大豆玉米带状复合种植精量播种机的设计研究.pdf
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1、139科技纵横农业开发与装备2023年第7 期大豆玉米带状复合种植精量播种机的设计研究薛荣(山西省农业机械发展中心,山西太原030000)摘要:通过对排种器工作原理、工作过程以及气流输种管的结构分析,针对大豆玉米带状复合种植技术要求,设计一种可同时完成大豆玉米播种的气吹气送式精量播种机。数据结果对进一步研究大豆玉米带状复合种植技术具有一定的理论和实践参考价值。关键词:玉米;大豆;气吹式播种机;设计分析0引言大豆玉米带状复合种植技术是从传统套间作模式创新而来。主要基于大豆玉米耐荫耐密遗传特性和生物学特性的差异,充分利用高位作物玉米边行的优势特点,扩大低位作物空间,构建科学的复合空间布局,在最大化
2、地利用土地资源的基础上,有效解决玉米、大豆争地问题,实现玉米不减产、多收一季豆的作物协同共生的目的。2 0 2 1年,我国开始大面积推广大豆玉米带状复合种植技术。这是一项农业生产的新兴技术,目前大豆玉米带状复合种植专用播种机较为匮乏。为提高大豆玉米间作新农艺关键技术到位率,发挥大豆玉米带状复合种植技术的增产增收优势,国内各省份将该播种机产品纳人农机购置补贴,各省农机企业、科研人员也加大投入力度,研发了部分专用播种机。如,湖南成功研制适宜南方黏性土壤特性的大豆玉米专用复合种植播种机。该机具采用圆盘开沟犁并单独设置棘轮式驱动地轮,能有效解决开沟犁拥堵和地轮粘连打滑的难题,大豆玉米带状复合种植技术通
3、过调整玉米的行距和株距,使玉米的产量不比单作少,同时能多收一季大豆,达到提高土地利用率、增加农民收益的目的。针对播种技术现状和3+2 兼作模式,本文研发了一种气吹式大豆玉米带状复合种植精量播种机,设计了集成排种器,一器多行,简化了播种机结构,提高了大豆玉米行距调整的范围。总体结构及工作原理大豆玉米带状复合种植播种机主要由机架、行走轮、传动机构、集成排种器、种箱、输种系统、开沟器、覆土镇压机构等组成(图1)。1011812131415231.地轮2.开沟器3.辅助轮4.镇压轮5镇压轮调节手柄6.泄压调价手柄7.仿行机构8.输种管9.传动10.种箱11.排种器12.风管13.三点悬挂14.风机及后
4、传动15.机架图1气吹式大豆玉米带状复合种植精量播种机结构该播种机设计为3+2 模式,即3 行大豆加2 行玉米。作业时,行走轮通过驱动链条传动排种器进行播种,由高速风机产生正压,供给集成排种器的风嘴和输种管的空气放大器接气口。排种器上的型孔排种盘在旋转的过程中将单粒(玉米)、双粒大豆种子均匀排出,经空气放大器加速后,通过输种管播到种沟内,进行覆土镇压。种植模式和机械参数(图2、表1)。空气放大器玉米6omm一30mm大豆3omm大豆6ornm玉米图2气吹式大豆玉米带状复合种植精量播种机种植模式2关键部件设计2.1传动设计与其他传动相比,设计有传动选用链传动,链传140科技纵横农业开发与装备20
5、23年第7 期动无弹性打滑和整体打滑现象,传动效率高,作用在轴上的径向力小,结构紧凑,性价比高,对环境的适应性好。因动力要从地轮传递到位于最高处的集成排种器,需经过衡量,由于空间限制,二级传动链轮不可过大。传动布局(图3)。表1播种机参数参数数值外形尺寸(mm)2 000 2 200 1 700工作幅宽(mm)1800玉米2行数(行)大豆3玉米-大豆60行距(mm)大豆-大豆30玉米120150株距(mm)大豆100120配套动力(kW)70作业速度(km/h)3.565124611101.地轮轴上主动链轮2.二级传动链轮3.二级传动链轮4.长轴由6.排种器7.二级传动链轮8.二级传动链轮9.
6、地轮10.地轮轴11.衡梁12.排种器轴图3播种机传动布局播种机的传动比:Z4ZyAyi=1(1)n4Z1#D(1+8)式中,Zy为玉米排种器型孔数(2 8);A,为玉米株距(12 15mm);D为地轮直径(50 0 mm);8为滑移率,取0.0 5。由(1)式可得:2812i=1.893.1450(1+0.0 5)设计选用普通滚子链10 A,链节距p为15.8 7 5mm,地轮轴上链轮齿数为Z,选择2 2 齿。根据计算,Z为42齿,轮轴上的链轮分度圆半径:PR=55.7(mm)(2)2sin180/Z1根据种植要求,大豆的株距为10 cm。由(1)式倒推:ZdAd1=元D(1+8)式中,Za
7、、A.为大豆的株距和排种盘上大豆型孔数,可得Z.为3 1孔,2.2排种器设计排种器是播种机的重要工作部件,本机的排种器设计为3 行大豆两行玉米的集成滚筒气力式排种器,主要由壳体、型孔滚、压力风嘴组成。工作时,滚筒匀速转动,型孔进入充种区,种子靠自重充填到型孔内,当型孔转至压力风嘴下方,气流从型孔上方进人,从底部流出,上下形成压力差,将下面的一粒种子压覆在型孔底部,其余种子被气流清走,完成清种。型孔经过护种区到达排种口后,种子靠自重和推种刀的作用落人空气放大器内(图4)。768594103112121.出种口2.泄压口3.传动轴4.玉米型孔5.风嘴6.隔板7.风嘴进风口8.排种滚筒9.大豆型孔1
8、0.端盖11.壳体12.空气放大器图4气吹式集成排种器结构该排种滚筒设计为5列排种,具体机构(图5)。排种滚筒与垂直窝眼轮相似,型孔为圆锥形,玉米型孔顶部直径2 0 mm,底孔直径3.5mm,圆周2 8 孔,两列相邻。大豆型孔为两个顶部直径15mm,底孔直径3mm。圆锥叠合组成,重叠部分4mm,圆周3 1孔,3列相邻,锥孔底部内壁开2 mm的环形槽作为退种槽。玉米型孔与大豆型孔中间有分割槽,用插板分开。2.3输种管的设计设计的集中排种器到开沟器的距离较远,为提高播种的精确性,减少种子在输种管内滞留时间。设计中将空气放大器配置在输种管上,通过气流加快种子141科技纵横农业开发与装备2023年第7
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