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摘 要
小麥精量播種技術(shù)具有省種高產(chǎn)的優(yōu)點，受到廣大農(nóng)業(yè)生存者的歡迎。但是目前國內(nèi)使用的小麥精播機(jī)絕大多數(shù)都是機(jī)械化，對種子的形狀尺寸要求嚴(yán)格，而且容易造成一定種子的破環(huán)率。氣吸式精播機(jī)由于不傷種子、對種子外形要求不嚴(yán)、通用性好，是今后精播機(jī)的發(fā)展趨勢。
本課題主要針對現(xiàn)有的精播機(jī)存在的缺點，在原有播種機(jī)的基礎(chǔ)上重新設(shè)計整體、刮種器、排種器等裝置，極大的提高了刮種效果和排種精度。通過減小平行四連桿的尺寸使播種單體結(jié)構(gòu)更假緊湊、整機(jī)的質(zhì)量更輕以及采用“前四后二”的播種單體布置方案。幾個方面的改進(jìn)進(jìn)一步提高了精播機(jī)的整體工作性能，使其具有更好的推廣價值。
通過查詢資料，了解了小麥精量播種的研究現(xiàn)狀和發(fā)展過程。并在此基礎(chǔ)上，通過對國內(nèi)外典型的氣吸式精播機(jī)和機(jī)械化精播機(jī)的結(jié)構(gòu)對比，分析了氣吸式小麥精播機(jī)的結(jié)構(gòu)特點和今后的發(fā)展趨勢，進(jìn)而提出了本課題的研究思路和方案。最終設(shè)計出最新的不傷種、播種精量、速度快的小麥精播機(jī)。
關(guān)鍵詞： 氣吸式； 小麥精播機(jī)； 整體結(jié)構(gòu)； 改進(jìn)研究； 趨勢
Abstract
Precision Seeding Wheat Breeder technology has the advantages of high yield, by the majority of agricultural survivors welcome. However, domestic use of wheat sowing machine precision overwhelming majority of mechanization, seed shape and size of demanding, and prone to be broken to a certain rate of seeds. Suction machine precision as not to hurt the seed sowing, seed shape not strict, common good, the future development trend of precision sowing machines.
The main subject of the fine broadcasters for existing shortcomings in the original seeder to re-design based on the whole, scraping kinds of devices, metering device and other devices, greatly improving the effectiveness and seed species scraping accuracy. Parallel four-bar linkage by reducing the size of the planting is more fake compact monomer structure, the whole of the lighter and the use of "the top four after two" Seeding single layout. Several improvements to further improve the overall precision sowing machine performance, better promotion of its value.
By querying the data, understand the precision sowing of wheat status and development process. And on this basis, the typical home and abroad through the gas suction and mechanical precision sowing machine precision sowing machine structure comparison and analysis of the air-suction wheat sowing machine precision structural characteristics and future trends, and then raised the issue research ideas and programs. Is not the final design of the latest injury types, seeding precision, speed and precision of wheat sowing machine.
Key words: Suction; Wheat precision seeding machine; Overall structure; Improvement; trend.
目 錄
1 緒 論 1
1.1 研究課題的目的和意義 1
1.2 氣吸式精播機(jī)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀 1
1.2.1 國內(nèi)小麥精播的現(xiàn)狀 1
1.2.2國外精播機(jī)的研究現(xiàn)狀 1
1.3 研究的內(nèi)容和方案 2
1.3.1研究內(nèi)容 2
1.3.2 研究方案 2
1.4 預(yù)期結(jié)果及創(chuàng)新 2
1.4.1 預(yù)期結(jié)果 2
1.4.2 課題設(shè)計創(chuàng)新 3
2 目前現(xiàn)有精播機(jī)結(jié)構(gòu)分析 3
2.1 結(jié)構(gòu)分析及主要參數(shù) 3
2.2 存在的問題 5
3 精播機(jī)的設(shè)計 6
3.1刮種裝置的設(shè)計 6
3.1.1 一級刮種器的結(jié)構(gòu) 6
3.1.2二級刮種器的結(jié)構(gòu) 7
3.1.3 工作原理 8
3.2 排種器的工作參數(shù) 9
3.3 平行四連桿 10
3.3.1 平行四連桿仿形原理 10
3.3.2 平行四連桿尺寸 11
3.4 開溝器的設(shè)計 11
3.4.1箭鏟式開溝器的選用及其開溝原理 11
3.4.2 開溝器結(jié)構(gòu) 12
3.4.3 開溝器與排種器的相對位置 13
3.5 覆土器的設(shè)計 13
3.6 種箱設(shè)計 14
3.7 精播機(jī)傳動設(shè)計 14
3.7.1 傳動方式選擇 14
3.7.2 傳動比計算 15
3.8 風(fēng)機(jī)的選擇 16
3.9 地輪的選用 16
4 結(jié)論 16
參考文獻(xiàn) 17
致 謝 18
1 緒 論
1.1 研究課題的目的和意義
小麥?zhǔn)俏覈闹饕Z食作物，隨著我國農(nóng)田機(jī)械化作業(yè)水平的不斷提高，機(jī)械作業(yè)的面積不斷增大，小麥播種機(jī)已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)中必不可少的工具。
小麥播種必須在較短的播種農(nóng)時內(nèi)，根據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，將種子播到田地里去，使作物獲得良好的發(fā)育生長條件。而我國目前推廣使用的是由谷物播種機(jī)過度到精密播種的機(jī)械式小麥播種機(jī)，對種子的外型要求嚴(yán)格，而且有一定的種子破碎率，另外，由于小麥播種行距要求較小，機(jī)械式的精播種機(jī)總體結(jié)構(gòu)配置復(fù)雜擁擠，整體笨重，所以機(jī)械式的小麥精播機(jī)的整體性能還不是很好。
播種質(zhì)量的好壞，將直接影響到作物的出苗、苗全和苗壯，因而對產(chǎn)量的影響很大。氣吸式小型小麥精密播種具有省種高產(chǎn)的優(yōu)點，可以保證種子在田間合理分布，播種量精確，株距均勻，播深一致，作業(yè)速度較快，為種子的生長發(fā)育創(chuàng)造最佳條件，可以大量節(jié)省種子，減少田間間苗用工，保證作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。
1.2 氣吸式精播機(jī)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀
1.2.1 國內(nèi)小麥精播的現(xiàn)狀
從國內(nèi)小麥精密播種機(jī)的工作狀況來看,現(xiàn)有的機(jī)械式排種器雖然結(jié)構(gòu)簡單,成本低,但應(yīng)用于小麥精播時,作業(yè)效果不理想,不能精確、單粒排種,作業(yè)速度普遍偏低,當(dāng)作業(yè)速度高時,種子破碎率也隨之增加。氣吸式排種器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高。例如用小區(qū)雙吸盤排種器進(jìn)行精播時,雖然作業(yè)效果好,排種精確且不傷種,但其播小麥時作業(yè)速度低,且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高,在大田應(yīng)用受限。從原理與結(jié)構(gòu)上開發(fā)設(shè)計新型小麥精密排種器和播種機(jī),尤其是氣吸式型,考慮實際生產(chǎn)作業(yè)需要,在滿足精播要求的前提下降低成本,提高精播機(jī)作業(yè)速度,已迫在眉睫。
以播種后的平均株距作為評價標(biāo)準(zhǔn)是可以的，而評價播種機(jī)是否滿足設(shè)計株距的播種時,應(yīng)以設(shè)計株距作為評價標(biāo)準(zhǔn)。增刊梁素鈺等：我國小麥精密播種機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢小麥精密播種機(jī)的發(fā)展趨勢從我國目前情況來看，機(jī)械式的小麥精播機(jī)占主導(dǎo)地位，氣吸式的只應(yīng)用在小區(qū)上。氣式的播種效果較好,不傷種子，對種子尺寸要求不嚴(yán)格，通用性好，田間作業(yè)速度較高，因此小麥精密播種機(jī)的發(fā)展應(yīng)以氣吸式為主,機(jī)械式為輔。通過提高田間作業(yè)速度和增大單機(jī)幅寬,提高小麥播種機(jī)組的生產(chǎn)率。小麥的精密播種技術(shù)與免耕和鋪膜相結(jié)合,發(fā)展耕整地播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)具,可提高播種機(jī)的通用性和適應(yīng)性
1.2.2國外精播機(jī)的研究現(xiàn)狀
麥類作物精密播種是一個世界性難題。上世紀(jì)60-70年代，蘇聯(lián)、英國、德國等歐洲發(fā)達(dá)國家曾先后起步試驗研究小麥等精密播種技術(shù)。蘇聯(lián):1960-1975年國家曾高懸重賞(1萬盧布)解決小麥(黑麥等)精密播種問題。BHCXOM等單位曾列題解決小麥精密播種的技術(shù)問題，但三起三落。
英國:1971-1974年進(jìn)行了小麥精播機(jī)試驗，Stanhey公司設(shè)計制造了PSD--80小麥精播機(jī)，由于結(jié)構(gòu)笨重、通過性能差、種子破碎率大等一系列缺點，只生產(chǎn)了20臺精播機(jī)便
停產(chǎn)了。80年代至今，英國再沒有新精播機(jī)出現(xiàn)。德國約與英國同時，制造了GS-23氣吸式小麥精播機(jī)試驗精播機(jī)，沒有進(jìn)行批最生產(chǎn)。據(jù)蘇聯(lián)小麥精播機(jī)研究者述，1980年英國、德國的小麥精描農(nóng)藝實際上是窄行距(10.5cm)大播量(80kg / ha)的條播每株分集只有2個左右歐洲、蘇聯(lián)的農(nóng)學(xué)家至令仍堅持采用7.5cm, 10.5cm,15cm的窄行距條播農(nóng)藝規(guī)范和25.8cm2的營養(yǎng)面積，因而沒有可能實現(xiàn)真正的小麥精少量播種.
1.3 研究的內(nèi)容和方案
1.3.1研究內(nèi)容
1）對目前普通小麥播種機(jī)進(jìn)行研究，了解構(gòu)造和原理，搜集各種類型小麥精播機(jī)資料進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，提出本次設(shè)計的改進(jìn)方案和整體結(jié)構(gòu)。
2）設(shè)計氣吸式排種器，改進(jìn)優(yōu)化播種機(jī)排種器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對氣吸空間進(jìn)行優(yōu)化。增加圓盤氣孔的形狀。
3）設(shè)計播種機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，種箱和風(fēng)機(jī)要放在合理的位置，設(shè)計節(jié)能省力的機(jī)械鏈。
4）設(shè)計開溝器和輸種管，開溝器形狀應(yīng)該要適應(yīng)各種環(huán)境，厚度要合適，開溝器容易變形，所以選用好的材料也是關(guān)鍵。輸種管要適當(dāng)，不能太大也不能太小，要保持種子能順暢落下，材質(zhì)方面也很關(guān)鍵。
5）最后對播種機(jī)整體進(jìn)行設(shè)計，對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行最后的核對，對設(shè)計做最后的修改。
1.3.2 研究方案
通過網(wǎng)絡(luò)和書本搜集資料，了解目前播種機(jī)的設(shè)計和原理，分析目前播種機(jī)存在的問題，對目前各種播種機(jī)的研究對比，自主研究設(shè)計。首先參照以往的精播機(jī)進(jìn)行整體設(shè)計，畫出整體結(jié)構(gòu)圖，再進(jìn)行整體優(yōu)化，完善結(jié)構(gòu)。整體結(jié)構(gòu)要簡單，要有可拆性，有利于保養(yǎng)和維修。然后分部進(jìn)行研究和設(shè)計，首先選擇排種器的設(shè)計，本機(jī)采用的氣吸式排種器,首先要選擇風(fēng)機(jī)的大小，風(fēng)機(jī)功率要合理利用起來，避免能量的損耗。排種盤的設(shè)計要考慮種子的特性，形狀和大小，還有要適合各種作物的種子要求。
然后在進(jìn)行開溝器和鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計，開溝器主要是材料要合理，要能適應(yīng)各種環(huán)境作業(yè)，形狀大小根據(jù)具體要求設(shè)計。鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計要參考資料。最后對整個設(shè)計做一個優(yōu)化，把不合理的，不完善的結(jié)構(gòu)完善。再畫出整個設(shè)計的結(jié)構(gòu)圖，根絕數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬實驗，最后得出設(shè)計的成果。
1.4 預(yù)期結(jié)果及創(chuàng)新
1.4.1 預(yù)期結(jié)果
1）達(dá)到預(yù)想的設(shè)計成果，對精播機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理完全了解。
2）排種器采用氣吸式圓盤和刮種器配合使用，達(dá)到播種精確。開溝器適應(yīng)各種環(huán)境。
3）整體外型結(jié)構(gòu)緊湊，體積小速度快，達(dá)到操作方便大效果。
4）爭取做到節(jié)能，采用小型拖拉機(jī)進(jìn)行大面積作業(yè)。
5）結(jié)構(gòu)簡單，拆卸方便，有利于精播機(jī)的保養(yǎng)和維修。
1.4.2 課題設(shè)計創(chuàng)新
為了提高現(xiàn)有精播機(jī)播種性能，針對其所存在的不足之處，我做了以下幾個方面的改進(jìn)：
（1）提升排種器的位置。把原精播機(jī)中的四連桿后面的槽鋼換成兩個垂直的連桿并相應(yīng)地加大這兩個連桿的尺寸，將原來處于仿形四連桿機(jī)構(gòu)下面的排種器改裝到四連桿的后面，使得排種器與地輪間的動力傳動由水平改為傾斜向上，進(jìn)而改變原來傳動鏈條位置過低、鏈條擁土的弊端。此外，為了保持精播機(jī)原有的低投種點特點，開溝器也相應(yīng)地移置到排種器的下方，固定在地輪縱梁上，另外，在開溝器和排種器之間也沒有輸種管，只是在開溝器的頂部增設(shè)一個喇叭形接種口，以保證排種器排出的種子全部直接進(jìn)入開溝器。經(jīng)過這樣改進(jìn)，既解決了原精播機(jī)鏈條擁土的缺陷又保留了其低投種點的長處。
（2）采用“前四后二”的整機(jī)布局方式?！扒八暮蠖钡恼麢C(jī)布局方式就是在六行的小麥精播機(jī)上，機(jī)架前橫梁安裝四個播種單體，其中中間的兩個播種單體間距為小麥單位播種行距，兩邊的兩個播種單體與它們相鄰的中間的播種單體間距為2倍的小麥單位播種行距；另外，在機(jī)架后橫梁安裝余下的兩個播種單體，這兩個播種單體的間距為3倍的小麥單位播種行距，并且，后橫梁上的這兩個播種單體與前橫梁上的播種單體交錯安裝?！扒八暮蠖毙筒シN單體布局方式，一方面在一定程度上解決了窄行距小麥精播機(jī)整體配置擁擠復(fù)雜的難題；另一方面，采用“前四后二”型機(jī)架精播機(jī)的重心比較靠近配套動力，改善了小麥精播機(jī)組作業(yè)時的縱向穩(wěn)定性。
（3）利用排種器的臺架實驗進(jìn)一步優(yōu)化了精量排種器原有的設(shè)計參數(shù)，如排種器的直徑、轉(zhuǎn)速、型孔數(shù)、機(jī)組前進(jìn)速度以及風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)，盡可能地減小了排種時種子的初速度，使粒距更加準(zhǔn)確、均勻。同時利用臺架實驗確定了影響該排種器排種性能的主要參數(shù)及其選取范圍。
（4）提高了一些零部件的加工精度，特別是排種器的加工精度，使播種機(jī)的整體可靠性更高。①將原精播機(jī)的排種器的鑄鋁材料改為45#,鋼，提高排種器的強(qiáng)度，并采取防銹措施。②排種器軸與動輪的聯(lián)結(jié)方式改原來的緊固螺釘聯(lián)結(jié)為平鍵聯(lián)結(jié)，以防滑絲或松動。③提高加工精度，盡可能地減小排種器動、定輪之間的間隙并保證其較高的同軸度，以減少傳動過程中的干擾和漏氣。
2 目前現(xiàn)有精播機(jī)結(jié)構(gòu)分析
2.1 結(jié)構(gòu)分析及主要參數(shù)
針對我國小麥機(jī)械播種機(jī)的發(fā)展趨勢和調(diào)查，通過查詢資料了解到目前現(xiàn)有大部分精播機(jī)的機(jī)構(gòu)為六行播種機(jī)，其播種機(jī)單體結(jié)構(gòu)圖如圖2.1所示。
該機(jī)的排種器為雙圓盤氣吸式精量排種器，由動排種盤和定排種盤組成，兩個盤垂直安裝在排種器軸上。定盤在一定范圍內(nèi)有吸室，其余部分為常壓，吸室外圓周的中間部位開有220°的溝槽作為吸氣道。動排種盤空套在定盤上，動排盤的圓周上均布著86個φ1.9的型孔。具體結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。排種器工作時，溝槽與定排種盤組成負(fù)壓吸室，利用吸室的負(fù)壓把種子吸附到動排種盤的型孔上，當(dāng)動排種盤轉(zhuǎn)過定盤上的開溝槽后，吸室內(nèi)的負(fù)壓消失，于是種子就脫離排種器，種子被排出。
圖2.1 目前使用最多精播機(jī)示意圖
1.四連桿機(jī)構(gòu) 2.地輪 3.傳動鏈 4.排種器 5.開溝器
6.輸種管 7.壓力彈簧 8.機(jī)架 9.種子箱
排種器吸室內(nèi)的負(fù)壓由離心式風(fēng)機(jī)通過風(fēng)管提供，風(fēng)機(jī)安裝在拖拉機(jī)的前保險杠上。風(fēng)機(jī)的功率為2.0KW左右。為了防止重播，排種器上設(shè)有組合刮種器，該組合刮種器是由四個擺臂式動刮種片組成。
該播種機(jī)采用箭鏟式開溝器，并且，開溝器位于排種器的前方，排種器與開溝器形成一體。排種器排出的種子直接落入開溝器，進(jìn)而進(jìn)入種溝。播種單體采用平行四連桿仿形機(jī)構(gòu)，在上下仿形過程中，開溝器做垂直運動，使開溝器的入土角保持不變，從而保證了播種深度的一致性。地輪做仿形限深輪，由于小麥播種行距較小，限制了播種單體的橫向尺寸，所以地輪安裝在開溝器的后方，也就是前后仿形的形式。四連桿上的斜拉桿及其壓力彈簧為仿形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
圖2.2 精播機(jī)排種器結(jié)構(gòu)圖
1.靜排種輪 2.動排種輪 3.排種器軸
4.吸孔 5.墊圈 6.軸承
排種器的動力來自地輪的轉(zhuǎn)動，通過鏈條傳遞給排種器軸，傳動簡單可靠。粒距的調(diào)
節(jié)是通過更換地輪上的鏈輪即小鏈輪來實現(xiàn)的。在整體布局上，該播種機(jī)采用的是前后三個播種單體交錯排列；整機(jī)同18馬力的小四輪拖拉機(jī)采用后懸掛配套使用。
2.2 存在的問題
1) 排種時種子的下落初速度不為零，造成種子在種溝內(nèi)的實際粒距與設(shè)計粒距有所偏差。
在試驗中我們發(fā)現(xiàn)，排種器排種時，種子的下落初速度較大，在機(jī)組前進(jìn)方向有一定的分速度，這樣就使得種子在下落的過程中有沿著機(jī)組前進(jìn)方向的位置移動，所以種子在下落到種溝后就會與所設(shè)計的粒距有偏差，種子的下落初速度越大，播種時的實際種子粒距與設(shè)計粒距的偏差就越大。
2) 排種器的位置太低，造成傳動鏈條擁土的現(xiàn)象。
為了有利于精確粒距的形成，目前現(xiàn)有的大部分把排種器與開溝器設(shè)計成一體，并且排種器的位置與地輪的位置放在同一水平高度。但是，這樣的設(shè)計就造成了排種器與地輪之間的傳動鏈條離播種地面的相對高度太低（﹤120 mm），當(dāng)播種機(jī)作業(yè)遇到松軟的土壤或雜草和作物殘留秸稈時，雜草和作物殘留秸稈就會連同土壤一起在地輪前面堆積起來，并塞滿鏈條，造成排種器和地輪上的鏈輪無法轉(zhuǎn)動、動力傳遞終止。地輪產(chǎn)生滑移，排種
器無法正常排種，造成嚴(yán)重的漏播。由于傳動鏈條擁土而造成漏播的現(xiàn)象在目前現(xiàn)有的大部分作業(yè)中時有發(fā)生，這樣就嚴(yán)重的影響了該機(jī)的播種性能，這一問題是目前現(xiàn)有的大部分所存在的最主要的問題。
3) 組合動刮種器工作性能不可靠，排種器重播率較大。
刮種器或清種器是精密排種器的重要組成部分，它是保證精確定量播種的第二手段。目前現(xiàn)有的大部分采用了組合式動刮種器，該刮種器由四個動刮種片組成。這四個刮種片是擺桿式的，一端固定在排種器護(hù)種罩上，另一端橫跨于排種器圓周上刮去吸孔上吸附的多余種子。四個上下刮種片的位置分別定為61°、57°、45°、41°。試驗中發(fā)現(xiàn)，該組合刮種器在工作中容易變形，刮種片用于刮種的一端定位不準(zhǔn)，因而容易放過吸附在吸孔上的多余種子，造成了嚴(yán)重的重播。
4) 播種單體重量太大，給小馬力拖拉機(jī)造成了一定的動力負(fù)擔(dān)。
目前現(xiàn)有的大部分的一個播種單體重50kg,再加上機(jī)架以及風(fēng)機(jī)的重量，那么，整機(jī)的重量接近400 kg，這就給與播種機(jī)配套的小馬力拖拉機(jī)造成了過大動力負(fù)擔(dān)。當(dāng)播種機(jī)運輸過程中遇到爬坡時，拖拉機(jī)行駛就有困難；在機(jī)組作業(yè)時，如果播種土壤的粘度過大或者播種地的耕整質(zhì)量不好時，拖拉機(jī)前進(jìn)行駛就會不是很穩(wěn)定，在播種過程中拖拉機(jī)有停車的現(xiàn)象此外，由于樣機(jī)的整機(jī)重量太大也使得整個播種機(jī)組作業(yè)時不靈便。
5) 播種機(jī)整體布局擁擠，播種單體在機(jī)架上的布局不對稱，機(jī)組作業(yè)時縱向穩(wěn)定性不好。
小麥精密播種較中耕作物的精密播種要求行距小，這樣，小麥的窄行距精播給精密播種機(jī)的整機(jī)布局造成了困難，使整機(jī)配置擁擠復(fù)雜。目前現(xiàn)有的大部分的六個播種單體在整體布局上采用前后各三個播種單體的方式，并且前后的播種單體交錯安裝。雖然，該布局方式在一定程度上緩解了整體布局擁擠的難題，但是，也存在著以下兩個問題：一是較小的播種行距使得相鄰播種單體之間的空余間隙很小，又加上向外突出的傳動鏈輪和吸氣嘴，使得播種單體的橫向空間加大，這就更增加了播種單體橫向的擁擠程度。二是盡管前后播種單體交錯安裝，但是，播種單體的縱向尺寸過長使得前后播種單體之間的空間很小，
這樣也加重了整機(jī)的布局擁擠。另外，播種單體的縱向尺寸過長，使其與配套的小四輪拖拉機(jī)距離太小，不利于播種機(jī)的提升和運輸。當(dāng)運輸中有下坡時拖拉機(jī)提升播種機(jī)的高度不夠，后面三個播種單體的開溝器有抵觸路面的情況。
6) 整機(jī)的可拆卸性不好。
目前現(xiàn)有的大部分在制造上，大多數(shù)的結(jié)構(gòu)聯(lián)接都采用了焊接的固定方式使得部件之間的可拆卸性很差，這個問題突出表現(xiàn)在地輪、排種器、開溝器的連接上：目前現(xiàn)有的大部分是把開溝器和排種器的護(hù)種罩焊接在一起的，給部件的更換和整機(jī)的維修帶了諸多的不便。
3 精播機(jī)的設(shè)計
3.1刮種裝置的設(shè)計
由于小麥種子外形不規(guī)則，每一粒種子不可能都嚴(yán)密的堵住排種器上的吸孔，所以可能出現(xiàn)一個型孔吸附多粒種子的現(xiàn)象。為了保證精量排種，所以必須采用刮種裝置刮去吸孔上多余的種子。為了保證精量排種，新樣機(jī)的刮種器我們采用了兩級刮種裝置。
3.1.1 一級刮種器的結(jié)構(gòu)
通過參考原有的刮種器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，總結(jié)出現(xiàn)有刮種器存在的缺點和工作特點依據(jù)本排種器的結(jié)構(gòu)特點和排種特性，設(shè)計出一種固定軸式刮種器。結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。
圖3-1 一級刮種器結(jié)構(gòu)圖
1. 排種輪 2. 護(hù)種片 3. 一級刮種器固定位置 4. 小種子箱后擋板
5. 小種子箱底擋板 6. 固定螺栓 7. 一級刮種器 8. 凹槽
9. 吸孔 10. 二級刮種器固定位置
該刮種器為一個固定在排種器護(hù)種片上的細(xì)長階梯圓軸，軸上對著排種器的一面開有三個凹槽，中間的凹槽開口正對著排種器圓周上的吸孔，凹槽與排種器圓周之間的距離記為，兩邊的凹槽與排種器圓周的距離記為，下面確定、的取值。
在種子的尺寸中，長﹥寬﹥厚，所以在計算中，我們只需考慮種子橫著被吸附在型孔上和種子被豎著吸附在型孔上的兩種情況即可。
當(dāng)種子被豎著吸附在型孔上時：
(3-1)
δ為種子的厚度，在這里取不同品種小麥種子厚度的平均值：
,所以， (3-2)
當(dāng)種子被橫著吸附在型孔時：
(3-3)
L為種子的長度，在這里去不同種子品種小麥種子長度的平均值：
，所以， (3-4)
但是，種子被理想化橫著吸附的情況很少，所以，計算種子被橫著吸附時的必須考慮一個系數(shù)k。實際上，絕大部分情況下種子是被傾斜的橫著吸附在型孔上的，所以在這里不妨取k=0.7。
那么種子被橫著吸附在型孔時的為
(3-5)
即 (3-6)
由（3-2）（3-6）兩式確定 (3-7)
考慮到該刮種器的實際刮種情況及便于凹槽的加工，所以取。
一級刮種器圓軸上兩邊的凹槽是為了使二級刮種器刮下的多余種子回落到小種子箱內(nèi)，所以理論上的值在大于種子尺寸的基礎(chǔ)上越大越好，但是考慮到圓軸的尺寸（φ=12 mm）及一級刮種器的強(qiáng)度，在這里我們?nèi) ?
3.1.2二級刮種器的結(jié)構(gòu)
精播機(jī)所采用的是組合式動刮種器，共上下兩組，每一組又分別由兩個刮片組成。該刮種器能在一定程度上實現(xiàn)刮種目的，但是，通過排種器的臺架試驗表明，由于該組合刮種器的刮種片是一端固定的，所以活動端的定位不準(zhǔn)，而且刮種片容易變形，導(dǎo)致刮種片的位置與所設(shè)計的位置有一定的偏移，這樣，每一組內(nèi)相互配合的刮種片的間距就會變大，那么該刮種器就放過了吸孔上本來該刮掉的多余種子，造成了重播。所以，原來的刮種器工作性能不可靠歸根到底是由于刮種片變形而引起其間距變大的緣故，由鑒于此，我們對原來的刮種器進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計了一種固定式組合刮種器，其結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。
新刮種器是由一個整片的薄鐵沿圖3.2中所示的五條折線按照一定的角度折成，刮種結(jié)構(gòu)由刮種片1和刮種片2組成。使刮種片不容易變形，而且考慮到加工方便，我們采用的薄鐵厚度為0.8mm。這樣就很好的避免了原來兩個獨立的刮種片容易定位不準(zhǔn)的缺陷。
右圖中的δ為刮種片1和刮種片2之間的橫向間距。δ的大小對于刮種效果至關(guān)重要，δ過大會造成漏刮多余的種子，δ過小會造成種子破碎甚至吸孔上的所有種子都被刮掉。由表3-1可知小麥種子的平均尺寸為：長=6.48mm，寬=3.34mm，厚=2.95 mm，為了刮去吸孔上多余的種子，并且還得讓一粒種子通過，結(jié)合實際的情況，在這里取δ=3mm。L為刮種片1和刮種片2之間的縱向間距，考慮到排種輪的圓弧尺寸以及便于更有效的刮種，在這里取L=40mm。圖3.2中左圖所示的d為種子通道的原始尺寸，d=L+δ。b為種子通道的高度，所以b必須大于種子的厚度，小麥種子平均尺寸不妨確定b=10mm。
右圖中的θ角為兩個刮種片與護(hù)種片之間的夾角，依據(jù)實際的反復(fù)對比試驗，參照護(hù)種片之間的寬度（B=40mm），這里我們?nèi) ?
二級刮種器通過螺栓固定在護(hù)種片上，為了避免對種子的擠傷，二級刮種器安裝時兩個刮種片的傾斜方向應(yīng)順著排種器的旋轉(zhuǎn)方向（種子的運動方向），具體如圖3.2所示
圖3-2 二級刮種器結(jié)構(gòu)圖
1. 固定孔 2. 刮種片 3. 刮種片
3.1.3 工作原理
設(shè)計的新刮種器是由上述的一級刮種裝置和二級刮種裝置組成，為了使排種器的吸孔充分吸種，一級刮種裝置盡可能的遠(yuǎn)離小種子箱，結(jié)合排種輪的圓周尺寸（φ=100mm），在這里我們把在一級刮種器固定在圖中的位置。為了使刮掉下的種子能及時的回落到小種子箱內(nèi)，二級刮種器的位置固定在圖中的位置（見圖3.2所示）。
排種器排種時，先由一級刮種裝置對吸孔上的種子進(jìn)行刮種，一級刮種器中間的凹槽會初步的刮掉一部分吸附在吸孔上的多余種子，然后，種子隨排種輪轉(zhuǎn)到二級刮種裝置，由其完成主要的刮種任務(wù)。種子在二級刮種裝置區(qū)間內(nèi)，先由刮種片1對吸附在吸孔上的小種子群進(jìn)行刮種，然后再由刮種片2進(jìn)行刮種，刮掉的多余種子經(jīng)一級刮種裝置兩邊的大凹槽回落到小種子箱內(nèi)，從而完成最終的刮種任務(wù)。
由以上所述的新刮種器的工作過程來看，排種由吸種到排種過程中，吸孔上的種子由小種子箱到脫離吸孔整個過程中，經(jīng)歷了三次的刮種，從理論上講，設(shè)計的新刮種裝置的
工作性能是很可靠的，是能夠滿足精量排種的要求。
3.2 排種器的工作參數(shù)
現(xiàn)在已知排種器的直徑（D）、型孔數(shù)（Z）及拖拉機(jī)的理論速度（V），下面確定排種器的相關(guān)參數(shù)。
（1）排種器的轉(zhuǎn)遞
（3-8）
其中，v=73833mm/min，為拖拉機(jī)的中檔速度4.43km/h。
=2%，為拖拉機(jī)的滑移率。
所以，當(dāng)播種粒距A=33mm時，
當(dāng)播種粒距A=20mm時，
（2）排種器型孔處的線速度
（3-9）
式中：D為排種器的直徑，D=200mm=0.2mn 為排種器的轉(zhuǎn)速，
=42.0（rpm），=25.4(rpm)
所以
采用此方案，一方面極大的提高了排種器在整機(jī)中的相對水平位置，使傳動鏈條由原來的水平位置變?yōu)閮A斜向上，避免了傳動鏈條擁土；同時也縮短了排種器與地輪之間的傳動距離，使傳動更加平穩(wěn)可靠。另一方面，由于排種器位置從平行四連桿機(jī)構(gòu)下面移出，平行四連桿的縱向尺寸可以適當(dāng)縮小，從而減小播種機(jī)的縱向長度，使機(jī)構(gòu)簡潔、緊湊。另外，由于后支座、地輪縱梁、地輪以及開溝器這幾個部件固定在一起形成了一個剛體構(gòu)件，所以，在平行四連桿機(jī)構(gòu)仿形運動中，排種器與地輪的中心距離不變，有利于傳動鏈輪的動力傳遞。
圖3-3 新樣機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖
1. 地輪 2. 鏈條 3. 護(hù)種片 4. 導(dǎo)種管 5. 種子箱 6. 排種器支座
7. 斜拉桿 8. 排種器 10. 接種漏斗 11. 開溝器
3.3 平行四連桿
3.3.1 平行四連桿仿形原理
根據(jù)有關(guān)參考文獻(xiàn)的論述和目前現(xiàn)有的樣機(jī)的試驗情況，平行四連機(jī)構(gòu)仿形機(jī)構(gòu)能夠適應(yīng)地面的起伏變化，仿形準(zhǔn)確可靠，有利于提高播質(zhì)量，所以在新樣機(jī)的設(shè)計中我們還是采用了平行四連桿仿形機(jī)構(gòu)。
圖 3-4 平行四連桿仿形原理圖
1. 固定轉(zhuǎn)軸 2. 后支座 3. 開溝器 4.地輪 5. 縱梁 6. 拉桿彈簧
平行四連桿機(jī)構(gòu)是由上下拉桿（AB、CD）、前支座（AD）以及后支座（BC）組成，其中桿AB∥CD，AB＝CD。前支座固定在播種機(jī)機(jī)架上，上、下拉桿于之固定鉸連接，AB、CD都可以繞其鉸連接點在垂直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。后支座BC是豎直的，即BC∥AD。所以，AB、CD和BC、AD就組成了一個平行四連桿機(jī)構(gòu)。后支座與上、下拉桿的連接是轉(zhuǎn)動軸的動連接，這樣，后支座只可以在垂直平面內(nèi)做垂直運動，而不能前后擺動。此外，由于后支座、地輪縱梁、地輪以及開溝器這幾個部件固定在一起形成了一個剛體構(gòu)件。所
以，在播種機(jī)作業(yè)時，固定在后支座上的地輪和開溝器始終做垂直運動，從而使開溝器的入土角度保持不變。這樣，箭鏟式開溝器所開出的種溝深度一致，有利于播深的控制。
3.3.2 平行四連桿尺寸
目前現(xiàn)有的大部分的排種器、開溝器都位于平行四連桿機(jī)構(gòu)的下面的，所以受排種器、開溝器的尺寸的限制，四連桿機(jī)構(gòu)的縱向尺寸較大。播種機(jī)作業(yè)時，平行四連桿機(jī)構(gòu)隨著地面的起伏做上下仿形運動，但是，由于小麥的播深不是很大，而且在大多數(shù)情況下，地面的耕整質(zhì)量較好，所以，四連桿的上下仿形運動不是很大。故此，在新樣機(jī)中可以適當(dāng)減小四連桿的縱向尺寸，以縮短整機(jī)的縱向尺寸。在這里，考慮到四連桿實際的仿形大小以及整機(jī)的結(jié)構(gòu)布局情況，把四連桿的縱向長度由原來的330mm減小到220mm。
3.4 開溝器的設(shè)計
開溝器的作用主要是在播種機(jī)工作時，開出種溝，引導(dǎo)種子進(jìn)入種溝內(nèi)，并使?jié)裢粮采w種子。開溝器所開出的種子溝形狀和表面狀態(tài)對種子的著地性能有著很大的影響,著地性能好才能保證播種株距均勻、播深一致。另外，種床是種子扎根、出苗的土壤環(huán)境，是幼苗和植株生長的場所，所以，開溝器所營造的種床的直線性和方向性將對以后的小麥長和田間管理有著直接的影響。從某種意義上講，開溝器是播種機(jī)僅次于排種器的重要工作部件。
3.4.1箭鏟式開溝器的選用及其開溝原理
依據(jù)參考文獻(xiàn)我們知道，開溝器的開溝工藝最好能滿足以下兩個方面的要求：
1) 播種開溝時不開大溝，不大翻土、不大幅度的側(cè)向推移土壤，減少上下層干濕土摻混和減少土壤墑情損耗，并切能保證濕土直接覆蓋種子。
2) 開溝器能使土壤上下松動，并且原地放回，另外，開溝器本身的自動覆土能力強(qiáng)，能避免敞溝露種。
依據(jù)以上兩個要求，經(jīng)過對當(dāng)前眾多的開溝器作了對比研究后，我們選用了箭鏟式開溝器，其開溝寬度?。s20mm左右），形成的V形溝槽限制了種子沿溝底彈射滾動，有利于精密粒距的形成，同時又增加了擠壓成溝的堅實度，有利于小麥的發(fā)芽出苗。
箭鏟式開溝器的開溝工藝過程好像一個對稱的平面楔入土層，當(dāng)其向前推移時，就會對箭鏟面前上方的土層進(jìn)行擠壓，從而初步的開出溝槽。當(dāng)箭鏟前進(jìn)時，土層基本上上下錯位，而且每個土垡條中的水平層次仍是平行自身運動，所以上下干濕土壤摻混較少。
圖3-5 箭鏟式開溝器開溝原理圖
1. 平移土流 2. 翻轉(zhuǎn)土流 3. 開溝器導(dǎo)管 4. 回落土流 5. 箭鏟
開溝器鏟尖中部土層在移動過程中遇到導(dǎo)管3后，就會向兩側(cè)分流,一部分沿著導(dǎo)管逐步的向上攀升,當(dāng)其達(dá)到極限高度位置時,土層就向前翻卷塌落.另一部分的兩側(cè)土流越過開溝器鏟翼的最高處繼續(xù)向?qū)Ч芎蠓嚼@去,并重新向中線收攏。這樣，在開溝器的上方和左右方向都有土壤鋪蓋，所以就形成了封閉的“鏟下溝”（見圖3-5），由導(dǎo)管內(nèi)下落的小麥種子流正好撒落在土流的“鏟下溝”內(nèi)，從而完成播種過程。
3.4.2 開溝器結(jié)構(gòu)
在新樣機(jī)中，我們選用的箭鏟式開溝器主要由接種漏斗1、開溝器導(dǎo)管4、開溝鏟3、播深調(diào)節(jié)板6組成，具體結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。開溝器導(dǎo)管是一中空的圓管，通過焊鐵5播深調(diào)節(jié)板與之焊接一起，調(diào)節(jié)板利用其上面的調(diào)節(jié)孔把開溝器固定在地輪的縱梁上。為了不影響種子流內(nèi)種子的原始距離、有利于精密粒距的形成，開溝器的位置處在地輪兩個縱梁左右方向的正中間，開溝器導(dǎo)管的中心線正對排種輪上的型孔。
圖3-6 開溝器結(jié)構(gòu)圖
1. 接種漏斗 2. 開溝器固定螺紋孔 3. 剪鏟 4. 導(dǎo)管 5. 焊鐵板 6. 播深調(diào)節(jié)板
導(dǎo)管的上頂部按有接種漏斗，排種器排出的小麥種子流就是通過接種漏斗和開溝器導(dǎo)管進(jìn)入種子溝的。為了保證排種器排出的種子全部進(jìn)入開溝器導(dǎo)管，接種漏斗的上端口做成了圓弧形，而且，該圓弧形與排種器護(hù)種片底部圓弧相吻合。另外，接種漏斗上端口的寬度大于兩個護(hù)種片之間的距離，安裝時，接種漏斗的上端口將兩個護(hù)種片包在了一起，這樣，接種漏斗就一粒不漏的把排種器排出的小麥種子通過開溝器導(dǎo)管送到了種溝內(nèi)。
該箭鏟式開溝器的開溝深度的調(diào)節(jié)是由調(diào)節(jié)板上的調(diào)節(jié)孔2實現(xiàn)的。在調(diào)節(jié)板上設(shè)有4個距離均為10mm的調(diào)節(jié)孔，這4個調(diào)節(jié)孔與地輪縱梁上的開溝器固定孔相對應(yīng)。在調(diào)節(jié)開溝深度時，采用不同的調(diào)節(jié)孔固定開溝器即可，開溝深度調(diào)節(jié)范圍是10mm和20mm。
從上面分析的開溝器開溝工藝原理及開溝器的結(jié)構(gòu)，我們可得出以下兩個結(jié)論：
1) 箭鏟式開溝器所開種溝平整、堅實，種子在土流回落以前就已經(jīng)撒落在溝底了，
土流下層的濕土直接覆蓋在種子上，從而相成了上虛下實、深淺一致的理想種床，有利于種子的生根、發(fā)芽。實踐證明，采用箭鏟式開溝器播種的小麥出苗齊、出苗快。
2) 箭鏟式開溝器的開溝播種過程是封閉的，外部環(huán)境因素不影響種子流的下落。
3.4.3 開溝器與排種器的相對位置
排種器的卸種位置是,根據(jù)排種器的靜態(tài)臺架試驗可以看出，排種器排種時，大多數(shù)的種子流是集中在位置的，所以在前后方位上，開溝器導(dǎo)管的中心線應(yīng)處于排種輪處，如圖3-7所示。
圖 3-8 覆土器示意圖
圖 3-7 開溝器與排種器相對位置示意圖
1. 開溝器中心位置 2. 排種器卸種位置
3. 排種盤 4. 接種漏斗 5. 導(dǎo)管
3.5 覆土器的設(shè)計
覆土器的作用就是當(dāng)種子下落到種溝后以適量細(xì)濕土壤覆蓋種子，并達(dá)到要求的覆土深度。在新樣機(jī)中采用前后分置式八字型覆土器，如圖3-8所示。
該覆土器把傳統(tǒng)的八字型改為前后分置式，最顯著的特點是改變寬度B和縱向長度L時,易于清除雜草、殘茬、大土塊等雜物，適應(yīng)了精密播種覆土深度精確的要求。
使用的土地直徑D為
B
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