機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)1145內(nèi)充種氣吸玉米免耕播種機(jī)的設(shè)計(jì)—鎮(zhèn)壓部分的設(shè)計(jì).doc

分類號： 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 題 目： 內(nèi)充種氣吸 玉米免耕播種機(jī)的設(shè)計(jì) 鎮(zhèn)壓部分的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 專業(yè)班級： 機(jī) 械設(shè)計(jì)制造 及其自動(dòng) 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： xxxx 指導(dǎo)教師： 職 稱 ： 副教授 二 OO 八 年 六 月 十 日 摘 要 針對一年兩熟地區(qū)夏玉米整稈覆蓋下免耕直播冬 玉米 易 產(chǎn)生堵塞這一難題，提出了對行播種思路，研制了 玉米 對行免耕施肥播種機(jī)。 根據(jù)玉米免耕播種的特定農(nóng)藝要求，闡述了氣吸式玉米免耕播種機(jī)的設(shè)計(jì)原則和思想，介紹了其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)，并對切茬開溝器部件和鎮(zhèn)壓部分提出了合理的工作參數(shù)及設(shè)計(jì)。該機(jī)能在留茬地上一次完成破茬開溝、施肥、播種以及覆土鎮(zhèn)壓等作業(yè)工序。作業(yè)時(shí)，土壤擾動(dòng)少，并可滿足高速精量播種質(zhì)量要求。 ；對播種機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了單圓盤和雙圓盤兩種播種鎮(zhèn)壓單體，采用單體仿行，田間防堵性能試驗(yàn)表明雙圓盤播種單體結(jié)構(gòu)簡單，防堵性能好，播深一致性好，有效解決了原樣機(jī)相鄰 兩組種管之間的壅堵問題。 樣機(jī)試制成功后進(jìn)行了整機(jī)播種性能試驗(yàn)，試驗(yàn)表明改進(jìn)后的機(jī)具在玉米整稈覆蓋下對行免耕播種 玉米 防堵效果顯著，種、肥播深變異系數(shù)較改進(jìn)前明顯變小，整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，為一年兩熟地區(qū)冬 玉米 免耕播種提供了技術(shù)支持。 關(guān)鍵詞： 保護(hù)性耕作； 一年兩熟； 內(nèi)氣吸 玉米 免耕播種機(jī)；防堵； 設(shè)計(jì) 目錄 第一章 緒論 1 1.1 國內(nèi)外耕播種機(jī)的研究概況 1 1.2 精密播種的發(fā)展趨 勢 4 1.3 課題研究的意義與內(nèi)容 5 1.4 課題研究內(nèi)容與技術(shù)路線 6 第二章 內(nèi)氣吸玉米免耕播種機(jī)單體的設(shè)計(jì) 8 2.1 開溝器性能分析及設(shè)計(jì) 8 2.2 播種單體整體結(jié)構(gòu)分析 12 2.3 鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)的 總體 設(shè)計(jì) 13 參考文獻(xiàn) 17 第一章 緒論 1 第一章 緒論 1.1 國內(nèi)外 播種機(jī)的 研究概況 1 1 1 保護(hù)性耕作技術(shù)的基本概念 保護(hù)性耕作是相對傳統(tǒng)耕翻、裸露休閑的一種新型耕作技術(shù)，它的前身叫“免耕法”，隨著研究的深入和推廣的擴(kuò)大，發(fā)現(xiàn)免耕只能適應(yīng)部分土壤和自然條件， 1980 年以后逐步改為保護(hù)性耕作法 1。國外定義為：“用大量秸稈殘茬覆蓋地表，將耕作減少到只要能保證種子發(fā)芽即可，主要用農(nóng)藥來控制雜草和病蟲害的耕作技術(shù)”。我國學(xué)者在多年科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，把保護(hù)性耕作定義為“以水土保持為中心，保持適量的地表覆蓋物，盡量少翻動(dòng)土層，而又 能保證作物正常生長的耕作方法” 3。 2002 年農(nóng)業(yè)部為了使廣大農(nóng)民容易理解，按照保護(hù)性耕作的內(nèi)涵和目標(biāo)，將其定義為“對農(nóng)田實(shí)行免耕、少耕，并用作物秸稈覆蓋地表，以減少風(fēng)蝕、水蝕，提高土壤肥力和抗旱能力的先進(jìn)農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)” 1 。 保護(hù)性耕作的基本技術(shù)包括四項(xiàng)內(nèi)容：一是免耕播種施肥。與傳統(tǒng)耕作不同，保護(hù)性耕作的種子和肥料要播到有秸稈覆蓋的土壤里，有些還是免耕地，所以需要特殊的免耕施肥播種機(jī)；二是秸稈殘茬管理。收獲后秸稈和殘茬留在地表做覆蓋物，是減少水土流失、抑制揚(yáng)沙的關(guān)鍵；三是雜草及病蟲害防治。能否成 功的控制雜草和病蟲害是保護(hù)性耕作能否成功的關(guān)鍵；四是深松與表土作業(yè)。 深松即疏松深層土壤，基本上不破壞土壤結(jié)構(gòu)和地面植被， 打破硬底層， 可提高天然降雨入滲率，增加土壤含水量 1 4。 美國、加拿大、澳大利亞等旱地農(nóng)業(yè)大國相繼開展了保護(hù)性耕作的研究，經(jīng)過長期試驗(yàn)證明保護(hù)性耕作有以下優(yōu)點(diǎn)：減少地表徑流，減輕土壤風(fēng)蝕、水蝕，改善環(huán)境，增加水分入滲5 6； 增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu) 7；提高水、土、光等資源的利用率 8； 作物根系發(fā)達(dá)，干物質(zhì)積累多， 產(chǎn)量提高 9；生產(chǎn)成本下降，收入增 加，經(jīng)濟(jì)效益改善 10。根據(jù)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位在山西 10 余年的系統(tǒng)試驗(yàn)，保護(hù)性耕作與傳統(tǒng)翻耕相比較，具有顯著的效益： 社會效益。減少徑流 60、水蝕 80、減少風(fēng)蝕 60。抑制沙塵暴。不燒秸稈、減少大氣污染。 生態(tài)效益。休閑期土壤貯水量增加 14 17，水分利用率提高 15 19；提高土壤肥力，土壤有機(jī)質(zhì)年提高 0.03 0.05，速效氮和速效鉀提高。經(jīng)濟(jì)效益。提高 玉米 、玉米產(chǎn)量 13 17；減少作業(yè)工序，降低作業(yè)成本 10 20；增加農(nóng)民收入 2030 1 。 1 1 2 國內(nèi)外 播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 11 我國的播種機(jī)以傳統(tǒng)的谷物條播機(jī)為主，與小型拖拉機(jī)配套的播種機(jī)及畜力播種機(jī)目前仍占主導(dǎo)地位。全國有 500 家左右的企業(yè)生產(chǎn)播種機(jī)，其中只有 10 家生產(chǎn)與大中型拖拉機(jī)配套的 第一章 緒論 2 播種機(jī)，與小拖配套的播種機(jī)和畜力播種機(jī)的產(chǎn)量已占到全國播種機(jī)產(chǎn)量的 90%以上。近幾年，我國的聯(lián)合作業(yè)播種機(jī)發(fā)展也較快，其機(jī)具主要有播種一拖肥聯(lián)合作業(yè)機(jī)、耕作 播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)、松土 施肥 覆膜 穴播聯(lián)合作業(yè)機(jī)和施水 播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)等，目前又發(fā)展了鋪膜播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)。另外，精少量播種機(jī)具推廣勢頭強(qiáng)勁， 玉米 精少量播種機(jī) 和中耕作物精密播種機(jī)推廣應(yīng)用迅速。 目前國外精密播種機(jī)已達(dá)到相當(dāng)完善的程度，在精密播種機(jī)上除了設(shè)有完善的整地、覆土、鎮(zhèn)壓及施肥、灑農(nóng)藥裝置外，其排種裝置多采用新的工作原理，包括各種氣力式排種原理與機(jī)械式排種原理，以保證單粒精密播種。另外，液壓技術(shù)及電子技術(shù)也在播種機(jī)上得以應(yīng)用。 20世紀(jì) 80 年代，美國、澳大利亞、加拿大、法國等西方國家開始研制并廣泛使用氣力式精密播種機(jī)械，其中氣流一階分配式集排排種系統(tǒng)大量應(yīng)用在谷物條播機(jī)上。 1 1 3 氣吸式播種機(jī)的特點(diǎn) 12 粘玉米粒小，普通槽輪播種機(jī)的下?？拙?顯得大，一個(gè)輪孔里有時(shí)就容納兩粒，播下去，了后期不好間苗，又浪費(fèi)種子資源增加了費(fèi)用；甜玉米粒雖大，但薄得很，不耐機(jī)械磨損，不適宜用普通播種機(jī)播種。以上兩種玉米播種時(shí)需催芽的，催芽后的種子是無法用槽輪播種機(jī)播種的，只能改用機(jī)械播種為半機(jī)械播種或手工播種。氣吸式播種機(jī)就能解決了這些問題。這種播種機(jī)是目前國產(chǎn)的可用于播種甜、粘玉米等小粒作物的最理想機(jī)械，是被實(shí)踐證明了的。其好處是： 1、快，保證作業(yè)進(jìn)度，一次播兩壟，一天可播 5 公頃。 2、省，省種子。單粒下粒，粒粒之間距離自行設(shè)定，每粒之間可 3 寸、 4 寸，也可 6 寸 等近十多種距離體現(xiàn)形式。 3、勻，株距設(shè)定是人為的，要多遠(yuǎn)有多遠(yuǎn)，均勻一致。 4、安，播種質(zhì)量高，利于出苗，十分安全；催過芽的種子到保護(hù)，新生根不受破 壞，沒有傷口，安全有效。 5、廉，價(jià)格低。每次播兩壟的，每臺造價(jià) 3800 4000 元多，四壟的、六壟的， 而且壟距可調(diào) 。 1 1 4 國內(nèi)免耕播種機(jī)的 現(xiàn)狀 我國地塊比較小，免耕播種機(jī)一般都設(shè)計(jì)為懸掛式的，且不能設(shè)計(jì)得太重，否則國內(nèi)目 前拖拉機(jī)的液壓機(jī)構(gòu)將舉不起來播種機(jī)；但是免耕地表有殘茬覆蓋，土壤容重一般較高，故要求播種機(jī)單體又必須有一定的 重量才能達(dá)到入土開溝的目的。同時(shí)，在我國拖拉機(jī)功率有限，播行不能太多，否則由于播種機(jī)工作阻力太大拖拉機(jī)將拉不動(dòng)。由于以上制約因素， 國外的免耕播種機(jī)從結(jié)構(gòu)和工作性能等方面均不能在我國目前條件下使用， 這就要求我們在我國現(xiàn)有的條件下，選擇或設(shè)計(jì)合適的免耕播種機(jī)。 13 我國免耕播種機(jī)的研究起步比較晚， 20 世紀(jì) 90 年代以前，我國科研工作者對免耕播種機(jī)的研究主要集中在玉米免耕播種機(jī)的土壤工作部件研究。如原北京農(nóng)業(yè)大學(xué)施森寶等人 第一章 緒論 3 圖 1-7 2BQM-6D 型免耕精量播種機(jī) （ 1990 年）設(shè)計(jì)的 2BQM-6 和它的改進(jìn)型 2BQM-6D（圖 1-7），大連農(nóng)牧機(jī)械制造廠 生產(chǎn)的2BQM-6A 型免耕播種機(jī)（圖 1-8）是目前較為成熟的一種 14。該機(jī)主要是采用了鑿形刀式破茬松土裝置，其工作原理為推力分茬 15，鑿形刀因其入土性能好，工作時(shí)不需增加配重，因此整機(jī)重量小，可采用懸掛式。石家莊農(nóng)機(jī)廠生產(chǎn)的 2BFY 3 型，山西省新絳機(jī)械廠生產(chǎn)的 2BGM 3 等。 20 世紀(jì) 90 年代以后，為設(shè)計(jì)出適合我國國情、結(jié)構(gòu)合理的優(yōu)良免耕播種機(jī)，以中國農(nóng)業(yè)大學(xué)保護(hù)性耕作研究中心為代表，在玉米、 玉米 免耕播種機(jī)方面研究較多。 我國玉米免耕播種機(jī)在產(chǎn)業(yè)規(guī)模上、品種上、質(zhì)量 上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足推廣保護(hù)性耕作技術(shù)的生產(chǎn)實(shí)際需要，另外不同地區(qū)、不同條件下實(shí)施免耕播種作業(yè)對機(jī)具的要求也相差很大，所有的免耕播種機(jī)都有其適宜作業(yè)的條件，因而結(jié)合不同地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際條件及要求開發(fā)研制適宜的免耕播種機(jī)，才能滿足在不同地區(qū)推廣保護(hù)性耕作技術(shù)的需要。 1 1 5 國內(nèi)播種機(jī)存在的問題 （ 1）效率低。工作速度低。目前國外谷物播種機(jī)的工作速度已達(dá)到 15km/h，個(gè)別機(jī)型甚至達(dá)到 20 km/h，由于受整地質(zhì)量、土壤各方面條件的限制，工作速度大多采用 812 km/h。目前我國的谷物播種機(jī)的速 度大約為 47 km/h，常在 56 km/h 范圍內(nèi)使用。播種機(jī)工作幅寬小。目前西歐谷物播種機(jī)的工作幅寬一般為 56m，而美國、加拿大、前蘇聯(lián)等國家，不少機(jī)型可達(dá) 1015m，現(xiàn)在我國生產(chǎn)和使用的谷物播種機(jī)工作幅寬較大的達(dá)到 3.6m。排種器的排種效率低。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的排種器都是“一器一行”，即一個(gè)排種器播一行種子。 （ 2）外槽輪排種器工作效果不理想。目前國內(nèi)谷物播種機(jī)大多是以外槽輪式排種器為核心工作的部件，型號雖然很多，但由于外槽輪排種器的結(jié)構(gòu)所限，排種脈動(dòng)性和種子溝內(nèi)分布不均勻性，是半精密播種難以實(shí)現(xiàn) 的主要因素。為了克服傳統(tǒng)的外槽輪排種器的缺點(diǎn)，采用新的排種器，其種類很多，有水平圓盤式排種器、離心式排種器、擺桿式排種器、錐盤式排種器、氣力式排種器和氣壓式精密排種器等。 1 1 6 播種機(jī)的發(fā)展趨勢 圖 1-8 2BQM-6A 型玉米免耕播種機(jī) 第一章 緒論 4 （ 1）發(fā)展聯(lián)合作業(yè)的直接播種。播種聯(lián)合作業(yè)是指在播種的同時(shí)，完成耕整地、施肥、噴灑液等作業(yè)，其優(yōu)點(diǎn)是一次可以完成多項(xiàng)作業(yè)，作業(yè)效率高，保證及時(shí)播種，提高產(chǎn)量，可以充分利用配套動(dòng)力，節(jié)省能源，降低作業(yè)成本，與傳統(tǒng)播種方法相比，聯(lián)合播種的勞動(dòng)消耗的作業(yè)費(fèi)用約降低 30%。同時(shí)，可以減少機(jī)組進(jìn)地次數(shù)，使土壤 免受機(jī)具的過度壓實(shí)。直接播種是指將作物種子直接播在留茬地里，用于直接播種的機(jī)具稱為免耕法或少耕法播種機(jī)。直接播種機(jī)與一般播種機(jī)相比，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要是在開溝裝置上，通常在播種機(jī)組前面加裝一個(gè)種床式開溝器，用以切斷地表的殘茬和硬稈或耕出窄帶作為種床，然后再由裝在后面的種溝開溝器在其上開出種溝。 （ 2）進(jìn)一步推廣精密播種。目前在歐美國家，播種已基本實(shí)現(xiàn)了精密化。我國自 20 世紀(jì) 70年代初開始研究精密播種，目前全國精播的面積還很少，迄今精密播種的作物基本局限于中耕作物。谷物精播的難度較大，至今國內(nèi)尚無成熟的機(jī)型。 氣力式播種機(jī)由于對種子尺寸要求不嚴(yán)，不需精選分級，傷種少，易達(dá)到單粒點(diǎn)播，通用性較好，同時(shí)它也具備高速作業(yè)的性能，滿足了對大功率拖拉機(jī)的配套和寬幅作業(yè)的要求，作業(yè)速度可達(dá) 1012 km/h，工作幅寬也可加大到 812m 以上。因此，氣力式播種機(jī)應(yīng)用越來越廣泛?？梢哉f，氣力式精密播種機(jī)是 21 世紀(jì)播種機(jī)械的發(fā)展方向。 （ 3）廣泛采用新原理新技術(shù)。目前國外正在發(fā)展一些新的播種技術(shù)，如日本提出適合蔬菜的靜電播種，英國提出適合于蔬菜的液體播種、適合于牧草的超音速播種，還有目前廣泛應(yīng)用的種子帶播種等。例如液壓等新技術(shù) 在國外播種機(jī)的應(yīng)用也日益廣泛。美國塞科爾 5000 型氣壓式播種機(jī)用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)；東德 A 697 型精密播種機(jī)裝有供驅(qū)動(dòng)排種錐體的液壓馬達(dá)，當(dāng)?shù)剌喕瑒?dòng)時(shí)，液壓馬達(dá)啟動(dòng)，以保證排種錐體的轉(zhuǎn)速與機(jī)器前進(jìn)速度相協(xié)調(diào)，現(xiàn)時(shí)也用以操作開溝器的升降，在大寬幅的播種機(jī)上還用液壓折疊機(jī)架，以便安全運(yùn)輸。 11 1 2 精密播種的發(fā)展趨勢 16 1 2 1 精密播種 的發(fā)展現(xiàn)狀 近年來，精密播種已成為播種作業(yè)中一個(gè)最具研究潛力的熱門話題。精密播種是提高糧食單產(chǎn)的一項(xiàng)現(xiàn)代化綜合性技術(shù)措施，涉及到育種、種子加工、精密播種機(jī) 具、土壤精細(xì)耕作、植保、施肥和灌溉等一系列技術(shù)。精密播種技術(shù)的實(shí)施 ,可節(jié)省大量優(yōu)良種子，可節(jié)省田間間苗、定苗用工，種子分布合理，減少肥料和光能損失，可增加作物產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)效益顯著，已成為國家“九五”計(jì)劃和 2010 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要內(nèi)容之一。隨著育種、種子加工處理技術(shù)、農(nóng)藥、除草劑和水利灌溉技術(shù)的不斷發(fā)展與完善 ,使種子的發(fā)芽率和保苗率有了一定的保證，從而使精密播種技術(shù)有了更可靠的保證 ,所以 ,精密播種機(jī)已成為現(xiàn)代播種技術(shù)的主要特征和主要發(fā)展方向5。精密播種機(jī)是決定播種精度的關(guān)鍵性設(shè)備，精密排種器是精密播種機(jī)的核心 部件，它的作用是將種箱或儲種室內(nèi)的種子分成單粒并定時(shí)排出。精密排種器按排種原理可分為機(jī)械式和氣力式兩大類 6，機(jī)械式精密排種器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對簡單，成本低，但對種子尺寸要求嚴(yán)格，排種機(jī)構(gòu)在充種和刮種時(shí)容易傷種，且單粒排種效果差，受排種器性能的限制，不適于高速作業(yè)，作業(yè)速度一般不超過 6km.h-1。而氣力式精密排種器，能克服上述機(jī)械式播種裝置的缺點(diǎn)，而且對種子尺寸要求不嚴(yán)，不需要精選分級，傷種少，易實(shí)現(xiàn)單粒點(diǎn)播，作業(yè)速度提高潛力大，作業(yè)速度可達(dá) 10km.h-1 以上，但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，成本較高，如何提高精密排種 器工作性能一直是國內(nèi)外科研攻關(guān)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。近年來國內(nèi)氣力式精密播種機(jī)發(fā)展迅速，但其播種質(zhì)量及工 第一章 緒論 5 作速度一直是制約氣力式精密播種機(jī)械發(fā)展的障礙。因此，為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的精密播種，必須認(rèn)真研究氣力式排種器的工作機(jī)理并正確選擇排種器形式。目前大豆、玉米等中耕作物播種多采用機(jī)械式精密播種，易傷種、工作效率低，部分采用氣力式精密播種機(jī)的工作效率也不高，多在 6km.h-1 左右。因此，研究性能優(yōu)良、價(jià)格合理、操作方便的氣力式排種器在我國有著廣闊的發(fā)展前景。 1 2 2 目前精密播種技術(shù)中需要解決的關(guān)鍵問題 (1) 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合 。 為了真正實(shí)現(xiàn)精密播種的經(jīng)濟(jì)效益 , 要求農(nóng)機(jī)必須和農(nóng)藝相結(jié)合。根據(jù)農(nóng)藝要求 , 設(shè)計(jì)的播種機(jī)要保證作物的播種量、種子在田間分布均勻合理 , 保證行距株距符合要求 , 種子播在濕土層中且用濕土覆蓋 , 播深一致 , 種子損傷率低 , 施肥時(shí)要求肥料施于種子的下方或側(cè)下方。 (2) 提高精密播種機(jī)的作業(yè)速度 。 當(dāng)前 , 精密播種機(jī)的作業(yè)速度普遍偏低 , 最佳作業(yè)速度大都不超過 8kmh, 如中國農(nóng)機(jī)院等單位聯(lián)合設(shè)計(jì)的 2BJ 6 型氣吹式播種機(jī)、黑龍江省友誼農(nóng)場研制的 2BJQ 12 型氣吹式播種機(jī)、黑龍江省農(nóng) 機(jī)所研制的勺輪式播種機(jī) , 均為 5 7km h。提高精密播種機(jī)的作業(yè)速度 , 可以使精密播種具有高效、節(jié)能、提高單機(jī)利用率、保證不誤農(nóng)時(shí)的作用。從原理與結(jié)構(gòu)上開發(fā)設(shè)計(jì)新型精密排種器和播種機(jī) , 考慮實(shí)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。 (3) 降低排種器的投種高度 。 精密播種技術(shù)的 3 個(gè)指標(biāo)中 , 粒距的均勻性與播種深度是影響精密播種的兩個(gè)關(guān)鍵因素 , 而排種器的投種高度恰是影響粒距均勻性的重要因素 , 其原因之一是投種高度過高 , 種子落入溝底時(shí) , 易發(fā)生彈跳 , 影 響了粒距的均勻性與播種深度。原因之二是為了減少彈跳的發(fā)生 , 加裝排種管 , 種子在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)由于與管壁相碰撞 , 使在輸送的過程中相鄰兩子粒間的距離發(fā)生變化 , 從而影響了種子在溝底內(nèi)粒距分布的均勻性。所以 , 降低排種器的投種高度是精密播種得以實(shí)現(xiàn)的一個(gè)關(guān)鍵因素。 17 1.3 課題的目的和意義 免耕播種的意義重大，并且在我國得到一定的推廣一，但是播種機(jī)仍存在不成熟的地方，不適應(yīng)生產(chǎn)需要。國外免耕播種機(jī)雖比較成熟，卻與我國的實(shí)際情況不適應(yīng)，具體表現(xiàn)為 : 價(jià)格昂貴，與我國的生產(chǎn)水平不適應(yīng) ;工作幅寬較寬，與我國 地塊小，以家庭為基礎(chǔ)的 小規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，地形復(fù)雜等情況不適應(yīng) ;一般體型大，質(zhì)量大，多采用牽引式，需要大功率拖拉機(jī)配套，與我國以小中功率拖拉機(jī)為主不相適應(yīng) ;大都不能種肥分施，只能種肥混施，與我國施肥量大不適應(yīng)。目前國外的圓盤開溝器在 玉米 和玉米免耕播種機(jī)上均能采用，有很好的通過性，但它需要較大的正壓力才能保證入土。若配重太大，播種機(jī)則不能被懸掛起來，從而播種機(jī)必須設(shè)計(jì)成牽引式的，這勢必增加機(jī)具的復(fù)雜性，增加成本。許多圓盤開溝器外側(cè)有一輪子，如圖 l一 12 所示 JohnDeere 免耕播種機(jī)上的開溝器。該輪不僅對 圓盤開溝器起限深作用，而且起著圓盤的刮 土作用，因此其作用非常重要。該輪與圓盤安裝相對位置雖然可調(diào)的 (根據(jù)播深要求調(diào)整 )，由于地表秸稈分布不均勻時(shí)，當(dāng)遇到秸稈厚度大時(shí)，種子就會播在秸稈上。因此在我國高產(chǎn)量、秸稈量大的地區(qū)，無法使用。由上面分析可知，無論整機(jī)還是 第一章 緒論 6 國外使用較好的圓盤開溝器都難以在我國使用，因此要借鑒國外經(jīng)驗(yàn)研制中國實(shí)用的免耕播種機(jī)。 分析我國現(xiàn)有的播種機(jī)的使用情況，結(jié)合我國地塊小、以小功率拖拉機(jī)為主及我國的經(jīng)濟(jì)狀況等現(xiàn)狀，可知懸掛式小型整體仿形免耕 播種對我國 比較實(shí)用。懸掛式的播種機(jī)在作業(yè)時(shí)，無播種機(jī)回轉(zhuǎn)半徑，容易播種到地邊，充分土地資源，提高畝產(chǎn)量，這對解決我國人多地少，土地資源缺乏等現(xiàn)實(shí)問題有著重大意義 ;大型機(jī)器雖勞均生產(chǎn)率高，但機(jī)器單位功率生產(chǎn)率并不一定高，相反，當(dāng)?shù)貕K小時(shí)，由于大型機(jī)器轉(zhuǎn)彎半徑大，直行距離 (工作形成 )短，機(jī)器生產(chǎn)率降低。同時(shí)，當(dāng)?shù)乇聿黄蕉容^大時(shí)，特別是北方高原丘陵地帶，地表起伏較大，使用大型播種機(jī)播種，若是單體仿形式的，機(jī)具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，若是整體仿形式的，則種子的播深較難保持一致。但當(dāng)機(jī)型較小，其幅寬較窄，則同時(shí)播 種的區(qū)域橫行地表相對較平坦，簡單的整體仿形也能達(dá)到不同行的播深一致 ;與我國農(nóng)村以小功率拖拉機(jī)較多較適應(yīng)，可充分利用農(nóng)民現(xiàn)有資源，減少農(nóng)民開支 ;整體仿形結(jié)構(gòu)簡單、成本低。 綜合上述分析，為解決秸稈量大、大根茬等給播種帶來不便的實(shí)際問題，滿足我國實(shí)際生產(chǎn)的需要，小型整體仿形免耕播種機(jī)的研制是十分必要的。 1.4 課題研究內(nèi)容與技術(shù)路線 1.4.1 圓盤播種鎮(zhèn)壓單體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì) 針對播種過程中發(fā)現(xiàn)在相鄰兩種管間易產(chǎn)生壅堵， 采用 圓盤播種鎮(zhèn)壓單體，增強(qiáng)防堵性能。分析 圓盤開溝器播種原理，設(shè)計(jì)單圓盤播種機(jī)構(gòu)、雙圓 盤播種機(jī)機(jī)構(gòu)。圓盤播種鎮(zhèn)壓單體為單體仿形，包括圓盤開溝器、限深鎮(zhèn)壓輪。由鎮(zhèn)壓輪控制圓盤開溝器的播種深度，保證單體仿形。 1.4.2 其它關(guān)鍵部件及整機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì) 根據(jù) 玉米 行距窄、玉米覆蓋量大等特點(diǎn)，對開溝器鏟柄受力分析，合理設(shè)計(jì)開溝器鏟柄；設(shè)計(jì)合理的仿形地輪，減少其打滑率，提高播種質(zhì)量；對 整機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) ， 機(jī)器作業(yè)故障率降低 50%以上。 其它裝置如機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)等等，這些大都己比較成熟，只需根據(jù)實(shí)際情況改變它們零部件的尺寸即可。 1.4.3 技術(shù)路線 第一章 緒論 7 查找關(guān)于免耕播種機(jī)的資料 對原機(jī)具進(jìn)行田間試驗(yàn)，提出問題 文獻(xiàn)調(diào)研 理論分析 確定解決這些問題的方案 確定最佳改進(jìn)的方案，設(shè)計(jì)出要改進(jìn)部分的圖紙 設(shè)計(jì)樣機(jī)并進(jìn)行加工 對改進(jìn)后的機(jī)具進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn) 分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論 河北 農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 二 章 內(nèi)氣吸玉玉米免耕播播種機(jī)單體 的設(shè)計(jì) 8 第 二 章 內(nèi)氣吸 玉米 免耕播種機(jī) 單體 的設(shè)計(jì) 2.1 開溝器性能分析 及設(shè)計(jì) 免耕播種機(jī)在工作過程中，粉碎刀軸能將秸稈、雜草打碎，刀片的回轉(zhuǎn)半徑能將短翼尖角開溝器鏟柄完全包住，因此鏟柄上不會纏繞秸稈，肥管和鏟柄焊接在一起，也不會掛秸稈，但要保證種肥分施，種肥管不能焊接在一起，前后要有一定的距離。在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)在相鄰兩組種管之間會發(fā)生 壅堵，導(dǎo)致堵塞 ，因此需要對播種部分進(jìn)行改進(jìn)，這也是 玉米 對行免耕播種機(jī)改進(jìn)的關(guān)鍵部分。 目前在免耕播種機(jī)中最常用的開溝器主要是圓盤式開溝器和尖角型開溝器。圓盤式開溝器屬 于鈍角開溝器，包括單圓盤開溝器、雙圓盤開溝器和三圓盤開溝器，目前雙圓盤開溝器是美國、巴西、歐洲最為常用的一種開溝器，被廣泛用于免耕播種機(jī)中。尖角開溝器屬于銳角開溝器，包括標(biāo)槍式、鴨腳式、矛尖式開溝器等 18，這些開溝器在中國、澳大利亞被廣泛用于免耕播種機(jī)中。 從國內(nèi)使用情況來看，由于圓盤開溝器入土困難，需要較大的配重，特別是在免耕播種地區(qū)，由于秸稈、根茬、雜草的存在，進(jìn)一步增加了圓盤開溝器入土的難度。我國拖拉機(jī)動(dòng)力小，機(jī)具以懸掛式為主，現(xiàn)有拖拉機(jī)可懸掛重量一般不能滿足圓盤開溝器入土要求，加上圓盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 因此國內(nèi)在免耕播種中很少使用圓盤開溝器。目前我國用于示范區(qū)主要使用的 玉米 免耕播種機(jī)開溝器均為尖角開溝器。尖角開溝器屬于銳角開溝器，其入土角為銳角，工作時(shí)土壤垂直反力的方向向下，其入土能力強(qiáng)。尖角鏟式開溝器開出的種溝是“ U”形種溝，能夠?qū)崿F(xiàn)種肥分施。 相比圓盤開溝器，尖角鏟式開溝器動(dòng)土量大，土壤擾動(dòng)性大，消耗的功耗大，工作效率低。 國外免耕播種機(jī)以大型牽引式為主，由于圓盤開溝器防堵性好，破茬能力強(qiáng)，適應(yīng)性廣，所以國外免耕播種機(jī)采用圓盤開溝器的較多。 圓盤開溝器屬于鈍角開溝器，開出“ V”形種溝，采用種肥混施， 播種深度比較均勻，土壤擾動(dòng)小，水分流失少。工作過程中圓盤為滾動(dòng)前進(jìn)，能有效切斷秸稈、雜草，防堵效果好，工作效率高。但圓盤開溝器入土角為鈍角，入土阻力大，工作時(shí)的土壤垂直反力向上，這就要求作用在圓盤開溝器上的重力足夠大，才能保證其入土。尤其是在免耕地， 由于秸稈根茬雜草的存在，更增加圓盤開溝器的入土困難性 28。 目前從圓盤開溝器工作情況來看，無論國外還是國內(nèi)的大都只能播種或只用來施肥，或種肥混施，一般不能實(shí)現(xiàn)種肥分施。綜合圓盤開溝器與尖角開溝器的優(yōu)缺點(diǎn)， 玉米 對行免耕播種機(jī)采用短翼尖角開溝器破茬、開溝同時(shí)施肥 ，在松散的土壤中開溝播種，需要的正壓力小。 河北 農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 二 章 內(nèi)氣吸玉玉米免耕播播種機(jī)單體 的設(shè)計(jì) 9 圖 2-3 鏟柄結(jié)構(gòu)示意圖 2.1.1 短翼型尖角 開溝器的設(shè)計(jì) 2.1.1.1 開溝鏟尖的選擇 免耕地表較傳統(tǒng)翻耕整地后的地表堅(jiān)實(shí)，且有大量的秸稈覆蓋，開溝器入土困難，阻力大，要求開溝器有良好的破茬入土性能。 開溝鏟是直接與土壤接觸發(fā)生作用的部件，它為施肥播種創(chuàng)造適宜的溝帶。其結(jié)構(gòu)不僅決定種肥溝的形狀，而且影響開溝器的入土性能和整個(gè)播種機(jī)工作阻力。 分析了目前生產(chǎn)中使用的各種開溝器，結(jié)合國際旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)先進(jìn)國家的經(jīng)驗(yàn)，在我國免耕播種機(jī)上選用了從澳大利亞引進(jìn)的尖角型開溝器。 共有 寬翼型、窄翼型、平 底型和短翼型 四種類型。 通過對這四種尖角開溝器的工作性能進(jìn)行了測試，分析了開溝器的工作性能和對種行土壤物理特性的影響 19，試驗(yàn)證明，除寬翼型開溝器不適合免耕播種要求以外，其它三種均可基本滿足要求 20 21。 對于免耕播種來講短翼型是最佳開溝器。它不僅開溝窄，入土深，動(dòng)土量小，回土好，而且所需牽引力、垂直壓力較小。從其整體結(jié)構(gòu)來看（見圖 2-1， 2-2 ） ，“前窄中寬后窄”“上窄中寬下窄”，這種形狀不僅易入土，而且起土方便、回土性能好、不易攪混土層。同時(shí)由于后窄，使它在鏟柄上固定時(shí)，減小固定部件與 土壤的接觸面積，從而減小刮土、掛草。這些優(yōu)點(diǎn)在最近幾年的實(shí)踐中也已得到證實(shí) 21。 綜合幾種尖角開溝器的優(yōu)缺點(diǎn)，玉米對行免耕播種機(jī)采用短翼型尖角式開溝器破茬開溝。 2.1.1.2 鏟柄基本參數(shù)優(yōu)化 短翼型尖角開溝器的鏟柄由厚度為 25mm 的 45鋼板，調(diào)質(zhì) HRC35 40 加工而成。結(jié)構(gòu)見圖 2-3 鏟柄傾角角 在工作過程中，鏟柄上面的秸稈隨傾角的減小而越容易滑動(dòng)。但是，在 k值不變的情況下，越小， s 值越大，從而使整機(jī)縱向尺寸增大，重心后移，影響播種機(jī)h1-壟高； h2-溝深； l-種行寬度； S1 松土面積（實(shí)線所圍面積）； S2 動(dòng)土面積 （虛線所圍面積） 圖 2-1 種溝剖面示意圖 圖 2-2 尖角式短翼型開溝器結(jié)構(gòu)示 意圖 河北 農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 二 章 內(nèi)氣吸玉玉米免耕播播種機(jī)單體 的設(shè)計(jì) 10 圖 2-4 鏟柄受力分析示意圖圖 的懸掛性能。為了使秸稈在鏟尖與鏟柄有一合理過渡，免 除秸稈在此連接處卡住，結(jié)合開溝鏟入土角（見圖 2-2）為 45，將角設(shè)計(jì)為 45。 相鄰固定孔間距 z 在種子播深最佳值時(shí)， z越小越容易根據(jù)施肥量將種肥調(diào)節(jié)為最有利于作物生長的距離，但太小在調(diào)整開溝深度時(shí)容易將各開溝器固定在不同深度的緊固孔上，導(dǎo)致各開溝器入土深度不一致，這樣不僅影響各行播深的一致性，而且會使整機(jī)受力不平衡。開溝深度雖不是播深，但它對播深有直接的影響，因此根據(jù) 農(nóng)藝要求播深 h 等于或大于 3cm（北方旱地玉米播深要求 4cm）時(shí)，實(shí)際播深是 h 1.5cm 為合格 22這一條件，將 h 上下偏差作為間距 ，即 z 1.5cm。 S 與 K 的確定 粉碎刀軸上直刀的回轉(zhuǎn)半徑為 260mm，短翼型尖角開溝器 m1 103mm，s1 73mm， k1 73mm，粉碎刀軸工作過程中，刀尖離地 50cm，鏟柄尖在粉碎刀軸的正下方。工作過程中刀片與鏟柄有 100mm重疊，以打掉纏繞在鏟柄上的秸稈、雜草。因此 S=160mm， K 160mm。 其它參數(shù) 鏟柄厚 x=25mm，寬 y=80mm，長 l=650mm。 其中： x鏟柄的厚度， mm； y鏟柄的寬度， mm； l鏟柄的長度， mm； 2.1.1.3 鏟柄強(qiáng)度校核 不同的土壤 、不同的秸稈覆蓋量導(dǎo)致免耕地地理環(huán)境差異大。 分別 取號兩地土壤 做播種試驗(yàn)。 號 土壤質(zhì)地為壤土； 0 10cm 土壤含水率為 15.23%，土壤堅(jiān)實(shí)度平均為 222.5 104Pa；號 播種土壤質(zhì)地為粘土， 0 10cm 土壤含水率為 15.059%；土壤堅(jiān)實(shí)度平均為 439.3 104 Pa。在這兩種不同土壤播種過程中發(fā)現(xiàn)，在 號土壤 試驗(yàn)時(shí)開溝器鏟柄沒有發(fā)生變形，但在 號土壤 試驗(yàn)時(shí)開溝器鏟柄橫向、縱向均發(fā)現(xiàn)有微小變形，即已經(jīng)達(dá)到或者超過材料的許用切應(yīng)力。 圖 2-5 鏟柄截面示意圖 河北 農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 二 章 內(nèi)氣吸玉玉米免耕播播種機(jī)單體 的設(shè)計(jì) 11 圖 2-6 鏟柄彎矩示意圖 圖 2-4 為尖角開溝器受力情況， 在播種過程中，鏟尖受到平均阻力 F 、 平均垂直反力 F 和側(cè)向力 N 。 理論上鏟尖受到兩側(cè)土壤的側(cè)向力相等，即鏟柄不會發(fā)生側(cè)向彎曲，但實(shí)際播種過程中，當(dāng)尖角開溝器鏟尖碰到玉米根茬或者石塊，瞬間必然會導(dǎo)致鏟柄兩側(cè)受力不均，引起鏟柄彎曲。 根據(jù) 短翼型所受平均垂直反力與平均阻力之比 14.18/182.9727，即 F 為 13 倍的 F ，由于垂直反力相對牽引阻力很小。所以在進(jìn)行各項(xiàng)校核時(shí)可忽略不計(jì)，只需安全系數(shù)加大一些即可。 如圖 2-4，鏟柄的懸臂點(diǎn)為固接器的最下端，即 O 點(diǎn)。由鏟柄的受力圖畫出彎矩圖 （ 圖 2-6） 。從鏟柄受力圖和彎矩圖可以看出，在前進(jìn)阻力 F 和側(cè)向力 N 的作用下，最大值在原點(diǎn) O 處，即鏟柄的危險(xiǎn)點(diǎn)在固接器最下端。 對懸臂點(diǎn) O 分析： O 點(diǎn)剪切應(yīng)力為： 1 yyM=WWFL （ 2-1） O 點(diǎn)的彎曲應(yīng)力為： 2 ZZM= WWNL （ 2-2） 其中 F 前進(jìn)平均阻力， N； N 鏟尖受到土壤的側(cè)向力， N； L 懸臂點(diǎn)到鏟尖的距離， mm； yW、ZW抗彎截面系數(shù)； 2yW 6bh （ 2-3） 2zW 6hb （ 2-4） 其中 b鏟柄橫截面的寬度， mm； h鏟柄橫截面的長度， mm； 由上面 分析可得，在鏟柄的前進(jìn)阻力和側(cè)向力一定的情況下，危險(xiǎn)點(diǎn)處的影響因素有：懸臂點(diǎn) O 到鏟尖的距離 L,鏟柄的橫截面的 b 和 h。 改進(jìn)前鏟柄的參數(shù)為：材料 Q235， L 520mm， b 16mm， h 60mm， Q235的 185 235MPa， 河北 農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 二 章 內(nèi)氣吸玉玉米免耕播播種機(jī)單體 的設(shè)計(jì) 12 在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)鏟柄有微小變形，因此認(rèn)為鏟柄受到的力達(dá)到或者超過材料的許用應(yīng)力， 即 ， 1y= WFL （ 2-5） 2Z= WNL （ 2-6） 取 185MPa，將參數(shù) L 520mm， b 16mm， h 60mm 代入 式（ 2-3）、（ 2-4）、（ 2-5）、（ 2-6）中，得 F 3415.28N N 910N 由上式可知，鏟柄發(fā)生變形時(shí)受到的側(cè)向力要遠(yuǎn)遠(yuǎn) 小于前進(jìn)阻力，在工作過程中，當(dāng)鏟尖碰到玉米根茬時(shí)，瞬間受到的側(cè)向力為前進(jìn)阻力，即 N = F ，因此鏟柄易發(fā)生側(cè)向彎曲。 同時(shí)因在上面計(jì)算時(shí)，力及截面都采用近似值，為有足夠強(qiáng)度安全性，將算出的 F 擴(kuò)大一倍，取N 2F 對改進(jìn)后的鏟柄進(jìn)行校核 。 改進(jìn)后鏟柄的參數(shù)為： 材料 45 號鋼， L 480mm， b 25mm， h 80mm， 45 號鋼的 355MPa，調(diào)質(zhì) HRC35 40 后， 能增加到 500 800Mpa。 將 N 2F 6830.56N 以及 L、 b、 h 的值 代入式 （ 2-2）得： 2 2Z6= WN L N Lhb 393.44Mpa 500 800Mpa 即當(dāng)鏟柄瞬間受到的側(cè)向力提高到原來前進(jìn)阻力的 2 倍，對鏟柄校核后，鏟柄的強(qiáng)度能夠滿足要求，在播種過程中，鏟柄碰到玉米根茬時(shí)，瞬間受到的側(cè)向力不會使鏟柄發(fā)生彎曲，因而就鏟柄本身結(jié)構(gòu)來講， 能夠保證較高的可靠性。 2.2 播種單體整體結(jié)構(gòu) 玉米 對行免耕播種機(jī)采用短翼尖角開溝器破茬開溝并施肥，單圓盤開溝器在肥溝上開溝播種，實(shí)行種肥同溝垂直分施。為保證播種機(jī)的平衡，播種單圓盤為左右對稱排列。單體結(jié)構(gòu)如圖 2-2。整個(gè)播種單體由肥管、短翼尖角開溝器、固接器 、彈簧 單圓盤開溝器、鎮(zhèn)壓輪 、播深調(diào)節(jié)裝置 、排種裝置等組成。 單圓盤在肥溝上開溝播種，土壤比較松軟，開溝阻力小，同時(shí)需要的下壓力也小。短翼尖角開溝器開溝時(shí)將少量的土翻在肥溝的兩側(cè)，播種單圓盤在前進(jìn)過程中與前進(jìn)方向有一定的夾角，開出“ V”形溝進(jìn)行播種的同時(shí)將肥溝一側(cè)的土切回溝內(nèi)；而鎮(zhèn)壓輪與地面有一定的傾角，河北 農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 二 章 內(nèi)氣吸玉玉米免耕播播種機(jī)單體 的設(shè)計(jì) 13 1 肥管 2 短翼尖角開溝器 3 前固接器 4 后固接器 5 彈簧 6 單圓盤開溝 器 7 鎮(zhèn)壓輪 8 播深調(diào)節(jié)裝置 9 排種裝置 圖 2-7 單圓盤播種單體結(jié)構(gòu)示意圖 1 鎮(zhèn)壓輪 2 單圓盤 圖 2-8 播種鎮(zhèn)壓單體的原理示意圖 鎮(zhèn)壓時(shí)可以擠壓肥溝另一側(cè)的土。鎮(zhèn)壓原理如圖 2-7，鎮(zhèn)壓輪有覆土、鎮(zhèn)壓、限深等作用。 短翼尖角開溝器開出的肥溝深約 8 10cm，保證肥的覆土深度在 7 9cm。單圓盤開溝器開出深約 4 6cm、寬約 3 4cm 的“ V”形溝，保證種子的覆土深度在 4 5cm。如圖 2-8 所示，種肥間距 h1 為 4 5cm，避免燒苗現(xiàn)象。 2.3 鎮(zhèn)壓裝置的 總體 設(shè)計(jì) 2.3.1 鎮(zhèn)壓裝置 分析 播種同時(shí)鎮(zhèn)壓可減少土壤中的空隙，減少水分蒸發(fā)，以使土壤保墑 ;可加強(qiáng)土壤毛細(xì)管作用，使水分沿毛細(xì)管上升，起著“調(diào)水”和“保墑”的作用 :可使種子與土壤緊密接觸，有利于種子發(fā)芽和生長 ;春播鎮(zhèn)壓還可適當(dāng)提高地溫 23。特別是免 (少 )耕法開的溝窄，土層的顆粒較大，不能保證土壤與種子的貼合及其所需緊度。因此播種鎮(zhèn)壓是非常有必要的。 河北 農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 二 章 內(nèi)氣吸玉玉米免耕播播種機(jī)單體 的設(shè)計(jì) 14 鎮(zhèn)壓輪是免耕播種機(jī)的一個(gè)重要部件，合適的鎮(zhèn)壓，可減少土壤中的大空隙，減少水分蒸發(fā)，使土壤保墑，加強(qiáng)土壤毛細(xì)管作用，起到“調(diào)水”和“保墑”的作用。 普通 玉米 對行免耕播種機(jī)在工作過程中由于短翼尖角開溝器的回土效果一般，可能在肥溝內(nèi)會出現(xiàn)大的土塊，單圓盤播種后，種溝一側(cè)的土也需要擠壓到種溝，將種子覆蓋、壓實(shí)。 2.3.2 設(shè)計(jì)要求 轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，不奎土 ; 仿形性好，鎮(zhèn)壓力可調(diào) ; 粘土少，鎮(zhèn)壓后地表不產(chǎn)生鱗狀裂紋。 2.3.3 總體設(shè)計(jì) 總 體結(jié)構(gòu)包括固定機(jī)構(gòu)、連接機(jī)構(gòu)、鎮(zhèn)壓輪和壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)四部分 (如 圖 2 一 25)。這種結(jié)構(gòu)不僅壓力充足、可調(diào)，而且整體重量較輕，壓力調(diào)節(jié)只需改變機(jī)構(gòu)上部的開口銷限位即可，無需另加限位裝置。 2.3.4 鎮(zhèn)壓輪設(shè)計(jì) 形式確定 鎮(zhèn)壓輪的形式較多，經(jīng)對比研究后，決定采用零壓輪胎式鎮(zhèn)壓輪 (如圖 2 一 26)。其優(yōu)點(diǎn) : (l)具有凸面鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓特點(diǎn)，即對種子上方土壤的壓密作用強(qiáng)，使種子與土壤密接，適用于干旱地區(qū)及單子葉作物 ; (2)材料為橡膠的，從而鎮(zhèn)壓輪不易粘土 ; (3)結(jié)構(gòu)類似沒內(nèi)胎的輪胎，橡膠胎氣室與大氣相通，在滾動(dòng)過程中變形與復(fù)原交替作用，河北 農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 二 章 內(nèi)氣吸玉玉米免耕播播種機(jī)單體 的設(shè)計(jì) 15 使?jié)裢岭y以粘結(jié)在輪胎表面上。即使有 小部分土壤粘上，由于振動(dòng)及濕土與膠圈的附著力小，也很容易將粘土脫落。 因此，這種形式的鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓質(zhì)量好，壓后地表產(chǎn)生鱗狀裂紋較少，是最佳設(shè)計(jì)形式。 直徑確定 鎮(zhèn)壓輪正常轉(zhuǎn)動(dòng)的條件 : R r Qf (m) 式中 : f 土壤對鎮(zhèn)壓輪的摩擦系數(shù) ; r 軸套中的摩擦力矩 (N.m); R 鎮(zhèn)壓輪半徑 (m); Q 鎮(zhèn)壓輪重力及其附加載荷 (N)。 本設(shè)計(jì)采用了滾動(dòng)軸承，件較小，所以算出的值較小，但實(shí)際工作條件較惡劣，有較大土壤顆粒，為了使它有較大翻越性，增大土壤 的壓碎率，減少土壤的移動(dòng)，使播種后種行較平整，覆土一致，將鎮(zhèn)壓輪直徑設(shè)計(jì)為 367mm。為將土壤有效擠壓到種溝，將種子覆蓋、壓實(shí)，鎮(zhèn)壓輪必須與前進(jìn)方向有一定的夾角，同時(shí)與垂直方向有一定的傾角。設(shè)置初始夾角為 14，傾角為 15，可以根據(jù)不同的土壤進(jìn)行調(diào)節(jié)。 2.3.5 壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 : 鎮(zhèn)壓力調(diào)節(jié)合理，滿足需要 ; 轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，無卡死現(xiàn)象。 根據(jù)理論分析彈簧的彈簧剛度 k，越小，鎮(zhèn)壓力越容易達(dá)到最佳值，彈簧壓力 F 的力臂d2 與地面支撐力 N 的力臂試 d1 之比為 1/4(圖 2 一 25)(當(dāng)然此比例可以增 大，但結(jié)果不僅使整個(gè)結(jié)構(gòu)龐大，而且剛度不是太好。 )，即只有小部分彈簧力產(chǎn)生壓力，因此壓力彈簧需要有大的彈簧剛度 Kp。 由彈簧剛度公式 : Kp= Gd/8 C3n G 彈簧材料的切變模量 d 彈簧絲直徑 ; C 彈簧指數(shù) ; n 彈簧的有效工作圈數(shù)。 由上式可知，其中 c 對 Kp，影響最大。由于整體尺寸有限，以及為了使變形時(shí)彈簧有一好的導(dǎo)向，根據(jù)彈簧桿直徑確定彈簧內(nèi)徑 20mm(彈簧桿直徑為 17mm)，選用 4mm 的碳素彈簧鋼絲，即 c=24/4=6 所以， Kp 可達(dá) (其中 G=79000MPa， n 設(shè)計(jì)為 20 圈。 )9.I N/mm，以及適當(dāng)調(diào)節(jié)預(yù)緊力，可滿足播種鎮(zhèn)壓的需要 (壓強(qiáng)要求為 3 一 8 N/cm2，壓緊后的土壤容重一般為 0.8一 1.2g/cm324)。 該結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性如同連接機(jī)構(gòu)一樣重要。其卡死與連接機(jī)構(gòu)卡死一樣均導(dǎo)致地輪不能上升或下降，從而不能得到合理鎮(zhèn)壓力。因此，將固定機(jī)構(gòu)上面的鎮(zhèn)壓輪彈簧座，由一般的焊接得到改為由圓棒車削得到 (見圖 2 一 27)，使它具有較好的同軸度，表面光滑，從而保證有好河北 農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 二 章 內(nèi)氣吸玉玉米免耕播播種機(jī)單體 的設(shè)計(jì) 16 的轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性。 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 參 考文獻(xiàn) 17 參考文獻(xiàn) 1 高煥文，李問盈 .保護(hù)性耕作技術(shù)與機(jī)具 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 2 高煥文，李問盈，李洪文 . 中國特色保護(hù)性耕作技術(shù) J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2003,19 (3):14. 3 高煥文 . 北方旱地機(jī)械化耕作模式探討 . 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) , 1996,增刊 :712. 4 高煥文，李洪文，陳君達(dá) . 可持