【《某舵轮穴播式农业播种机的整机结构设计案例》4400字】

某舵轮穴播式农业播种机的整机结构设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u1186某舵轮穴播式农业播种机的整机结构设计案例 1231541.1舵轮穴播式播种机组成及工作原理 1245741.2机架结构设计 26561.3舵轮式槽轮穴播器的设计 2167821.3.1结构设计 295251.3.2工作原理 3103121.4玉米播种机内部结构参数设计 495151.4.1排种系统结构及参数设计 4111621.4.3入土成穴器参数设计 7129791.4.4穴播器转速确定 91.1舵轮穴播式播种机组成及工作原理舵轮穴播式玉米播种机的整机结构示意图如图3所示5643215643211.种箱1.输种管3.穴播器4.地轮5.前机架6.固定板和销轴图3舵轮穴播式玉米播种机Fig.3rudderwheelhill-seedercornplanter当机构未工作时，将种粒装入上种箱内，通过输种管与穴播器内置相连接，确保种箱处于满种状态。前机架上的固定板和销轴与驱动装置用平键连接，平键通过轴套定位，并通过地轮确定穴播器入土深度，以此确保行进过程中播种机稳定前行。本机构采用单向播种方式，通过驱动装置的行进带动穴播器转动，穴播器采用活动鸭嘴设计，使从穴播器各活动鸭嘴中排出的种子落在相应的沟槽中。利用驱动装置的牵引使穴播器连续滚动播种，活动鸭嘴与土壤接触时动瓣迅速打开，当孔洞的开合度大于种粒长度时，种粒进入土壤，实现播种过程。1.2机架结构设计1.1.1机架结构设计框架主要由前车架、上车架、轮架、叉架、小型支架等组成，前架为框架结构的主体部分。车架横梁下、销轴下采用U形螺栓固定，三个播种舵轮盘距按实际情况设置。车架长1045mm，宽1450mm，高580mm。机身涂防锈漆，以降低在工作工程中的磨损腐蚀。机架焊接采用40x40方钢，25x25角钢，92x132x10钢板。轮架的主要功能是支撑播种器，用机架带动播种器向前滚动并顺利播种。压簧安装在叉柱上，可通过调整螺母来改变压簧的预紧力，从而改变在播种作业中的排种深度。通过调整位于上下立柱上的两对螺母，可以调整地轮高度，从而限制深度，达到轮距越大，播种深度越浅；轮距越小，播种深度越深的效果，所采用的的地轮轮径为200mm。限制各播种轮间行距使其独立工作，以确保播种轮可在浮动行进中工作。1.3舵轮式槽轮穴播器的设计1.3.1结构设计舵轮式穴播器的结构如图4所示，它由若干主要部件组成，其中包括内置排种器、槽轮、两瓣式入土器和开闭式系统，每个入土器都围绕在舵轮周围，与舵柄相似，故称为舵轮式穴播器。二瓣入土穴器及其开闭系统，主要包括定瓣、动瓣复位件弹簧、定件铰接螺柱、螺栓等，其结构主要有两个特点：第一，入土穴器由定瓣、动瓣固定两部分组成。第二，入土穴器应用杠杆原理，其开闭采用摆动从动件盘型结构。1.复位弹簧1.凸轮3.定瓣4.动瓣5.槽轮6.内种箱7.输种管8.轴9.排种毛刷图4集成式舵轮槽轮穴播器的结构Fig.4ThestructureofintegratedDibblerwithflutedseedrollerandSteeringwheel在安装过程中，穴播机的轴与机架固定，固定板与轴用平键连接，平键通过轴套定位，不与机组一起向前转动。将凸轮和固定板焊接在一起，以确保在单元播种作业过程中，凸轮相对于机架是静止的；内置的种子分选机与动盘固定在一起，与动盘同步旋转；动盘安装在轴上，通过轴承定位可绕轴旋转。定盘与动盘套在一起，形成穴播器。动瓣采用细长螺栓与动盘铰接，并嵌入定瓣一部分。通过复位拉簧，将动瓣与定瓣固定在一起，形成储种腔。动瓣与定瓣为中空结构，在定瓣旁预留空间使其与动瓣组装，并可使其绕一个细长螺栓旋转角度。受凸轮作用力时，动瓣绕长螺栓轴转动，按杠杆原理开启一定角度。动瓣靠近开启凸轮处有两个小孔。复位拉簧两端分别固定在动盘上以及活动鸭嘴上的俩小孔处。复位弹簧平行于动盘的端面，并处于轻微拉伸状态，以确保在为工作状态下入土成穴器常闭。1.3.2工作原理当机器处于未工作时，上种箱内装入种子，将输种管与穴播器内种箱连接，确保内置式种盒可持续排种。玉米播种机行进时，驱动装置对穴播器的牵引力，使穴播器的动盘持续滚动并驱动内置排种器开始排种。槽轮的每个凹槽对应一个活动鸭嘴，使从内置排种器各沟槽中排出的种子落在相应的活动鸭嘴中；动盘转动时，种子沿输种管进入排种器等待排种。入土成穴器在非工作状态下关闭，避免了种子提前掉落，有效地防止了成泥活动和土壤堵塞。在驱动装置作用下，穴播器随机构前行，在重力作用下入土成穴器插入土壤；当入土成穴器与地面成90°角后，动瓣顶部与凸轮接触，在凸轮切向力的作用下，利用杠杆原理旋动螺栓，使动瓣打开。当活动鸭嘴开度大于种子的长度时，种子就会从底部进入土壤。当动瓣上端达到凸轮保持线部位时，入土成穴器达到最大开合度；为防止入土成穴器开口达到最大值时其夹土，故动瓣仍保持在凸轮保持线上移动，直至入土成穴器完全出土；即使入土成穴器在进入土壤过程中夹入少量土壤，也会在出土之后掉落；出土后，在复位弹簧的作用下动瓣关闭。入土成穴器出土后，部分土壤落回，将种子埋好完成播种。穴播器的连续滚动使内置排种器连续排种，各个入土成穴器依次重复上述动作，实现持续播种。1.4玉米播种机内部结构参数设计1.4.1排种系统结构及参数设计（1）排种器结构及参数设计针对舵轮穴播式穴播器的工作特点，本研究设计了一种可调式排种器，该排种器采用槽轮排种器，将种子按一定的穴距连续播种到土壤中，该排种器与舵轮式穴播器的动盘相固定，保证其同步转动，安装时内槽轮各凹槽对应一个入土成穴器，保证排种器均匀地向每个槽轮上播种，即一个槽轮上播种的种子按顺序排入一个相应的槽轮，因此内槽轮排种器的排种精度直接影响到入土成穴器的排种精度。可调式内置槽轮排种器中槽的尺寸，一般要求稍大于一粒种子的宽度，保证每一粒种子恰到好处地排出，达到精确穴播的要求。槽轮排种器排种槽的长度即可调节排种量，如种子未选优，为保证出苗率，最好将排种凹槽一穴的排种量调节为粒种子。按设计要求，由于杠杆式开式穴播器的入穴数为12个，且穴轮与穴盘同步转动，故为保证内置穴盘分种与入穴器排种节奏统一，本设计选用带有12个穴盘的可调节穴轮，据山东理工大学轻工与农业工程学院研究当凹槽其主要结构参数选择如下[6]：当；凹槽断面圆弧半径时，种子的出苗率和成活率最高。故选择该尺寸。图5排种器Fig.5Meteringdevice（2）调节螺母的参数设计调节螺母的设计选择非标件，但根据整机特殊结构，采用两部分焊接而成。一是六角螺母的调整部分，每边长度120mm；二是调整停顿部分。用直径338mm厚4mm的钢板制造。在钢板表面钻出4个均匀通孔，直径3mm。四孔中心尺寸为直径322mm的圆形。特殊的六角螺帽和钢板焊接，m148内螺纹沿轴线攻丝。调整螺母的工作原理是：通过旋钮螺母对种盘进行调整，从而间接调整种盘。将种盘调整到合适的位置，将螺钉固定在播种机种盘上，能有效地保证种盘的稳定性和精度。图6调节止动部件Fig.6Adjustthestopmember1.4.2动盘及入土成穴器（1）动盘半径及入土成穴器个数的确定动盘半径是穴播器的一个重要参数，一般以播穴距离、入土成穴长度、穴位个数为依据综合确定。一般而言，播穴距离大，入土后成穴器数分布广，则要求动盘直径大，反之亦然，动盘半径虽小，但动盘半径对穴孔大小也有一定影响，但影响不大。动盘工作时滚动向前，为了使穴播器达到理想的工作速度，应使动盘直径取较大值，但动盘尺寸过大，增大了整机的重量，对整机的悬挂极为不利。从以上几个方面考虑，动盘半径以160至300mm为宜。穴播器对大粒粒径种子的半径取较大；对小粒粒径种子或用于施肥的穴播器半径取较小。由山东理工大学农业小组研制的舵轮穴播玉米播种机，在试验中暴露出了一些缺点和不足，特别是在拖拉机牵引下，在土面上滚动播种时，穴播器轮盘振动幅度较大，影响播种质量，经研究发现，主要原因是穴播器个数太少，所以，本设计采用的穴播器数目为z=12，穴距L=160mm，入土成穴器在动盘外的高度为=80mm播种穴距L为常量,动盘半径R是根据播种穴距、入土成穴器的长度和成穴器的个数综合确定,即（1）由此求得动盘半径。（2）动盘厚度P的设计动盘厚度P与种子粒径有关，种子粒径大，入土成穴直径就大，入土成穴器径向安装在动盘上，与动盘焊接成一体，因此要求动盘厚度也就大；种子粒径小，相应的动盘厚度可以减小。在安装过程中，各部件之间的间隙应尽可能小，以避免漏种或夹种、泥浆堵塞。动盘厚度的计算公式如下：（2）式中，--动盘端面厚度；--定盘端盖厚度；--定瓣内腔直径；--入土成穴器动瓣安装后与动盘内端面的间隙；--入土成穴器动瓣安装后与定盘内端盖的间隙，单位均为毫米；经分析，本设计中穴播器的动盘厚度取值为，定瓣内腔直径取为，此时对于整机结构性能以及种子播种率最好。（3）定盘直径、厚度的确定定盘的设计主要是要求能与动盘扣合成完整的穴播器，即其半径（3）1.4.3入土成穴器参数设计按照穴播的原则，穴位越大，影响播种质量的穴位越大，如果太小，种子运输不顺畅，很容易堵塞。所以，在设计时，应遵循以下原则：在保证种子顺利运输的前提下，尽量减少直径。（1）定瓣参数设计其内径取决于种子颗粒大小，根据实践经验一般取（4）式中，--种子最大尺寸值。入土穴器的封闭投种腔必须大于种子最大尺寸，以确保种子顺利通过；考虑到铰接式动瓣的阻隔，因此定瓣、动瓣的内径必须足够大，以保证在投种腔中有足够的投种空间。为确保播种作业时轮盘轴向平均受力，本设计取定瓣片厚度与轮盘厚度相等，即：动瓣片与轮盘焊成一体，取定瓣外径，为轮盘厚度36；定瓣内径则可由（5）式中，其值取为：；--动瓣壁厚3；--定盘壁厚3；因为定瓣和轮盘是一体的，定瓣高度实际上就是指轮盘外的定瓣高度，即为入土成穴器总成在轮盘外的高度，主要取决于作物的播深，同时考虑滑移及土壤松软程度不同对轮盘实际滚动半径的影响，结合实践，本设计取定瓣高度为。（2）动瓣参数设计动瓣部分嵌入定瓣安装，其外径与定瓣内径有一定装配间隙，根据定瓣的内径值取动瓣外径值为；则动瓣内径为（6）式中，--动瓣壁厚；--动、定瓣之间的安装间隙；；动瓣高度可分为动瓣在螺柱转轴以上部分的高度（理论上仍等于入土成穴器总成在轮盘外的高度值，但为了能使动瓣包络在定瓣之内，动瓣尖端到轴心的半径应该比定瓣尖端小，即（7）式中，--入土成穴器倾角，定瓣壁厚为3mm；动瓣在螺柱转轴以下部分的高度，即：（8）在满足与凸轮不干涉的情况下，经分析各参数取值为：，，。经推算，本设计取入土成穴器整体高度与穴播器动盘上定瓣高度相同，既影响穴播深度，又影响穴播器出土时刮土的情况。也就是：h=80毫米。入土穴穴宽应根据作物种子的粒径来设计，为保证其不与入土穴穴壁发生碰撞而堵塞，经推算本设计的入土穴穴宽与动盘厚度相同，即：。（3）入土成穴器角度参数设计入土成穴器角度的研究是穴播器研究中的重要步骤，入土成穴器角度的大小直接关系到穴播质量的好坏，入土成穴器的倾角根据经验一般取值为，本课题组先前研制的舵轮式穴播器取=45°，但通过山东理工大学实验小组试验发现，45°角的入土