馬鈴薯播種機設計

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In 2007, potatos planting area and output of China situated in the first place of the whole world. Although the ultimate output is huge, the per unit area yield quantity is at a rather low palce. The tow primary reasons for this situation are that we are behindhand in the way of planting and in the mechanized level. Therefore, the currently primary mission is enhances the per unit area yield quantity. Generally speaking,we could arrive at this aim through two ways: First, improving the way to plant; Second, enhancing the mechanized level of planting. At now, raising the mechanized production level is the most effective way. This will request each kind of potato-planting machine with advanced performance, high efficiency of planting, strong universal property and adaptability, and simple structure that is easy to be produced and maintained to be designed unceasingly and widely promoted and applicated vigorously. Rises to transport the chain potato seeder is one kind of sowing seeds massive potato seed tubers seeder.With its simple structure, reliable operation, high efficiency, and hurtless to plants, this machine is widely applicated both in domestic and foreign country. Key words Planter ；Potato ；Ladlechain dispenser ；Fluted roller fertilizer apparatus ；Hoe opener 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計） 1 1 前言 1.1 課題背景和科學意義 馬鈴薯是一種高蛋白農作物，在我國得到廣泛地栽種。2007 年我國馬鈴薯 種植面積約 8000萬畝，總產量超過 6800萬噸，占世界總產量的 22%左右 （ ， 2007年） 。單從總產量來說我國已經是世界第一，但是 單產量卻遠遠低于歐美和澳洲的水平。例如，2003 年，我國馬鈴薯的單產量是 每公頃 14842公斤，低于世界平均水平每公頃 16448 公斤，還不到單產量最大 的國家新西蘭每公頃 44248 公斤的三分之一（ ，2007 年） 。 我國馬鈴薯種植單產量很低這已是不爭的事實，因此，我國應該把提高馬 鈴薯的單產作為目前提高馬鈴薯產量的首要任務。提高馬鈴薯單產的措施除了 提高機械化生產水平外，還應該改進馬鈴薯的種植方式。 提高單產量，首要任務就是提高機械化生產水平。當前，除少部分地區(qū)已 經實現(xiàn)馬鈴薯機械化或半機械化種植以外，我國大部分的馬鈴薯種植方式一直 停留在傳統(tǒng)種植的水平上，傳統(tǒng)的種植方式主要依靠人力和畜力進行生產，從 開溝到覆土鎮(zhèn)壓，整個過程勞動強度大，生產效率低，種植效果也遠遠低于機 械化種植水平；而且我國地域廣闊，擁有多種地型，因此需要的播種機的機型 也相對不一，設計出具有較強適應性的播種機將成為未來播種機發(fā)展的必然趨 勢；播種機的通用性也是一個不可忽略的重要因素，提高播種機的通用性有助 于提高播種機的使用性能，使得播種機得到充分的利用。雖然從當前的情況來 看，我國在播種機這塊領域還不能一下子縮小同國外發(fā)達國家之間的差距，但 是正在將這種差距正在不斷縮小。 傳統(tǒng)的馬鈴薯種植方式也是一個制約馬鈴薯單產量提高的重要因素，主要 體現(xiàn)在：（1）馬鈴薯種子的質量不高，我國種植馬鈴薯的大部分地區(qū)，馬鈴薯 種子一般是自留的，沒有經過消毒，殺菌以及其它提高種植質量的技術處理， 因此種出來的馬鈴薯質量和產量不高；（2）種薯的品種不全，不同的地區(qū)，不 同的氣候往往需要不同的馬鈴薯種子，在這方面，我國所作的研究還遠遠不能 滿足其需求，因此，在今后更應該加大對馬鈴薯品種的研制；（3）傳統(tǒng)的種植 方式主要靠人力和畜力，工作量大而且工作效率低，對土壤的壓實比較嚴重， 這對種子的發(fā)芽和生長極為不利。 1.2 國內外馬鈴薯播種機的發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1國外馬鈴薯播種機的發(fā)展現(xiàn)狀 第二次世界大戰(zhàn)以后，歐美的許多發(fā)達國家先后完成了由傳統(tǒng)農業(yè)向現(xiàn)代 農業(yè)的過度和轉化，經過幾十年不斷地發(fā)展，其農業(yè)機械化水平已經相當完善， 現(xiàn)在正朝著大型化、智能化、精量化以及多功能聯(lián)合型方向發(fā)展（陶衛(wèi)民， 2001） 。 在歐美的發(fā)達國家中，馬鈴薯播種機經過幾十年的發(fā)展和應用，其技術水 平應經達到了相當完善的程度，無論是工作速度、生產效率、工作性能、播種 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計） 2 質量以及播種機具的通用性和適應性上都做得比較好。這對減少播種過程中的 漏種率、種子損傷率和提高單產量都有很大的促進作用?，F(xiàn)在一些發(fā)達國家正 把不斷更新播種機的工作原理、盡量完善其結構、延長機具使用壽命、降低制 造價格和維護費用的同時提高其工作效率以及提高播種機的通用性和適應性作 為未來更先進的播種機研制的方向。 1.2.2我國馬鈴薯播種機的發(fā)展現(xiàn)狀 近年來，隨著馬鈴薯在我國的大量種植，研發(fā)并推廣與馬鈴薯生產相適應 機械取得了很大的進展 ，尤其是馬鈴薯種植機械，盡管我國機械研制和生產水 平和歐美發(fā)達國家還有一定的差距，但是隨著我國科研人員的努力，這個差距 正在不斷地縮小。各種先進的馬鈴薯播種機不斷問世，并在全國進行大量地推 廣應用。 排種裝置仍然是播種機最為關鍵的部件，先進的排種器和排種原理對播種 機的效率的提高有著很重要的作用，迄今為止，我國學者幾乎涉獵了世界上所 有的排種器：如外槽輪式排種器、離心式排種器、各種圓盤式排種器等，而具 有我國獨創(chuàng)特色的窩眼輪式排種器、紋盤式排種器、錐盤式精量排種器也獲得 了廣泛的應用，但是在馬鈴薯播種機上，先進的排種器和排種方式依然是制約 播種機效率的瓶頸。因此在已經解決種子和播種方式的情況下研制相應的播種 機顯得是關重要。顯然，在排種器方面，我國應該朝著氣流輸送式條播排種器、 孔帶式精密排種器、氣力式精密排種器以及傾斜圓盤指夾式排種器的方向發(fā)展。 新的排種原理包括氣力式排種原理和機械式排種原理也應得到廣泛的采用（陳 興田，1999） 。 1.3 設計的主要內容 （1）馬鈴薯播種機具的總體設計 （2）馬鈴薯播種機傳動機構的設計 （3）馬鈴薯播種機開溝裝置的設計 （4）馬鈴薯播種機排種裝置的設計 （5）馬鈴薯播種機輸種管、鎮(zhèn)壓裝置以及行走輪的設計 1.4 升運鏈式播種機主要技術參數(shù) （1） 外形尺寸（長寬高）：1450mm1100mm950mm （2） 配套動力：12kw （3） 生產效率：10acre/h （4） 工作幅寬：1100mm （5） 播種方式；平播 （6） 播種深度：60150mm （7） 作業(yè)行數(shù)：2 行 （8） 作業(yè)行距：400mm （9） 地輪直徑：500mm （10）作業(yè)速度：1m/s 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計） 3 （11）傳動形式：鏈傳動 （12）土壤工作部件：鋤鏟式開溝器 （13）排種器：外槽輪式 （14）覆土器形式：拖環(huán)式 （15）鎮(zhèn)壓輪：復合圓錐式 （16）種箱容積：30L 2 總體設計 2.1 總體方案設計 2.1.1 設計原則 總體方案擬將開溝裝置、施肥裝置、排種裝置、覆土裝置及鎮(zhèn)壓裝置與選 用拖拉機融為一體，使之能一次性順利完成開溝、施肥、播種、覆蓋、鎮(zhèn)壓等 功能，懸掛機構要有效的控制工作部件作業(yè)時的播深以及運輸時的通過性，開 溝器除了能開出平整的地溝外還具備自動覆土的功能；排種裝置確保在播種過 程中出現(xiàn)漏播、重播等現(xiàn)象的幾率不超過 3%。鎮(zhèn)壓輪要求鎮(zhèn)壓效果好，作業(yè)后 的地面平整。 2.1.2 基本結構 該馬鈴薯播種機由機架、開溝器、輸種管、輸肥管、覆土器、種箱、肥箱、 排種器以及鎮(zhèn)壓輪構成，在機架的前梁上有上、下懸掛架用于與拖拉機連接； 種、肥箱側板固定在機架中間橫梁的上方，前邊為肥箱，后邊為種箱，下邊固 定排肥、排種裝置；在肥箱前面有一根安裝開溝器的梁，通過 U型螺栓將開溝 器的扁鋼鎖住，從而可以調節(jié)開溝深度，開溝器在橫梁上可根據(jù)需要進行橫向 移動來調節(jié)行距；機架的后梁用來連接鎮(zhèn)壓輪。 2.1.3 工作原理 本機通過上、下懸掛與拖拉機相連，拖拉機前進時輸出動力帶動播種機工 作，作業(yè)速度為 1m/s。機具工作的動力來源為：行走輪隨拖拉機前進轉動輸出 的動力。地輪隨拖拉機前進而轉動，由地輪傳遞動力，在地輪軸的兩端各裝一 個傳動鏈輪, 通過鏈條將力矩傳給中間傳動鏈輪，再由中間鏈輪將動力傳給排 種排肥裝置,通常情況下地輪直徑較大，工作時不易發(fā)生打滑等現(xiàn)象，并且傳動 可靠。 播種機工作時，拖拉機通過動力輸出軸將動力傳遞給行走輪，鎮(zhèn)壓輪上的 主動軸將動力傳遞給中間軸，行走輪隨拖拉機前進而轉動，通過鏈條將動力傳 給施肥、播種機構，排出的化肥和種子經輸肥管與輸種管進入開溝器，先后進 入開好的地溝中，為了避免燒壞種薯，化肥應位于種子下方 5 cm 處，覆土器 進一步覆蓋種溝，鎮(zhèn)壓輪的圓錐滾筒隨即以均勻適當?shù)膲毫好芊N床 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計） 4 2.2 配套動力的選用 根據(jù)我國目前所擁有的拖拉機實際情況和對機組所消耗功率的初步估算， 擬采用東風-200 拖拉機或功率相近的相關拖拉機。 東風-200 拖拉機的主要參數(shù)如下： 外形尺寸(cm) 2850 x1350 x1990 功率（KW） 14（16 馬力） 額定轉速（r/min） 730 驅動型式 前輪驅動 離合器形式 干式、雙片 制動器 環(huán)狀內脹式 發(fā)動機與離合 V 帶 理論前進速度（Km/h）如表 21所示： 表 21東風-200 拖拉機理論前進速度 Table 21 the therical theoretical exercise speed of Dongfeng 200 前進: 1.25; 1.67; 3.07; 5.38; 6.47; 8.65; 15.91; 27.86 理論速度， km/h 后退: 1.46; 7.59 3 傳動裝置的設計計算 3.1 傳動路線的確定 傳動路線要保證總體傳動可靠，不影響拖拉機工作。根據(jù)整機的結構以及 拖拉機的位置來確定傳動路線，使馬鈴薯在工作過程中能滿足開溝、播種、施 肥和鎮(zhèn)壓等工作的需要。 借鑒相關機型，將傳動路線分為兩條路線。第一，行走輪隨拖拉機的前進 而轉動，經過鏈傳動將動力傳遞給中間軸；第二，中間軸將動力分別傳遞給排 種機構和排肥機構的轉軸，驅動排種鏈輪和排肥槽輪轉動 3.2 傳動比的計算 行走輪的行駛速度取 3.6km/h，換算出來為 1m/s。行走輪的直徑為 500mm，可以通過公式 31 計算得到行走輪軸的轉速 n1 （3dvn 1） 式中：v行走輪的行駛速度 d行走輪的直徑 經計算得 min/r381 按照設計要求，中間軸的轉速與行走輪軸的轉速應該相等，因此兩軸之間 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計） 5 的傳動比為 1，中間軸的轉速為 38r/min，排種器的主動輪安裝在中間軸上，因 此轉速也為 38r/min。排種器的上、下鏈輪垂直安放，在工作過程中要求工作 平穩(wěn)，因此兩者之間的轉速相差不大，鏈勺的速度要求不超過 0.5m/s，最佳的 速度為 0.5m/s，如果將速度降到 0.25m/s左右，相應地應該將原本要求的株距 縮小 2倍才能不影響排種效率，再結合鏈輪的要求，最終選取排種器上、下兩 鏈輪之間的傳動比為 1.12。 4 排種器的選型設計 4.1 種箱結構參數(shù)的設計 4.1.1 種箱尺寸的確定 種箱必需有足夠的容量，從而減少加種次數(shù)，一般情況下要求播種到了地 頭才加種。但是種箱容量也不能太大，那樣會增加機構的重量，對播種機的的 穩(wěn)定性產生不利的影響，還會影響機組的縱向移動性；種箱必須保證箱壁的傾 斜角大于種子的自然休止角，以保證種子能順利滑落排種器，一般情況下種薯 塊的自然休止角 =2434，這里選擇 =30。除此以外，種箱還應該堅 固耐用，重量輕巧，具有一定的剛性，并具備防水和防潮的能力；種箱要便于 加種、卸種和清種，因此該機所選的種箱形狀為錐臺型（上口直徑大，下口直 徑?。?，而且上端有防護蓋加以保護。 4.1.2 種箱容積的計算 種箱的容量由播種的行距、株距，播種量和播種距離共同確定。根據(jù)以往 實驗結論：播種機在工作時不宜播完種子箱內的全部種薯，應該保留至少 10% 的種子余量，避免箱內種子太少而影響播種的質量。預先設定該地塊的長度 D=1000m，播種機往返一次加一次種子。其種箱容積 V可用公式 41確定： V=1.1 LBNmax/667 （4 1） 式中： L裝滿一箱種子所能播種的最遠距離。最少應等于一個往返行程，即地塊 長度的兩倍(m)，取L=2000m B工作幅寬(m)，此處取B=1100mm Nmax單位面積最大播種量 (kghm 2)，種薯的株距為120mm，則在100m內 需要播種略為833個，每個種子大約重50g，算出Nmax41.65kg 種子的單位容積質量(kg/L)。1L=1000000cm 3。因此單位容積內能容納 尺寸規(guī)格為20mm20mm20mm的種薯125個，每個種薯平均重50g，算出來的 值大約為7.25kg/L 取L2000；B1.1；N max41.65； r7.25。 代入公式（41）得： 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計） 6 V =20.8433（L) 實際中種箱的容積往往要比設計數(shù)值稍微大一些，因此本次設計取種箱的 容積為 30升。 4.2 排種器的選型與計算 對馬鈴薯播種機來說，排種器是其最核心的部件，其性能的優(yōu)劣將直接影 響播種機的播種質量，因此，對排種器的要求是很高的。 4.2.1 馬鈴薯播種機對排種器的性能要求 （1）排種器應該具備較大的排種均勻性和穩(wěn)定性，能均勻連續(xù)地排種，并 且能在不同外界條件下作業(yè)，其播量要保持穩(wěn)定，排種要均勻； （2）具有較強的通用性和適應性，播量調節(jié)范圍大； （3）對種子的損傷率較小，一般要求不超過 3%； （4）結構簡單，工作可靠，易于制造和維護，調整方便； （5）漏種率和重播率低，皆要求不超過 3%。 4.2.2 現(xiàn)有排種器的類型和特點 排種器種類很多，通常按播種方式分為撒播器、條播排種器和點播排種器 三大類。條播是按要求的行距，播深與播量將種子播成條行，一般不計較種子 的粒距，只注意一定長度區(qū)段內的粒數(shù)，在農業(yè)上使用的條播排種器有外槽輪 式、內槽輪式、磨紋盤式、錐面型孔式、擺桿式、離心式、匙式及刷式等類型。 其中應用得最廣泛的是外槽輪式排種器，其由排種器盒、排種軸、外槽論、 阻塞輪、花型擋環(huán)及清種舌等組成。排種器盒裝在種子箱下面，種子通過箱底 開口流入盒內。排種軸轉動時，外槽論及花型擋環(huán)可防止種子從槽輪兩側流出。 雖然這種排種器結構簡單、制造容易、使用方便、通用性好、適應性能廣，而 且國際上已經標準化，但是它也存在不可忽略的局限性，對于馬鈴薯塊莖這樣 的種子，外槽輪是排種器并不能降低其漏種率和對種子的損傷率，也不能夠提 高播種的穩(wěn)定性，因此需要選擇一種結構更簡單，效率和播種質量更好的排種 器，經過對所有可能的排種器（如夾持式，外槽輪是，帶輪式等）的比較，最 終決定選取升運鏈式排種器，這種排種器的前身是 70年代后期美日等發(fā)達國家 廣泛采用的舀上杯鏈式排種器。 4.2.3 排種器的選型 （1）升運連式排種器的選型及結構 根據(jù)馬鈴薯種塊的特性，該馬鈴薯播種機決定選用單排式升運鏈式排種器。 其結構如圖 41所示： 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計） 7 圖 41 升運鏈式排種器 Figure 41 the labechain dispenser （2）工作原理： 行走輪隨著播種機的前進而轉動，行走輪上的軸作為動力傳遞軸并通過中 間軸將動力傳遞到排種器的小鏈輪上，小鏈輪轉動從而帶動升運鏈以一定的速 度上升，固定在升運鏈上的取薯勺每次舀取一個種薯塊，并通過上鏈輪和護種 管壁將種薯塊運送到輸種管里，再經開溝器落到地溝，從而實現(xiàn)播種的過程。 （3）升運鏈式排種器工作性能的結構參數(shù) 根據(jù)馬鈴薯播種機的設計要求和參考有關文獻，主要有以下結構參數(shù)： 1取薯勺速度 v：取薯勺線速度與作業(yè)速度成正比，試驗表明，當取薯勺 速度不超過 0.5 m/s時，播種質量較好。當鏈輪線速度為 0.55 m/s 時，作業(yè) 質量有所下降，即漏播稍有增加，但基本上能滿足農業(yè)技術的要求。若取薯勺 速度大于 0.55 m/s 時，作業(yè)質量則顯著變壞，漏播嚴重。因此鏈輪線速度最 高作業(yè)速度不超過 0.5 m/s。 2鏈輪轉速 n：鏈輪轉速過低，脈動頻率低，排種均勻性差；轉速過高， 又會使傷種率增加的同時加大漏種率。根據(jù)馬鈴薯種子的播種要求，此次設計 選用最大轉速不超過 40r/min的鏈輪。 3鏈條的工作長度 L：鏈條的長度太大，將會增大兩鏈輪之間的中心距， 從而增大輸種的距離；長度太短又會造成輸種時種薯來不及緩沖而從取薯勺滑 落，從而降低了排種的均勻性。因此鏈條的工作長度應該根據(jù)最合適的中心距 來選取。一般鏈條長度在 2m左右，種子的升運高度不超過 500mm 4取薯勺的形狀：對于單邊最大尺寸為 20mm的馬鈴薯種塊，取薯勺需要 保證種薯塊在升運的過程中不要出現(xiàn)滑落的情況，而且背面要光滑，不能傷種； 取薯勺要輕，因此取薯勺都是用厚度為 1.2mm的鐵皮沖壓而成。 4.2.4 升運鏈相關系數(shù)的確定 （1）最開始設定的理論株距為 120mm，因此在行走輪轉動一圈后所需要播 種的個數(shù) n 可以通過公式 42 計算得到： 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計） 8 （4120DLn 2） 式中：L行走輪的周長； D行走輪的直徑。通過已知數(shù)據(jù) D=0.5m。 算得 n=13 個 （2）取薯勺之間的間距即株距 B 本次設計決定選用鏈條節(jié)距 p=25.4mm，長度略為 2.24m 的 16A 型滾子鏈， 鏈條的速度略為 0.27m/s，是最佳速度 v=0.5m/s 的 0.54 倍，因此可以通過縮小 株距來滿足排種的需要，即將株距縮小到原來的 0.54 倍，再根據(jù)節(jié)距和鏈條長 度來進行調整。通過計算，整個鏈條共有 88 節(jié)，為了達到最佳的排種效果，需 要 24 個取薯勺，因此其中 16 個取薯勺由 4 個鏈結組成，另外 8 個由 3 個鏈結 組成。因此每個取薯勺之間的平均距離也就是株距 B=88/2425.493mm，能 保證有足夠的空間來克服充不上種的情況。 （3）取薯勺尺寸的確定 通過查閱相關取薯勺的資料，以及對馬鈴薯種塊在取薯勺內的受力情況的 分析，為了使種塊不至于從勺內落下，多余的種子也不能穩(wěn)定在勺內，要求取 薯勺的寬度要大于種子長度的 0.5 倍且小于種子厚度的 1.5 倍。因為種子的尺寸 規(guī)格為 20mm20mm20mm，這里取取薯勺的寬度應為 201.25mm=25mm。 同時為了取薯時有足夠的時間和空間，取薯勺的長度尺寸也必須大于種塊長度 的 1.5 倍，因此長度至少為 201.5=30mm，這里取 35mm。通過查閱農業(yè)機 械設計手冊 （陳志，2007） ，可知種薯塊的自然休止角一般為 30，因此取薯 勺內的角度應小于或等于其自然休止角，這里也取 30。 5 排肥器的選型設計 5.1 排肥器的性能要求 （1）排肥量穩(wěn)定、均勻，不受肥箱內肥料的多少、地形傾斜起伏及前進速 度等因素的影響。 （2）通用性好，能施多種肥料。要求排肥器除了能排施流動性好的顆粒狀 化肥和復合顆?；释?，也能排施流動性差的粉狀化肥。 （3）排肥量調節(jié)靈敏、準確，調節(jié)范圍能適應不同化肥品種與不同作物的 施用要求。 （4）工作阻力小，使用調節(jié)方便，便于作業(yè)后清理殘茬化肥。 （5）排肥器所有與肥料接觸的機構、零件最好采用防腐耐磨材料制造。 5.2 常用排肥器的種類和特點 常用的化肥排肥器有以下幾種類型： （1）外槽輪式排肥器 外槽輪排肥器工作時，外槽輪旋轉，顆粒化肥靠自 重充滿槽輪的凹槽并被槽輪帶著一起旋轉，在槽輪外面的肥料在槽輪的拔動和 肥料顆粒之間的摩擦力作用下也被帶動起來由槽輪強制帶出，從排肥舌上調入 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計） 9 輸肥管，然后經開溝器導入種溝。該排肥器轉動的槽輪和不轉動的阻塞套可以 在排種盒內隨排種軸左右移動，通過改變槽輪的長度來調節(jié)排肥量。外槽輪排 肥器的槽輪可以換成齒輪。槽輪的齒數(shù)相對排種器的來說有所減少。 （2）星輪式排肥器 工作時，旋轉的星輪星齒間的化肥強制排出。常用兩 個星輪對轉以消除肥料架空和錐齒輪的軸向力。該排肥器的肥箱底部裝有活頁 式鉸鏈，箱底可以打開，便于消除殘存的化肥；星輪的拆卸也很方便。排肥量 的調節(jié)可以通過調節(jié)手柄改變排肥量活門的開度來實現(xiàn)。 （3）螺旋式排肥器 其主要工作部件是排肥螺旋。工作是螺旋回轉，將肥 料導入排肥管。在排肥量較小時，螺旋式排肥器的排肥均勻性很差 （4）水平刮板式排肥器 水平刮板式排肥器是近年來我國為解決碳酸氫銨 排肥問題而研制的一種排肥器。它的基本特征是由在水平面旋轉的曲面刮板或 彈擊刮板將化肥排出。 （5）攪-撥輪式排肥器 這是一種通用型排肥器。其突出特點是能有效地 消除肥料的“ 架空” 可靠的排施含水量很大的碳酸氫銨。缺點是清肥不便。 （6）振動式排肥器 由于震動關系，肥料排量受肥箱內肥料多少、肥料密 度、粘結力等的影響較大排肥量的穩(wěn)定性和均勻性差。 在馬鈴薯的種植過程中，不同的化肥往往需要選用不同的排肥器，馬鈴薯 播種的時候所用的一般是硫酸銨或磷酸二銨等顆?；剩浜识嫉陀?1%。 通過對以上幾種排肥器的比較以及馬鈴薯施肥的要求，本次設計決定選用移動 式外槽輪排種器。這種排肥器的優(yōu)點在于其可以把它的槽輪換成齒輪，工作原 理也與槽輪時相同。槽輪輪式排肥器一般用于排施流動性教好的顆粒狀化肥， 具有較好的排肥穩(wěn)定性和均勻性，但缺點是不能用于排施流動性差的化肥。其 結構如圖 51 所示。 1卡箍；2軸銷；3花形擋圈；4外槽輪；5阻塞套；6排肥杯； 7排肥舌；8 排肥軸；9 排肥舌軸 圖 51 移動式外槽輪排肥器 Figure 51 the fluted roller fertilizer apparatus 5.3 排肥量的計算 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計） 10 外槽輪排肥器的排肥量可以通過公式 51計算。 （5 tdLrQfaq0 1） 式中：d外槽輪的直徑，d 取 45mm L外槽輪的有效長度，L 取 126mm r肥料的密度，施用的化肥為磷酸二銨，其密度為 789g/L。 a0槽內肥料充滿系數(shù)，一般取 0.7 fg單個凹槽的截面積，通過實驗計算選取 fg=66.76mm2 t槽輪凹槽節(jié)距。通過計算得到 t=d/z=20.2mm 帶動層特性系數(shù)。取 0.5 經計算得 Q5.5kg/acre，這里取 6kg/acre 6 開溝器的選型設計 6.1 開溝器的性能要求 開溝器是播種機上重要的部件之一，其功用是開溝、整理種床、自動覆土 和導種、肥入土，開溝器工作性能的好壞將直接影響播種質量和種子發(fā)芽生長 條件。因此，開溝器應滿足如下幾個條件： （1）開溝直、深淺一致，幅寬合適，溝底平整，有一定的自動覆土功能； （2）有良好的入土性能，不壅土、不纏草、不堵塞、阻力小、工作可靠； （3） 使種子全部落如溝底，行內種子分布幅度、均勻度應符合農業(yè)技術要 求。 6.2 現(xiàn)有開溝器的種類和特點 根據(jù)開溝器的入土角不同可分為銳角和鈍角二種。 鋤鏟式開溝器：屬于銳角型開溝器，工作時開溝器隨著播種機向前移動， 土壤在鏟前突起，兩側土壤受擠壓而分開，開溝器離開后溝壁上的土壤自行下 落覆蓋種子。其優(yōu)點是結構簡單、入土能力強、工作阻力小， a=36cm，R=3065N/個。缺點是易壅土和纏草，會使干濕土混雜，高速作業(yè)時 播深不穩(wěn)。 雙圓盤開溝器：鈍角型開溝器，主要由一對平面圓盤、開溝器體、圓盤 軸和散種板組成。工作時，兩圓盤向前滾動，利用兩圓盤在前下方一點（稱聚 點）接觸所形成的夾角，將土壤向兩側擠壓，開成中間代郵凸尖的溝（溝底呈 W形） 。種子和肥料由種、肥輸入管通過開溝器體上的種、肥輸送筒落入溝底。 工作平穩(wěn)、溝形整齊、不亂土層、斷草能力強。但結構復雜、尺寸較大，工作 阻力大。a=48cm，R=80160N/個。 芯鏵式開溝器：銳角型開溝器，工作時先由芯鏵入土開溝，兩個側板向 兩側分土形成種溝。開溝寬度大、入土性能好，但工作阻力大。 a=612cm，R=200800N/個。 滑刀式開溝器：鈍角型開溝器，工作時滑刀在豎直方向切入土壤，刀后 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計） 11 側板向兩側擠壓土壤形成種溝。特點是靠重力入土，溝深穩(wěn)定、溝形整齊、不 亂土層，斷草能力強、工作阻力大。a510cm，R=200400N/個。 6.3 開溝器的選型 馬鈴薯播種機通常在新耕地上進行播種，新耕地的雜草和殘茬對開溝器的 影響不大，出現(xiàn)纏繞和堵塞的幾率不大，再考慮到開溝的性能和經濟因素，本 次設計決定選用鋤鏟式開溝器，鋤鏟式開溝器由翼鏟、筒身和深淺調節(jié)扁鋼組 成。其優(yōu)點是：（1)開溝深度大，因為要求開溝深度最大達到 180mm，上述幾 種開溝器只有鋤鏟式能達到要求；(2)開出的地溝平整、開闊，受地形的影響較 小；(3) 結構簡單，易于制造與維護。 6.4 開溝器結構參數(shù)的確定 6.4.1 入土角 的確定 入土角 選得過大，開溝器工作時土壤上移大，土層也抬得高，并有相互 混亂的趨勢，同時還會加大工作阻力；入土角也不能選得過小，過小的入土角 將會造成刃部強度減弱。通常情況下入土角的取值范圍在 3050 之間，為了 保證入土能力，因此入土角不應該取得太小，這里取入土角為 45。 6.4.2 切土角 的確定 切土角過大，土壤易被推向兩側，造成土壤外翻，影響覆土性能；同樣切 土角也不能太小，太小的切土角將嚴重影響鏟面的高度。一般情況下 值一般 在 2030之間選取，特殊情況下可以取得小一點，這里取 =20。 6.4.3 鏟翼張角 的確定 過大，翼鏟就會增大，使得雜草不易沿刃口滑過，容易發(fā)生纏草、壅土、 堵土等現(xiàn)象。 過小時，翼鏟切斷草根的能力就會減弱。為使雜草沿翼鏟刃緣 向后滑切， 一般應該取 7585 ，這里取 =80 6.4.4 開溝器外形尺寸的確定 深度調節(jié)扁鋼的尺寸為：40mm20mm 開溝器體尺寸長寬高：173mm120mm505mm 7 輸種管的選型設計 7.1 輸種管的性能要求 輸種管的作用主要是將排種器排出的種子導入開溝器，使種子能夠順利落 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計） 12 入種溝內，它對排種的均勻性有很大的影響。馬鈴薯播種機對輸種管的要求有： （1）對種子流的干擾小，能保證種子能自由流動，不致降低排種的均勻性； （2）有足夠的伸縮性并能隨意擾曲，從而能夠適應開溝器的升降和調節(jié)。 輸種管一般要求鉸接在排種器上，能在各個方向擺動的同時不影響種子通過； （3）應該具有一定的伸縮量、彈性和彎曲度，并能耐腐蝕。除此以外還有 要一定的圓度，不能變癟； （4）結構要簡單，易于制造和維修。 7.2 輸種管的選型 在本次設計中，考慮到馬鈴薯種塊的形狀和對導種管的要求，設計選 用螺旋骨架型塑料管。這種輸種管是用 1mm 厚的鋼絲或尼龍絲作骨架纏敷 塑料薄膜并通過加熱制作而成，管內壁光滑，具有結構簡單、重量輕、彎 曲靈活、耐腐蝕等優(yōu)點。如圖（61）所示。 7.3 輸種管參數(shù)的確定 7.3.1 輸種管的直徑 輸種管的最小直徑應根據(jù)作物的最大播量和種子的物理特性（如種塊形狀 和尺寸，種塊與管壁的摩擦系數(shù)等）加以確定。輸種管的最小直徑應與種子在 輸種管內自由降落時的擴散范圍相適應。根據(jù)以往實驗：有三分之二的馬鈴薯 單邊種子尺寸集中在 20mm范圍以內，因此輸種管的最小直徑一般為 26mm，最 大直徑 40mm。 7.3.2 輸種管的傾斜度與長度 輸種管的傾斜度和長度都應該根據(jù)不同類型播種機的結構需要、排種器的 特點和對種子落到地溝底部的要求進行確定。 一般情況下，橡膠輸種管的傾斜角為 50。其長度通過下列公式進行計算 L=H/sin （7 1） 式中 H種子從排種口下落到開溝器體接種口的垂直距離 輸種管的傾斜角 算得 L的值為 225mm 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計） 13 圖 61 輸種管 Figure 61 the matering tube 8 覆土器的選型設計 8.1 覆土器的種類和特點 播種機上常用的覆土器有鏈環(huán)式、彈齒式、爪盤式、圓盤式、刮板式等， 其中鏈環(huán)式、彈齒式、爪板式為全幅覆蓋，常用于行距較窄的谷物條播機。圓 盤式和刮板式覆土器，則用于行距較寬、所需覆土量大、要求覆土嚴密并有一 定起壟作用的中耕作物播種機 8.2 覆土器的選型 考慮開溝器以及本機結構，決定選用拖環(huán)式覆土器。其結構如圖 81 所示。 8.3 覆土器性能結構參數(shù)的確定 拖環(huán)直徑 D=280mm 鏈環(huán)長度 L=15mm 兩環(huán)間距離 L1=120mm 掛鉤有效直徑 D1=10mm 整個部件有效工作高度 H=375mm（可調） 9 鎮(zhèn)壓輪的選型與設計 9.1 鎮(zhèn)壓輪的使用條件 通過鎮(zhèn)壓輪的鎮(zhèn)壓作用，能使種子與濕土壤接觸更加緊密，有利于種子的 發(fā)芽和生長，可減少水分的蒸發(fā)，有利于土壤保墑，還可以增強土壤毛細管的 作用。鎮(zhèn)壓輪對土壤的壓強主要根據(jù)土壤性質、水分、密度和作物的要求而定， 一般為 3050kPa。而鎮(zhèn)壓輪的壓力大小取決于其自身的重量和作用在它上面 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計） 14 的附加重量。壓緊后土壤的容重一般為 81.2g/cm 2 圖 81 拖環(huán)式覆土器 Figure 81 the link covering device 9.2 設計要求 （1）轉動靈活 （2）鎮(zhèn)壓力可調； （3）鎮(zhèn)壓后地表不產生鱗狀裂紋； （4）不壅土，不纏草。 9.3 結構設計 現(xiàn)有的馬鈴薯播種機中的鎮(zhèn)壓輪, 一般采用常規(guī)鎮(zhèn)壓輪。其質量輕, 結構簡 單, 壓而不實 , 影響種植作業(yè)質量。該設計選取了一種鎮(zhèn)壓效果好且有利于防寒 保溫、抗旱保墑和能促進種子早期出苗及幼苗的生長發(fā)育的圓錐式凹型鎮(zhèn)壓輪。 要使鎮(zhèn)壓輪能正常運轉，減少工作中出現(xiàn)滑移與壅土的現(xiàn)象，則鎮(zhèn)壓輪的 直徑應滿足以下公式: Smax2WT/D （9 1） 因為 Smax=Qf，則 D2WT/（Qf ） （9 2） 式中 Smax土壤對鎮(zhèn)壓輪表面的最大附著力 Q鎮(zhèn)壓輪的負荷 f土壤對鎮(zhèn)壓輪的附著系數(shù)，通過查表可知 f一般取 0.4 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計） 15 WT軸套產生的摩擦力矩 D鎮(zhèn)壓輪的直徑 由上面式子可知，鎮(zhèn)壓輪要想正常運轉，必須有足夠大的附著力。土壤對 鎮(zhèn)壓輪的附著系數(shù) f取決于輪緣的材料和土壤的條件，在一定情況下 f是個常 數(shù)。雖然增大鎮(zhèn)壓輪的負荷可以提高土壤對輪緣的附著力，但是增大鎮(zhèn)壓輪的 負荷無疑會使輪子下陷程度增大，輪子行駛的阻力增加，同時還會加大對土壤 的壓實程度，