機械大粒種子覆膜穴播機的設計與研究畢業(yè)論文（可編輯）

1、機械大粒種子覆膜穴播機的設計與研究-畢業(yè)論文 目 錄摘要課題的來源 2二、課題的目的和意義2三、大粒種子覆膜穴播機介紹 3四、大粒種子覆膜穴播機技術研究概況4 4.1大粒種子覆膜穴播機技術研究內容5 4.2國內外大粒種子覆膜穴播機技術6五、方案論證 5.1研究的思路7 5.2主要方法和技術路線8 5.3 現有基礎設計條件 9六、設計過程 6.1設計過程10 6.2切膜刀彈簧的設計、計算及校核12 6.3 整平器彈簧的設計、計算及校核 14 6.4覆土滾筒內部螺旋葉片的設計、計算及校核15七、總結17八、謝辭18摘要: 本文介紹了大粒種子覆膜穴播機的設計過程。新型節(jié)水、增產機械化地膜覆蓋穴播機具

2、有整地覆膜、膜上打孔播種、膜孔覆土功能,而且穴播器設計新穎,能夠直接實現精量播種。該穴播機適用范圍廣泛,可用于小麥、旱稻、玉米、花生等多種農作物的播種。節(jié)水農業(yè)、旱作技術已被國家列為“十五”期間重點攻關項目之一。據農業(yè)部信息中心資料,全國長江以北適于地膜覆蓋的土地面積可達2億畝,因而,推廣地膜覆蓋穴播技術具有廣闊的前景。關鍵字:穴播機;覆膜;精密播種機; abstract: this article has carried on the simple introduction to the design progress of the big seed film mulch hole form

3、ing planter.this new type of mechanized film mulch planter, which feathers economizing water and increasing production,has such functions as soil preparation, film mulch, hole forming, seeding and earthing. its hole former is designed uniquely and can perform precise drilling directly. it can be app

4、lied to many kinds of crops, including wheat, rice, corn and peanut. economizing water has been listed as one of the important projects. according to references of ministry agriculture, spreading film mulch has a wide prospect because of the 200 millions mu all over the country. the use of this kind

5、 of machine can increase social profit and economic profitkeyword: machine of hole forming ;film mulch ;exactitude planter machine 課題的來源 地膜覆蓋農作物種植技術是發(fā)展旱作農業(yè)和節(jié)水農業(yè)的一項非常有前途的技術,該技術具有如下特點: 1 增溫、保水保肥、防草。在冬春季節(jié),膜內05厘米地溫可提高24,近地層氣溫提高48。覆膜減少了土壤水分蒸發(fā),起到蓄水保土的效果。在地膜覆膜的保護下,施入土壤的肥料不會因風吹、日曬、雨淋而損失。因地膜的覆蓋,雜草的生長受到抑制,有效地

6、控制了雜草的生長。 2 改善植株生長的小環(huán)境。無色薄膜反射光的能力很強,可使距地面15厘米高處的陽光增加10%,改善近地面氣層的光熱條件。覆膜栽培還促進土壤微生物活動,加快有機物質的分解,改善土壤物理化學結構,為農作物生長創(chuàng)造了適宜的生態(tài)環(huán)境。 3 延長了作物適宜播種時間。因地膜覆蓋栽培的增溫、保溫作用,使作物生產的播種期提前或延后成為可行。 4 省工、節(jié)水、節(jié)肥。因地膜覆蓋栽培要求重施底肥底水,和所具有的防雜草功能,有效的減少了生產管理前期的施肥、除草、松土等用工;其保水保肥的效應,使同樣產出的水、肥投入量減少,特別是在水份緊缺的干旱地區(qū),節(jié)水功效尤其顯著和重要。由于地膜覆蓋種植技術其對土壤

7、的增溫、保墑作用和充分利用土壤深層水,因此能有效促進農作物生長發(fā)育、節(jié)約農田用水,增產、增收效益十分顯著,在我國已經得到大面積推廣。 自1994年以來,我國地膜覆蓋面積以每年1000萬畝左右的速度遞增,目前地膜覆蓋面積已達1400萬公頃以上,我國適宜推廣地膜覆蓋的農田面積約為3700萬公頃,僅地膜覆蓋面積僅占適宜推廣面積的38%,由此可見推廣地膜覆蓋技術的潛力還是很大的。但目前地膜覆蓋種植機械化程度很低,基本上采用先耕整地、播種、施肥、再覆膜、然后待出苗前劃膜放苗的農藝過程。上述過程中,只有一兩個環(huán)節(jié)能夠實現機械化作業(yè)。這種機械化程度低、播種質量差的農藝,已經制約了地膜覆蓋種植技術的推廣應用,

8、更不利于實現集約經營,妨礙廣大農村增產、增收?？梢赃@樣說,造成目前地膜覆蓋率低的一個很重要的原因,就是地膜覆蓋的機械化水平,尤其是聯合機械化作業(yè)幾乎為零,嚴重制約地膜覆蓋技術的勞動生產率的提高,增加了地膜覆蓋技術的生產成本。 為此,特提出“大粒種子穴播機研制”課題,擬通過研究,解決兩個方面的問題:一是提出先進的、更適合機械化作業(yè)的花生、棉花覆膜、穴播、施肥機械化聯合作業(yè)新農藝;一是研制出與新農藝相適應的機械化聯合作業(yè)裝備。課題的目的和意義 地膜覆蓋農作物種植技術是發(fā)展旱作農業(yè)和節(jié)水農業(yè)的一項非常有前途的技術,由于其對土壤的增溫、保墑作用和充分利用土壤深層水,因此能有效促進農作物生長發(fā)育、節(jié)約農

9、田用水,增產、增收效益十分顯著,在我國已經得到大面積推廣。 充分發(fā)揮地膜覆蓋技術的優(yōu)越性,必須采用穴播技術,然而,地膜覆蓋的技術的應用對機械化的實施帶來一定的困難,一方面要求覆膜機械化,另一方面要求播種機械化,一次行程完成這兩種作業(yè)。 花生、棉花兩種主要作物,絕大部分都采用地膜覆蓋種植,面積達2000多萬畝。但目前地膜覆蓋種植機械化程度很低,基本上采用先播種、再覆膜、然后待出苗前劃膜放苗的農藝過程。上述過程中,只有一兩個環(huán)節(jié)能夠實現機械化作業(yè)。這種機械化程度低、播種質量差的農藝,已經制約了地膜覆蓋種植技術的推廣應用,更不利于實現集約經營,妨礙廣大農村增產、增收。 農藝與裝備結合研究、統(tǒng)籌考慮,

10、是一項系統(tǒng)工程。在擬研究的系統(tǒng)中,涉及耕作方式、土壤整平、施除草劑、覆膜、播種、施種肥、穴坑覆土、膜上壓土等諸多要素。這些要素的不同組合會產生多種農藝方案,比如將所有作業(yè)環(huán)節(jié)用一個聯合作業(yè)機組一次完成,是一種農藝方案;將土壤整平、施除草劑、施種肥三個環(huán)節(jié)用一個機組聯合作業(yè),然后用另一個機組進行覆膜、播種、膜孔覆土、膜上壓土等聯合作業(yè),又是一種農藝方案;等等。采用何種農藝方案要從作業(yè)質量、機器裝備實現的可行性、作業(yè)效率、作業(yè)成本等各個方面進行系統(tǒng)考慮,優(yōu)化選出一種最佳方案。 在機械化裝備的研究中,要實現下述關鍵技術的突破:要實現高效率的機械化作業(yè),就必須先覆膜后播種。像花生、棉花這類大粒種子,先

11、覆膜后播種的難度較大,主要原因是種子尺寸大、穴播器投種難度大。膜上作業(yè)穴播器是核心技術。 如果覆膜前施種肥,則難以控制種與肥的位置,因此播種、施肥最好用一個機組來完成。但由于種肥不能直接接觸,因此不能用一個穴播器投將種子和肥料同時播入土壤;如果另置播肥器,則勢必造成機器過長、膜孔過多,增加機器研制難度、提高機器成本、導致機組轉彎困難、行程效率下降。要有巧妙的機構來克服上述矛盾。 覆膜后播種、施肥,由入土器形成的穴坑需要填平、膜孔需要壓土,以免刮風鼓膜、降低保墑效果。在作業(yè)幅寬較大的情況下,中間各行的穴坑覆土和膜上壓土難度較大 。 經過較長時間的研究,已解決上述難題,期望通過進一步研究,在老師和

12、同學們的幫助下取得更加理想的成果,將花生、棉花覆膜播種機械化提高到一個嶄新的水平,真正進入自動化階段,為規(guī)模種植奠定基礎。大粒種子覆膜穴播機介紹 大粒種子覆膜穴播機是播種機的進一步向綜合性的發(fā)展。播種機的功能主要是將作物種子按農業(yè)技術要求,即以一定的播種形式、適當的播量和均勻一致的播入一定深度的土層,保證潮濕細碎的土壤覆蓋種子,有時還要求播種的同時施肥和適當的鎮(zhèn)壓,為種子發(fā)芽創(chuàng)造良好的條件。 因此,播種機作業(yè)包括開溝、排種和覆土三項主要步驟。所以一般播種機都應具有適當的開溝器、排種器和覆土器等主要部件。此外還應有排肥器、鎮(zhèn)壓輪和其它許多附屬設備來保證播種工作很好完成。 近代播種機的型號種類繁多

13、,其分類方法也很多。按作物種類分非中耕作物播種機和中耕作物播種機兩大類。屬于非中耕機的其中有可分谷物播種機主要播麥式、牧草播種機和亞麻播種機等。屬于中耕機的又分甜菜播種機,棉花和玉米播種機、蔬菜播種機、通用播多種中耕作物播種機等。按播種方法分為條播機、點穴播機和灑播機三種。按與拖拉機連接形式分為牽引式、全懸掛式和半懸掛式播種機三種。按可完成的作業(yè)項目有可分為聯合播種機如播種、施肥、施農藥和播前整地等聯合作業(yè)和播種耕通用機采用通用機架環(huán)不同工作部件,用于播種、中耕、起壟等作業(yè)等。 此外,還可安排中期的形式份槽輪式、圓盤式、窩眼輪式、指夾式、氣流式和離心式播種機等。而大粒種子穴播機屬于中耕類大粒種

14、子玉米、棉花播種機的多種功能機械的聯合作業(yè)機械。 地膜覆蓋小麥穴播已被國家三部委列為我國“九五”期間十大科技攻關項目之一。地膜覆蓋小麥具有節(jié)水、保墑、增產、改良鹽堿地土壤等顯著優(yōu)點,是實現旱作農業(yè)和節(jié)水農業(yè)的有效措施,增產幅度大,為我國旱地冬小麥的高產開辟了一條新途徑。通過幾年試驗,研制了直插式覆膜、打孔、播種、覆土小麥穴播機,可以實現覆膜、打孔、播種、覆土一次完成。該機具與農藝的研究推廣,是我國農作物種植史上的一次重大的技術突破,可以從根本上實現旱作農業(yè)和節(jié)水農業(yè)的迫切要求。該技術應用與推廣增產幅度大,是抵御干旱的重要手段和有效措施,是改良鹽堿地土壤和創(chuàng)高產的重要技術措施,節(jié)省水資源,緩解城

15、鄉(xiāng)工業(yè)和生活用水緊張局面。隨著地膜小麥大面積推廣,現有的輪式穴播機,難以適應各種土壤要求特別是粘土地,出現播種深度淺、空穴率高、鴨嘴常被泥土堵死,播種深度不可調,撕裂地膜現象嚴重,播種穴錯位,造成出芽困難。直插式覆膜、打孔、播種、覆土小麥穴播機,可以實現覆膜、打孔、播種、覆土一次完成,克服了輪式穴播機的缺陷。 該機性能特點如下: 1 地膜覆蓋:覆膜之前,先用浮動式刮土板將被覆膜地面刮平,開溝深度一般為6?,地膜壓入深度為5?,覆土厚度應大于4?,地輪應將覆土壓實。 2 打孔、播種:直插式覆膜、打孔、播種、覆土小麥穴播種,在原理上,采用新機構直插式提高播種效率,滿足不同土壤要求;在性能上,采用聯

16、桿機構播種桿強制打開彈簧壓嘴,播種桿有清理功能,解決了泥土堵塞壓嘴的現象,采用壓膜機構,使地膜始終與土壤緊密接觸,防止出現刮膜和撕膜,播種筒傾斜715°,機器作業(yè)時阻力小,不夾膜帶膜,播種機構在運動行程一定時,打孔播種時間縮短,解決了撕膜問題。該穴播機解決了輪式穴播機錯位和刮膜、撕膜現象。 播種均勻度高:直插式小麥穴播機,在每次打孔播種之前,都相應有三次排種排種的次數由聯輪傳動比來確定,排種量大小通過調節(jié)排種輪距離來實現,每次排種粒數應為9粒8±1粒。而現有的輪式穴播種二次排種,使?jié)L筒中要分配到各個充種器中種子不能均勻分配,造成播種不均勻和空穴現象。 3 播種深度、穴距和行

17、距可調性:我國北方土壤類型差異較大,不同的地區(qū)在同一時期由于土壤水分、土壤質地、土壤地力條件等不同,要求有不同播種深度、穴距和行距。直插式小麥穴播機,通過調節(jié)地輪,可改變播種深度播種深度的范圍為37?,穴距大小可以調節(jié)聯輪傳動比來實現,小麥穴距為10±1?。行距通過調節(jié)聯桿長度來實現。該機具可以實現一機多用。 4 空穴率低:小麥栽培中,若行距大于12?為缺苗,空穴率高勢必影響小麥產量。直插式覆膜、打孔、播種、覆土小麥穴播機,在原理上,有突破性改革,采用直插式方式,避免了因土壤質地、土壤濕度、整地質量等因素造成播種時鴨嘴堵塞而造成的空穴;排種方式的改革,增加了排種次數,減少了空穴;播種

18、桿強制打開彈簧壓嘴,播種桿有清理功能,解決了泥土堵塞壓嘴的現象,也減少空穴。直插式覆膜、打孔、播種、覆土小麥穴播種機適用于各種不同的土壤條件。 5 增加覆土功能:直插式覆膜、打孔、播種、覆土小麥穴播機,因增加了覆土功能,減少播種孔水分蒸發(fā),具有保墑作用,并防止地膜被大風刮起。 6 一機多用:該機不僅適用播種小麥,而且還可應用于其他農作物的地膜覆蓋穴播。 7 機型多:有適合12馬力拖拉機懸掛穴播機和適合山區(qū)人力穴播機。大粒種子覆膜穴播機技術研究概況4.1大粒種子覆膜穴播機技術研究內容 主要研究內容分為以下兩個方面: 1、覆膜、穴播、施肥機械化聯合作業(yè)農藝研究。根據種子的尺寸把種子劃分為大粒種子如

19、花生、玉米、大豆、棉花等和小粒種子小麥、綠豆等,依據播種農藝技術要求分別研究大粒種子和小粒種子的覆膜、穴播、施肥機械化聯合作業(yè)的可行性和作業(yè)方式,形成機械化聯合作業(yè)方案。聯合作業(yè)可以有一次聯合作業(yè)方案和分步聯合作業(yè)方案,為減少機組進地次數、提高作業(yè)效率,在機組動力允許的情況下,盡量選擇集成度高的聯合作業(yè)方案;要從作業(yè)質量、機器裝備實現的可行性、作業(yè)效率、作業(yè)成本等各個方面進行系統(tǒng)考慮,優(yōu)化選出一種最佳方案。 2、為了保證鋪膜播種質量,充分發(fā)揮地膜覆蓋效應,以滿足鋪膜播種農藝要求為重點,以實現覆膜、穴播、施肥一次聯合作業(yè)機械為主要目標。根據研究確定的機械化聯合作業(yè)方案,研制關鍵作業(yè)機械,以研究覆

20、膜、穴播、施肥單項作業(yè)為起點,最終融合單項功能,用某一機構實現多項功能,巧妙地實現一次性聯合機械作業(yè)。覆膜后立即進行播種、施肥,要求協(xié)同性高,覆膜、播種、施肥質量符合農藝要求。因此,作業(yè)協(xié)同性和各農藝環(huán)節(jié)的關鍵作業(yè)部件或機構是聯合作業(yè)機研究的重點和難點。 在機械化裝備的研究中,要實現下述關鍵技術的突破:要實現高效率的機械化作業(yè),就必須先覆膜后播種 象花生、棉花這類大粒種子,先覆膜后播種的難度較大,主要原因是種子尺寸大、穴播器投種難度大。膜上作業(yè)穴播器是核心技術。播種、施肥聯合機組的研制 如果覆膜前施種肥,則難以控制種與肥的位置,因此播種、施肥最好用一個機組來完成。但由于種肥不能直接接觸,因此不

21、能用一個穴播器將種子和肥料同時播入土壤;如果另置播肥器,則勢必造成機器過長、膜孔過多,增加機器研制難度、提高機器成本、導致機組轉彎困難、行程效率下降。要有巧妙的機構來克服上述矛盾。穴孔覆土覆膜后播種、施肥,由入土器形成的穴坑需要填平、膜孔需要壓土,以免刮風鼓膜、降低溫度和保墑效果。在作業(yè)幅寬較大的情況下,中間各行的穴坑覆土和膜上壓土難度較大。聯合作業(yè)的各環(huán)節(jié)作業(yè)協(xié)同也是難點。 在有限的機架空間,安裝各作業(yè)部件,并使之能夠協(xié)調工作,在實現聯合機械化作業(yè)任務條件下,追求結構緊湊,以便于使用較少動力完成預期目標。4.2國內外大粒種子覆膜穴播機技術 目前,國內關于覆膜穴播的研究,基本處于單項技術研究階

22、段,對機械化覆膜技術的研究,由于技術難度相對低,已經形成一些成熟技術。西安農業(yè)機械廠生產的2mbf-2/4型和山西省永和縣通達農機公司生產的畜力2bm-1/2型等鋪膜播種機具適合麥壟蓋膜際條播栽培技術。 對于穴播技術的研究,理論上已經比較成熟,但真正實用的機械很少。關于穴播理論研究,從二十世紀八十年代在農業(yè)工程學報、農業(yè)機械學報、山東理工大學學報等刊物,相繼發(fā)表了一些理論文章,主要對“鴨嘴式打孔播種機”、“楔桿式打孔播種機” 、“沖孔式打空播種機” “鏟式打空播種機” 、“回轉式覆膜穴播機”等進行理論研究,分析其成穴規(guī)律,探討設計參數的確定方法。原吉林工業(yè)大學、山東理工大學、甘肅省農業(yè)機械推廣

23、站等的研究處于領先水平。 甘肅省農業(yè)機械推廣站和甘肅省農科院于1997年研制成功了“2fbx-a型小麥覆膜穴播機”,在垅西地區(qū)有較大的推廣應用。但因其“鴨嘴”式打孔播種方式是一種被動開啟投種方式,容易沾土、堵土,空穴率高,只適用于沙壤土,只有在土壤非常理想的情況下才能基本保證播種質量;由于 “鴨嘴”開度小,不能播種花生、棉花等大粒種子;膜上播種時撕膜現象嚴重。我省臨沂市農機所及萊陽譚格莊農機廠也研制了小麥等小粒種子作物的覆膜穴播機,取得了一定經驗,但由于采用了與甘肅省類似的“鴨嘴”式打孔播種器,不適用于我省的土壤類型,未得到推廣應用。 山東理工大學于2002年研制出了“2bfl-1舵輪式覆膜穴

24、播機”本課題組主要成員研制,并取得一項發(fā)明專利和一項實用新型專利,由于設計了“雙套筒內投種式入土成穴器”,成功地解決了“鴨嘴”式打孔播種器的不足,處于國內領先水平。因山東省沒有推廣小麥覆膜穴播種植,故該技術僅作為技術儲備而未推廣應用。 多種鋪膜播種方式。目前地膜覆蓋播種機可進行窄膜覆蓋與寬膜覆蓋作業(yè);可條播也可穴播;可先鋪膜,再播種分段作業(yè),也可鋪膜與播種同時完成;可進行地膜平鋪播種作業(yè),也可進行開溝播種、平鋪地膜作業(yè)。 地膜覆蓋技術不是單純的鋪膜作業(yè)或穴播技術。為了保證鋪膜播種質量,充分發(fā)揮地膜覆蓋效應,必須實現多種農業(yè)增產栽培技術的機械組合,只有這樣才能減少機組作業(yè)次數,提高機械化作業(yè)的效

25、率。 地膜覆蓋播種機將整地、鋪膜、播種、種肥分施技術組合在一起,一次完成膜床整地、開溝鋪膜、打孔穴播、覆土鎮(zhèn)壓作業(yè)、穴孔覆土;平整溝播機則將磨床平整、開溝播種、鎮(zhèn)壓整形、地膜覆蓋組合在一起,保證了播種、鋪膜的作業(yè)質量。 目前,國內對于系統(tǒng)集成、聯合作業(yè)技術的研究,尚處于起步階段,還沒有成熟的機組供農民選擇。 國外由于不太重視精耕細作,亦未見小粒種子和大粒種子作物覆膜穴播施肥機械化聯合作業(yè)機械的報道。 綜上所述,目前國內外尚未出現覆膜、穴播、施肥機械化聯合作業(yè)機械的報道。方案論證5.1研究的思路 圖5-1 功能分析圖 主要研究內容分為以下兩個方面: 1 花生、棉花覆膜、穴播、施肥機械化聯合作業(yè)農

26、藝研究。分別根據花生、棉花播種農藝技術要求研究覆膜、穴播、施肥機械化聯合作業(yè)的可行性和作業(yè)方式,形成機械化聯合作業(yè)方案。聯合作業(yè)可以有一次聯合作業(yè)方案和分步聯合作業(yè)方案,為減少機組進地次數、提高作業(yè)效率,在機組動力允許的情況下,盡量選擇集成度高的聯合作業(yè)方案;要從作業(yè)質量、機器裝備實現的可行性、作業(yè)效率、作業(yè)成本等各個方面進行系統(tǒng)考慮,優(yōu)化選出一種最佳方案。 2 根據研究確定的機械化聯合作業(yè)方案,研制關鍵作業(yè)機械,以研究覆膜、穴播、施肥一次聯合作業(yè)機械為主要目標。覆膜后立即進行播種、施肥,要求協(xié)同性高,覆膜、播種、施肥質量符合農藝要求。因此,作業(yè)協(xié)同性和各農藝環(huán)節(jié)的關鍵作業(yè)部件或機構是聯合作業(yè)

27、機研究的重點和難點。5.2主要方法和技術路線5.2.1. 技術路線 圖5-2設計研究流程圖5.2.2.主要研究方法 按照上述技術路線,主要研究方法如下: 1進行花生、棉花聯合作業(yè)農藝的資料收集和調研,優(yōu)化設計聯合作業(yè)農藝方案; 2進行聯合作業(yè)機具功能模塊的優(yōu)化組合,尋求最優(yōu)設計方案; 3進行關鍵工作部件原理設計及結構優(yōu)化設計,并應用虛擬現實技術進行模擬仿真。 4試制關鍵工作部,進行室內試驗、田間試驗,改進設計與試制; 5進行系統(tǒng)集成和功能協(xié)調,完成機架和懸掛裝置的組裝和調試,進行室內試驗、田間試驗,改進整機設計與試制。5.2.3、主要經濟、技術指標 1.穴距cm: 花生16±1,棉花

28、 33±1 2. 行數: 花生6, 棉花3 3. 行距cm: 花生20, 棉花60 4. 播種深度cm 花生2cm, 棉花2cm 5 穴粒數粒: 花生2,棉花31 6. 空穴率%: <2 7.種子機械破損率%:<0.5 8.膜邊覆土cm: 寬度58,厚度>2.5 9.地膜縱向拉伸率%:425 10. 采光面機械破損量% <1.0 11.作業(yè)速度km/h: >2.8 12. 生產率畝/h: >4.0 13. 配套動力kw: >8.8 14. 單臺制造成本: 3000元/臺5.3 現有基礎設計條件5.3.1 已完成的部分 關于大粒種子作物播種聯合

29、作業(yè),進行了部分調查研究和查新工作,對聯合作業(yè)已經做出了初步方案。 由本課題組成員完成,并于2002年經山東省教育廳組織鑒定的“2bfl-1舵輪式覆膜穴播機”的整機結構和部分部件,可作為本課題研究的參考。 已經進行了“大粒種子作物穴播器”的概念設計,經虛擬試驗能夠實現大粒種子作物的覆膜穴播。 課題承擔了山東省自然基金項目“流體射種播種”的研究,進行了初步試驗,成功后可作為播種部件。 同時還承擔了山東省教育廳的“氣動射種裝置及設計參數研究”和學校重點學科建設項目“氣動射種理論與方法研究”和“流體射種成穴機理及射種器的研究”等項目5.3.2、基礎設計條件 山東理工大學“農業(yè)機械設計與制造學科”是山

30、東省重點學科,播種機械研究是其主要研究方向之一,經過長期的建設與發(fā)展,形成了一支學術水平較高的學術隊伍、較好的學科研究條件,積累了豐富的經驗,取得了多項高水平研究成果?？捎糜诒狙芯康脑囼瀮x器設備有:排種器試驗臺、移動式工作部件試驗臺、室內土槽及部分檢測設備。山東理工大學機械廠具有較強的機械制造能力,能夠為課題研究提供試制條件。 各位老師長期從事農業(yè)機械化工程領域的科學研究,職稱和學歷結構合理,近年來主要致力于覆膜穴播機械的研究,取得了較高水平的成果,積累了較為豐富的經驗。已研制成功的“2bfxl-1型舵輪式覆膜穴播機”較好地解決了小麥等小粒種子作物的覆膜穴播機械化聯合作業(yè)問題,通過該項目研究,

31、積累了覆膜穴播聯合作業(yè)機械設計的經驗。其他相關成果有: 舵輪式穴播器,發(fā)明專利,申請?zhí)枴?02135209” 活塞式地膜覆蓋農作物穴播機,專利號“zl97 2 45391.1 活塞式地膜覆蓋農作物穴播機,專利號“97 1 06116.5 面向產品初期設計階段的建模方法研究,山東省自然科學基金,z99f04;協(xié)作單位泰安特種車輛廠原泰安拖拉機廠,具有較強生產加工能力,過去已經成功地進行“2bfxl-1型舵輪式覆膜穴播機”研制合作。該廠對花生、棉花覆膜穴播機械化聯合作業(yè)非常重視,對其市場前景信心十足,確定了專門力量參與合作攻關,承諾給予試制資金支持。設計過程6.1設計過程6.1.1 穴播機的功能及

32、其功能分解 顧名思義,大粒種子覆膜穴播施肥聯合作業(yè)機械的總功能是一次完成覆膜、播種和施肥三個農藝操作,其中“覆膜”子功能可以分解為“土地整平”、“地膜兩端開溝”、“覆膜”、“壓膜”、“膜溝覆土”和“壓實”6個功能元?！安シN”子功能可以分解為“播種”和“穴覆土”2個功能元。“施肥”即為功能元。 圖6-1 大粒種子覆膜穴播施肥聯合作業(yè)機械的功能分解6.1.2 各部分功能分析 “土地整平”功能元的功效是平整土地,便于覆膜、播種和施肥。在覆膜之前由于拖拉機牽引作用,產生兩個輪轍,必須尋找一個結構能夠把輪轍附近的土運送到輪轍位置,已達到平整土地的目的。作者設計出m型整平器,該整平器的連接方式有剛性連接,

33、和浮動的平行四邊形連接。剛性連接理論上講,可以很好獲得平整效果,但通過實驗阻力較大。通過改進,在m型整平器連接部分加上兩個彈簧,這樣既可以獲得很好的整平效果,又可以減小阻力,取得了良好的效果。 “地膜兩端開溝”功能元的功效是為了把地膜兩端覆蓋到地下,達到較好的密封效果。使用兩個正反犁,分別安裝在機架兩端向外翻土開溝。 “覆膜”是由膜輪軸和壓膜輪共同完成。壓膜輪壓駐地膜靜止不動,膜輪軸隨拖輪機沿前進方向平移運動,膜輪就會受到不動的地膜的拉力使膜輪繞膜輪軸轉動,從而完成覆膜。 “壓膜”是由壓膜輪把地膜兩端分別壓到左右的溝中。 “膜溝覆土”把壓入溝中的地膜再覆些土壓住,覆土可以使用相反的犁,把開溝時

34、翻出的土再翻回到溝里。作者設計出一種新型覆土器,不用開溝把開溝是拋出的土再收回來,使用覆土器可以降低能量消耗,降低阻力。 “壓實”翻回來的土有些松軟,通過壓實輪進行壓實?！安シN”和“施肥”兩個功能元進行綜合,目的為了簡化功能元的結構解。使用播種施肥輪盤來實現這兩個功能元。播種輪盤刺,一個播種子,一個播化肥。 “穴覆土”功能元的目的是壓膜以免被風吹起,另外是堵穴保溫。該功能元由覆土滾筒實現。6.1.3大粒種子覆膜穴播聯合作業(yè)機械的組成 1 整平器 2 開溝犁 3 膜棍 4 切膜刀 5 壓膜輪 6覆土器7 穴播器8 鎮(zhèn)壓輪 9圓盤耙 10覆土滾筒 11機架12 種箱圖6-2 大粒種子覆膜穴播施肥聯

35、合作業(yè)機械的組成6.1.4聯合作業(yè)機械的工作原理 在拖拉機的牽引下,聯合作業(yè)機組通過與拖拉機相聯的杠桿,起限位作用。由于拖拉機所產生的輪轍,在覆膜之前最好整平,整平器1把凸出部分的土壤傳輸到輪轍處,以達到整平土壤的目的。整平器1可以在前進方向的縱向平面內作平行四邊形運動,當整平器輸土量少時,其所受阻力小,在拉簧的作用下整平器的吊桿與機架水平方向幾乎為垂直。當整平器輸土量多時,其受阻力增大,整平器要往后擺動使彈簧拉力增大以克服整平器的阻力,但是整平器不能過度往后擺動以至于碰到膜輥影響正常覆膜,把開溝犁作整平器的限位裝置。開溝犁2被固定在機架上,工作時向外翻土。膜棍3安裝在上端固定在機架上下端開槽

36、的吊桿上,以便于當土地不平整時上下浮動,使膜輥能夠正常轉動。覆膜是通過壓膜輪5把膜壓入溝中靜止不動,機架繼續(xù)前進來實現的。覆土器6把開溝犁翻出的土回收到膜溝里,此時播種輪盤7輪齒刺透地膜進入土壤,鴨舌打開進行播種或施肥。鎮(zhèn)壓輪8對覆蓋地膜邊緣的土進行壓實,以免風吹起地膜。由于幅寬較寬,播種后中間應壓一些土以免地膜被風吹起,另外穴播后產生的穴孔直接與外界接觸,不能很好的保溫、保墑,因此應覆土蓋住穴孔。覆土滾筒10把分左右兩個,其中的卷龍的旋轉方向相反,圓盤耙9分為左右兩個,傳輸到覆土滾筒6.2切膜刀彈簧的設計、計算及校核6.2.1切膜刀彈簧設計要求 切膜刀是在腹膜完畢后通過手動機構、輪軸機構和切

37、膜機構共同作用里完成切膜工作。切膜刀彈簧變形30mm可得到5千克的力以切斷薄膜。溫度為常溫。無其它要求。其外形圖如圖示 圖6-3 自動切膜刀外形圖6.2.2切膜刀彈簧設計過程: 1 因彈簧在一般載荷條件下工作,可以按第iii來彈簧考慮,現選用b級強度的碳素彈簧鋼絲。根據34-304,估取彈簧絲直徑為d3mm。 由表21-12查得1370mpa再由表21-15查得0.4×1370548mpa。根據強度條件計算彈簧絲直徑 去旋繞比c10則由式21-2得k4c-1/4c-4+0.6151.14f5kg×9.850n根據式21-4得1.6×1.6×1.6 由于計

38、算所的 值與原估值相近,估原取,可用將 圓整取彈簧絲標準直徑為d3mm.計算彈簧的基本幾何參數 c×d10×330mm +d30+333mm-d30-327mm故所的尺寸與題目要求相同取值合適。2 剛度條件計算彈簧圈數n由剛度的定義求彈簧剛度為 kf/49/401.63n/mm 由表21-11取g79×10mpa則 ng/8k79000×/8×1.63×18.17 取n20圈 此時彈簧的實際剛度為 k18.17×1.63/201.4n/mm 圖6-4 彈簧絲截面應力分布3 驗算極限工作應力對于iii類彈簧1.12,取1.12

39、1.12×548mpa613.76mpa確定極限工作載荷由可確定該彈簧的極限工作載荷d /8×dk3×613.76 /8×30×1.14190.28n 因此通過計算得彈簧絲直徑為3mm.螺旋彈簧鋼絲中徑為30mm,選取碳素彈簧鋼絲為gb/t4357-19896.3 整平器彈簧的設計、計算及校核6.3.1整平器彈簧設計要求 在拖拉機的牽引下,其后部的整套覆膜穴播作業(yè)機構也隨之前進。其中整平器受到土層的阻力,為防止整平器受力過大而受到損害,設計在其連接處加上兩彈簧保證在復雜情況下可以正常工作?，F需要確定其受最大阻力為500n,溫度為常溫。無其它要求

40、。其圖如圖示 圖6-5整平器彈簧裝置外形圖6.3.2整平器彈簧設計過程 1 因彈簧在一般載荷條件下工作,可以按第iii來彈簧考慮,現選用b級強度的碳素彈簧鋼絲。根據35-305,估取彈簧絲直徑為d5mm。 由表21-12查得1320mpa再由表21-15查得0.4×1320528mpa。根據強度條件計算彈簧絲直徑 得旋繞比c5則由式21-2得k4c-1/4c-4+0.6151.31f500n 根據式21-4得 1.6×1.6×3.9mm 由于計算所的 值與原估值相近,估原取,可用將 圓整取彈簧絲標準直徑為d5mm. 計算彈簧的基本幾何參數c×d5

41、5;525mm+d25+530mm-d25-520mm 故所的尺寸與題目要求相同取值合適。2 剛度條件計算彈簧圈數n由剛度的定義求彈簧剛度為 kf/500/3514n/mm 由表21-11取g79×10mpa則 ng/8k79000×/8×1.63×28 取n30圈 此時彈簧的實際剛度為 k28×14/3013n/mm3 驗算1極限工作應力對于iii類彈簧1.12,取1.121.12×528mpa591mpa 2確定極限工作載荷由可確定該彈簧的極限工作載荷 d/8×dk×5×591/8×25&#

42、215;1.31885.82n 因此通過計算得彈簧絲直徑為5mm.螺旋彈簧鋼絲中徑為25mm,選取碳素彈簧鋼絲為gb/t4357-19896.4覆土滾筒內部螺旋葉片的設計、計算及校核6.4.1覆土滾筒內部螺旋葉片設計要求 覆土滾筒式大粒種子覆膜穴播機的重要部分,它在所有部件中被安裝在此聯合裝置機構的最后,但它的作用也是十分重要的。他可使種子與土接觸,以利于保墑和種子發(fā)芽。 因該機械是改造完的覆膜穴播機,它完成三排穴播器播種后覆土工作。 1 滾筒 2 滾筒輻 3覆土滾軸承4 螺旋葉片圖6-6 大粒種子穴播機覆土滾筒6.4.2覆土滾筒內部螺旋葉片設計過程 覆土滾筒式有焊合在滾筒上的螺旋葉片與滾筒構

43、成。 螺旋葉片一般有垂直與軸的元件繞軸等速回轉并沿軸向等速轉動而形成。工作時土進入殼內,在旋轉的螺旋葉片作用下向一側推,進而完成覆土工作。在圓盤耙把土放入覆土器中后,兩側所需覆土從滾筒上鉆的口中流出,而中間則有兩側滾筒一起產生。兩側滾桶內螺旋葉片螺旋方向相反。 圖6-7 螺旋葉片的形成 由于螺旋葉片同一元線上各點半徑不同,故各點螺旋角也不同,外徑處螺旋角最小,內徑處螺旋角最大。螺旋角大,運送速度快,太小時甚至影響不能升運。為試土能較順利地輸送,覆土器半徑處螺旋角和輸送葉片平均半徑處螺旋角應滿足如下條件: 根據要求螺旋葉片外徑選擇d為250mm,螺距t為200mm,查表9.9-1的等厚葉片厚度為2.5mm。 螺旋輸送器的生產率q可按下式計算: kg/s 式中 ?輸送器葉片外直徑mm ?輸送器葉片內直徑mm t?輸送器葉片螺距 mm ?輸送器葉片與外殼間隙 mm n ? 輸送器轉速r/min ?輸送物料的充滿稀疏,一般取0.30.4 ?谷?；螂s物單位容量的質量kg/ c?輸送器傾斜輸送系數表9.9-2 1.7kg/s 經檢驗滿足要求。 因此,下料所需鐵板厚度為2.5mm,將其割成外徑為250mm內徑為170mm的圓環(huán),