播种机毕业设计Word格式文档下载.docx
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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。
但是，播种机高速作业带来一些问题，如排种性能下降，开沟深度变浅，种子在沟里弹跳、滚动加剧，以及驾驶条件恶化等等。
因此，目前作业速度不能太高。
中耕作物播种机的工作幅宽，一般单机都由3～4m增大到5～6m有的工作幅宽更大，如CYCLO气压式播种机系列中的16行播种机，其幅宽达11.68m。
加大幅宽使播种机结构庞大笨重，使悬挂式播种机组纵向稳定性变坏，还受到地块大小、道路运输的限制。
1.2.4广泛采用联合作业
播种同时进行联合作业的方式发展很快，形式也比较多，主要有两种：
一是在大多数中耕作物精密播种机上都配置排肥器、施肥开沟器以及施撒农药和除莠剂的装置。
如西德、法国和美国的几种精密播种机都可以在播种同时施化肥、撒农药和除莠剂。
二是播前整地和播种联合作业，如旋耕播种机、犁播机以及有的在开沟器前方加波形圆盘或锄铲进行灭茬播种或少耕法播种，以减少耕作次数，提高生产率，降低作业成本，还可以减少土壤风蚀和起到保墒的作用。
1.2.5新技术的应用不断普及
为了提高播种机作业性能和工作可靠性，简化操作、减轻劳动强度、减少辅助作业时间、提高生产率，播种机上越来越多地采用新技术。
如用液压油缸来升降和调节开沟器、划行器、折叠机架；
采用液压马达驱动风机或装肥搅龙；
采用信号装置、电子监视装置或监控装置来及时报警故障的发生，显示播量或自控凋节排种量大小；
开沟器装备一次润滑的滚动轴承；
行走轮采用无内胎充气轮；
快速挂接装置；
宽幅播种机加装横向运输轮等。
在工艺材料方面，播种机上采用塑料或尼龙的零件更多了，如排种盘、排肥盘、轴套、输种管等；
采用铝金压铸排种轮、排种器体壳，提高了零件精度，减轻了重量；
播种机机架和各种杆件采用薄钢板冷压成异形断面以代替扁钢、角钢和槽钢，增加了刚度和强度，又减轻了重量。
2播种机概述
播种机的功用是以一定的播量或株穴距，将其均匀地播入一定深度的种沟，覆以适量的细湿土，同时也可施种肥并适当镇压，有时还喷洒农药和除草剂，为种子发芽提供良好条件，以达到高产稳产，提高播种作业的劳动生产率，减轻使用者的劳动强度。
2.1播种机类型
播种机的类型很多，有多种分类方法。
按播种方法可分为撒播机、条播机、点（穴）播机；
按联合作业可分为施肥播种机、播种中耕通用机、旋耕播种机、铺地膜播种机；
按牵引动力可分为畜力播种机和机引播种机，而机引播种机中，根据和拖拉机不同的连接方式，可分为牵引式、悬挂式和半悬挂式；
安排中原理可分为气力式播种机和离心式播种机。
2.2播种机主要结构
目前国内外播种玉米、大豆、甜菜、棉花等中各作物的播种机多数采用精密播种，即单粒点播和穴播。
一般中耕作物精密播种机的结构如图2-1。
其组成分为以下几部分：
（1）机架多数为单梁式。
各工作部件都安装其上，并支承整机。
（2）排种部件种子相和能达到精密播种的机械式或气力式排种器，包括可调节的刮种器和推种器。
（3）排肥部件包括排肥箱、排肥器、输肥管和施肥开沟器。
（4）土壤工作部件及其仿形机构包括开沟器、覆土器、仿形轮、镇压轮、压种轮及其连杆机构等。
有的精密播种机还配备施撒农药和除草剂的装置。
图2-1播种中耕通用机
Fig2-1drillingandculivatingtoolbar
1—种箱2—后支臂3—仿形机构4—主梁5—肥箱6—下悬挂点
7—仿形轮8—前支臂9—施肥铲10—开沟器11—划沟刀
12—排种器13—镇压弹簧14—覆土板15—镇压轮
2.3总体配置
为使作物在田间获得充分的光照、热量、水分、空气和土壤营养物质，已达到高产稳产目的播种机应解决种子在田间的合理分布问题，所以采用精密播种。
在种子出苗率有确保前提下，采用精密排种已达到合理密植，节省种子和免除间苗公时的目的。
机具总体结构多采用单体组合式布局，即每一植株有一独立的由施肥、排种、覆土、镇压等部件构成的复式播种单元组件‘若干单元按需要装在一通用机架上[1]。
目前主要是与小四轮拖拉机配套，播种机自带悬挂提升装置。
每台（套）播两垄。
垄上播平播均可。
2.3.1主要技术参数
适应行距：
30/35cm株距范围：
7-15cm
配套动力8.8-16.8KW适应地形：
平播垄播
播种行数：
2挂接形式：
悬挂式
播种深：
6-8cm机组速度：
4-6Km/h
排种器：
立式圆盘排种器[2]排肥器：
振动式排肥器
3播种排种器
排种器是种子群体与植株个体之间的转换环节，其前端是混沌的不定量集合散粒体，不具有个体属性和农艺栽培所必须的播种属性，不能赖以出苗成长或收获。
分离和定量是种子获得播种属性的初始阶段，当定量分离的种子被先后有序的定植于土壤中特定的坐标位置以后，种子才最终获得了播种属性，才具备发芽，出苗，生长和收获的种子属性。
因此，排种器是播种机或播种作业的核心与必要部件[3]。
精密排种器的精确排种是现代农业中节支增效的有效措施。
精密排种器的工作是精确，可控，定量地从种子群中分离出单粒或定粒种子，形成明显等时距均匀中子流。
排种器对种子的定量效应是通过排种元件对所播种子的体积，质量，数量，流量等物理量的控制实现的。
目前常用的排种器为窝眼轮式，气压式，气吹式，勺轮式，型孔盘式，指夹使式，等等。
一般情况是排种质量越高，排种器的结构越复杂，成本越高。
中耕作物如玉米、大豆、甜菜、高粱、棉花等采用精密播种，可以节省大量种子和间苗劳力，而且可使幼苗分布均匀，达到苗齐、壮、均，有利于增产稳产[4]。
3.1排种器的技术要求
排种器的技术要求大体上有以下几个方面：
1、排种器排种均匀稳定，排种均匀性不受外界条件变化而产生严重影响。
一台播种机的排种量应该保持一致。
2、不损伤种子。
3、播种两调节范围要大。
4、通用性好。
5、工作可靠，不易堵塞。
结合窄行密植平播的农艺技术特点，本着横向尺寸小，结构简单，传动方便，性能可靠的原则，同时根据多年的实践经验，市场调查及现有排种器优缺点分析排种器定位于立式圆盘重力清种的结构形式。
3.2立式圆盘排种器的特点
1）结构简单，使用可靠，它由壳体、排种盘和清种刀三个零件组成。
钢刀清种干净利落，寿命长，故障少，大大提高了排种器的可靠性。
2）排种盘立着用，占空间少，排种器内可装三个播种盘，解决了播种三行位置。
3）立式圆盘能完成大豆双行单粒点播任务，在铧犁播种部件上已经是使用了15年，效果交好。
只要种子符合尺寸，破碎率不超过2%，而株距合格率平均都在98%以上。
4）立式圆盘侧充填，充填区域大，360°
除投种区外都可充填，充填时间长，充填性能好，可提高作业速度，垂直窝眼排种器的切速度不大于0.2m/s，而立式盘排种器达到0.62m/s，排种仍然很好，切线速度可提高三倍多。
5）立式圆盘排种器种子出口处种子运动方向与机器前进方向相反，减少了种子的绝对运动速度（前进速度减去种子的切线速度），再加投种点低（65mm），大大提高了粒距的均匀性[5]。
3.3排种器参数设计
排种盘或排种轮直径是排种器的基本结构特征参数，决定了排种器壳体以及其它附属零部件的结构尺寸。
增大排种盘或排种轮的直径可以使排种盘上的型孔或窝眼在种子充填区运行的线路加长，相对停留时间增加，进而通过增加种子向型孔或窝眼内充入的几率来提高充种效果，对于绝大多数排种器而言，排种盘或排种轮与排种器性能指标的提高成正比。
但排种盘直径的上限值受限于整机结构，排种器单体重量，成本等诸多因素。
排种盘的直径变化区间取值为140-260mm。
用机械方法进行精量播种的排种器大多属于孔型孔式排种器。
根据种子的型状和尺寸等因素，设计出各种行孔或窝眼，用以播下每穴数量相等的种子。
型孔轮用硬塑料和金属制成。
窝眼形状可设计成圆锥形、圆弧形或圆柱形。
本次设计的型孔轮为圆柱形[6]。
表2-1型孔参数表
Tab2-1theparameterofpinionedpit
作物种类
玉米
大豆
高粱
型孔直径
8-24
9-11
6-9
型孔深度
6-12
6-8
4-8
每孔粒数
3±
1或4±
1
5-9
3.4壳体造型
与排种器配合的壳体内孔为圆柱面，这种结构具有良好的工艺性，但在型孔处在排种器底部，壳体内孔面作为容种型腔下部支撑面时，种子侧向充填仅依次靠种子群体对处在可填充位置的种粒挤压完成。
3.5种子的充填
3.5.1排种器种子充填力学分析
根据散料力学理论，散粒物料在容器内某一深度Y参考层的受力由垂直方向的δ1和水平方向的δ3组成，其中δ3即为种子的侧向内充填力[7]。
考虑到从种箱，种管至排种盘充填位置的全部下种空间形状过于复杂，尺寸变化较大，为了便于分析计算将其简化为排钟管直径为基准的圆柱体。
以休止角定义区分深，浅仓：
（3-1）
其中：
Φ——种子休止角：
（以大豆为例）Φ=23.30（含水率11.2%）
Φ=25.40（含水率17.75%）
D——简化的圆柱体直径，35mm。
由于：
h〈〈H（H为种面高度）
根据大多数机具情况取值120mm-400mm，所以种子对排种盘最低处侧压力位：
（3-2）
（3-3）
若为空箱最低处，则以种面高度代替式中深度变量Y。
r——物料重度，玉米7.42KN/m3
Rh——液力半径
（3-4）
其中:
A——料层横截面积；
C——仓料周长。
对于仓料：
=D/4=35*10-3/4=0.0085（m）
其中fs——物料和仓壁间静态滑动摩擦系数，大豆与钢板之间的静态摩擦角Φs为19°
，则：
=tan19°
=0.344；
K——压力比：
Φi——物料内摩擦角，玉米31°
。
容箱深度Y处应力：
=（7.42*0.0085）/0.344（1-e-0.32*0.344*0.4/0.0085）
=-1.267KN/m2
=0.1823/0.320=0.570KN/m2
3.5.2充种过成
以容箱最深处种子受力计算，因种子填充过程中随型孔上升的高度较种层高度比较小，因此假设充填力在充种过程中保持不变，则单粒种子侧向力为：
（3-5）
种子沿型孔内面向里的充入力为：
（3-6）
=
fg——种粒的动态摩擦系数，安全贮藏含水率情况下，玉米与钢板之间的动摩擦角Φg为5°
，则
=0.0875
d0——种子直径；
m0——单粒种子质量。
种子在侧向充入力Fc的作用下移动距离d0时即可完成充填，则：
（3-7）
tc——种子填充时间。
若种子选用直径8mm，千粒重167g，型孔内面倾角取25°
，中层高度为200米，则tc=63.52ms
排种器结构中充种区域所对应的排种盘转角必须满足：
αc>
ω0*tc
其中αc——充种区域角
ω0——排种盘角速度。
当排种轴转速为24r/min时（排种盘直径200mm，株距10mm该速度对应作业速度约为10km/h）：
ω0*tc=24/60*360°
*63.52*10-3=9.15°
所以选择的排种器，其结构上形成的充种区域可充分满足排种器正常工作转速范围内要求。
4排肥器
播种和中耕追肥机上的排肥器，主要用于排施粒状和粉状化肥、粒状复合肥以及农场自制颗粒肥料等。
化肥的主要技术特性见表4-1
表4-1几种化肥的主要技术特性
Tab4-1themaincharactersofkindsofchemicalfertilizer
肥料名称
外形
含水率％
单位容积质量ｇ／ｌ
自然休止角
尿素
颗粒
720
35°
硫酸铵
粒状
0.93
943
44°
硝酸铵
结晶
2.13
1010
碳酸氢铵
粉状
2.87
920
37°
磷酸铵
晶体
2
840
过磷酸钙
粉粒状
16
880
4.1排肥器的要求
（1）要有一定的排肥能力，一般施肥量应在5～30㎏／亩范围内可调。
排肥量要均匀稳定，不架空、不堵塞、不断条。
（2）通用性好，能排施多种肥料。
（3）排肥工作阻力不大，工作可靠，使用调节方便，便于箱内剩余肥料的清理。
（4）零部件要耐腐蚀和耐磨。
4.2排肥器选择
根据各种类型的排肥器的特点并结合使用范围综合考虑选用振动式排肥器。
振动式排肥器主要由肥箱、肥箱底座、振动板、排肥凸轮、肥量调节板、密封胶布和排肥轴等组成，有的还配有螺旋输送器。
排肥量的调节主要可以动调节板和改变排肥孔大小来达到。
排施流动性好的化肥时，为了防止振动板停止振动后仍有肥料自流，而设有孔壮调节板，在调节板上有300个直径为3.8mm的圆孔，移动调节板，改变排肥圆孔的数目，可达到不同的排肥量。
凸轮决定振动板的振幅和振动频率。
凸轮的凸齿高度确定振幅大小。
振幅过小，不能形成肥料上下循环的肥料流，也不能克服肥料之间的粘结力，因而易出现架空；
振幅过大，动力消耗大和传动阻力大。
振幅一般为18～20mm。
图4-1振动式排肥器
Fig4-1Vibration-typefetidizerejector
1—排肥凸轮2—弹簧搅龙3—排肥轴4—振动板
5—密封胶布6—肥箱7—插板8—肥量调节板
在一定的转速下，凸轮齿数决定振动频率，振动频率过低，排肥均匀性变坏。
振动频率太高，则肥料被镇起后尚未落下，第二次振动又使肥料镇起，其结果是实际振幅变小。
对于排施易潮解的粉状化肥，其振动频率为250～280min-1较好。
振动频率
按下式计算：
（
）（4-1）
式中
——作业速度（m／min）；
——传动速比；
——凸轮齿数；
——地轮直径；
——地轮滑移系数。
5开沟器及其起落机构
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。
5.1开沟器的要求
一个良好的开沟器必须符合下列要求：
（1）开出的种沟要深浅一致，沟型整齐、平直，开沟深度能在一定范围内调节，以适应不同作物的播深要求。
（2）开沟时不乱土层，不应将下层湿土翻至地面，也不可使干土落入沟底，应将种子和肥料导至湿土上。
（3）行内中子分布均匀，种子不飞散而应都落到沟底。
（4）应有一定的回土作用，使细湿土将种子全部覆盖，以利于种子发芽。
（5）要有良好的入土性能和切土能力，工作可靠，不易被杂草、残茬和土块堵塞。
（6）结构简单，工作阻力小，调整、维护方便。
5.2开沟器的结构类型
根据所播作物的播种要求，地区气候和土壤条件的不同，播种机应采用相应的开沟器。
开沟器结构类型按其入土角不同，可分为锐角开沟器和钝角开沟器两大类[8]。
锐角开沟器的开沟工作面与地面平面的夹角，即入土角α＜90°
，它通常有锄铲式、翼铲式、船形铲式和芯铧式等多种。
钝角开沟器的入土角α＞90°
，它包括有靴鞋式、滑刀式、单圆盘式和双圆盘式等多种。
开沟器的结构类型。
此次设计选择芯铧式开沟器。
工作时，它的前棱和两侧对称的曲面使土壤沿曲面上升，并将残差、表层干土块、杂草向两侧抛出翻倒，使下层湿土上翻，不利保墒。
开沟阻力较大，不适于高速播种。
其优点是结构简单，入土性能较好，对前整地要求不高，而且沟底较平，开出沟宽为120～180mm。
主要用于东北垄作地区宽苗幅播种的中耕作物播种中耕通用机上。
开沟器要求入土性能好，开沟器能在2-10cm内调节入土深度。
5.3开沟器使用行距与前后列距离
开沟器工作时，将部分土壤升起、抛翻、推挤或挤压等，使开沟器前方形成前丘和播后地表形成沟痕。
特别是在整地条件差、土块大、杂草和残茬多的情况下，前丘突起较大。
为了不使相邻两开沟器的前丘连片，它们间必须要有足够的间距。
若该间距大于农业技术要求的行距时，常使相邻两开沟器排成前后两列，同时前后列开沟器的距离必须保证后列在稳定的土壤中工作，以保证后列开沟器的开沟质量。
5.4芯铧式开沟器
开沟器要求入土性能好，开沟器能在2-10cm内调节入土深度。
芯铧式开沟器主要由芯铧、铧柄、翼板、输种管和护种罩等组成。
芯铧一般用3～4mm厚的65Mn钢板制成，铧尖及刃部进行热处理，硬度为HRC37～42，以增加其耐磨性。
芯铧的主要参数有：
图5-1芯铧式开沟器图5-2芯铧结构
Fig5-1CorewhaintheopenditchesFig5-2structureofcorewha
1—铧柄2—芯铧3—翼板
4—输种管5—护种罩
（1）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。
一般芯铧入土角以15°
～25°
为宜。
综合考虑选择20°
（2）隙角ε芯铧底部有一隙角ε，它有利于入土，一般为ε５°
，过大则使沟底不平，过小使入土性能差。
（3）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。
斜切角γ一般为60°
～75°
此次设计选60°
（4）铧高H在不影响种子散落的情况下，铧高不宜过高，过高易发生拥土，且增加阻力。
铧高一般为100～200mm。
综合分析选择194mm。
（5）幅宽B芯铧开沟器主要用于垄作宽幅，芯铧幅宽大小取决于播种的苗幅宽度，一般为120～180mm。
（6）芯铧工作曲面芯铧工作曲面的形成见图5-3。
ad是平面M上一条曲率半径为R的曲线（芯铧脊线），平面N是通过oa（o为曲率中心）而与M垂直的平面，ab，ac是平面N上的线段，二者与M平面的夹角对称。
当平面N绕o轴（通过o点与M平面垂直的轴线）旋转时，线段ab，ac即扫描出脊线两侧的工作曲面。
（7）脊线曲率半径为使入土性能好和结构紧凑，脊线曲率半径R取200mm～350mm为宜。
此次设计选择220mm。
图5-3芯铧工作曲面
Fig5-3worksurfaceofcorewha
6输种管、覆土器、镇压轮
6.1输种管
输种管主要是将排种器排出的种子导入开沟器，使种子能顺利地落到种沟内。
它对排种的均匀性有较大影响。
因此对输种管的要求是：
（1）保证种子能自由活动，不致使排种均匀性变坏。
管内应有足够的断面积，管壁应光滑畅通无阻。
（2）要能适应开沟器的升降和调节。
输种管铰接于排种器上，要能在各个方向摆动，不致影响种子的通过。
（3）要有一定的伸缩量、弹性和弯曲度，并需耐腐蚀。
（4）结构简单，易于制造和维修。
6.1.1输种管的类型
输种管按其制造材料可分为金属管、橡胶管和塑料管三种。
1.金属管有卷片管、卷丝管、套筒管、漏斗管和蛇皮管等。
2.橡胶管有硬橡胶管和橡胶折皱管。
3.塑料管有波形塑料管和直筒塑料管。
6.1.2输种管的主要参数
输种管直径输种管的最小直径应根据作物的最大播量和种子的物理机械特性（种粒形状和尺寸、种粒与管壁的摩擦系数等）确定。
输种管的最大直径应与种子在输种管内自由降落时的扩散范围性适应。
通过试验，有三分之二的种子集中在半径为20mm范围内，因此，输送管的最小直径dmin一般为26mm，最大直径dmax一般为40mm。
输种管的倾斜角与长度
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