氣吸滾筒式精密排種器的設(shè)計(jì)含2張CAD圖

氣吸滾筒式精密排種器的設(shè)計(jì)含2張CAD圖,滾筒,精密,排種器,設(shè)計(jì),cad I 摘 要 排種器是實(shí)現(xiàn)精密播種技術(shù)的核心部件，其工作性能的好壞直接影響著播種 精度、均勻性、種子的出苗率等。由于氣吸振動(dòng)式排種器具有對(duì)種子尺寸要求不 高、不傷種子、通用性好、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，且易于提高播種速度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控 制，是一種較為先進(jìn)的排種裝置，已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外精密排種器發(fā)展的主要方向 之一。本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的精量播種裝置進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，分析了多種 形式的排種裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，完成了氣吸滾筒式包衣種子精量播種裝置的機(jī)理。通 過(guò)建立種子在吸種孔處受力的力學(xué)模型，得到了播種裝置設(shè)計(jì)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。 學(xué)會(huì)使用圖表資料以及手冊(cè)，掌握與本本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱，出處， 能夠做到熟練運(yùn)用。因此，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個(gè)人而 言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從 中鍛煉自己分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，為今后參加工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 由于能力有限，設(shè)計(jì)當(dāng)中可能會(huì)有不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。 關(guān)鍵詞：氣吸滾筒式;精密播種;包衣種子 II Abstract As a core component of precision sowing technique, seeders working performance directly influenced the sowing accuracy, seed spacing uniformity and emergencerate . Vacuum-vibration seeder has become the major development trend of precision seeder because of its advantages including lower requirement of seeds size, lower harmful tosseds , higher universality, widely adaptability, easy to improve the working efficiency and realize automatic controlThis paper analyzed the merits and shortcomings of diversified plant devices, to accomplished the theory of mechanism for suction drum. Through build the dynamics model of the seed received force near the suction pore，gained the principal structural parameters to design the seeder device. Therefore, it holds the important status in ours university life. To my own opinion, I hoped that can the work which will be engaged to own future carry on an adaptability training through this curriculum project, will exercise itself to analyze the question, will solve the question ability, will start the work for the present to build a good foundation. Because ability is limited, middle the design will possibly have the deficiency, will request earnestly fellow teachers to give the criticism to point out mistakes. Key words：computerized numerical control；Fixture designing ；Operation sheet III 目錄 摘要 .I ABSTRACT.II 前言 .V 1 設(shè)計(jì)的目的及內(nèi)容 .1 1.1 研究目的及意義 .1 1.2 國(guó)內(nèi)外排種器研究現(xiàn)狀 .2 1.3 研究?jī)?nèi)容 .4 2 總體方案的確定 .5 2.1 工作方案 .5 2.2 傳動(dòng)方案 .5 3 總體機(jī)構(gòu)及工作原理 .6 3.1 氣吸滾筒式精密排種器結(jié)構(gòu)及原理 .6 3.2 主要技術(shù)參數(shù) .8 4 排種動(dòng)力學(xué)分析 .9 4.1 吸孔前流場(chǎng)分布規(guī)律 .9 4.2 吸種最小真空度分析 .9 4.3 種子受力分析計(jì)算 .10 5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析 .13 5.1 滾筒體設(shè)計(jì) .13 5.2 中心軸設(shè)計(jì) .15 5.3 換氣裝置 .15 5.4 端蓋設(shè)計(jì) .15 5.5 激振裝置 .15 IV 5.6 風(fēng)機(jī)的選擇 .16 5.7 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 .17 6 關(guān)鍵零部件校核 .19 6.1 軸的強(qiáng)度校核 .19 6.2 軸承校核 .20 7 結(jié)論 .21 參考文獻(xiàn) .22 致 謝 .23 附錄 .24 V 前言 播種是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵性作業(yè)環(huán)節(jié)，由于播種的季節(jié)性，必須要在較短的 農(nóng)時(shí)內(nèi)，根據(jù)農(nóng)藝的要求將種子播到地里。播種質(zhì)量的好壞將直接影響到作物的 出苗、苗全和苗壯。精密播種是為了適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要而提出的，精密播 種可以保證種子在田間擁有最合理的分布，播種量精確、株距均勻、播深一致。 為種子的生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造了最佳條件且可以大量節(jié)省種子并保證作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，同 時(shí)也給后續(xù)的收獲機(jī)械化提供了方便。世界各國(guó)都很重視精量播種技術(shù)，發(fā)達(dá)國(guó) 家以基本實(shí)現(xiàn)大、中粒作物的精量播種，節(jié)本增效顯著。由于其籽粒小，力學(xué)性 能差，易破碎等原因，同時(shí)精良排種困難、排種后均勻性較差、容易破碎等難題， 有些技術(shù)已應(yīng)用于生產(chǎn)，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，至今還沒(méi)能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的推 廣 1。因此對(duì)煙草等小顆粒作物的精播技術(shù)有待進(jìn)一步研究。本文以煙草包衣種 子為例，探討小顆粒種子的精播問(wèn)題. 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 1 - 1 設(shè)計(jì)的目的及內(nèi)容 1.1 研究目的及意義 1.1.1 種子包衣的作用 (1)能有效地防治作物苗期病蟲(chóng)害。目前我國(guó)推廣的種衣劑型中多含有呋喃丹、 甲拌磷、辛硫磷、多菌靈、粉銹寧等農(nóng)藥，對(duì)多種作物病蟲(chóng)害有明顯的防治效果， 可保證苗齊、苗全、整齊度好。 (2)能明顯促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)。有些種衣劑中含有微量元素、生物菌劑及植物生長(zhǎng) 激素等，因此，包衣的種子表現(xiàn)為發(fā)芽快、長(zhǎng)勢(shì)旺、苗色綠、植株健壯，為豐產(chǎn) 打下了基礎(chǔ)。 (3)能降低環(huán)境污染程度。采用包衣技術(shù)改變了傳統(tǒng)的農(nóng)藥噴灑方式，可以避 免空氣污染。 (4)能顯著增加作物產(chǎn)量。各種作物種子包衣后一般產(chǎn)量可增加 5一 20。 此外，有些種衣劑包衣種子后還可起到防草、抗旱、提高種子的播種品質(zhì)、 改善潮濕土壤中的出苗效果等作用。 小顆粒種子具有籽粒小，自重輕，摩擦角和剪切力小等特點(diǎn)。在排種過(guò)程中， 較比大顆粒種子，小顆粒種子具有精良排種困難、排種后均勻性較差、容易破碎 等難題，因此對(duì)小顆粒包衣種子排種器的設(shè)計(jì)有更高的要求。 1.1.2 精密播種的特點(diǎn)： （1）精密播種可以節(jié)約大量種子 （2）節(jié)省田間間苗定苗用工。精密播種苗齊苗壯，不擁擠，可提高田間間苗 定苗工效， 甚至可以取消間苗定苗工作。 （3）可增加作物產(chǎn)量。精密播種的苗分布均勻，透風(fēng)透光性好，能充分利用 土壤中的水分營(yíng)養(yǎng)。苗期發(fā)育好，苗齊苗狀，可增產(chǎn) 10%30% 3。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 2 - 隨著精密農(nóng)業(yè)的發(fā)展，精密播種機(jī)由于節(jié)約良種、不用間苗、田間植株均勻 等優(yōu)點(diǎn)，正受到越來(lái)越多的關(guān)注和研究，現(xiàn)在種子直徑較大的如棉花、小麥、玉 米、土豆等中耕作物的排種器研究已很深入，但是對(duì)于小顆粒種子的排種器的研 究還有待加強(qiáng)。現(xiàn)有排種器產(chǎn)品也存在不少問(wèn)題，例如機(jī)械式的排種器存在對(duì)種 子尺寸形狀要求高、傷種嚴(yán)重和播種效率低等缺點(diǎn)，而氣吸式的排種器存在型孔 堵塞、排種不精確、漏氣等問(wèn)題。同時(shí)小顆粒種子更多的是涉及到了經(jīng)濟(jì)作物和 油料作物如煙草、油菜、苜蓿、谷子、芝麻等，所以小顆粒種子排種器的設(shè)計(jì)具 有重要的發(fā)展前景和廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。 為了滿足日益增長(zhǎng)的種苗需求量，各地開(kāi)始建立育苗工廠，引進(jìn)世界先進(jìn)的 穴盤育苗技術(shù)，進(jìn)行種苗工廠化生產(chǎn)。在育苗工廠中傳統(tǒng)的手工操作方式是不能 滿足人們對(duì)生產(chǎn)的需求的，育苗工廠需要有精確、便捷、高效的現(xiàn)代化的育苗設(shè) 備，來(lái)完成育苗的各項(xiàng)工作 4。 精密排種器技術(shù)的落后是制約我國(guó)小顆粒種子種植機(jī)械化發(fā)展的重要原因， 研究小顆粒包衣種子精量播種裝置對(duì)促進(jìn)我國(guó)小顆粒種子的生產(chǎn)機(jī)械化進(jìn)程具有 現(xiàn)實(shí)意義。 1.2 國(guó)內(nèi)外排種器研究現(xiàn)狀 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 歐美等國(guó)家對(duì)精密排種器的研究從 20 世紀(jì) 40 年代開(kāi)始，初期主要集中在機(jī) 械式，目前在玉米、甜菜等中耕作物以及麥類等條播或半精量播種作物中仍有使 用，其結(jié)構(gòu)形式主要有窩眼輪式、垂直圓盤式、水平圓盤式、傾斜圓盤式。50 年 代后期開(kāi)始出現(xiàn)氣力式精密排種器。近 10 年來(lái)，新機(jī)型不斷涌現(xiàn)，通用性、播種 精度和效率不斷得到提高。 法國(guó) Monosem 公司 20 世紀(jì) 90 年代末開(kāi)發(fā)的 NGPLUS 氣吸式精密播種機(jī)，其核 心工作部件(排種器)采用多種材料偶聯(lián)技術(shù)，排種器殼體和排種器蓋均采用鋁合 金精密壓鑄，排種盤采用不銹鋼板和激光鉆孔新工藝，具有平面度精度高、耐磨 性好和抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，在排種器上還采用了高強(qiáng)塑料減磨密封環(huán)、黃銅精鑄剔種 刀、清種刀和攪種輪，不僅確保了種盤與吸氣通道的密封性，而且提高了排種器 的播種性能和使用壽命。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 3 - 德國(guó) Amazone 公司最新研制生產(chǎn)的 ED 系列氣吸式單粒精密播種機(jī)能夠滿足不 同土壤條件、不同作物和不同農(nóng)藝要求的播種作業(yè)，具有較高的生產(chǎn)率及可靠性， 播種機(jī)上的吸風(fēng)機(jī)除了使用動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)外還可用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。 JohnDeere 公司在 20 世紀(jì) 90 年代末生產(chǎn)的 Maxemerge planters 系列高速氣 吸式精密播種機(jī)裝備了“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)高新技術(shù)系統(tǒng)，將衛(wèi)星定位、地理信息、專家 智能和遙感技術(shù)相融合，可根據(jù)土壤肥力和含水量等條件的變化，實(shí)施變量播種 和施肥，達(dá)到節(jié)約種肥、優(yōu)化生態(tài)環(huán)境和降低成本的目的，它采用了高性能、低 噪音的馬達(dá)液壓驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的無(wú)級(jí)調(diào)速，可適應(yīng)不同作物、不同 壓差的播種需要，提高了排種器的吸排種性能。 國(guó)際上先進(jìn)的精密排種器普遍采用了氣力式工作原理，正朝著大型、高效、 操控電子化方向發(fā)展，先進(jìn)的液壓技術(shù)、電子技術(shù)、通訊技術(shù)以及新型材料、加 工工藝正逐步應(yīng)用到精密排種器上，工作效率和精度不斷得到提高 6。 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)精密排種器的開(kāi)發(fā)和研究開(kāi)始于 20 世紀(jì) 70 年代初，早期主要研究了機(jī) 械式精密排種器，至今仍然被廣泛應(yīng)用，如少量條播小麥?zhǔn)褂玫拿荦X槽輪式、錐 盤式，精播玉米使用的內(nèi)窩眼式，精播大豆使用的型孔式，精少量條播水稻使用 的攪龍式等。20 世紀(jì) 80 年代初期開(kāi)始?xì)饬κ骄芘欧N器的研發(fā)工作，最近幾年 這一技術(shù)得到了迅速發(fā)展。 江蘇大學(xué)和南京農(nóng)機(jī)化研究所共同研制的 2QB330 型氣吸振動(dòng)式秧苗盤精量 播種機(jī)，應(yīng)用振動(dòng)氣吸的原理，每穴 1.2 粒種子的播種合格率達(dá)到了 90以上。 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)和廣西北海市農(nóng)機(jī)化研究所研制的氣吸式雙層滾筒水稻播種器，采 用雙層滾筒結(jié)構(gòu)有效地解決了小顆粒種子堵塞吸孔的難題。廣西林科所研制的 4Ut 乙 10000 型流動(dòng)式育苗作業(yè)線，播種裝置采用的也是氣吸式滾筒型排種器， 漏播率小于 5，但工作效率比較低，每小時(shí)播種約 10000 穴。 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制了新型組合吸孔式小麥精播機(jī)排種器，排種性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于 機(jī)械式精密排種器，作業(yè)速度高，播種均勻性好，實(shí)現(xiàn)了小麥單粒精密播種 7。 吉林工業(yè)大學(xué)研制的氣力輪式精密排種器可高速精播小粒距作物，粒距合格 率達(dá) 91，所需氣源全壓僅為 4.1kPa，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、操作方便等優(yōu) 點(diǎn)。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 4 - 黑龍江省農(nóng)機(jī)研究院研制的 2BJQ 系列高速氣吸式精密播種機(jī)，采用了精密壓 鑄鋁合金制造工藝，能夠精確播種玉米、大豆、棉花、瓜子、高梁等十多種作物。 采用氣吸式工作原理也是我國(guó)精密排種器發(fā)展的主要方向之一，經(jīng)過(guò)努力，已經(jīng) 成功研制了多種機(jī)型，工作性能得到顯著提高，但與國(guó)際先進(jìn)水平相比，整體的 技術(shù)水平和專業(yè)化水平還有比較大的差距，作業(yè)速度、播種精度和制造工藝水平 都比較低。 1.3 研究?jī)?nèi)容 1）種子的物理特性研究。以為例進(jìn)行物料特性的研究，分別測(cè)試它們的三軸 尺寸、千粒重、休止角、內(nèi)外摩擦角特性等，為氣吸滾筒式排種器的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè) 計(jì)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 2）確定滾筒式氣力精量播種裝置的工作原理、工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 3）滾筒體的設(shè)計(jì)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)種盤尺寸和種子物理特性來(lái)確定滾筒體的設(shè)計(jì)參 數(shù)。 4）負(fù)壓吸種機(jī)理?；跉夤恬詈侠碚?，分析種子在氣流場(chǎng)中的受力情況，建 立種子受力、負(fù)壓差、吸孔集合形狀之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，確定吸孔的有效吸種區(qū)域 和種子瞬間吸附過(guò)程，并對(duì)吸孔結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，分析種層 厚度及其空間離散分布狀態(tài)對(duì)種子受力的影響，揭示振動(dòng)和負(fù)壓作用下的吸種機(jī) 理。 5）傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算。 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算鏈傳動(dòng)。 6）相關(guān)組件的設(shè)計(jì)和校核。運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和材料力學(xué)的相關(guān)知識(shí)對(duì) 軸及軸承的強(qiáng)度進(jìn)行校核。 2 總體方案的確定 2.1 工作方案 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 5 - 根據(jù)氣力式排種器的工作原理，所設(shè)計(jì)的排種器密封性要好，而且還要能夠 實(shí)現(xiàn)負(fù)、常壓的轉(zhuǎn)換。本文的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)排種器的排種器的滾筒體以及滾筒 體內(nèi)負(fù)壓室、常壓室的設(shè)計(jì)。 2.2 傳動(dòng)方案 滾筒轉(zhuǎn)速的大小應(yīng)保證在排種質(zhì)量合格條件下的最佳工作速度。一方面，滾 筒轉(zhuǎn)速越高，種子的離心慣性力越大，氣吸室所需的真空度越大，為防止出現(xiàn)漏 吸，就需要適當(dāng)提高風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；另一方面，隨著滾筒轉(zhuǎn)速的提高，吸孔與種子 的接觸時(shí)間縮短，使得部分吸孔由于來(lái)不及吸種或吸種不充分脫落造成空穴，合 格率下降，也需要適當(dāng)提高真空度，但真空度的增加，有能使重播率增大，進(jìn)而 增加清種的壓力。因此，為保證氣吸式排種器的排種質(zhì)量，滾筒的轉(zhuǎn)速應(yīng)綜合選 擇。變速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，工藝要求不高，操縱非常簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。根 據(jù)需要滾筒式排種裝置將采用鏈輪傳動(dòng)，滾筒轉(zhuǎn)速和傳送帶的傳送速度之間的傳 動(dòng)比，加上一個(gè)減速器連接到調(diào)速電機(jī)上，再通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)鏈輪傳動(dòng)使?jié)L筒轉(zhuǎn) 動(dòng)。 根據(jù)本設(shè)計(jì)裝置的需要，傳動(dòng)裝置主要由調(diào)速電機(jī)、軸、減速器、鏈輪、鏈 條組成如圖 2-1 所示，調(diào)速電機(jī)提供動(dòng)力，通過(guò)減速器，鏈輪傳動(dòng)將動(dòng)力傳送到 滾筒上。其選用的主要參數(shù)為節(jié)距為 19.05，滾筒軸上的鏈輪選用 13 齒，減速器 軸上的鏈輪選用 13 齒的鏈輪。鏈條的鏈號(hào)選用 12A 的鏈條。 圖2-1 傳動(dòng)方案 3 總體結(jié)構(gòu)及工作原理 3.1 氣吸滾筒式精密排種器總體結(jié)構(gòu)及原理 調(diào)速電機(jī) 減速器 鏈傳動(dòng) 滾筒 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 6 - 3.1.1 氣吸滾筒式精密排種器總體結(jié)構(gòu) 本文設(shè)計(jì)的滾筒排種器結(jié)構(gòu)如圖 3-1、3-2 所示，它主要由吸排種滾筒、振動(dòng) 種盤、傳動(dòng)系統(tǒng)、和機(jī)架等組成，其中電動(dòng)機(jī)由變頻器控制，并通過(guò)鏈條、鏈輪 驅(qū)動(dòng)滾筒，使?jié)L筒能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。種盤由電磁振動(dòng)器激勵(lì)，通過(guò)調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率 來(lái)改變種盤的振動(dòng)狀態(tài)。鏈條、鏈輪驅(qū)動(dòng)滾筒，使?jié)L筒能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速 10。 圖3-1 總體結(jié)構(gòu)圖 1、機(jī)架 2、支承座 3、中心軸 4、緊定螺釘 5、平鍵 6、密封圈 7、左端蓋 8、滾筒 9、螺釘 10、右端蓋 11、軸承 12、鏈輪 13、緊定螺釘 14、隔板 15、殼體 16、接種斗 圖 3-2 排種器結(jié)構(gòu)示意圖 3.1.2 氣吸滾筒式精密排種器的工作原理 農(nóng)業(yè)物料種子通常呈現(xiàn)散體顆粒狀，其機(jī)械特性介于固體和流體之間，自然 狀態(tài)下，種子之間存在著負(fù)載的擠壓和摩擦作用力，力的大小與種層厚度、摩擦 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 7 - 系數(shù)有關(guān)，且特定種子的內(nèi)摩擦系數(shù)為常數(shù)。通過(guò)給種盤施加小幅高頻振使種群 在種盤內(nèi)產(chǎn)生向上的拋擲運(yùn)動(dòng)而相互分離，則種子之間的作用力由靜摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)?動(dòng)摩擦，流動(dòng)性增強(qiáng)。通過(guò)合理調(diào)節(jié)種盤振動(dòng)參數(shù)，種子呈現(xiàn)“沸騰”狀態(tài)，可 以顯著減小吸種阻力。 根據(jù)排種器的設(shè)計(jì)，排種器的滾筒被隔板分為負(fù)壓吸種區(qū)和零壓排種區(qū)。滾 筒為懸臂梁結(jié)構(gòu)，一端與轉(zhuǎn)動(dòng)端蓋用緊定螺釘連接，通過(guò)端蓋與鏈輪相連實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn) 動(dòng)，另一端與固定端蓋間隙配合，通過(guò)密封圈密封。固定端蓋上焊接隔板，通過(guò) 隔板與大氣相通，形成常壓腔。滾筒表面的吸孔與真空室相通。零壓區(qū)通過(guò)隔板、 固定端蓋與大氣相通。播種時(shí)，空氣壓縮機(jī)通過(guò)空心軸上的吸孔吸走滾筒內(nèi)腔的 空氣，產(chǎn)生負(fù)壓，使?jié)L筒上吸孔的兩端形成負(fù)壓差。滾筒繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)吸孔 經(jīng)過(guò)種子箱時(shí)，種子在吸孔負(fù)壓差的作用下被吸附在吸孔上隨滾筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng) 滾筒轉(zhuǎn)至正下方隔氣板所形成的零壓腔時(shí)，筒內(nèi)外壓差為零，種子在自重的作用 下落入育苗盤穴孔中，實(shí)現(xiàn)精密播種，工作原理如圖 3-3 所示。 滾筒體主要是由無(wú)縫鋼管經(jīng)過(guò)加工而成，滾筒通過(guò)鉆床鉆出對(duì)應(yīng)穴盤的吸種 孔，通過(guò)鏈輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。 滾筒軸固定，主要作用是實(shí)現(xiàn)抽氣作用形成負(fù)壓室及支撐滾筒的作用。 圖3-3 工作原理圖 3.2 主要設(shè)計(jì)參數(shù) 1）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)種盤尺寸(540mm280mm） ，孔數(shù) 816，口徑 32mmx32mm， 底部 13x13mm，壁厚 0.7mm，容量 20cc 來(lái)確定滾筒的外形尺寸； 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 8 - 2）根據(jù)生產(chǎn)率 4.8km/h 和滾筒尺寸來(lái)確定滾筒轉(zhuǎn)速； 3）根據(jù)種子特性（通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得種子三軸平均粒徑 1.688mm，千粒重 5.12g，休止角 27.09，漂浮速度 6.35m/s。 ） 、生產(chǎn)率 4.8km/h 來(lái)確定滾筒內(nèi)的 真空度大小。 4 排種動(dòng)力學(xué)分析 4.1 吸孔前流場(chǎng)分布規(guī)律 如圖4-1吸孔處氣流流場(chǎng)呈放射狀,且在以錐頂O 為中心的球面上氣流速度大 小相等 , 其值取決于吸種距離(吸孔前種子所在位置與O 點(diǎn)的距離的大小)。吸種 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 9 - 距離為x時(shí),氣流流經(jīng)截面的球冠面積S為: (4-1) cos12xhS 式中: 為吸孔錐頂角； 為球冠高度。2 根據(jù)流量公式可推導(dǎo)出吸種距離為 時(shí)的氣流流速 ：xxV (4-2) 式中 為空氣流量。Q 式4-2表明,吸孔前的氣流并非均勻的定常流,其速度、壓強(qiáng)隨吸種距離的變化 而改變,越接近吸孔口附近,速度變化梯度越大,根據(jù)伯努利方程,吸孔口附近壓強(qiáng)梯 度較大。 為吸孔壓強(qiáng)； 為距錐較遠(yuǎn)區(qū)域壓強(qiáng)； 為吸孔直徑；iPid 為吸種距離； 為錐頂角； 為錐頂； 為球冠高度x2Oh 圖 4-1 吸孔前的流場(chǎng)分布 4.2 吸種最小真空度分析 理論上氣流速度大于物料懸浮速度是保證物料正常向上運(yùn)動(dòng)的基本條件。氣 流速度等于物料懸浮速度時(shí)為臨界狀態(tài),此時(shí)吸孔前氣流速度(物料懸浮速度)為 v0，吸種距離為x 0 ,相應(yīng)吸孔內(nèi)的真空度為能吸附種子所需要的最小真空度,設(shè)為 Pmin (圖4-1)。設(shè)距吸孔錐頂較遠(yuǎn)區(qū)域壓強(qiáng)為P ,其值等于大氣壓,此處速度為0 , 根據(jù)伯努利方程： (4-3)2min5.0iivP 由連續(xù)方程可求得臨界狀態(tài)時(shí)吸孔內(nèi)氣流速度v i cos-12QSvx 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 10 - (4-4) 200cos18iidvxv 由式(4-1) 、(4-2) 和(4-3) 得: (4-44 20mincos132xdvPi 5) 可見(jiàn)，能吸附種子的最小真空度與吸孔參數(shù)(、d i )和吸種距離x 有關(guān)。 參考測(cè)定參數(shù),懸浮速度為6.35m/s , 吸種距離3 mm ,吸孔直徑1.2mm，2為90， 常溫下為1.205m 3/kg ,代入計(jì)算得到最小真空度為3.415kPa。取真空度為 4KPa。 4.3 種子受力分析計(jì)算 4.3.1 種子被滾筒帶出時(shí)受力 圖 4-2 種子受力分析圖 當(dāng)種子被吸附住后，除受到吸力P、重力G、支持力N外，還受到慣性和離心力 P離 和滾筒對(duì)它的摩擦力P 摩 的作用。種子在摩擦力P 摩 的作用下，被滾筒帶出種箱的 條件是在切線方向有： (4-6) cosG摩 摩擦力P 摩 可用下式表示： (4-7) tanitan離摩 PNP 將式(4-7)帶入(4-6)，有： (P+Gsin-P 離 )tanGcos (4-8) 式中：吸孔附近種子與滾筒的摩擦角 種子與滾筒軸線所在水平面的夾角。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 11 - 式4-8就是種子在吸孔氣流作用下被滾筒帶出種箱的條件。如果貼在滾筒上種 子距離吸孔較遠(yuǎn)，這時(shí) 。當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速較低時(shí)，慣性離心力 P離 也可以忽略不0P 計(jì)。這時(shí)式(4-3)可以寫(xiě)成下式： (4-9) 式4-9表明，當(dāng)種子與滾筒的摩擦角大于或等于種子與滾筒軸線所在水平面 的夾角的余角時(shí)，種子在只有摩擦力的作用下也將被帶出種箱。 由式4-8 可知，增大種子與滾筒軸線所在水平面的夾角有利于滾筒帶出種子； 相反，當(dāng)減小時(shí)，則對(duì)種子的帶出不利。 如果有多粒種子貼近吸孔，即使各種子受到的氣流吸力P不是很大，但在摩擦 力的作用下也可能被滾筒帶出種箱，很容易造成一孔吸多粒的現(xiàn)象。特別是當(dāng)較 大時(shí)這種現(xiàn)象更容易發(fā)生。 種子被滾筒帶出種箱后，要保證種子不在重力的作用下從吸孔上自動(dòng)掉下來(lái)， 摩擦力必須始終大于種子重力的分力。 式4-8是當(dāng)種子在、象限時(shí)所在的形式。 當(dāng)種子在、象限時(shí)， 23 式(4-8)應(yīng)寫(xiě)成： (4-10) 將式(4-10)的右邊對(duì) 求導(dǎo)，并令其等于零： (4-11)sintancosGP離 解式(4-11)可得： 。這時(shí)式4-10的右邊取得最大值，即種子在這個(gè)位置 最容易脫落。 4.3.2 種子吸附在滾筒上的條件 當(dāng)種子被吸附到滾筒的吸種口上時(shí)，種子受到由正負(fù)壓差引起的吸附力P，離 心力 P離 =m2R，摩擦力P 摩 = （ 為種子與滾筒的摩擦角），重力 G= 的作tanNmg 用。受力分析如圖4-2所示。 2tan(t0costansi 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 12 - 由圖 4-2 建立種子的受力平衡方程式： (4-12) costanmgN (4-13)PRi2 作用在種子上的正壓力為： 0sngP 所以吸種的條件是： sin2m 將數(shù)據(jù)代入驗(yàn)算符合要求。 5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析 5.1 滾筒體設(shè)計(jì) 5.1.1 滾筒尺寸 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 13 - 根據(jù)煙草種子育苗盤尺寸（540mm280mm），孔數(shù)816，口徑32mmx32mm 底 部13x13mm，壁厚0.7mm，容量20cc來(lái)確定滾筒尺寸參數(shù)。 1）滾筒的直徑D： D=L/3.14=540mm/3.14=170.06mm （滿足排種滾筒每旋轉(zhuǎn)一周播種一盤） 2）排種滾筒的長(zhǎng)L：L=600mm(滿足滾筒L育苗盤寬的2倍560mm) 3）壁厚2mm。 5.1.2 滾筒的吸孔形狀及孔徑 常見(jiàn)的吸孔形式主要有直孔、錐孔、沉孔，其結(jié)構(gòu)如圖5-1所示： 圖 5-1 吸孔形式 根據(jù)理論分析和試驗(yàn)結(jié)果可知，在相同工作參數(shù)下，錐孔的垂直吸種距離、 徑向吸種距離和吸種空間體積均大于直孔和沉孔，具有較強(qiáng)的吸種能力，吸種合 格指數(shù)也較高。 由負(fù)壓室吸孔的吸附力計(jì)算公式可知，吸孔直徑的大小對(duì)負(fù)壓室所需的真空 度較高，及在真空度相同的條件下，小孔徑吸孔易使吸附力不夠會(huì)造成空穴增加， 而在吸孔直徑相同的條件下，真空度越大則重播率增加。因此，為降低空穴和重 播，就需要選擇適合于煙草包衣種子的吸孔直徑。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定吸孔孔徑： d=(0.640.66)b 式中：b-種子平均寬 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，知包衣種子平均寬 b=1.687 則d=0.661.687mm=1.134mm 取d=1.2mm 5.1.3 滾筒吸孔的周向排數(shù) 對(duì)于氣吸滾筒是播種器而言，提高工廠化育苗生產(chǎn)率的途徑只要有兩個(gè)：一 是增加氣吸滾筒的轉(zhuǎn)速，二是增加氣吸滾筒上的吸孔周向排數(shù)。氣吸滾筒上吸孔 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 14 - 的周向排數(shù)不變時(shí)，提高生產(chǎn)效率意味著滾筒的轉(zhuǎn)速增大，則吸孔完成過(guò)程吸附 的時(shí)間相對(duì)縮短，種子的吸附幾率則會(huì)大大降低，造成吸種過(guò)程中空穴率上升而 合格率下降。如滾筒轉(zhuǎn)速一定，增加吸孔的周向排數(shù)，卸種頻率會(huì)相對(duì)增加，滾 筒吸孔的周向排數(shù)過(guò)多時(shí)，則負(fù)壓降低，導(dǎo)致吸種能力和合格率的下降，其原因 是吸孔總面積增加，負(fù)壓室泄漏過(guò)多，負(fù)壓室壓力損失增加，降低了吸種能力， 另外滾筒周向上兩排孔之間的距離縮短，氣流互相有影響，也影響了負(fù)壓室氣流 的穩(wěn)定。 綜合考慮選用周向排數(shù)為16排的滾筒。 5.1.4 滾筒內(nèi)的真空度 在其他條件不變的情況下，提高滾筒轉(zhuǎn)速為避免空穴增多，就要相應(yīng)的提高 真空度。此外，滾筒轉(zhuǎn)速提高后，已吸住的種子受到其它種子的碰撞及沖擊力增 大，離心力也隨之增加，容易脫落而造成空穴，為此也應(yīng)適當(dāng)提高真空度。但真 空度提高有可能產(chǎn)生細(xì)吸吸附多粒種子，從而增加了重播率，降低吸種性能。綜 合考慮以上幾方面的因素，真空度為24KPa。根據(jù)計(jì)算公式 得 ，符合實(shí)驗(yàn)要求。 xdvPi44 20min)cos1(3KPa 5.1.5 滾筒的轉(zhuǎn)速 提高工廠化育苗的生產(chǎn)率，對(duì)于氣吸滾筒式播種機(jī)關(guān)鍵在于提高滾筒的轉(zhuǎn)速， 但是滾筒的轉(zhuǎn)速不能超過(guò)一定的限度，由于轉(zhuǎn)速過(guò)高，吸附時(shí)間縮短，吸孔為完 成吸附過(guò)程造成空穴。另外轉(zhuǎn)速過(guò)高，種子所受的離心力增大，使種子飛出，影 響播種均勻性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，滾筒線速度不宜超過(guò)0.18m/s。 根據(jù)公式 ,符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 5.2 中心軸設(shè)計(jì) 中心軸（如圖 5-2 所示）主要作用是抽掉滾筒負(fù)壓室的空氣，軸上吸孔孔徑 與滾筒上的的吸孔孔徑一致為 1.2mm，通氣軸左端與風(fēng)機(jī)相連將滾筒內(nèi)的空氣抽 出形成真空度為 4KPa 的負(fù)壓腔，同時(shí)支撐滾筒體。 smsDv /18.0/9.617.043 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 15 - 圖 5-2 軸 5.3 換氣裝置 換氣裝置屬于懸臂梁結(jié)構(gòu)，由左端蓋、隔板、通氣軸三部分組成。通氣軸與 支承座過(guò)渡配合固定在支架上不動(dòng)，左端蓋與滾筒間隙配合，通過(guò)軸套固定在通 氣軸上，隔板焊接在左端蓋上。滾筒與右端蓋通過(guò)緊定螺釘連接隨鏈輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 換氣裝置的工作過(guò)程主要是通過(guò)通氣軸左端與風(fēng)機(jī)相連將滾筒內(nèi)吸出的空氣 抽出，使?jié)L筒吸種的氣室達(dá)到負(fù)壓狀態(tài)。隔板與左端蓋焊接并與大氣相通形成常 壓室。 5.4 端蓋設(shè)計(jì) 左端蓋固定不動(dòng)，與滾筒間隙配合，在端面開(kāi)一個(gè)口，與隔板相配合實(shí)現(xiàn)與 大氣相通。右端蓋通過(guò)緊定螺釘與滾筒連接，再通過(guò)螺釘與鏈輪相連帶動(dòng)滾筒旋 轉(zhuǎn)。 5.5 激振裝置 常用的激振裝置包括機(jī)械式、電磁式、液壓式及氣動(dòng)式。本文采用了電磁振 動(dòng)器作為種盤的激振源。電 磁 振 動(dòng) 器 ， 又 名 倉(cāng) 壁 振 動(dòng) 器 。 可 用 于 各 種 振 動(dòng) 機(jī) 械 ， 如 給 料 機(jī) ， 小 型 輸 送 機(jī) ， 振 動(dòng) 篩 ， 振 動(dòng) 平 臺(tái) 及 倉(cāng) 壁 振 動(dòng) 等 等 場(chǎng) 合 ， 使 用 靈 活 方 便 。 振 動(dòng) 強(qiáng) 度 可 用 控 制 器 隨 意 調(diào) 節(jié) 。 電 磁 振 動(dòng) 器 是 高 效 、 節(jié) 能 振 動(dòng) 器 ， 廣 泛 在 化 工 、 建 材 、 礦 產(chǎn) 等 粉 體 機(jī) 械 上 使 用 。 電 磁 振 動(dòng) 器 安 裝 在 粉 料 倉(cāng) 下 部 縮 口 處 的 外 側(cè) ， 電 磁 振 動(dòng) 器 產(chǎn) 生 的 高 頻 振 動(dòng) ， 可 有 效 地 消 除 粉 料 因 內(nèi) 摩 擦 、 潮 解 、 帶 電 和 成 份 偏 析 等 原 因 而 引 起 的 堵 塞 、 搭 拱 現(xiàn) 象 。 使 用 電 磁 振 動(dòng) 器 作 疏 料 裝 置 ， 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 下 料 流 暢 ， 能 穩(wěn) 定 給 料 系 統(tǒng) 。 電 磁 振 動(dòng) 器 也 可 用 在 其 它 需 振 動(dòng) 源 的 機(jī) 械 上 。 電 磁 振 動(dòng) 器 使 用 簡(jiǎn) 單 ， 在 線 圈 繞 組 引 線 串 接 隨 振 動(dòng) 器 附 帶 的 二 極 管 ， 接 通 220V 交 流 電 源 即 可 工 作 。 工作 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 16 - 原理如圖 5-3 所示。 圖 5-3 電磁激振種盤工作原理圖 工作過(guò)程中，給電磁鐵線圈通以交變電流，磁路的磁通量將隨時(shí)間發(fā)生變化， 從而產(chǎn)生交變電磁吸力，種盤在電磁吸力和振動(dòng)彈簧的作用下實(shí)現(xiàn)振動(dòng)。 5.6 風(fēng)機(jī)的選擇 現(xiàn)設(shè)吸孔的通孔內(nèi)的氣流平均速度為v i ，已知通孔內(nèi)外的氣壓差P= 4KPa。根據(jù)流體力學(xué)原理，吸孔內(nèi)的阻力系數(shù)為： (5-1) 2ivP 由式5-1可求得： (5-2) i 當(dāng)吸孔直徑為0.83mm時(shí)，=0.170.72。用插值法得=0.27， 代入數(shù)據(jù)得 =15.68m/siv 通過(guò)單個(gè)吸孔的空氣量 為： 17.7210-6m3/siQ 氣源總的流量Q為： 12.76m3/hi20 則風(fēng)機(jī)型號(hào)為：NK-125，主要參數(shù)：吸力 12kpa，功率 800w，額定電壓 220v，50Hz。 5.7 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)需要滾筒式排種裝置將采用鏈輪傳動(dòng)，傳動(dòng)裝置主要由電動(dòng)機(jī)、調(diào)速器、 鏈條、鏈輪組成。 iivd41 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 17 - 5.7.1 原動(dòng)機(jī)的選擇 （1）所需電動(dòng)機(jī)的功率 (5-3) dtJTdtJ 滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量估算: (5-4) gGDgmJ42 22 式中，g重力加速度， 2/81.9sg 系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)部分的重量，NG 系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)部分的半徑，m 系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)部分的直徑，mD 系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)角速度，與每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) n 的關(guān)系為: (5-5) 將 J 及 代入 5-3 式，整理得 (5-6) 21mvJMN076.375.089 (5-7)1.926.nP 總效率 ： 6.90鏈 輪 電動(dòng)機(jī)功率： (5-8) KWPwd 172.0.17 選功率為 250w 的單相電容啟動(dòng)異步電機(jī)，主要參數(shù)為：額定功率 250W，級(jí) 數(shù) 4,同步轉(zhuǎn)速 60r/min，額定電流 2A，功率因數(shù)為 0.92，最大額定轉(zhuǎn)矩為 1.7 。調(diào)速范圍為：2.4-60r/min 21。mN 8.6n 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 18 - 6 關(guān)鍵零部件校核 6.1 軸的強(qiáng)度校核 軸的受力分析如圖 6-1 所示： 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 19 - 圖 6-1 軸受力分析 假設(shè) ， ，軸的材料為 45 鋼，彎曲許用應(yīng)力 。NG20120 MPa10 由靜力平衡方程 。求出支座反力。XY0M (6-1) 2121GF (6-2) 34505221 求得： NF217NF832 應(yīng)力彎矩圖為: 圖 6-2 彎矩圖 對(duì)于 A 截面 ， MPaDMW64343 10982.67.01.516 滿足強(qiáng)度要求。 對(duì)于 B 截面： ，滿足強(qiáng)度要ad633 9.2.0872 求。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 20 - 6.2 軸承校核 純徑向載荷且徑向載荷小選用深溝球軸承，型號(hào)為 6006，內(nèi)徑 30mm， 外徑 55mm，厚度 13mm，基本額定動(dòng)載荷 Cr=13.2KN，基本額定靜載荷 C0r=8.30KN。 由于軸承的轉(zhuǎn)速很低，按照點(diǎn)蝕破壞來(lái)選擇軸承尺寸就不符合軸承的實(shí) 際失效形式。在這種情況下，滾動(dòng)接觸面上的接觸應(yīng)力過(guò)大，而使材料表面 引起不允許的塑性變形才是軸承的失效形式，應(yīng)按軸承的靜強(qiáng)度來(lái)選擇軸承 的尺寸。 軸承上作用的徑向載荷 和軸向載荷 ，應(yīng)折合成一個(gè)當(dāng)量靜載荷 ，rFa 0P 即 6-3 arYXP00 式中， 、 分別為當(dāng)量靜載荷的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)0XY 6-4 NFar 12656.00 按軸承靜載荷能力選擇軸承公式為： SC 式中， =1.5， 稱為軸承靜強(qiáng)度安全系數(shù)。S00 ， 符合要求。NPC189265. 7 結(jié)論 本文是在參考眾多關(guān)于精密播種裝置研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)煙草包衣種子精量 穴播研究現(xiàn)狀和發(fā)展要求，在綜合分析現(xiàn)有氣吸排種器結(jié)構(gòu)及其性能的基礎(chǔ)上， 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 21 - 針對(duì)煙草包衣種子個(gè)體尺寸差異，提出了氣吸滾筒式排種器。文中通過(guò)對(duì)氣吸滾 筒式排種器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究、工作過(guò)程分析得到如下結(jié)論: 1.取種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單新穎，較好適應(yīng)了包衣種子個(gè)體尺寸差異條件下的精量 取種，生產(chǎn)使用維護(hù)成本低。梯形接種杯及梯形接種杯與護(hù)種帶共同組成的封閉 接種區(qū)可確保種子進(jìn)入接種杯，有效的避免了因投種-接種造成的空穴。以上結(jié)構(gòu) 的創(chuàng)新為吸滾筒式排種器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了新的思路。 2.理論分析了氣吸滾筒式排種器的工作過(guò)程，建立了穴播不同工作階段的模 型，為今后其結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 3.利用 cad 繪制了氣吸滾筒式排種器的裝配圖，并進(jìn)行了主要工作部件的校 核，結(jié)果表明：排種器器在 4.8km/h 時(shí)，依然可以可靠的取種，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)要 求。 總之，本文通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，理論分析，計(jì)算機(jī)仿真對(duì)氣吸滾筒式排種器做了 初步探討，得到了一些有用的結(jié)論，為進(jìn)一步深入研究奠定了理論基礎(chǔ)。由于時(shí) 間和設(shè)計(jì)條件的限制，文中還有一些問(wèn)題和不足之處需要進(jìn)一步分析研究。本文 是在指導(dǎo)老師李玉清的精心指導(dǎo)下完成的。老師在各方面給予了我無(wú)盡的關(guān)心、 幫助和教誨，使畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成。老師淵博的知識(shí)、敏銳的思維、嚴(yán)謹(jǐn)求 實(shí)的科學(xué)態(tài)度和寬厚民主的工作作風(fēng)，使學(xué)生終生受益。值此論文完成之際，向 培養(yǎng)我的老師致以深深的謝意！ 參考文獻(xiàn) 1 許劍平、謝宇峰、陳寶昌國(guó)外氣力式精密播種機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J農(nóng)機(jī)化研究 2 廖慶喜、黃海東、吳福通我國(guó)玉米精密播種機(jī)械化的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)J農(nóng)業(yè)裝備技 術(shù) 2006 32(1)：47 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 22 - 3 劉桂蘭我國(guó)氣力式播種機(jī)的發(fā)展J農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化，1996(4)：17 4 杜 輝、樊桂菊、劉 波氣力式精量播種機(jī)與排種器的研究現(xiàn)狀J.農(nóng)業(yè)裝備技術(shù) 2002(3)：13l4 5 石宏，李達(dá)目前國(guó)內(nèi)外播種機(jī)械發(fā)展走向J農(nóng)機(jī)機(jī)械化與電化2002(2)：42 6 徐東蔬菜穴盤育苗滾筒式氣力精量播種裝置研究沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文2007 7 張敏氣吸滾筒式水稻精量播種裝置的理論與試驗(yàn)研究江蘇大學(xué)碩士論文2006 8 趙湛氣吸振動(dòng)式精密排種器理論及試驗(yàn)研究江蘇大學(xué)博士論文2009 9 王希強(qiáng)氣吸振動(dòng)式精密排種器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)研究江蘇大學(xué)碩士論文2007 10王朝輝氣吸滾筒式超級(jí)稻育秧播種器的基本理論及試驗(yàn)研究吉林大學(xué)博士論 文2010 11李耀明，趙湛基于遺傳算法的氣吸式排種器工作參數(shù)優(yōu)化J中國(guó)科技論文在線; 2009.12;25-35 12廖慶喜，李繼波，覃國(guó)良?xì)饬κ接筒司颗欧N器氣流場(chǎng)仿真分析*J農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué) 報(bào)2009.7;78-82 13王希強(qiáng)，陳進(jìn)，李耀明精密排種器吸孔吸種半徑的理論分析與建模J農(nóng)機(jī)化研究. 2007.2 14張波屏播種機(jī)械設(shè)計(jì)原理M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1982 15小顆粒種子靜電播種機(jī)J.農(nóng)機(jī)推廣與安全.1995.6 16劉鴻文材料力學(xué)M.北京：高等教育出版社.2008 17吳宗澤，羅圣國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：高等教育出版社.2009 18濮良貴，紀(jì)名剛機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：高等教育出版社.2009 19王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社2006 20 Sunage T,et al.Differental reducers using internal gears with small tooth number difference(The first report,fundamentals of design)J.Bulletin of JSME,1994,(108). 致謝 為期一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)業(yè)已經(jīng)結(jié)束?；仡櫿麄€(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程，雖然充滿了 困難與曲折，但我感到受益匪淺。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是小顆粒包衣種子排種器的 設(shè)計(jì)。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 23 - 本設(shè)計(jì)是為了解決實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)力低的問(wèn)題，因此廠方對(duì)我的要求 很高。本設(shè)計(jì)是學(xué)完所有大學(xué)期間本專業(yè)應(yīng)修的課程以后所進(jìn)行的，是對(duì)我三年 半來(lái)所學(xué)知識(shí)的一次大檢驗(yàn)。使我能夠在畢業(yè)前將理論與實(shí)踐更加融會(huì)貫通，加 深了我對(duì)理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了實(shí)際生產(chǎn)中的感性認(rèn)識(shí)。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我基本上掌握了包衣種子排種器設(shè)計(jì)的方法和步驟，以 及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題等，另外還更加熟悉運(yùn)用查閱各種相關(guān)手冊(cè)，選擇使用工 藝裝備等。 總的來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)，使我在基本理論的綜合運(yùn)用以及正確解決實(shí)際問(wèn)題等 方面得到了一次較好的鍛練，提高了我獨(dú)立思考問(wèn)題、解決問(wèn)題以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的 能力，縮短了我與工廠工程技術(shù)人員的差距，為我以后從事實(shí)際工程技術(shù)工作奠 定了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)任務(wù)業(yè)已順利完成，但由于本人水平有限，缺乏經(jīng)驗(yàn)，難免會(huì)留下 一些遺憾，在此懇請(qǐng)各位專家、老師及同學(xué)不吝賜教。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在李玉清老師的認(rèn)真指導(dǎo)下進(jìn)行的。李老師經(jīng)常為我解答一 系列的疑難問(wèn)題，以及指導(dǎo)我的思想，引導(dǎo)我的設(shè)計(jì)思路。在歷經(jīng)一個(gè)學(xué)期的設(shè) 計(jì)過(guò)程中，一直熱心的輔導(dǎo)。在此，我忠心地向他們表示誠(chéng)摯的感謝和敬意！ 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 附錄 氣吸式播種機(jī)的工作原理 一個(gè)氣吸式播種機(jī)是農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)也稱為一個(gè)花盆或播種機(jī),它用于植物通常在一 個(gè)大領(lǐng)域種子作物。這是第一個(gè)專利在澳大利亞在 1950 年。 多年來(lái)有一個(gè)種子箱運(yùn)行播種機(jī)的寬度,實(shí)現(xiàn)允許種子下降重力進(jìn)種子行。很 難填補(bǔ),清理和運(yùn)輸?？諝獠シN機(jī)已集中位于漏斗為種子和肥料分發(fā)他們通過(guò)空氣 流對(duì)個(gè)別種子行。這是方便的去填補(bǔ),易于清潔和移動(dòng)。任何作物,可以從種子開(kāi) 始生長(zhǎng)這可能是大小不同的油籽,玉米,可以縫制一個(gè)空氣播種機(jī)。 糧食和化肥漏斗通常由一個(gè)大型車位于前面的背后或播種機(jī)?？諝饬魇怯梢?個(gè)高容量風(fēng)機(jī)安裝在車吹空氣通過(guò)管道坐落在糧食和化肥罐。糧食和化肥是計(jì)量 從漏斗的測(cè)量輪,是將在一個(gè)比設(shè)置的操作員正確的種子率或種子密度。種子進(jìn)入 管在氣流和遵循管道,終止于苗床。開(kāi)拉通過(guò)土壤使打開(kāi)的種子的地方。他們是用 鋼的形狀分,光盤或中耕機(jī)鏟。一旦放置在種子床,空氣吹出開(kāi)口在土壤和種子和 肥料保持。然后可以包的播種機(jī)種子保濕緊靠近種子和耙在犁溝所以字段不粗糙。 空氣播種機(jī)種子的速度能可能 10 英里種植成千上萬(wàn)的種子一分鐘分配均 勻和準(zhǔn)確。如何做到這一點(diǎn)的空氣播種機(jī)?使用原理在物理-氣體(空氣)將在部門 分配自身均勻,可用。就像他們知道去哪里,種子和肥料 granuals 遵循空氣通過(guò)部 門管道均勻和準(zhǔn)確。 空氣的寬度可以擴(kuò)大工作播種機(jī)寬度和折疊在一起運(yùn)輸,已經(jīng)建成,寬度為 85 英尺也許更多。空氣播種機(jī)為昂貴的購(gòu)買和操作。他們需要昂貴的拖拉機(jī)拉 他們,他們需要的穩(wěn)定供應(yīng)種子、化肥和有易損件如土壤開(kāi)場(chǎng)。操作員必須是主管 和小心,因?yàn)橐粋€(gè)錯(cuò)誤在確定種子的位置,或在操作播種量的機(jī)械也可以是昂貴的。 一個(gè)錯(cuò)誤或延遲播種可以成本低分?jǐn)?shù)或一個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)的農(nóng)作物。 信號(hào)的工作介質(zhì)，提供驅(qū)動(dòng)力和力矩，并對(duì)執(zhí)行元件的位置、速度、力和力 矩進(jìn)行控制。農(nóng)業(yè)工程作為一氣力技術(shù)包括氣力傳動(dòng)和控制兩個(gè)方面，其實(shí)質(zhì)是 以壓縮空氣作為傳動(dòng)動(dòng)力和控制門為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活服務(wù)的綜合性工程技術(shù) 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 學(xué)科，具有其特殊性和復(fù)雜性，尤其是工作環(huán)境和對(duì)象。氣力技術(shù)因其取材容易、 設(shè)備簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、環(huán)保節(jié)能、控制方便等特點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域， 并發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。氣力技術(shù)包括氣力傳動(dòng)和控制兩個(gè)方面，其實(shí)質(zhì)是以 壓縮空氣作為傳動(dòng)動(dòng)力和控制信號(hào)的工作介質(zhì)，提供驅(qū)動(dòng)力和力矩，并對(duì)執(zhí)行元 件的位置、速度、力和力矩進(jìn)行控制。農(nóng)業(yè)工程作為一門為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活 服務(wù)的綜合性工程技術(shù)學(xué)科，具有其特殊性和復(fù)雜性，尤其是工作環(huán)境和對(duì)象。 氣力技術(shù)因其取材容易、設(shè)備簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、環(huán)保節(jié)能、控制方便等特點(diǎn)，而 廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域，并發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。研制的 2BJQ12 型氣吹式 播種機(jī)等。一種新型的噴播機(jī)在我國(guó)也正處于示范推廣階段，該機(jī)器利用高速氣 流將灌木種子、草籽、顆粒毒餌以及水稻芽種噴撒出去，如 4BQD-40 型氣力噴播 機(jī)目前，氣力技術(shù)在農(nóng)作物收獲上的應(yīng)用尚處于推廣探索階段。其運(yùn)用主要是利 用手持機(jī)械噴嘴噴出的高速氣流將果樹(shù)上的果實(shí)打落和收集。如葡萄牙的科學(xué)家 正嘗試?yán)脷饬夹g(shù)實(shí)現(xiàn)橄欖的收獲機(jī)械化,一棵大樹(shù)的橄欖采摘和收集時(shí)間平均 僅為 0.8min，不僅降低了收獲橄欖的勞動(dòng)強(qiáng)度，更大大提高了橄欖的收獲勞動(dòng)生 產(chǎn)率。匈牙利 Lang-Z 等人對(duì)一種可提高果實(shí)識(shí)別率和縮短果實(shí)采摘時(shí)間的氣動(dòng)果 實(shí)收獲機(jī)械進(jìn)行了研究，這種機(jī)械包含果實(shí)識(shí)別攝像機(jī)和果實(shí)采摘機(jī)械臂兩部分， 果實(shí)識(shí)別率可達(dá) 100，采摘果實(shí)完成時(shí)間僅為 3.63s 除了以上農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng) 用，氣力技術(shù)還應(yīng)用于畜牧業(yè)領(lǐng)域，如氣力擠奶技術(shù)。擠奶的原理是利用負(fù)壓將 牛奶或羊奶吸出。氣力傳動(dòng)和控制相比于傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)和控制具有許多優(yōu)點(diǎn)， 在今后一段時(shí)間，氣力技術(shù)在農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng)用會(huì)得到快速發(fā)展。 在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，尤其是在農(nóng)業(yè)機(jī)械專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)中 ,所設(shè) 計(jì)出的產(chǎn)品由于還沒(méi)有得到制造、裝配以至樣機(jī)試驗(yàn)的驗(yàn)證，存在著許多不合理 的設(shè)計(jì)，甚至是錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)，這些不當(dāng)之處很難被發(fā)現(xiàn)。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快 速發(fā)展 ,虛擬制造和運(yùn)動(dòng)仿真在許多企業(yè)中得以應(yīng)用，從而大大縮短了試制周期， 降低了生產(chǎn)成本，也給農(nóng)業(yè)機(jī)械專業(yè)教學(xué)提供了新的條件。 Solidworks 是一款優(yōu)秀的基于 Windows 的三維造型軟件，通過(guò)它可以進(jìn)行 三維零件設(shè)計(jì)和三維虛擬裝配。該軟件支持參數(shù)驅(qū)動(dòng)，可以隨意更改設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)， 類似于資源管理器中的特征管理器，可以方便地查看復(fù)雜零部件的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)和層 次關(guān)系;使零部件與工程圖之間以及零部件與裝配圖之間的更新完全同步；同時(shí)還 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 具有強(qiáng)大的復(fù)雜曲面造型能力，能輕松設(shè)計(jì)出表面形狀復(fù)雜的曲面零件。同時(shí)通 過(guò)三維裝配圖，它還可以動(dòng)態(tài)地仿真出構(gòu)件間的傳動(dòng)關(guān)系，從而縮短了產(chǎn)品的設(shè) 計(jì)周期 ,降低了設(shè)計(jì)成本，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，因此被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，已 經(jīng)發(fā)展成為三維機(jī)械造型的主流設(shè)計(jì)工具。 驅(qū)動(dòng)橋處于動(dòng)力傳動(dòng)系的末端,其基本功能是增大由傳動(dòng)軸或變速箱傳來(lái)的 轉(zhuǎn)矩,并將動(dòng)力合理地分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪,另外還承受作用于路面和車架或車身 之間的垂直力、縱向力和橫向力。農(nóng)業(yè)機(jī)械中所選用的驅(qū)動(dòng)橋和懸架的總體方案 ,對(duì) 其性能起到?jīng)Q定性的作用?；?Solidworks 軟件的設(shè)計(jì)特點(diǎn),我們采用了“自頂 向下”和“自底向上”相結(jié)合的模式設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋,取得了良好的效果?！白皂斚蛳隆?模式是先確定驅(qū)動(dòng)橋總體的裝配結(jié)構(gòu)和零件組成 ,對(duì)不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析、組 合 ,確定最佳方案在確定了裝配體外形后,再對(duì)某些零件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。對(duì)一些 具有確定尺寸的零件,如齒輪等,則可以采用“自底向上”的模式,即先繪制出具體 零件 ,再進(jìn)行相應(yīng)裝配設(shè)計(jì)。在總裝配模型中 ,還可以進(jìn)行零件之間的干涉檢查, 以消除初始設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤當(dāng)然,運(yùn)用同樣的方法,還可以進(jìn)行農(nóng)機(jī)其它方面的設(shè)計(jì)。 零件設(shè)計(jì)是三維農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ),要求三維軟件的零件設(shè)計(jì)功能齊全 ,實(shí) 現(xiàn)零件的手段簡(jiǎn)潔快 ,并且容易做各種修改,如鈑金、曲面造型、不同厚的面抽殼 等。Solidworks 的最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)零的修改,它用一種能夠記錄設(shè)計(jì)過(guò)程的 Featuremnager(特征管理員)設(shè)計(jì)歷史樹(shù) ,隨意地改變零件狀和設(shè)計(jì)意圖。這樣設(shè) 計(jì)師就可以在暫時(shí)不考慮寸的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì),待形狀確定后再進(jìn)行尺寸束。某設(shè) 計(jì)師設(shè)計(jì)完的零件被其他設(shè)計(jì)師調(diào)用時(shí)新的設(shè)計(jì)師能夠很快地通過(guò)歷史樹(shù)了解此 設(shè)計(jì)意和設(shè)計(jì)過(guò)程 ,并可以馬上按自己的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行改。另外，對(duì)于已經(jīng)用二 維 CAD 軟件畫(huà)完的文件可以直接被 Solidworks 調(diào)用產(chǎn)生草圖，經(jīng)過(guò)拉伸旋轉(zhuǎn)等 特征處理 ,很方便地產(chǎn)生三維實(shí)體模型。 利用 Solidworks 的 Animator 插件的動(dòng)畫(huà)功能,還可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)態(tài) 仿真。在整個(gè)裝配過(guò)程中，齒輪始終是運(yùn)動(dòng)的。因此,選用齒輪的一次循環(huán)時(shí)間作 為動(dòng)畫(huà)制作的總時(shí)間長(zhǎng)度，再根據(jù)其它運(yùn)動(dòng)部件的一次循環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間 ,確 定各自的動(dòng)畫(huà)錄制時(shí)間。在一次運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，首先設(shè)置移動(dòng)路徑的初始點(diǎn) ,再逐 步添加移動(dòng)路徑的關(guān)鍵點(diǎn),即分別移動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件至各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),最后又返回運(yùn)動(dòng)的 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 初始點(diǎn),形成一條移動(dòng)路徑。對(duì)各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件分別設(shè)置這樣的移動(dòng)路徑,并保證各 個(gè)移動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生部件的干涉，以完成驅(qū)動(dòng)橋動(dòng)畫(huà)錄。我們將動(dòng)畫(huà)錄制記錄為 Windows 的 AVI 格式，可以脫離 Solidworks 環(huán)境運(yùn)行，觀察仿真設(shè)計(jì)結(jié)。在設(shè) 計(jì)的演示過(guò)程中，我們要求設(shè)計(jì)者(比如學(xué)生)采用動(dòng)畫(huà)形式演示整個(gè)驅(qū)動(dòng)、懸架 的運(yùn)動(dòng)和裝配過(guò)程，以直觀地顯示其設(shè)計(jì)方案,節(jié)省大量的解釋時(shí)間,從而突出設(shè) 計(jì)者的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，也為農(nóng)機(jī)教學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)和答辯開(kāi)辟了一條新的途徑。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 How Air Seeder Works An air seeder is an agricultural implement also called a planter or seeder and it is used to plant usually a seed crop in a large field. It was first patented in Australia in the 1950s. For many years seeders had a seed box running the width of the implement which allowed the seed to fall by gravity into the seed row. It was difficult to fill, clean out and transport. The air seeder has centrally located hoppers for seed and fertilizer which distributes them through an air stream to individual seed rows. It is convenient to fill, easy to clean out and move. Any crop that can be grown from seeds - which might vary is size from oilseeds to corn, can be sewn by an air seeder. The grain and fertilizer hoppers are usually carried on a large cart located behind or in front of the seeder. The air stream is created by a high capacity fan mounted on the cart which blows air through pipes located under the grain and fertilizer tank. Grain and Fertilizer are metered out from the hoppers by a meter wheel that is turning in a ratio set by the operator for the proper seed rate or seed density. The seeds enter the pipe in the airstream and follow the