学位论文:气吸式精量铺膜播种机设计.pdf
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1、学士学位论文气吸式精量铺膜播种机设计THE DESIGN OF FILMING AIR-SUCTION PRECISION SEEDER摘要摘要近年来,精密播种已成为播种作业中一个最具研究潜力的热门话题。精密播种是提高 粮食单产的一项现代化综合性技术措施,涉及到育种、种子加工、精密播种机具、土壤精 细耕作、植保、施肥和灌溉等一系列技术。精密播种技术的实施,可节省大量优良种子,可节省田间间苗、定苗用工,种子分布合 理,减少肥料和光能损失,可增加作物产量,经济效益显著。随着育种、种子加工处理技 术、农药、除草剂和水利灌溉技术的不断发展与完善,使种子的发芽率和保苗率有了一定的 保证,从而使精密播种技
2、术有了更可靠的保证,气吸式播种机则是一种用气流的吸附力将种 子从种子堆中分离出来,从而达到单粒或双粒精密播种的目的,同机械式精密排种器相比 具有省种、不伤种、对种子尺寸要求不严、适应力强、易于实现单粒精播和高作业速度等 诸多优点,因此气吸式精密播种机是目前国内外精密播种机发展的重点。关键词:气吸式;精密播种;排种装置;开沟器;-I-佳木斯大学工学学士学位论文AbstractIn recent years,precision seeding has become one of the most planting operation research potential topic.Precisi
3、on seeding is to improve the grain yield of a modem comprehensive technical measures,involves the breeding,processing and sowing seeds in the soil,precision machinery plant,farming,fine and irrigation,fertilization technology.Precision seeding technology,saves the implementation of good seed,can sav
4、e the reasonable distribution of labor,seeds,fertilizers and reduce energy losses,can increase crop yield,and the economic benefit is remarkable.With the seed breeding,processing technology,pesticides,herbicide and irrigation technology unceasing development and perfection of seed germination had ce
5、rtain assurance,so precision seeding technology has a more reliable assurance,gas absorption type machine is a kind of air from the seeds seed adsorption of isolated,achieve single or double grain sowing purpose,with precision mechanical precision seed metering devices,compared with province of seed
6、,dont hurt size requirement is lax,adaptable,easy to realize single grain sowing and pure advantages of high speed of operation,thus suction precision machine precision machine development at home and abroad is the key.Keywords:Gas absorption type;Precision drilling;The device;Sowing bootii佳木斯大学工学学士
7、学位论文目录摘要.IAbst ract.II第1章绪论.-1-1.1播种机发展现状与趋势.-1-L2我国播种机发展现状.-1-1.3播种机发展前景.-2-第2章 播种机各工作部件的设计.-5-2.1 排种器的设计.-5-2.2 吸孔直径和吸室真空度的设计.-6-2.3 排肥器的设计.-8-2.4 开沟器的设计.-9-241开勾器的基本类型.-9-242施肥开沟器的选择.-11-2.4.3播种开沟器的选择.-11-2.5 镇压装置的设计.-11-251镇压装置的类型.-11-252常用的镇压装置.-12-2.6 风机的设计.-13-第3章 播种机的总体结构和技术参数.-15-3.1 播种机的构造
8、及原理.-15-3.2 主要技术参数.-16-3.3 整机的各部分结构和设计计算.-17-3.3.1 通用机架.-17-3.3.2 支承轮及支承轮架.-19-3.3.3 四杆机构.-19-3.3.4 排种装置.-20-3.3.5 排肥装置.-21-336种肥箱.-22-3.3.7 种箱的容积计算.-22-338肥箱的容积计算.-22-3.3.9 排肥传动机构.-23-3310排肥量计算.-24-3.3.11 排种传动机构.-25-3.3.12 播种量的计算和实验.-26-第4章播种机的使用和调整.-29-4.1 播种前机具的准备.-29-4.2 机器各部调整.-29-4.2.1 支承轮位置高低
9、的调整.-29-4.2.3 排种量的调整.-30-4.2.4 排肥量的调整.-30-III目录425挡种板间隙的调整.-31-4.2.6 播种与施肥深度的调整.-31-4.3 机具的保养与保管.-31-4.3.1 机具的保养.-31-4.3.2 机具一般故障的排除.-32-献仑文-谢 旄考录录 结参附附致5 7 93 3 3 1-5-IV-第1章绪论第1章绪论1.1 播种机发展现状与趋势我国是一个农业大国,农业生产在国民经济中占有重要地位。随着我国经济的高速发 展和人民生活水平的日益提高,旧的农业生产方式已经不能满足经济和社会发展的需要。我国农业的发展已经进入新阶段,大力推进农业和农村经济结构
10、战略性调整,逐步实现由 粗放式经营向集约化经营方式、传统农业向现代农业两个根本性转变已成为我国农业和农 村经济发展的根本任务应对挑战和加快农业发展,要靠政策、科技和投入,农业科技进步 是我国农业和农村经济发展的根本途径。播种是农业生产过程中六大关键作业环节之一,播种机械化是农业机械化过程中最为 复杂也最为艰巨的工作。播种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,使作物获得良好的生长发育条件。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。由于精密播种使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
11、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。1.2 我国播种机发展现状我国的播种机市场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。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 种一拖肥联合作业机、耕作一播种联合作业机、松土一施肥一覆膜一穴播联合作业机和施 水一播种联合作业机等,目前又发展了铺膜播种联合作业机。另外,精量播种机具推广势 头强劲
12、,小麦精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市场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,包括各种气吸 式排种原理与机械式排种原理,以保证单粒精密播种。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。我国从80年代末便开始研制-1-佳木斯大学工学学士学位论文精密播种机械,其中较早的代表机型主要有2BY-24压轮式谷物播种机,2BQ-6气吸式精密 播种机等。由于种子质量,整地条件,机械制造水平及机器价格等因素制约,我国80年 代主要是推广精密播种机,为适应农村
13、生产责任制的要求。大量推广了小型单体播种机。90年代以来,我国逐步推广精密播种机。精密播种机以在作物种类分为玉米及大豆精密播 种机。谷物(小麦)精密播种机,甜菜精密播种机;以配套动力分为小型,中型和大型精 密播种机;以排种器形式分为机械式和气力式两大类精密播种机;机械式中有可分为垂直 圆盘式,垂直窝眼式,锥盘式,纹盘式,水平圆盘式,带夹式等形式精密播种机。1.3 播种机发展前景在国外,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精密播 种,主要采用机械式和气吸式两种精密播种机。在中国大型的农户日益显现,但小型农户 对播种机的需要也会不断加大。中国的农业需要更大更先进更智能的大型
14、播种机,同时还 需要更小更实用更贴近普通农户需要的小型播种机,这些小巧的播种机能把那些拥有另外 主要收入职业的农户从繁琐的农田里解脱出来,也会让那些以特色农业致富的农户(如种 植大棚作物的农户)更方便的管理自己地田园发展联合作业的直接播种,播种联合作业是指在播种的同时,完成耕整地、施肥、喷 洒液等作业,其优点是一次可以完成多项作业,作业效率高,保证及时播种,提高产量,可以充分利用配套动力,节省能源,降低作业成本,与传统播种方法相比,联合播种的劳 动消耗的作业费用约降低30%。同时,可以减少机组进地次数,使土壤免受机具的过度压 实。直接播种是指将作物种子直接播在留茬地里,用于直接播种的机具称为免
15、耕法或少耕 法播种机。直接播种机与一般播种机相比,其结构特点主要是在开沟装置上,通常在播种 机组前面加装一个种床式开沟器,用以切断地表的残茬和硬秆或耕出窄带作为种床,然后 再由装在后面的种沟开沟器在其上开出种沟。播种机的通用性和适应性不断提高,大多数精密播种机都可以播多种作物,通过换不 同孔径的排种盘(轮)或排种滚筒,使排种器能适应多种作物种子的播种要求。改变型孔大 小或增加成穴机构,使之能达到穴播的要求;改变排种器工作转速以达到不同株距的要求。所有这些均提高了播种机的通用性。为了适应不同地区、不同土壤、不同整地条件的要 求,大多数播种机上配有多种类型的开沟器(双圆盘式、滑刀式等)和镇压轮(橡
16、胶轮、钢板 冲压轮、铸铁轮、宽轮、窄轮等),供选用。同一型号的精密播种机又成系列,有多种行距-2-第1章绪论和行数的变型。如美国CYCLO气压式播种机有牵引式和悬挂式,有4、6、8、12、16行 等共16种机型,可为多种功率的拖拉机配套。播种机向高速宽幅发展,为了在最适宦的农业技术条件下、用最短的时间做到适时播 种,以及随着拖拉机功率不断增大,为了充分利用其功率,因此要求提高播种机作业的生 产率。影响提高播种机组生产率的因素很多。除了提高机组的工作可靠性、减少故障、简化操作以减少辅助作业时间、提高纯工作时间的利用率外,提高生产率的最主要途径是 增大播种机的工作幅宽和提高作业速度。增大播种机工作
17、幅宽虽能直接有效地提高生产 率,但加大工作幅宽使机体庞大,消耗金属多,成本高。同时,庞大的机体将受到田块大 小、地头转弯以及道路运输的限制,使用不方便。因此,国外很重视提高作业速度的研究。我国自20世纪70年代初开始研究精密播种,目前全国精播的面积还很少,迄今精密 播种的作物基本局限于中耕作物。谷物精播的难度较大,至今国内尚无成熟的机型。气吸 式播种机由于对种子尺寸要求不严,不需精选分级,伤种少,易达到单粒点播,通用性较 好,同时它也具备高速作业的性能,满足了对大功率拖拉机的配套和宽幅作业的要求,作 业速度可达10-12 km/h,工作幅宽也可加大到812m以上。因此,气吸式播种机应用越来 越
18、广泛。可以说,气吸式精密播种机是21世纪播种机械的发展方向。255广泛采用新原 理新技术广泛采用新原理新技术广泛采用新原理新技术广泛采用新原理新技术目前国外 正在发展一些新的播种技术,如日本提出适合蔬菜的静电播种,英国提出适合于蔬菜的液 体播种、适合于牧草的超音速播种,还有目前广泛应用的种子带播种等。例如液压等新技 术在国外播种机的应用也日益广泛。美国塞科尔5000型气压式播种机用液压马达驱动风 机;东德A697型精密播种机装有供驱动排种锥体的液压马达,当地轮滑动时,液压马 达启动,以保证排种锥体的转速与机器前进速度相协调,现时也用以操作开沟器的升降,在大宽幅的播种机上还用液压折叠机架,以便安
19、全运输。-3-佳木斯大学工学学士学位论文-4-第2章播种机各工作部件的设计第2章播种机各工作部件的设计2.1 排种器的设计气吸式排种器的吸附部件主要由真空室壳体、排种盘、真空连接管、风机等组成,结 构如图2-1所示1真空室壳体2真空连接管3种子室4排种盘图2-1气吸式排种器结构示意图气吸式排种器是应用气吸原理进行排种的,其排种圆盘呈垂直状安装在种子箱底面,一侧与种子室相接,另一侧与气吸室相接,在排种圆盘上开有气流通道孔。排种盘上设有 搅拌轮,以防种子架空,并通过压紧装置压住排种盘以减少漏气。在种子室内还装有刮种 板,工作时可以剔除多余的种子。气吸室和风机相连,风机工作时使气吸室产生真空度,因而
20、在排种盘两侧形成一定的压力差,在该压力差的作用下,种子被吸附在吸种孔上。由 于排种盘的转动,当吸种孔带着种子通过刮种板时,多余的种子便被剔除掉。当排种盘旋 转到离开气吸室时,便失去了对种子的吸附作用,此时种子便靠自身的重量下落,直接或 经导种管落入种沟。排种盘继续旋转,吸种孔再次进入气吸室,在压力差的作用下再次吸 附种子,如此循环连续进行排种。图2-2为工作过程中种子的受力情况以垂直圆盘式排 种盘为例,当排种器工作时,种子所受外力主要有种子重力G、种子旋转惯性力J、吸孔 吸附力P及吸孔处产生的支持力N。种子离开种子群开始移动时产生的摩擦力可忽略,如 图2-2所示-5-佳木斯大学工学学士学位论文
21、hlG-种子所受重力,J-种子所受惯性力,T-G、J的合力,d-吸种孔直径,h-种子重心与排种盘的距离,F-种子所受吸附力,N-种子所受支持力其中:J=m rco(3为排种盘的角速度,r为种子重心到排种盘转动轴的距离)。当排种 盘等速转动时,惯性力J的大小保持恒定,而其方向不断变化,重力G的大小和方向恒定 不变。从受力分析图可以看出,合力的大小在开始吸种时最大随后减小,到排种盘顶部时 所受合力最小,随后又开始增大。当G与J方向相反时即种子达到排种盘顶部时种子所受 外力的合力最小,此时所需吸孔的吸附力最小,要求的真空度亦最小。当种子转过顶部逐 渐下降时所受合力又逐渐增大。计算真空室所需最小真空压
22、力时,应以充种区所需真空压 力为基准。因此要使吸孔吸住种子必须满足下列条件:FXd/2 三 TXh(2-1)式中:7Tz/2F一种子受到的吸附力,F=q-(2-pj,其中P“为大气压力,0为真空室压力。由式(1)可以看出,随着孔径的增大,孔径面积增大,吸附种子所需要的真空度降 低,排种性能逐渐提高;而当孔径增大到一定值时,漏气量遂渐增大,排种性能又开始逐 渐降低。因此,吸种孔直径需要根据种子的尺寸来确定,由试验方法确定的吸种孔直径如下式d=(0.640.66)b(2-2)式中:b为种子平均宽度。2.2 吸孔直径和吸室真空度的设计吸室的真空度直接影响到排种孔吸种的性能,各吸种孔处的均匀程度对排种
23、质量有较-6-第2章播种机各工作部件的设计大影响。对于不同类型和品种的种子都有一个最佳的真空度范围,真空度减小时,漏吸率 会增大,当真空度超过一定值时,重吸率会增加。在实际工作中,由于风机与排种器之间 存在管路压力损失及机器振动的影响,在设计时真空度应取大值。吸室所需真空度的最大 值计算公式为:(2-3)式中:cmax一气吸式真空度最大值,kpa;c一种子重心离排种盘之间距,cm;m-粒种子的质量,kg;v一排种盘吸孔中心处的线速度,m/s;l排种盘吸孔处的转动半径,m;g重力加速度,g/s-2入一种子的摩擦阻力综合系数,入二(6-10)tan 为种子自然休止角;A一吸种可靠性系数,一般在种子
24、千粒重小,形状近似球形时选择较小值,反之则选 择较大值,一般的中耕作物,如大豆、玉米、高粱等ki=L82.0;k2一工作稳定可靠性系数,一般k2=L62.0,种子千粒重大时取大值。由计算公式(3)可知,气吸式排种器所需真空度极限值与吸孔直径、排种盘吸孔处线速度及种子物理特性 等有关。表2-1为一般作物吸室的真空度和吸孔直径选取作物吸孔直径(mm)吸室真空度(kpa)玉米4-5.52.75 2.95大豆3.5 4.52.75 2.95iWj粱2-2.52.16 2.36向日葵2.5 3.52.35 2.55小花生5.55.88-7.85丸粒化甜菜2-2.5谷子长孔24X0.6番茄1.1-1.5该
25、设计排种盘直径取250mm,吸孔直径取4mm,吸室真空度为2.80kpa,外侧吸孔直-7-佳木斯大学工学学士学位论文径为220mm,内侧细孔直径为180mm,两侧吸孔个数都为35个,排种盘的转速为0.63m/s 充种时间为0.7s。2.3 排肥器的设计该设计采用外槽轮式排肥器,外槽轮式排肥器主要由排肥轴、外槽轮、阻塞轮、排肥 盒、排肥舌、定位卡箍等组成。槽轮转动时,阻塞套不转。内齿型挡圈则随槽轮一起转动。阻塞套与内齿型挡圈可防止肥料从种子盒两侧壁漏出。凹槽内肥料随槽轮一起转动。另外,在槽轮外层有一层肥料随槽轮齿及凹槽内的肥料一起转动。这一层称为带动层。在带动层 外,则是不流动的静止层。凹槽排肥
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