气吸式精量铺膜播种机设计本科毕业论文(编辑修改稿)

气吸式精量铺膜播种机设计本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

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 22 所示 佳木斯大学工学学士学位论文 6 图 22 工作过程中种子的受力情况 G种子所受重力， J种子所受惯性力， TG、 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 rω (ω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 : F d/2≥ T h (21) 式中： F— 种子受到的吸附力， F=  124 ppda ，其中 ap 为大气压力， 1p 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，漏气量逐渐增大，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 =(~)b (22) 式中： b为种子平均宽度。 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质量有较第 2 章 播种机各工作部件的设计 7 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：    grvd m g CKKH c 2321m a x 18 (23) 式中： maxcH — 气吸式真空度最大值， kpa； C— 种子重心离排种盘之间距， cm； m—— 粒种子的质量， kg； v— 排种盘吸孔中心处的线速度， m/s； r— 排种盘吸 孔处的转动半径， m； g— 重力加速度， g/s2 λ — 种子的摩擦阻力综合系数 ,λ =（ 6～ 10） tanγ ,γ为种子自然休止角； k1— 吸种可靠性系数，一般在种子千粒重小，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 k1=～ ； k2— 工作稳定可靠性系数，一般 k2=～ ，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 21 为一般作物吸室的真空度和吸孔直径选取 作物 吸孔直径（ ㎜） 吸室真空度（ kpa） 玉米 4~ ~ 大豆 ~ ~ 高粱 2~ ~ 向日葵 ~ ~ 小花生 ~ 丸粒化甜菜 2~ 谷子 长孔 24 番茄 ~ 该设计排种盘直径取 250mm，吸孔直径取 4mm，吸室真空度为 ，外侧吸孔直佳木斯大学工学学士学位论文 8 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 充种时间为。 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。 凹槽排肥和带动层排肥均为强制排肥，因而外槽轮排肥器的排肥量比较稳定 [5]。 肥舌 图 23 外槽轮式排肥器结构图 外槽轮式排肥器转动一周的排肥量 q 为：   Cntfdlqqq 21 (24) 式中： q—— 排肥器每转的排肥量 (g)； 1q 、 2q —— 排肥器每转强制层和带动层的排肥量 (g)； d—— 外槽轮直径 (mm)； L—— 外槽轮工作长度 (mm)； γ —— 肥料容重 3mkg ； 第 2 章 播种机各工作部件的设计 9 α — — 肥料对凹槽的充满系数 f—— 每个凹槽的断面积（ 2mm ） t—— 槽的节距 (mm)； C n—— 带动层的特性系数或计算厚度 (mm)。 其中 d， L， f， t 反映了排肥器的结构及其尺寸，γ反映了肥料的物理性质，α和 C n反映了排肥器和肥料物理性质之间的关系受排肥器转速影响变化。 由式可知，这些参数都会对排肥器的排肥量产生影响。 一般，地轮传动时槽轮排肥器槽轮转速范围 n＝ 9～ 60r/min时，每转排量较稳定。 外槽轮式排肥器在我国应用最为广泛，已经形成标准化，各厂家均按 ZB B91 029— 90 播种机塑料排种器、排肥器技术条件的要求生产。 如安装尺寸，槽轮外径等均有固定尺寸。 所以在对排肥器参数对施肥精度研究中也以排肥器参数改变在标准要求范围内为原则 [6]。 开沟器的设计 开勾器的基本类型 保护性耕作具有增产增收、蓄水保墒、减少水土流失、减少作业工序和动土量、提高土壤力等优点，适用于早地雨养农业。 保护性耕作对开沟器有严格的要求，免耕播种开沟器应足够的入土能力，要能在未耕地上开出有利于种子和作物根系生长发育的种沟，因此开沟器的设计对播种机的工作性能和作物的出苗有重要的影响 [7]。 开沟器是免耕播种机的重要工作部件，使用什么样的开沟器将直接影响镇压装置的选择，压效果的播种质量等。 因此，选择合适的开沟器是保证播种质量和好的镇压效果的先决条件。 开沟器的作用是在田地上开出种沟或掘出种穴并将种子导入沟穴内，然后盖上湿土。 对开沟器的要求是 :开沟直、掘穴整齐、深度一致且符合要求，不乱土层，不让土中杂物 (作物残茬、杂草及肥料等 )造成拥塞，不让干土覆盖种子，对土壤湿度的适应性好，结构简单，阻力小。 由于保护性耕作地地表有作物残茬和秸秆覆盖、土壤容重大、地表地温低。 因而对免耕播种开沟器有更加严格的要 求 :有良好的田间通过性，强度好、耐磨损、不易变形，有足够的入土能力，能创造良好的种床环境，以满足播深均匀度的要求。 它的选用主要决定于土壤类型和耕作制度。 锐角开沟器广泛长期流行于中国，可以说是传统的中国式开沟器 [8]。 锐角开沟器也曾优先应用于美洲大陆，甚至一度在某些国家称其为美洲式开沟器。 钝角开沟器创制于英国并广泛应用于欧洲，在早期开沟器分类时曾被称之为欧洲佳木斯大学工学学士学位论文 10 式开沟器。 免耕播种开沟器工作条件与传统耕作地不同，因而不能采用传统耕作地使用的开沟器。 同时由于免耕播种对作物的播种质量有着更高的要求，这就需要针对保护性耕 作的特点，选用和设计能够满足要求的开沟器。 自从开展保护性耕作体系研究以来，世界各国己经设计了多种适合于免耕播种的开沟器。 几种常用的类型见图 24 图 24 几种常用开沟器 主要有双圆盘开沟器、错开式双圆盘开沟器、三圆盘开沟器、单圆盘开沟器、圆盘切刀开沟器、动力驱动圆盘切刀开沟器、滑刀式开沟器、短滑刀式开沟器、尖角型开沟器、凿形开沟器等。 这些开沟器大多数是根据圆盘开沟器和锐角开沟器发展而来的。 这两种类型的开沟器的土壤适应性均较强，与破茬分草部件配合使用，可以在残茬覆盖地工作。 其中双圆盘开沟器是在美国和欧洲最 为常用的一种开沟器，而尖角型开沟器是在澳大利亚较常用的一种开沟器。 目前我国对免耕播种开沟器的研究主要也是以这两种开沟器为基本模型展开的。 圆盘开沟器属于钝角开沟器，入土角为钝角，入土阻力大。 工作时的土壤垂直反力向上，当遇到石块或草根就从其上方越过，不能保证一定的开沟深度。 这就要求作用在圆盘开沟器上的重力足够大，才能保证圆盘开沟器入土。 在实际生产中，要想达到要求的深度，需要安装弹簧或增加播种机的总质量。 这样将使机器结构变得复杂，增加了机器的质量，若机器过重，拖拉机的液压机构将不能把机器举起来。 尖角开沟器属于锐角 开沟器，其入土角为锐角。 工作时土壤垂直反力的方向向下，因而它在遇到阻力增大或障碍时向下扎，因而其入土能力强。 对粘重土壤比较适应，无需增加很大的配重。 免耕播种相对于传统耕作方式下精耕细耙的播种作业开沟阻力大，因此要求开沟器铲柄强度高，同时要尽可能减小受力面积。 粉碎排堵机构由开沟器与粉碎刀相配合完成作业，故开沟器的结构要尽可能简洁以减少发生碰撞的可能性铲柄式开沟器的铲尖有宽翼或窄翼或不带翼等多第 2 章 播种机各工作部件的设计 11 种形式，其中带有宽翼的开沟器开沟阻力大、动土量大、不易保墒，因此不适用于免耕播种机要求。 而带有窄翼的开沟器铲尖，入土能力 强、开沟窄、动土少、回土快、不会使上下层土壤混杂，有利于保墒。 安装此类铲尖所需的装配组件结构紧凑，很适合与粉碎刀相配合完成防堵功能 [9]。 施肥开沟器的选择 该设计的施肥开沟器选择破茬施肥开沟器，因为该播种的工作地块为未耕地，施肥的时候需要和破茬相结合，该施肥开沟器可以根据不同的施肥要求调节入土的深度已达到不同的施肥深度。 播种开沟器的选择 该播种机的播种开沟器选择双圆盘开沟器，双圆盘开沟器的刃口在前下方相交于一点，形成一夹角。 工作时靠自身的重量及附加弹簧压力入土。 两圆盘滚动前进，将土切 开和推向两侧，形成种沟。 种子、肥料通过开沟器体中部的导种管落入沟底。 由于圆盘周边有刃口，滚动时可以切割土块、草根和残茬。 因此，在整地条件差和土壤湿度较大时，也能正确工作，而且工作较稳定，能适应高速作业。 开沟过程不粘土、堵塞，上下土层相混合的现象较少。 镇压装置的设计 镇压装置的类型 镇压可以使过松的耕作层达到适宜的紧实度，增加容重，孔隙率适中，并有反润作用，土壤与湿土紧密相连，利于种子吸水萌动。 在播种机土壤工作部件中，镇压轮是一个重要部件。 合适的镇压，可减少土壤中的大空隙，减少水分蒸发，使土 壤保墒。 加强土壤毛细管作用，起到“调水”和“保墒”的作用。 镇压可使种子与土壤紧密接触。 在影响种子发芽和出苗的田间环境条件中，包括土壤水分、土壤温度、氧气、土壤坚实度、土壤盐分和肥料及播种深度，液态水是土壤水的主要来源和影响发芽 (首先是影响吸水过程 )的主要因素。 种子发芽过程中的吸水效应也取决于种子与土壤的密接程度，以及土壤的结构和水势，扩大种子表面与土壤中液态水的接触，可以缩短发芽过程和提高发芽率。 所以，合理的镇压有利于种子的发芽和生长。 一个良好的镇压轮必须转动灵活，不粘土，不雍土，镇压力可佳木斯大学工学学士学位论文 12 适当调整，镇压后地 表不产生鳞状裂纹 [10]。 图 25 几种常用镇压轮的形式 常用的镇压装置 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，其镇压轮面较宽，压力分布均匀。 适用于蔬菜播种和宽苗幅垄播的播种机。 凹面和凸面镇压轮是整体形空心铸铁轮，靠本身重量或在其空腔内灌入适量的沙土产生镇压力。 凹面轮对种子上层土壤的压实不如两侧的土壤被压得紧实，有利于种子幼苗出土，适于棉花、豆类及其它双子叶作物的播种镇压。 凸面轮则对种子上层镇压紧实，适用于谷子、玉米、小麦等单子叶作物的镇压。 圆锥复合镇压轮由两个钢板冲制成的锥形 轮组合而成。 可根据需要来改变两锥形轮间距成为宽窄不同的圆锥复合轮，其镇压力可由附加弹簧调节。 胶圈镇压轮由于胶圈具有弹性，在镇压轮与土壤紧压时，胶圈变形 :而当它滚动到上方，无外力时，胶圈复原。 因此，镇压轮胶圈在滚动过程中变形与复原交替作用，使湿土难以粘结在胶圈表面上。 即使少部分土壤粘上，由于湿土与胶圈的附着力较小，稍有震动，粘土很容易脱落。 该镇压轮结构复杂，镇压效果较好，大多用于垄作播种机上。 宽型橡胶镇压轮由于橡胶内腔是空腔，并通过小孔与外界大气相通，故又称为零压镇压轮，在其滚动镇压土壤时，橡胶轮变形与复原相 互交替反复，因此，粘土少，脱土容易，镇压质量好，压后地表产生鳞片状裂纹较少，有的表面花纹可增加镇压轮的附着力。 现多用于中耕作物精密播种机上作镇压轮，以及单组播种中兼作驱动排种轮或撒施农药的工作部件之用。 窄型橡胶镇压轮这种镇压轮用于谷物条播机上播后镇压 [11]。 第 2 章 播种机各工作部件的设计 13 风机的设计 该设计采用一种径向进气离心风机，包括蜗壳、叶轮、转轴、轴承，其特征在于蜗壳上有径向进气口，蜗壳与出。