马铃薯种植机的研发设计说明书

摘要本文叙述了马铃薯播种机在国内外的发展情况，并且了解了国内马铃薯种植机的优缺点以及国内马铃薯种植机与国外所产机器的差距，通过各种调查，因地制宜，提出了适应新疆本地环境、经济状况的设计方案。通过参照国内的2BSL—2型，以及其他多种型号马铃薯播种机的参数选择、结构设计方法，计算各个主要零部件的准确参数的过程，并且利用目前拥有的知识和查阅的相关试验数据，设计出了更为准确的排薯装置，更进一步体现了链勺式排薯器简洁、实用的特点。本设计方案综合了国内外其它马铃薯种植机的优点，而且容易制造、价格便宜，适合新疆本地的马铃薯机械化种植。关键词：马铃薯；播种机；参数选择；结构设计AbstractThistexthasnarratedthedevelopmentathomeandabroadofthepotatoseedermainly,andsummarizingtheplusesandminusesoftheplantingmachineofdomesticpotato,andwiththedisparityoftheplantingmachineofforeignpotato,haveputforwardthedesignplanwhichmeetsthelocalenvironmentofXinjiang.Choose,structuredesignmethodaccordingtotheparameterofthedomesticModel2BSL——2potatoseederindetailednarration,calculatethecourseoftheaccurateparameterofeachmainsparepart.Andutilizetherelevanttestdatasalreadyconsultedinthehand,designandsetoutforaccuratearrangingthepotatodevice,havereflectedthecharacteristicthatthespoontypeofthechainarrangesthepotatodevice.Alsoimprovedthesoilcoveringdeviceandsuppressedconnectingthewayordinarilyofthewheelinaddition,makethewholemachinemoreconvenienttobepractical.Keyword:Potato;Seeder;parameterdetermination;Structuraldesign1.前言1.1设计的目的意义马铃薯生产基本采用手工操作方式。在播种上，采用手工点籽播种，播种质量差；在收获上，通常采用粗制农具收获，劳动强度大，种薯损伤严重。如吉林省有85%的面积采用手工点籽播种；内蒙古自治区机耕面积只有2.7万公顷，仅占全区马铃薯播种面积的5.8%，机械化程度与国际先进水平的70%相比，相距甚远。影响马铃薯生产机械化的主要问题（1）个体经营规模小，地块分散，不利规模种植，品种繁杂，这些都给马铃薯生产机械化带来了不利影响。（2）马铃薯生产机具功能单一，性能不太稳定，作业时故障多。由于机械利用率低，年作业时间短，投资回收期长，很少有人涉足于马铃薯机械化生产的投资经营，因此限制了马铃薯生产机械化的进一步发展。（3）农户经济基础薄弱，经营水平低。资金严重不足，难以引进先进的马铃薯生产机械。近几年，地方财政紧张、农机收费项目减少、收费标准降低，用于推广的资金严重不足，也制约了马铃薯生产机械化的大面积推广。马铃薯又称土豆、洋芋、山药蛋等。块茎可供食用，是重要的粮食、蔬菜兼用农作物。马铃薯产量高，营养丰富，对环境的适应性较强，现已遍布世界各地，热带和亚热带国家甚至在冬季或凉爽季节也可栽培并获得较高产量。世界马铃薯主要生产国有前苏联、波兰、中国、美国。马铃薯原产南美洲的秘鲁安第斯山区，远在公元前2000多年，南美已有栽培，传播世界各地仅300年左右。18世纪后期欧洲发生罕见饥荒，才普遍栽培，17世纪中期传入我国。在全国都有栽培，分布广，产量大，既是粮食又是蔬菜，每年的贮藏量和销售量都相当大，市场普遍喜欢黄皮黄肉、芽眼浅的品种。马铃薯是由地下匍匐茎先端膨大而成，有球形、椭圆形等。除作蔬菜、粮食外，还可制作淀粉、酒精等。马铃薯含有大量淀粉、铁、钙和维生素C等，营养丰量。在水果蔬菜淡季，由于马铃薯产量高，生育期短，适应性强，营养丰富，用途广泛等特点，成为世界性重要的农业资源和多种工业加工原料。马铃薯是维生素的主要来源，马铃薯味甘性平，入脾、胃经，有和胃调中健脾益气的功效。马铃薯成了营养学家青睐的蔬菜明星，被认为是世界上最伟大的食物之一。我国马铃薯的主产区是西南山区、西北、内蒙古和东北地区。其中以西南山区的播种面积最大，约占全国总面积的1／3。山东滕州素有“鲁南粮仓”之称，农作物有323个品种，动物有145个品种。被国家和山东省列为商品粮基地、优质蔬菜基地，是全国最大的蔬菜集散地和“青山羊基地”，是中国农业部命名的“中国马铃薯之乡”黑龙江省则是全国最大的马铃薯种植基地。在我国东北的南部、华北和华东地区，马铃薯作为早春蔬菜作物与棉花、玉米等作物间套作，提高了复种指数及产值，已成为农村致富的重要途径。在华东的南部和华南大部，马铃薯作为冬作作物与水稻轮作，鲜薯出口获得了极大的经济效益，有效地提高了土地、光热资源的利用率，改善了稻田的土壤耕作条件。在西北地区和西南山区，马铃薯作为主要的粮食作物，为解决农民的温饱问题发挥了关键作用。因此马铃薯是我国重要的粮食、蔬菜、饲料及工业原料兼用作物。我国马铃薯种植面积7000万亩，平均亩产2600公斤，总产量1.82亿吨。但要迅速发展，振兴我国马铃薯产业，首先要解决的问题是搞好马铃薯种植业。我国经过农业产业结构的调整，马铃薯种植面积越来越大，一些马铃薯种植大户用传统的方式种植马铃薯，而一些马铃薯播种机大部分来于进口，因此在模式上有些不适应，而国产的机具存在不完善的方面，因而在经济上也有一定的影响。另外，马铃薯种植机械化是马铃薯栽培过程中极其重要的一环，也是马铃薯收获机械化的基础，其种植方式及质量不仅直接关系到整个生产过程的机械化，而且影响产量的高低。因此,本课题研究的意义及目的在于改进马铃薯种植方式,加大马铃薯的机械化种植程度；在于解决新疆乃至全国的马铃薯种植机械化问题,增大机械化种植马铃薯的程度,为我国的马铃薯机械化产业发展打下基础。1.2国内外的研究现状马铃薯种植机械化是马铃薯栽培过程中极其重要的一环，也是马铃薯收获机械化的基础，其种植方式及质量不仅直接关系到整个生产过程的机械化，而且直接影响产量的高低。因此解决马铃薯生产机械化是目前农业生产中急需解决的重大课题，围绕马铃薯播种与收获机械化技术，我国农机研究技术人员在学习借鉴国内外先进经验技术的基础上，先后开发研制出多种形式不同规格的马铃薯播种与收获机具，取得了可喜的成绩。我国目前马铃薯的栽培大部分还依靠人工，这与种植面积有一定的关系，不利于降低人工成本，提高经济效益。而一些已采用机械种植的地区，马铃薯种植机械的自动化程度较低，结构布局上也存在一定的问题，其中一部分是对国外的仿制，虽然近几年有很大的突破，取得了明显的进步，得到了认可。不过从整体来看依然有很多需要改进的方面。国外马铃薯生产机械化起步早、发展快、技术水平高。在20世纪40年代初前苏联，美国就研制推广应用马铃薯播种机了。50年代末全面实现生产机械化，70-80年代，德、英、法、意大利、瑞士、波兰、匈牙利、日本和韩国相继实现了马铃薯生产机械化。国外马铃薯播种机械有：全自动马铃薯播种机SPA-1（2）型，系列半自动马铃薯播种机TPA-PP2型等，SPA-2型适应于垄作，有一垄、两垄、四垄几种，具有很好的开沟、覆土性能，它播种均匀、播种深度一致、培植的垄型好，整机载重量大、功率大、效率高等优点。（1）目前马铃薯种植机按牵引方式分为牵引式和悬挂式（2）目前马铃薯机械化种植机的排薯器主要有三种：链勺式、勺盘式和针刺式。2.设计方案的确定2.1整机结构（示意图）及工作原理整机结构示意图如下：工作原理简介：当该机正常工作时，先是开沟犁随拖拉机开出种沟。后面的行地轮随着拖拉机移动的同时，带动它上面的轴上链轮起转动，继而带动传动链轮也转动，最后下链轮和上链轮也转动。它们旋转的同时，链条和其上的排种勺就在种箱内舀马铃薯种，由于排种勺和种管的尺寸限制，基本上保证一次舀一颗马铃薯种。马铃薯种沿导种管上升，到顶端后下降，一直到不受链勺和导种管的约束，自身落在开沟犁后护种管中，最后掉在种沟内。接着是后面的覆土器覆土，镇压轮镇压，整个过程依次完成。2.2整机基本技术参数参照其他各种型号的马铃薯种植机械，将本机的基本技术参数设计为：工作速度4km/h配套动力18匹马力（13.5kw）挂节方式悬挂式排种机构形式链勺式行距基本参数700mm株距基本参数---500mm播种深度基本参数100mm覆土厚度基本参数100mm肥箱容积80公斤种箱容积5000株开沟器械芯铧式开沟器覆土器械圆盘式覆土器镇压器械空心金属镇压轮漏播率<1%重植率<3%2.3机器作业方式、挂接方案的选择马铃薯的播种分为平作和垄作两种，二者各有各自的优点。就新疆的本地特点和本设计自身的要求，我们选择平作的方式进行设计。平作的最后的一道工序是镇压，能达到保墒保湿的工效，从而提高了马铃薯种的成活率，并促进了马铃薯种发芽和生长。作业机和拖拉机的联结方式有：半悬挂式、牵引式等几种。悬挂式挂接是用拖拉机上的悬挂机构将作业机与拖拉机联结在一起成为作业机组，机组在道路上行进或在地头转弯时，利用拖拉机的液压机构将作业机全部或局部提起，这种挂接方式，不仅是在移动状态下进行工作的各种机械如犁、耙、中耕机、播种机、喷雾机、收获机等已经广泛采用，而且对于某些固定作业的机械在移动地点时，也采用了这种技术。悬挂式机组具有如下优点：㈠机动性高作业机在悬起后，由于机器本身不与地面接触，因而拖拉机不因带有农具而影响它的原有的机动性，转向方便灵活，回转半径小，空行时间少，道路行驶速度高，机组的通过性能好。㈡结构简单，重量轻悬挂式作业机因系直接与拖拉机结成一体，不需设置行走轮、牵引装置和工作部件提升机构。故结构紧凑，可节约钢材，减轻机器重量，减低制造成本。㈢可以改善拖拉机的牵引性能由于悬挂式作业机是和拖拉机结成一体，因此作业机的重量以及工作阻力的铅垂分力，都有可能转移到拖拉机上，增加拖拉机后轮的载荷，从而提高拖拉机轮胎与土壤附着力。综上所述，将悬挂式作为本机的挂接方式。2.4株距、行距调整方案的选择就国内的一般马铃薯播种机来说，大部分的机器都不同程度的具备株距的调节性，但是，为了更大的提高马铃薯机械化种植效率，株距和行距均要求能够很好的调节，因此，本设计就以前的调整方式进行了改变，其具体的调节方法如下：要调整行距，只需要调整开沟器之间的距离，并且在开沟器的导种管和护种管之间有一段可调整长度的塑料弯管，在开沟器调整距离的同时，它随着变化，达到既导种有调整的目的。该方案的基本行距采用700mm。调整株距，只需要换用不同的链轮整个传动机构的传动比就会改变，进一步来改变排种链的线速度，从而改变株距。3.零部件的设计3.1马铃薯的基本特性作为马铃薯种植机的主要工作对象，马铃薯薯块的下述几种特征参数是很重要的，它们是：马铃薯种的形状，几何尺寸和重量，摩擦角及自然休止角，弹性和塑性，马铃薯种皮强度，抗挤压强度，马铃薯种的翻转角及沿斜面移动速度等。3.1.2马铃薯种形状和尺寸对于自动化马铃薯精密种植机，马铃薯种形状和尺寸不仅与种植质量直接相关，而且是种植机设计的依据。马铃薯块茎不仅因品种和生长条件的不同而形态各异，而且在很大程度上与产量有关。产量越高，薯块尺寸也越大。当温度和灌水规范急剧变化时，薯块也会变成疙疙瘩瘩，外形极不规则。不同品种马铃薯种的重量特征马铃薯品种产量（t/hm2）薯块重量分布（g）最大的中等的最小的劳尔21.32907520早玫瑰21.011010220不同地区马铃薯种的外形尺寸也不同，以新疆本地各个团场的种植要求为例，目前就新疆的情况来说，马铃薯种薯块的重量小于35g，形状半径小于28mm。在马铃薯种植机工作过程中，马铃薯种箱内的薯块之间、薯块与排薯器器件之间以及薯箱侧壁之间均将产生摩擦。摩擦力不仅直接影响排薯工艺过程，也会造成马铃薯种表皮损伤。3.1.3马铃薯种的翻转角马铃薯种表面形状千差万别，没有确定标准的正几何形。同一品种的马铃薯种的形状也不规格固定，不具备统一的正几何形状。试验观察表明，当马铃薯种堆放的金属版面不断增大倾斜角度直至某一极限值时，马铃薯种开始下滑，其运动特性即非滑动，也非滚动。试验表明，由于马铃薯种接触底面的宽度、受力方向和形状的不同，它可能采取滑动、滚动和翻转三种运动状态。产生滚动的两个条件：一是马铃薯种底面与支撑面间有足够的力联系；二是作用力的位置和方向。马铃薯种的翻转运动可用翻转角μ的正切来表示，不同品种不同特征的马铃薯种具有不同的翻转角（见下表）翻转角（°）频率（%）劳尔早玫瑰4——7——27——1021610——13103013——16212216——1926.5819——2219.0922——2514.5425——285.5828——311.5平均18°12´13°44´3.1.4马铃薯种皮的强度在马铃薯种植前或种植过程中，马铃薯种的任何损伤都是不好的，会引起各种细菌病毒的感染，影响马铃薯种正常生长发育。为了预防马铃薯种免受环形腐烂霉菌的感染，决不能使马铃薯种果肉暴露于外。在种植机作业时马铃薯种表皮与机器零部件之间发生摩擦、碰撞，薯皮将承受机械力的作用，出现撕裂或揉搓。因此，马铃薯种表面抵抗撕裂揉搓的稳定性显得格外重要。3.1.5马铃薯种的抗挤压强度马铃薯种的抗挤压强度引起广泛关注是可以理解的，因为在马铃薯种植机作业过程中，马铃薯种可能不断的承受着排薯器各种器件的挤压。3.1.6马铃薯种沿斜面移动速度在马铃薯种植机工作过程中，马铃薯种沿斜面移动或滑动是经常发生的。因此，马铃薯种沿斜面向排薯器的喂进速度自然为人们所关注。然而由于马铃薯种体形的非正规几何形状，谈论其移动速度只能获得相对的准确度。下表是对马铃薯种“劳尔”移动速度的测定结果，供研究借鉴。由表中数据可见，随着斜面倾角的增大，马铃薯种的下滑速度也随之增大，可以达到2m/s。马铃薯种的移动速度（m/s）马铃薯种重量（g）斜面倾角20°25°30°35°40°211.001.252.502.142.14451.251.501.671.892.148011.672.14马铃薯基本特性为我们的零件设计提供了必要的基础支持，我们在设计制造的过程当中应始终坚持保证这些基本参数。开沟器与固定架可以方便地进行上下调整,满足用户对不同播种深度的要求。其中部设有一根导肥管,作用是肥料进人种沟后先极上厚的土层,然后种薯落在土层的上面,使肥料和种薯分开,避免了肥料污染种子而引起烂种,有效地提高了出苗率。取种机构采用双排链勺结构。链传动的稳定性和双排结构的组合,提高了取种的可靠性,从而避免了因漏种而造成播种“断条”现象的发生。取种机构每行一组,可以左右移动,这样可满足不同行距的要求。覆土机构采用双圆盘仿形机构。这种结构的特点是可调整左右两个圆片的角度实现不同夜土厚度,也是播种深度的另一种调整方法,同时可随地仿形,增强了机具的适应性。传动机构由地轮、传动轴、塔式链轮、链条及万向节组成。其特点是塔式链轮可以实现不同株距的要求。用户可根据株距的要求,选用不同齿数的链轮来调整链条,然后将链条张紧即可实现。相邻两行取种机构的传动采用两个万向节分别与传动方轴和传动方管焊接,方管与方轴实行伸缩式连接,这样既保证了传动的灵活性,调整也十分方便。3.2播种装置的设计链勺式马铃薯播种机的播种装置由排种链勺、前后护种管、种箱、链轮及上下链轮轴等组成，种箱下部是倾斜面，箱底倾斜角度大于马铃薯的自然休止角，因此，不管种箱内的马铃薯种有多少，都能自然的流向斜面的最下部位，而最下部的横截面几乎与排种勺相等，仅仅能通过一个排种勺，这种结构使排种勺舀取的机会大为增加，即使箱内剩余少量的薯块，也能保证良好的舀取率。另外的优点就是运转平稳，株距均匀可调整。3.2.1排薯器方案的选择排薯器是现代马铃薯精密种植机的核心工作部件，是种植机工作质量、效能和特征的主要载体和体现者。对于本设计来说，方案的选择主要就是排薯器的方案选择。对排薯器的主要技术要求是：保证排薯过程的稳定性，旋转一周或数周排薯的数量一定。多行排薯器的排薯量应相等，各行排薯量应一致。应有较强的适应性和通用性。不但能排一般马铃薯种，而且能排播春化马铃薯种、特大和特小马铃薯种。能适应不同分级马铃薯种的要求。排薯频率应能调整，误差不应超过额定量的8%--10%。漏植率、重植率和伤薯率不应超过现行农业技术要求。目前世界上通用的马铃薯机械化种植机的排薯器主要有三种：链勺式、勺盘式和针刺式，就这三种排薯器来说，各自有自己的优点和缺点，要先设计好本课题，就先要对这几种排薯器有很好的了解，要分析比较他们的优缺点，才能确定下本课题的主要部件—排薯器的方案。首先我们对这几种主要排薯器进行比较：链勺式排薯器链勺式排薯器最初应用于德国Cramer马铃薯种植机上，是目前世界上较为流行的全自动化种植机。主要由固定在升运链上的托薯勺、主动链轮、被动链轮、投薯管和薯箱等部分组成。由排薯工艺过程可知，马铃薯种的投放点高低或投放相位的迟早都将影响到株距的大小即种植均匀性。投薯勺在投放口处是逐渐偏离投薯管前壁而释放马铃薯种的，投薯点的高低与马铃薯种脱离托勺背肩时的横向尺寸大小有关：小薯释放口小，投薯相位高，投薯点高；大薯释放口大，投薯相位迟，投薯点低。相邻托勺投薯点的高低的反复变化，必然引起种植株距大小的波动，成为影响种植均匀度的重要因素之一。这一点和精密排种器的机理是相同的。为了提高种植株距均匀度，马铃薯种按外形大小尺寸进行精选分级是十分必要的。为了提高马铃薯精密种植机的株距均匀度，必须对马铃薯种进行精选分级。链勺式排薯器的投薯方式多以厚轴或宽轴平行地面投落，投薯相位或投薯高度变化范围不大，因而株距变化不大，种植均匀度较高。链勺式排薯器结构紧凑，重量轻，调整保养方便，排薯性能可靠。一般有三马铃薯种勺，为大中小薯块备用。在排薯过程中每个薯勺最初可能舀1—2个薯块，在提升运输过程中能自动把多余的薯块抖掉，只留下一颗马铃薯种翻入投薯管内，因而重植率较低。Marathon型链勺式马铃薯播种机的重植率仅为1.7%，漏植率为3.5%。在投薯管内输送时亦为等距输送，加之又试马铃薯种按阻力最小的厚轴方向排列前进，投薯点高度比较稳定，投薯高度较低（16cm），因而马铃薯种落入沟底后弹跳滚动小，薯距（株距）比较均匀。因此，链勺式排薯器无论从种植精度方面，还是从通用性方面，都是比较先进的技术方案。退一步来说，即使种植切块马铃薯种也是容易适应的。勺盘式排薯器勺盘式排种器属于强制式单颗精密排薯器。攫薯排薯过程伴随着夹持和反夹持，在此过程中可能出现三种情况：①：舀一颗夹一颗；②：舀两块或更多，最后夹两块或更多；③：漏勺漏夹。在一般情况下，这三种情况的概率是相等的，各占三分之一。勺盘式排薯器属于摩擦型机理，它与链勺式不同。在排薯过程中，马铃薯种质量绝大部分由托勺支持，由薯夹维持者相对的稳定，但在旋转输送过程中，马铃薯种不断受到侧壁圆盘表面的摩擦，并由此可能产生力矩，引起马铃薯种翻转位置。另外，托勺的运动轨迹是圆弧线形，在不同的相位，托勺的底弧面不断改变状态，由此在重力作用下可能引发翻转力矩，从而使马铃薯种摆脱薯夹的夹持而掉落，形成漏勺空穴。针刺式排薯器针刺式排薯器主要用于美国。它的主要特点是对所排马铃薯种的大小形状没有特定要求。其排薯机理与薯块大小无关，其投薯相位或时间与薯块大小无关，但与刺针大小尺寸有关，这一点有其排薯工艺过程可见一斑。另外，台架试验表明，薯块大小对针刺式排薯器的种植均匀度影响甚微，这是链勺式排薯器和勺盘式排薯器不可比拟的，也正是针刺式排薯器的特点。通过以上排薯器的比较和分析，以及新疆本土的实际情况而定，链勺式排薯器虽然有投薯均匀度和投薯相位的问题，但是可以改进和减小其影响程度，使其能较准确的保证机械化种植效果，达到一定要求的误差范围。因此，本课题选用链勺式排薯器。3.2.2取种勺形状和尺寸的确定通过以上数据对马铃薯马铃薯种的特性分析以及各种常用排种器的对比后，确定了排种勺的基本结构。它采用钢板制成，钢板厚约2.5mm，边缘倾斜，质量轻，而且降低了伤薯率。取种勺的圆面直径为60mm，深20mm，复合大部分马铃薯种块茎的大小，保证取种均匀。它和链条的销轴采用铆接方式连接，这种结构既方便又实用。其结构简图如下：3.3种箱的设计3.3.1形状和尺寸的确定种箱下部采用倾斜面的设计方案，其倾角为60度，大于马铃薯种的自然休止角，无论箱内有多少马铃薯种，都能很好的下滑，使箱内不留下马铃薯种。另外，要尽量使种箱内壁光滑，是马铃薯种能更好的下滑。其尺寸大小（体积）由马铃薯的密度和新疆本地土地的环境决定。一般来说，新疆的地长800m，本方案是两行，由这些已知条件即可算出其大体尺寸。种箱长1000mm，高800mm。3.3.2固定方式及其材料的特殊要求对于种箱来说，要将其很好的固定在机架上，首先要考虑其质量，因为它装了不少马铃薯种，有重量，其它的一般播种机种子都不是太重，而对于本设计来讲，马铃薯种块质量大，种箱的体积大，因此对种箱底面会产生很大的压力，为此，要在机架上焊一个专门的种箱支撑梁，使其不会因马铃薯种的重量而变形。另外，一般来说种箱采用1mm左右的铁皮卯接而成，但是由于本设计要在种箱上要固定两根链轮轴，因此要求种箱的两边侧板在装链轮轴的地方，厚度要适当加大，可以是5mm，这样的话好固定轴，也加大了整个种箱的强度3.3.3前后护种管的设计本设计的独特之处就是链勺式排种器，而能使其完整的完成排种过程的就是护种管，从开始舀到马铃薯种那一刻开始，护种管就使马铃薯种与其它的薯块分离开来，帮助排种链勺能平稳的转动传递马铃薯种。导种管分为导种直管和导种弯管两部分，弯管在起到导种作用的同时，还使薯块不会掉在种箱外。导种管的尺寸的大小与马铃薯种的尺寸有关系，要求管内壁不会夹伤马铃薯种，在它与舀勺之间有一定的空隙，既利于排种勺的移动，又不会太大，让种箱内剩余的马铃薯种也被带走，造成舀到多余的马铃薯种，从而重植，造成浪费。因此，本设计在种箱内壁与排种勺边沿之间留有5mm空隙，可以达到顺利排种的要求（导种管与种箱就是焊接在一体的，其材料也和种箱一样，是厚约1mm的铁板）。3.4链轮的设计3.4.1其它参数的选择由于链条选用的是24A，节距38.1mm，取平均勺距为Lt=139.7mm（即每两个勺间间距4个链节）；取中心距为α=631.72mm；Z上=17齿；Z下=19齿；则链长L=1816.1mm；mp=5个。取地轮驱动链轮齿数Z 地=14齿。3.4.2株距调整的计算取地轮驱动链轮齿数Z 地=52齿，排种链轮确定为三个链轮（可拆换），由此可调整出三种不同的株距。根据新疆本地的要求，确定三种株距：C1=180mm;C2=200mm;C3=240mm。式中：Ci——株距；D地——地轮直径，取500mm；L——链勺用链条长度，为1816mm；Z地——地轮驱动链轮齿数，为14齿；ε——舀种系数，取0.062；Z下——链勺下链轮齿数，为19齿；mp——链勺数，为5个；p——链条节距，为38.1mm。由上式计算并且圆整得：Z1=18；Z2=20；Z3=24。3.4.3链轮的具体参数计算（式中：套筒外径d1=7.95cm;内链板高h2=36.2mm；节距p=38.1mm;内链节内宽b1=25.2mm）种箱轴上的链轮Z=17.5.re6.ri7.排种的的链轮Z=191.2.3.4.mm5.re6.rimm7.3.4.4该设计中所用的链轮参数链轮齿数计算项目计算结果Z=17分度圆直径207.mm齿顶圆直径230mm齿根圆直径198.72mm齿宽7.301mm齿沟角120度分度圆弦齿高3.429mm齿侧凸缘直径120mm齿面圆弧半径50mm齿沟圆弧半径4mmZ=19分度圆直径231.4mm齿顶圆直径253.69mm齿根圆直径230mm齿宽7.301mm齿沟角120度分度圆弦齿高3.429mm齿侧凸缘直径150mm齿面圆弧半径40mm齿沟圆弧半径4mm3.4.5地轮与链条同步性的验证该播种机的主要要求就是地轮和排种链勺的运动同步性，即：地轮在向前移动一定距离的时间内，排种链勺所投种总数的所有距离之和也应该是这个距离。对于链少式马铃薯播种机来说，链勺在链上的勺间距是关键因素。因此要验证平均勺间距Lt=139.7mm是否合理。下面就株距为180mm时的情况验证，具体过程如下：已知条件见下面的运动简图：就地轮运行一周的距离验证，由物理知识知：链条上的所有的线速度一样（设为V2），地轮线速度为V1（即机器水平移动速度），下链轮轴的角速度一样（设为W2），上链轮轴设为W3，地轮和其上的链轮角速度也一样（设为W1）。另外，已知D地=500mm；d地=210.34mm；d传=73.1mm；d下=141.7mm；d上=210.34mm；由已知条件可以算出W3/W1=1.9384；则转动圈数比N3/N1=1.9384；于是可以算出在地轮运转一周走过1570mm的时间内，上链轮移动过的距离为：S=πd上N3/N1计算得：S=1277.3mm；而按播种要求知道：在地轮移动的1570mm内播种数目为a=1570/180=8.722(颗)，即要求在S=1277.3mm长的链条上有a=8.72个链勺。由此计算得链勺间间距为：Lt´=S/a=146.45mm,由于在排种勺下面有一段塑料导种弯管，会延长投种时间，因此原取Lt=139.7<Lt是合理的。另外，按相同方法验证其它两种株距时也满足要求。3.5开沟器的设计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。对于该机型对于开沟器的要求是种沟要深浅一致且沟形整齐，沟底开阔、平整，且有良好的入土性能和切土能力，工作可靠而不易被杂草、残茬和土块堵塞。为了能适应上述要求，本设计选用芯铧式开沟器。该开沟器的特点是：播种机工作时，它的前棱和两测对称的曲面使土壤沿曲面上升，并将残茬、表层干土块、杂草向两测抛出翻倒，不利于保墒，切开沟阻力较大，不适于高速播种。其优点是结构简单，入土性能好，对播种前整地要求不高，而且沟底较平，开出沟宽为：120mm~180mm，主要适用于垄作播种地区的宽苗幅播种的中耕作物播种、中耕通用机上。3.5.1结构芯铧式开沟器主要由铧柄、芯铧、翼板、输种管和护种罩等组成。芯铧用45#钢板（厚4mm）制成，铧尖及刃口处进行淬火处理，以增加硬度及耐磨性。3.5.2入土角α入土角过大，入土性能差，且阻力增加。入土角过小，会使芯铧尖而长，强度减弱。一般芯铧入土角α=15°—35°为宜。为了增加强度，取α=38°。3.5.3隙角ε为了有利于入土，减小芯铧与沟底的摩擦阻力，取ε=5°3.5.4斜切角γ芯铧尖的斜切角不能过大，此角必须保证土粒、残茬、杂草沿刃口向后滑移，而不致缠挂、拥堵。因此，斜切角γ可由受力分析确定。使土壤在刃口上的滑切力能克服摩擦力。一般土壤对钢的摩擦力为φ=26.5°——35°，故取γ=35°为宜。主要参数的设计及确定（见图）3.5.6开沟器的固定开沟器选用套管和螺钉来固定，在机架的前横梁上用U形螺栓固定开沟器的套管，将开沟器的铧柄塞在套管内，再拧紧套管上的螺钉即可固定。而且可以调节其高度，改变开沟深度。3.6覆土器的设计3.6.1覆土器的选择覆土器是播种后覆盖种子的部件，要求覆土均匀，先覆细湿土，精播时不影响种子分布均匀性。谷物条播机上常用的覆土器有拖环式、拖杆式、弹簧钢丝式和旋转轮爪式等。拖环式和拖杆式覆土器分别由钢铁圆环、圆钢用链条连接而成。工作时，圆环、圆钢、链条在地面上拖动而覆土，并起到拖平播后地表的作用。弹簧钢丝式覆土器用于整地较好的轻质沙壤土。钢丝能起到碎土和覆土的作用，遇到大土块时，弹簧钢丝能弹起让过。这种覆土器不宜在杂草和残茬多的条件下使用。旋转爪式覆土器由于轮爪与地面倾斜一角度，使一侧的轮爪接触地面。播种机前进时，轮爪随之拖动而旋转，起到覆土的作用。中耕作物播种机上常用的覆土器有刮板式和铲式，刮板式覆土器的覆土能力较强，刮板角度可以调节，常和芯铧式开沟器配合使用。铲式覆土器连接在镇压轮架上，根据需要覆土铲可以上下调节，常和滑刀式开沟器配合使用。对于本课题而言，由于选用的是芯铧式开沟器。对于本设计来说，使用圆盘式覆土器，对于从导管中落出的薯种进行有效地覆盖，把开沟犁分开的土壤进行收拢，也有效地固肥，保墒。对于马铃薯播种机来说，这样也可以达到目的，况且后面还有镇压轮的镇压作用。其主要的参数见下：覆土圆盘直径300mm（按土质、出苗和覆土量而定）倾角α=45°（按实际情况而定，过大易拥土，过小覆土能力低）3.6.2覆土器的固定及调节一般来说，常见的覆土器的连接柄与垂直方向有一个倾角，但是不容易在水平面内调节角度，因此，覆土器的连接柄直接用弹簧控制。另外，将套覆土器柄的固定装置设计成常见的叉类件，只需要将柄连接机架，加上弹簧用大螺母调节长度，可以调节整个覆土器的覆土高度。该装置不仅安装拆卸方便，而且造价低廉，一般的生产工厂都能生产，材料源自生活中的常用物品。因此，就本人来讲，觉得是一个非常好的方案。其具体的安装简图如下：3.7镇压轮的设计3.7.1镇压轮对于播种机的重要性播种同时镇压可以减少土壤中的大孔隙，减少水分蒸发，以使土壤保墒；可加强土壤毛细管的作用，是水分沿毛细管上升，起到“调水”和“保墒”的作用；可使种子与土壤紧密接触，有利于种子的发芽和生长；春播镇压还可以适当增加地温。因此，播种同时镇压对于干旱地区的播种是十分必要的。播种同时镇压主要是在苗幅内镇压，而行间土壤仍保持疏松，因而通气性好，还可利于接纳雨水。镇压轮对土壤的压强主要根据土壤性质、水分、密度和作物的要求而定，一般为30—50kPa。镇压轮压力大小取决于镇压轮本身重量和作用在它上面的附加重量（播种机部分重量的转移和辅助弹簧力的作用等）。一个良好的镇压轮必须转动灵活，不粘土，不拥土，镇压力可以适当调整，镇压后地表不产生鳞状裂纹。3.7.2镇压轮的选择镇压轮的主要结构类型有金属型和胶圈型两种。金属型镇压轮使用较多，容易制造。并且，一般来说要便宜一些，对于本课题来说，面对的是新疆的广大团场的使用者。因此选用金属型。金属型的镇压轮按外形可以分为圆柱镇压轮、凹面和凸面镇压轮以及圆锥复合镇压轮。圆柱镇压轮由薄钢板制成。有光面圆柱形和网面圆柱形两种，其镇压面较宽，压力分布均匀。适用于蔬菜播种和宽苗幅垄播的播种机。由于本课题设计的播种机是平作，采用圆柱形镇压轮，镇压力均匀，而且实用。要使镇压轮正常转动的条件是：（m）式中f—土壤对镇压轮的摩擦系数ωr—轴套中的摩擦力矩（N·m）R—镇压轮半径Q—镇压轮重力极其附加载荷3.7.3镇压轮的固定及调节本课题的镇压轮与机架采用大螺栓连接，其独特的调节方式就是在悬柄的下方焊接了一个挡块，在镇压轮正常工作时，它与镇压轮的连接板间有一定间隙。当提升状态时，它挡住镇压轮，使之不会沿悬柄螺栓旋转，是一个非常简单又适用的自锁机构。其结构示意图见下图：3.8机架的设计3.8.1机架的作用机架是整个机器在主要“骨架”，在确定好各个工作部件的大体形状和尺寸以及各自间的位置关系之后，就需要把这些零部件完完整整的装成整个的机器。机架的作用就是固定各个零部件之间的位置和支撑整个机器的重量，让各部分构成一个整体。3.8.2机架材料的选择一般来说，农用的播种和中耕机械等的机架均采用空心方钢焊接而成，结构简单实用，容易制造。因此，本方案的机架也采用中耕机的机架设计形式，前横梁选64×64×5mm的方钢，而侧梁和其它梁选50×50×5mm的方钢。各个连接点均采用手工电弧焊焊接而成。3.8.3结构特点由于本方案是全悬挂式，因此要根据所选的动力的参数来设计挂接机构的尺寸，下面是所选拖拉机的参数：悬挂参数的确定选择动力为TN-55经查表的其挂结参数为：下悬挂点间距：800mm农具立柱高度：500～600mm，根据工作需求，选择为600mm。悬挂犁是通过拖拉机的三根拉杆AB、C1D1、C2D2与拖拉机联接的，悬挂参数即挂接点B、D1、D2的位置参数，包括D到开沟器的水平高度h、B、D两点的垂直距离H。B、D的横向位置。这些参数的选择，直接影响开沟器的作业性能和经济指标。如上图：业机械中除少数自走式机器和专用机械外，其余几乎全是把动力部分做成一台通用拖拉机，把作业部分做成一个单独的机器，到作业的时候，才把他们联结起来。作业完成时再分开，这样可以大大地提高动力的利用率。这样一台拖拉机可以和数十种机械联结进行不同的各种的作业。3.9地轮的设计3.9.1方案的选择一般来讲，地轮的主要作用就是支撑整个机器的重量，但是对于本方案来说，它就不仅仅是承重，而且是动力源。又由于农用机械的地轮要求简单实用，价格便宜，对于新疆团场条件来说更是如此。因此，地轮选用自己制造的方案，它的中心轮彀采用铸造的方式，再焊上轮辕和轮齿，既简单又实惠实用。在地轮上安装链轮时要注意链轮和地轮的同轴定位，在轮彀上钻有连接链轮的孔，二者的尺寸值要十分吻合，以免造成传递的不稳定。另外，由于本设计的动力力矩要求不是太大，因此，方案选择的是单地轮驱动，另一个地轮没有必要装链轮。但是为方便制造，使零件尽量达到统一，两个地轮要求制造一样。主要参数值：高500mm,轮彀宽100mm，轮齿宽80mm。3.9.2地轮的固定就本设计的实际情况来讲，地轮的固定还是个重