计PAGE目录1.绪论 11.1研究的目的和意义 11.2常见的几种精密播种装置 31.3课题主要研究内容 42.电磁振动式棉花精密播种装置的设计 42.1电磁振动播种装置的整体设计方案 42.2机架的设计 62.3电磁振动排种器的设计 62.3.1电磁振动排种器的工作原理 62.3.2种子的受力分析 82.3.3种子的运动分析 102.3.4电磁振动式棉花精密排种器主要参数的设计 112.3.5排种盘基本结构尺寸 122.4分流回收装置的设计 142.4.1分流通道的基本结构及动作过程 152.4.2孔的设计 162.4.3电磁铁和弹簧的选择 182.5钵盘输送机构的设计 192.6其它附属设备 203.结论 20结束语 21参考文献 22致谢 23PAGE24分流式电磁振动棉花精密排种装置的设计学生：万子明指导教师：刘永洪摘要：棉花营养钵育苗移栽是具有中国特色的植棉手段之一，在我国内陆棉区已得到较大规模的推广应用。实现棉花机械化精密播种是进行棉花工厂化制钵育苗的关键，但是近些年来，对棉花种子尤其是光籽棉种机械化精播的研究及相关设备几乎是空白。本课题在对多种播种装置的比较研究的基础上，提出了电磁振动式棉花精密播种的思想。为了实现光籽棉种的单粒精播，设计了电磁振动式棉花精密播种装置，该装置主要包括电磁振动排种器、分流回收装置和钵盘输送机构。通过对电磁振动排种器工作原理的分析，得出了实现种子连续前移的条件，在此基础上完成了对电磁振动排种器的参数选择，在保证棉种单列有序排列的前提下，完成了排种盘基本结构尺寸的结构设计;根据棉种的形状尺寸设计出了孔的形状尺寸和分流装置的结构形式。实现了种子的单粒精密播种，单粒率达到了90%以上。关键词:棉花，电磁振动，精密播种，控制DesignofDiffluenceElectromagneticVibrationCottonPrecisionSeedingDeviceStudent：wanzimingTeacher：liuyonghongAbstract：Growingandtransplantingseedlingofcotton,whichisoneofChinesecottonplantingmethodshasbeenwidelyappliedandpopularizedthroughoutthecottonplantingareasinourcountry.Thekeyprocessofindustrializedbowl-makingandgrowingofcottonistherealizationofmechanicallyprecisionseeding,butthestudyonthetechnologyandequipmentofmechanicallyprecisionseedingofcottonseedisstillblank.Inthispaper,electromagneticvibrationprecisiontheoryusedincottonprecisionseedingwasputforwardfirstly.Electromagneticvibrationcottonprecisionseederwasdesignedtorealizeprecisionseedlingofbarecottonseed.Thisseederwascomposedofthreeparts,whichwereelectromagneticvibrationfeeder,diffluentdeviceandbowlfeedingdevice.Throughtheoryanalysisofthefeeder,thecontinuousslippageconditionofcottonseedwasgained,whichprovidedtheorybaseforthedesignofelectromagneticvibrationfeeder.Andonthebaseofordinalsingle-lineofcottonseedthestructuredimensionsofelectromagneticvibrationfeederweregot.Accordingtothefigureanddimensionofcottonseed,thefigureanddimensionofholeanddiffulentdevicewasdesigned.Precisionseedingwasachievedandrateofholeswithsingleseedisover90%.Keywords:cotton,electromagneticvibration,precisionseeding,control前言棉花是我国重要的经济作物，种植历史已有5000年之久，但长久以来种植方式仍然是人工播种，效率低，方式落后，还要占用大量的人力资源。因此，急需开发一种棉花精密播种装置。电磁振动应用于播种装置在很多领域已经取得了突破，小到谷种，大到玉米、花生都已经出现了电磁振动播种机，但长期以来电磁振动理论应用于棉花播种装置在国内一直是一块空白，因为棉种形状及其不规则，又无法像其它种子进行丸粒化处理，因此研究工作一直无法取得突破。本论文第一次将电磁振动理论应用于棉花播种装置的设计，完成了整套装置的设计：包括电磁振动装置、分流回收装置、钵盘送进装置三大部分。其中电磁振动装置实现精密排种，分流回收装置是将电磁振动排种器排出的种子准确的送到营养钵中，并且完成种子的回收，钵盘送进装置完成营养钵的传送。本装置在工作过程中单粒率达到90%,满足预期的精度要求。1.绪论1.1研究的目的和意义棉花是我国农业生产中一种主要经济作物，主要产棉区分布在新疆、山东、河南、湖北、江苏、山西、安徽等省份。据统计，2006年我国的棉花种植面积约为540万公顷，棉花总产量约为594万吨，位居世界前列。近几年来，由于棉田投入增加，棉农比较利益下降，收入增加缓慢，定苗工序繁重，影响了棉农种棉积极性。因此，必须推广节本增效工程技术。种植机械是农业机械中最大的一个家族，完成着农业生产中最基本最重要的一环——播种，播种质量的好坏直接关系到农作物的出苗情况和产量。围绕高产、优质、高效农业的发展，开发节约型农业所需的技术与设备己是我国农业机械技术的主攻方向。如免耕、少耕机具，深施化肥、地膜覆盖机械，精量与半精量播种机等。精密播种是指按精确的粒数、间距和播深，将种子播入土中。它可以是单粒播种，也可以将多于一粒的种子播成一穴，要求每穴粒数相等。精密播种是一项省种、省工、苗全、苗壮，增加产量的一项农业新技术。精密播种具有省种30%-50%,省间苗工时4-8个工/公顷，增产10%-30%的优点，精密播种能降低农业生产成本，提高产出效益，是今后发展农业生产，增加农民收入的一项重要措施之一。许多发达国家非常重视精密播种机的研究和推广，已实行了单粒精播，而我国正处在研究、试验、推广阶段，国家“十五”期间确定在河北省开垦1000万亩优质棉基地、引进优质棉籽进行精密播种。棉花精密播种技术的研究、引进、试验工作存在着认识问题，也有技术问题，但最终体现在精密播种机具的不完善，精密播种各环节不配套。由于精密播种可以保证种子最合理分布，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，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，精密播种机己成为现代播种技术的主要特征，成为播种的主要发展方向。精密播种技术经历了两个主要阶段:在种子加工、农药、除草剂等技术不完备的条件下，精密播种最初是对玉米、棉花等中耕作物从条播发展为定量穴播。在育种和种子加工技术逐渐成熟以后，对精密播种的要求就提高到单粒穴播。工厂化育苗在本世纪60年代由美国人开发，于80年代初在欧美、日本等国家推广应用。至今，工厂化育苗已发展成一项成熟的农业先进技术。工厂化育苗是指在人工控制的最佳环境下，运用机械化、自动化手段，采用科学化、标准化技术及现代企业的管理方式，按一定的生产流程，使育苗生产达到快速、优质、高效、成批而稳定的生产水平。实现种苗的工厂化生产、商品化供应，是传统农业走向现代农业的一个重要标志。工厂化育苗即是在育苗工厂(温室)中采用机械精密播种，并在塑料苗盘上培育出适合移栽的种苗，然后进行大田移植，以实现播种和育苗过程机械化、工厂化生产。当前国际上使用最广泛的工厂化育苗体系是穴盘育苗系统。穴盘育苗就是用一种称为“穴盘”的容器作为工具的育苗方式。我国在园艺和棉花生产中早有了多年推“营养钵”的容器育苗的经验，营养钵育苗是一次成苗，在寒冷季节用保护地进行育苗，创造合适的气温和水分条件，育成茁壮的成苗。到大地转暖时，从暖棚中移栽到土地或者大棚中，这样能提早种植季节且保证成活率。而所谓的穴盘，也可以看作是把许多营养钵连成一体的连体钵。现代的穴盘已经逐渐规格化，一张穴盘上连接几十个甚至几百个大小一致、上大下小的锥形小钵，每一个小钵称之为“穴”，穴与穴之间紧密连接，这样就达到最大的种植密度，而且，现代穴盘育苗已不再用土作基质，改用泥炭、硅石、珍珠岩等轻材料作基质。在温室、暖棚中育苗时，苗的密度大大增加，节省了温室、暖棚的基建投资和冬季采暖耗费，使育苗场固定成本和生产成本降低，加上劳力耗费也相应节省，团此经济效益显然大为提高了。棉花营养钵育苗移栽是具有中国特色的植棉手段之一，对棉花早发、提高棉花生产品质具有重要的作用——既符合人多地少、劳动力资源丰富的国情，也满足了精耕细作、高产优质高效的生产需要，在我国内陆棉区己得到较大规模的推广应用。其中播种质量的好坏直接影响育苗的质量及作物的产量。在制钵育苗中，穴盘精密播种是一个影响育苗的重要工序。穴盘精密播种是现代工厂化育苗技术的一个重要环节，穴盘精密播种是将种子精确的播入装有基质的穴盘穴孔内的一种现代化播种技术，一般实行一穴一粒。实现棉花种子机械化精播是进行棉花工厂化制钵育苗的关键，但是近些年来，对棉花种子机械化精播的研究及相关设备几乎是空白。所以在己有研究的基础上，结合现有种子精播技术研制一种适合我国国情的、自动化程度高、性能先进的精量播种生产线对实现棉花的工厂化制钵育苗具有很高的实际生产意义。1.2常见的几种精密播种装置根据精量播种的原理不同，播种机分为吸附式(吸嘴式、板式、齿盘转动式)播种机、磁性播种机、针式播种机和抽板式播种机等多种形式。（1）齿盘转动式播种器是一种机械式播种器，主要部件是一组可以转动的凹齿圆盘。其原理是齿盘利用盘缘上的凹齿将种子带出，在护种板的保护下到达穴盘的上方，在重力的作用下落入同步运动的穴盘的种穴中，实现穴盘播种。根据穴盘孔数和种子粒径可选换齿盘。该装置结构简单，生产效率高。缺点是它对种子的大小和形状要求比较严格。（2）抽板式播种器也是一种机械式播种器。主要部件是一块开有眼孔的抽板。在曲柄连杆机构的带动下使抽板往复运动，当抽板上的眼孔和滚筒上的眼孔相对时，种子靠重力作用落入穴盘种穴中。根据穴盘孔数和种子粒径可选换抽板和底板。该装置对种子外形尺寸要求较高，一般需对种子进行九粒化处理，且播种过程中伤种严重，生产率低。（3）磁力式排种器。它的工作原理是利用磁铁相互吸引的性质制成的，在种子上附着带磁性的粉末，用磁极吸引，然后用消磁的方法使被吸的种子靠重力落入穴盘种穴中。该装置播种精度较低，特别是难以保证每穴一粒的要求。（4）气吸式排种器。它的工作原理是利用负压设备产生一定的负压，使种子在吸孔的吸附力的作用下被带出种箱后切断气流，种子在自身重力的作用下落入穴盘。这种设备对种子的外形尺寸要求不高，不易伤种，播种精度较高，生产率较高，但是应用性差，对不同颗粒大小种子需更换吸嘴。（5）电磁振动排种器。它的工作原理是利用经半波整流的电流产生变化的电磁吸力，在变化的电磁吸力的作用下，排种盘产生伴随着扭动的上下垂直振动，种子在振动的作用下形成均匀的种子流，沿着相应的轨道由排种口排出，落入送进的钵盘中。该装置对种子的形状尺寸要求不高，调节方便，结构简单，不伤种。目前，排种器又有了新发展.如液力排种器、集排式排种器等。其中一阶或多阶集排式排种器己在欧洲国家广泛使用，取得了较好的作业效果。集排式排种器又称集中排种器。集中排种器或中心排种器(或系统)是排种器发展的最高成就，是指一个排种部件、一个种子箱或一个统一输种系统同时进行3行或3行以上的多行播种的装置，有的多阶集排式播种机己达到一器60余行的播种能力。它是对一器一行排种器的革新和发展，是播种机高速高效的需要，也是排种器结构原理多样发展的结果。根据结构原理和应用范围，集中排种系统可分为机械式、气流式、气压气送式等集排。1.3课题主要研究内容本课题的研究内容主要包括:(1)电磁振动式棉花精密排种器的主要参数设计:通过对电磁振动排种器工作原理的分析，得出实现棉种在排种盘内单列有序排列和快速平稳前进的条件，并在此基础上，求得电磁振动排种器的各个主要参数的设计计算方法，从而为电磁振动式棉花精密排种器的设计提供了理论依据。(2)电磁振动排种装置的整体设计:根据棉种的特性选择合适的排种器，并根据实际情况具体设计电磁振动排种器的结构;根据光籽棉种的结构形状尺寸在排种装置上设计一套合适的分流回收装置，从而实现种子的分流回收和单粒排种:由输送带的运转带动钵盘的前进，完成钵盘的送进。2.电磁振动式棉花精密播种装置的设计2.1电磁振动播种装置的整体设计方案本课题要研究的是棉花单粒精播技术，机械装置必须根椐要实现的功能来设计。播种的基本过程分为排种、分流和钵盘送进三个部分，所以要求必须配备排种器、种子分流装置、钵盘输送机构。该套播种装置的核心部件是电磁振动排种装置，包括电磁振动排种器和分流装置。此外还需要有相应的控制装置，控制装置的设计是为了实现这三个动作过程的顺序协调动作，总体设计方案如图2.1所示。图2.1播种装置的总体设计方案电磁振动播种装置主要由电磁振动排种器、钵盘输送机构、导种管、电磁铁和机架等组成。播种装置的总体结构示意图如图2.2所示。图2.2电磁振动式棉花精密播种装置的结构示意图1.机架2.营养钵3.支撑架4.导种管5.电磁铁6.分流装置7.电磁振动排种器8.传送带9.电机该机构的的工作过程为：首先将种子倒入电磁振动排种器7内，种子在排种盘内经过一系列的动作，实现了均匀排队，通过连接管到达分流装置6，在振动和种子自身重力的作用下，种子在分流通道内前进，最终落入活动抽板上的6个孔中，当6个孔中都有了种子，这时电磁铁通电动作，活动抽板中的6个种子通过分流装置落入导种管，完成一次排种动作，此时电机带动皮带前进一段距离，进行下一次排种。如果有多余的种子没有落入到分流通道中的活动抽板中，种子可以通过集种通道落入集种盒中，避免了种子的浪费。2.2机架的设计机架的作用主要是支撑整套装置，其上安装电动机、电磁振动排种装置、钵盘输送装置等。机架部分的简单示意图如图2.3。图2.3机架基本结构示意图根据营养钵的结构形状（直径4.5mm、高8mm的圆柱体），机架整体尺寸确定为1200mmX600mm，为了安装电磁振动排种器，采用了固定钢板(S=6mm)，考虑到该试验装置的负荷并不大，机架的基本框架可用30mm2.3电磁振动排种器的设计电磁振动排种器的一般由四部分组成，即排种盘、底盘（电磁铁和支持弹簧片)、减振部分和供电部分，其结构如图2.4所示。2.3.1电磁振动排种器的工作原理在整体播种装置中，电磁振动排种器的主要功能是实现棉种在排种盘内的单列有序排列，并能够以一种快速平稳的速度前进，其原理与电磁振动上料器的工作原理基本相同，所以下面的分析以及参数设计计算方法，都是参照电磁振动上料器进行的。工作的时候，电磁铁中通有经半波整流后的50HZ的交流电，铁芯线圈产生脉动的电磁力，如图2.5所示，铁芯线圈产生的脉动电磁力使排种盘产生伴随着扭动(或直动)的上下垂直振动，从而使排种盘内的棉种在自身重力、摩擦力和惯性力的共同作用下沿着排种盘内的螺旋输送轨道顺序、均匀的向上输送，从排种口排出[15]。图2.4电磁振动排种器基本结构示意图1.出种口2.排种盘3.螺旋槽4.衔铁5.电磁铁6.盘底7.支持弹簧8.底盘9.减振弹簧10.底座图2.5电磁吸力变化曲线图T—交流电周期ta—电磁吸力最大时刻tb—电磁吸力最小时刻为了分析种子的运动情况，可以把种子在排种盘内的运动，近似的看成滑块在斜面上的运动[16]。当电磁力减小为零的瞬间，排种盘将在弹簧反力作用下，带着种子从后下方朝前上方升移，种子受到与排种盘运动方向相反的惯性力作用。此时，与排种盘垂直的惯性力分量向下，增加了种子与排种盘之间的正压力及摩擦力，而与排种盘平行的惯性力分量向后，故一般不会使种子滑动，而只会随排种盘一起向前上方运动。如图2.6(a)所示，排种盘从A1至A2，种子从B1至B2。图2.6种子腾空时间与升移量的关系在电磁力最大瞬间，排种盘在吸力作用下，带着种子从前上方向后下方运动，种子受到与排种盘运动方向相反的惯性力的作用。此时，与排种盘垂直的惯性力分量向上，使种子作用在排种盘上的正压力减小，摩擦力也减小;若与排种盘平行的惯性力大于摩擦力时，种子便沿排种盘螺旋轨道向前上方滑移;若与排种盘垂直的惯性力分量大于种子自重在垂直排种盘方向的分量时种子将跳起来。如图2.6(a)中从位置B2到B3。如果种子腾空时间等于排种盘下降时间，则种子再与排种盘接触时，就升移了一大步，如图2.6(a)所示，种子从B1到B4。如果种子腾空时间小于排种盘下降时间，则种子将过早的返回排种盘，随排种盘一起下降，有如在排种盘上“进一步退两步”，每次升移都很小，如图2.6(b)所示。如果种子腾空时间大于排种盘下降时间，则种子将过晚返回排种盘，跳的很高落得很近;甚至落回原位，没有升移。如图2.6(c)所示。2.3.2种子的受力分析种子在排种盘内的受力情况可以分为两种状态，一种是在电磁力减小到零的时候，一种是电磁力在增加到最大的时候。这两种状态的受力情况分别如图2.7(a),(b)所示。图2.7种子的受力分析其中:F—种子与螺旋轨道之间的摩擦力;m—种子的质量;g—重力加速度;N—螺旋轨道的反力;a—排种盘的加速度:—螺旋轨道的升角(螺旋轨道与水平面夹角);—螺旋轨道的升角或种子的抛射角;根据达兰贝尔原理，作用在工件上沿螺旋槽方向的力，除摩擦力F和工件重量沿x方向的分量外，还有惯性力;而由于排种盘圆周速度不大，离心力对工件沿x方向运动的影响很小，可以忽略。故种子在排种盘上的运动微分方程为:m=-mgsin+macos+F式(2-1)式(2-1)中—种子沿螺旋轨道相对移动的加速度。为了确定种子的输送条件，可以对排种盘作进一步分析，当弹簧长度和排种盘振幅之比比值很大时，排种盘振动方向与弹簧垂直。设排种盘在此方向以角频率和振幅A作简谐振动，则在t时间，排种盘的位移s，速度v，加速度a分别为:s=A(1-cost)；v=Asint；a=Acost将加速度值带入(2-1)式中，得:m=-mgsin-mAcostcos+F式(2-2)摩擦力F的方向取决于相对运动的方向，即当相对速度大于0时，F=-当相对速度小于0时，F=+式中—种子与螺旋轨道之间的摩擦系数。由图2.7可知:N=mgcosmAcostsin式(2-3)式(2-3)中“+”用于排种盘向前升移时，“-”用于排种盘向后降移时。将F值代入(2-2)式并整理得:=-g(sincos)-Acost(cossin)式(2-4)式(2-4)中两括号内的正号用于种子向前升移时，负号用于种子向后降移时。2.3.3种子的运动分析种子在排种盘上的运动主要有两种形式，即跳跃和滑移。下面就对这两种运动形式的产生条件进行理论分析，如下:(1)产生跳跃的条件:种子产生的跳跃情况发生在电流I>0时，螺旋槽在电磁力的吸引下，向左下方加速运动时，由于种子受惯性力作用而脱离螺旋槽，作瞬时微小的跳跃。由于螺旋槽突然离开种子，向左下方运动，使得式(2-3)中的N<0时，种子便产生腾空现象，此时式(2-3)可以改写成:mAcostsinmgcos式(2-5)所以，种子产生跳跃的条件为:Acost式(2-6)(2)产生滑移的条件:排种盘振动时，与螺旋槽平行的惯性力分量大于静摩擦力F以及种子重量在螺旋槽方向分量的代数和时，种子才有可能向前或向后滑移，故种子滑移的条件是:mAcostcos>Fmgsin式(2-7)种子向后降移的条件是:Acost>式(2-8)种子向前升移的条件是:Acost>式(2-9)其中=arctg由此可知，种子运动状态主要取决于惯性力的大小，惯性力又取决于使种子获得加速度的排种盘的振幅的大小。设螺旋槽沿x方向的最大振幅为：x=Acos故螺旋槽的瞬时振幅为:x=xcost=Acoscost令x、x、x分别表示种子向前、向后滑移和跳跃时，螺旋槽沿x方向所必须的振幅值，由式(2-6)、(2-8)、(2-9)得:x=式(2-10)x=式(2-11)x=式(2-12)由以上分析可知，通过调整排种盘的振幅，可以得到种子的各种运动状态。当然，对于设计者来说，追求的就是种子的连续向前升移。2.3.4电磁振动式棉花精密排种器主要参数的设计(1)振动升角的选择由主振弹簧的安装角及排种盘的升角确定，角的大小直接影响到种子的运动状态。因此，角选择应保证在其它条件相同的情况下，使种子沿排种盘前进的速度最大。根据$2.3.3中得到的种子滑移条件，令x=x,=0，对式(2-4)化简，然后积分，得到种子速度与角的函数关系，再求速度对角的偏导数，并令其值等于零，经计算得：=tg式(2-13)其中，--种子与排种盘之间的静摩擦系数一般当激振频率f=100HZ时，＝10-16；激振频率f=50HZ时，20-25，经过试验测量得到，棉种与排种盘之间的静摩擦系数=0.42，将其带入式(2-13)中，得:=23(2)排种盘螺旋升角的选择由升程及中径大小确定，太大则速度降低，甚至无法输种,小些，输种速度提高，但升程减小，一般取=1-3，对摩擦系数大的种子，可适当的取大一点取=4-5。根据$2.3.3中的分析，种子向前滑移的条件为x<x，在极端情况下，令x=x,由式(2-10)、(2-11)，可得许可的最大排种盘倾角为:tg=,—种子与排种盘之间的摩擦系数式(2-14)在实际设计时，角应比小些，即k,k--可靠系数，一般取0.7-0.8式（2-15）如果棉种与排种盘之间的动摩擦系数为=0.41，已求得,将以上数据带入式（2-14）中，得=arctg(0.41xtg23)4.04取

k=0.75,由式(2-15)得:=0.75x4.04=32.3.5排种盘基本结构尺寸图2.8排种盘基本结构尺寸如已知棉种尺寸为:l—种子的长度b—种子的宽度—种子的高度则排种盘的基本结构尺寸可由表2-1初步确定。表2-1排种盘基本尺寸计算公式待定参数参数计算公式及说明螺旋槽间距tt=1.6+s(mm)或满足:2+s>t>1.5+s螺旋槽板厚度s车制螺旋糟:s=3－5(mm),钣金螺旋槽:s=1-2(mm)排种盘中径DD=t/tg(mm)排种盘外径DD=D+B+2e(mm)螺旋槽宽度BB=b+2-3(mm)排种盘壁厚度e车制螺旋糟:e=3-5(mm),钣金螺旋槽:e=1-2(mm)排种盘内径DD=D-B,一般D=(8-11)l(mm)排种盘高度HH=(0.2-0.4)D(mm)一般保证H=(1.5-3)t为保证结构的设计能够适应于大多数棉种，设计时依据较大尺寸的棉种为准。经初步粗略测量，得到光籽棉种的几何尺寸如下:l=9.Omm,b=5.Omm,=4.5mm在$2.3.4中求得=3，取s=3mm,e=3mm，根据表2-1中计算公式，得出排种盘的基本结构参数为:t=1.6+s=10.2mmD=t/tg62mmB=bp+3=8mmD=D+B+2e=76mmD=D-B=54mmH=0.3D23mm在实际工作中，为了避免频繁的添加棉种，并保证种子更快更稳定的从排种盘内输出，种子在排种盘内的层数不易过多，所以排种盘的内径要相对增大，在本课题设计中，选用的排种盘的中径为200mm。2.4分流回收装置的设计在设计分流回收装置时构思了这样一种方案是:沿排种盘出口的切线方向联接上一套种子分流回收装置，分流装置通道的上面是一条槽，可以让种子在其上流动，下面是一中间中空的方形薄壁管道，插进一块可以抽动的带有6个槽孔的活动板，通过设计各部分上孔的结构尺寸和相互位置关系，来实现进种和排种动作。经过初步验证，这种结构能够将种子进行分流，分别进入6个孔内，基本满足设计的最初要求。分流回收装置的基本结构示意图如图2.9所示。在本套装置中，由于圆弧形分流通道难以加工，且活动抽板的动作难以实现，所以分流通道4是做成直板形式的，分流通道与排种盘的连接如果过于直线化，会造成分流通道的振动不一致，影响到种子的运动情况和进种效果，所以采用了圆弧过渡通道7,使得分流通道末端与排种盘之间的距离尽量减小，以保证分流通道的振动平稳性。此外，为了保证分流通道各处的振动情况趋向一致，联接分流通道和排种盘的两块联接架8的长度要大致相等，它们的刚性要好，不能出现颤动现象。图2.9分流回收装置结构示意图1.集种器2.支撑架3.倾斜滑道4.分流通道5.排种盘6.底盘7.过渡圆弧通道8.联接架9.挡种板在实现了种子的分流的同时，还有一部分多余的种子沿着分流通道流过，需要对这部分多余的种子进行回收，为此设计了倾斜滑道3，多余的种子通过倾斜滑道滑落到集种器1内。为防止种子溅出分流通道，落到外面，在分流通道的两侧加设了挡种板9,被挤出分流通道的种子落到两挡板与分流通道之间的空间，最终沿着倾斜滑道落入集种器内。2.4.1分流通道的基本结构及动作过程分流通道的结构如图2.10所示。种子经过排种盘出口进入分流通道的上槽内，沿着槽长度方向前进，分流通道上下两个表面分别均匀分布6个与种子形状大小相似的孔，并且两表面上6个孔在水平面上的位置完全错开，永不重合。下面方形管内部插进一块可抽动的活动板，在板的长度方向上均匀设置成6个高度跟种子厚度相近的槽孔，孔的大小只允许一粒种子平躺在其中，所有的孔之间的距离都是相同的。图2.10分流通道结构示意图分流通道的动作过程为:活动板在初始位置时，活动抽板上的6个孔与分流通道的上表面上的6个孔位置完全重合，种子在运动过程中落入各个种子槽中，实现进种动作;当6个槽中都有一粒种子时，电磁铁通电，抽动活动抽板至极限位置，此时，活动抽板的6个孔与下表面的6个孔处于重合位置，种子通过下表面的6个孔落下，进入导种管，最后落入相应的6个钵盘中，完成了排种动作。2.4.2孔的设计(1)孔的形状选择孔的设计应能很好的完成种子的进种和排种一整套工作过程，孔的形状是根据所播种子的形状、尺寸、表面状态和所要求的穴粒而设计的。本课题研究的是光籽棉种的单粒精播，鉴于光籽棉种形状的特殊性，可供选择的孔的形状有三种，即长方形孔、圆形孔和长圆形孔。由于棉种在排种盘上的运动是以长轴方向平躺在轨道中的，所以，拟定采用长圆形孔。（2）孔的尺寸确定孔的尺寸的设计应考虑以下几方面。首先，进种孔的尺寸应以保证一次只能有一粒种子落入为准，种子与孔之间要留有一定的间隙，以保证种子的顺利通过，并且种子能够以最佳的状态躺在孔内，如果孔过长或过宽，就会影响排种性能，容易出现多粒种子进入一个孔中，造成卡种或重播现象:但是如果孔过短或过窄，就会出现种子无法进入孔内或无法平躺在孔内的现象，会造成漏播或卡种现象。其次，排种孔应以能够保证种子的顺利排出为依据，所以排种孔的尺寸要适当的大一些。从1千克鲁棉研16号棉种中随机的抽取100粒，测量棉种的尺寸，其长度和宽度分布曲线如图2.11和图2.棉种的长度(mm)棉种的宽度(mm)图2.11种子长度分布曲线图图2.12种子宽度分布曲线图由图2.11和图2.12可以看出，棉种尺寸的分布范围较广，在设计孔的尺寸时，不好掌握，为了能够保证大部分的棉种顺利进孔和排出，对棉种进行了一下筛选，将长度大于等于9mm和宽度大于等于5mm的棉种筛除。设进种孔的最大长度为1，最大宽度为b，棉种最大长度为1，棉种最大宽度为b，设排种孔的最大长度为1，最大宽度为b，孔的结构图如图2.13所示。为保证棉种顺利平稳的进入孔内，并尽量避免卡种现象，进种孔尺寸是这样来设计：图2.13孔的结构尺寸图1=1+0.1-0.6mm图2.13孔的结构尺寸图b=b+0.1-0.6mm在设计孔的尺寸时，应该选择尺寸较大的棉种为依据，所以，进种孔的尺寸设计为:1=9.0-9.5mm,b=5.0-5.5mm为了保证棉种能够顺利及时的排出，在设计排种孔尺寸时，应该适当的放宽，可以按照这样一个尺度来设计:1=1+1.0-2.Ommb=b+0.3-0.5mm鉴于棉种尺寸对排种孔的尺寸影响不大，所以，为保证棉种顺利的排出，排种孔的尺寸设计为:1=11.0mm,b=5.5mm2.4.3电磁铁和弹簧的选择在本装置中，电磁体牵引中间活动抽板频繁的作往复移动，活动抽板与外围套筒之间的阻力并不大，为了保证复位准确，电磁铁选MQ1-1.5N。弹簧的主要功能是复位，所以弹簧的类型选用压缩弹簧，复位弹簧的功能是在电磁铁断电后，使得活动抽板迅速复位到初始位置，受到的载荷不大，工作环境也非高温，对弹簧的循环特性、工作持续时间等因素要求不是很高，弹簧的材料采用普通的碳素弹簧钢。选取钢丝直径d=lmm，节距t=6mm，总圈数n=8，中径D=12mm，则根据弹簧的刚度计算公式：k=式中，G--切变模量，对于碳素弹簧钢丝，G=81Gpa。经过计算，k=0.732xl0N/m。如果电磁铁采用MQl-1.5N，其额定吸力为P=15N,额定行程x=20mm，当弹簧的变形量为电磁铁的额定行程时，其所需的牵引力为:P=kx=0.732xl0xO.02=14.64N与MQl-1.5N型电磁铁的额定吸力相当，满足动作要求。电磁铁适用于两种工作制:间断长期工作制和反复短时工作制，在本系统里工作方式为反复短时工作制。电磁铁系交流单相螺管式无罩结构;分拉动式和推动式两种，该机构采用的是拉动式，线圈断电后无复位装置，所以还需加装弹簧复位装置。电磁铁是由磁扼和衔铁两部分组成。在使用时将磁扼安装在固定支架上，而将衔铁连接在活动板上，当铁芯线圈通电时衔铁被吸合，带动活动板动作。2.5钵盘输送机构的设计根据播种装置的要求，输送机构必须在规定的时间内将钵盘送进一个钵盘间距，并且能够与排种动作协调一致，实现准确的对钵播种。为此，必须设计一套输送机构以实现钵盘的送进。输送机构的基本组成部分有电机、电磁离合器、输送带等，它的基本结构示意图如图2.14所示。图2.14输送机构总体示意图电机2.电磁离合器3.钵盘托盘4.输送带在本套装置中，电机的主要作用是驱动输送带，在规定的时间内将钵盘送进一定的距离，对电机的转速要求不高，所以，选用的电机型号是:Y2-80M2-2，转速为960转/min,额定功率是1.1KW，额定电流9.80A，效率82%电机的频繁启动停止会影响到电机的工作性能，所以一般不直接控制电机的启动与停止，而是通过控制电磁离合器的开与合来实现电机驱动机构的动作与否。选用的电磁离合器的型号是DLD5-20:动力矩20N.m，空转力矩0.25N.m,接通时间O.Ols，断开时间0.03s,额定电压24V，线圈消耗功率22W,最高转速5000转/min，无电刷和滑环。基本动作过程:当排种器完成了对一行钵盘的播种后，由控制系统发出一个信号给电磁离合器，电磁离合器通电闭合，电机通电，带动输送带前行，输送带运转一定时间，钵盘随输送带前进一个钵盘间距;而后电磁离合器失电，输送带停止运转。电机运转的时间可以通过PLC来控制，以保证与排种动作相协调。2.6其它附属设备（1）导种管:导种管的型式有很多，可采用金属、橡胶或塑料制成，在本课题中选用塑料导种管。（2）输送带:在本设计中采用的输送装置是输送带，要求不高，选用普通的平带就可以满足设计的要求。（3）集种器:集种器的主要作用是收集多余的种子，对其形状尺寸没有什么严格的要求，为简单起便，选用一个上方敞口的方形纸盒。（4）轴承支座和轴承端盖：轴承支座和轴承端盖的尺寸要根据所选滚动轴承的大小设计，本装置选取的滚动轴承为内径20mm的深沟球轴承，设计本套支撑装置要考虑与轴的配合和日常润滑。（5）联接管：用来连接电磁振动排种器的出口和分流通道，由于此管不容易加工，材料选用弯曲性比较好的铜，为了便于种子的顺利通过，设计内径为7mm,外径为7.5mm。3.结论本课题利用电磁振动原理，设计出了一套电磁振动式棉花精密排种装置，实现了光籽棉种的单粒精密排种。该排种装置利用电磁振动排种器实现了棉种的单列有序排列，排列有序的棉种经过排种盘的出口，进入分流通道中，由分流装置完成单粒精密排种，通过控制分流通道上孔的数量来实现同时对多个钵的排种;完成排种动作后，由输送带带动钵盘前进，播种质量比较理想，得出以下结论:（1）运用机械振动和电磁振动理论知识，对电磁振动排种器的工作原理进行了分析;在保证棉种连续平稳的快速前移的前提下，通过理论分析，设计计算出了电磁振动式棉花精密排种器主要设计参数。电磁振动排种器的工作性能较为理想，可以实现棉种在其内部的单列有序排列，棉种能够沿着螺旋轨道快速平稳的前进。（2）根据光籽棉种的形状和结构尺寸，设计了分流通道，通过对分流通道上进种孔的形状尺寸设计，保证了棉种的单粒进孔;根据电磁振动理论和实际条件，确定了分流通道的安放方式和位置，基本保证了种子在分流通道上的平稳运动和顺利进孔。（3）选用电磁铁带动活动抽板的往复动作，基本能够满足动作要求，通过活动抽板的往复动作，实现了进种、排种动作过程。结束语近三个月的毕业设计即将结束，在这段时间里我学到了很多课堂上学不到的东西。它不但增强了我的实际动手操作能力，而且使我学会了如何把现实中的东西和自己所学的理论联系起来。现在我已能用自己所学的知识来分析和解决生活中的一些简单的机械设计工作原理和制造方法。毕业设计是我们在大学里所学到的最后一门重要课程，是对我们大学四年学习的全部课程的一次综合性检测。它不但使我们有了一次复习过去所学课程的机会，而且更重要的是它把我们所学的各门课程都穿插起来，组成了一个整体，使我们对所学知识有了一个综合性、整体性的认识，加深对所学专业的了解。毕业设计是我第一次自己独立的运用所学知识设计机器零件，使我对设计工作有了一个大体的了解。当我成功的设计出一个零件并且经过检验后正确无误，那种滋味真让人兴奋。当然也有苦恼的时候，如果对某个零件经过多次设计、计算后仍然需要改进，或者是需要从头开始重新计算设计时，也是非常痛苦的。从某种意义上说，毕业设计