農(nóng)業(yè)機械設計.

1、J I A N G S U U N I V E R S I T Y題目：旋耕施肥播種聯(lián)合作業(yè)機課程設計學院名稱：農(nóng)業(yè)裝備工程學院_專業(yè)班級：_學 號：_學生姓名：_指導教師：_日 期：2015年1月18日_農(nóng)業(yè)裝備工程學院課程設計任務書計設構(gòu)結(jié)析分繪測機種播耕旋設計技術(shù)參數(shù)油2 22 2 u u mkgmkg機/ho/ho拉創(chuàng)5 5啟-7m-7m WW;2mcmkg2mcmkg 3k;3k;刃m-gm-gg g77777 75m5mm;m;8ckg78ckg7X755C5%X755C5%00cm00cm數(shù)設計要求處;人；憑O O計劉TT乙44傑 amam仆仆r r2222MoMo工作 量1 1

2、傷份完慘人MM每MM工作計劃辯昔組MiMi分完30903090燈1 1 2 2成月月交1 11 1提-:日日日2 24 4 0 0112112月月月1 1 11 111. 綜述報告1.1 引言1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.3解決的技術(shù)問題1.4研究的目的和意義2. 旋耕滅茬施肥播種聯(lián)合作業(yè)機2.1整機技術(shù)開發(fā)2.2排種器、排肥器設計2.3種箱設計2.4傳動系統(tǒng)設計旋耕滅茬傳動機構(gòu)設計242施肥播種傳動機構(gòu)設計3. 旋耕施肥播種聯(lián)合工作機配套動力計算旋耕滅茬所需動力計算播種施肥所需動力計算機組空行所需動力計算4. 樣機設計5. 參考文獻1 綜述報告引言農(nóng)業(yè)聯(lián)合作業(yè)技術(shù)是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中將多種機具多

3、道工序在一臺機具上得以實現(xiàn)的農(nóng)業(yè)作業(yè)技術(shù)。農(nóng)業(yè)聯(lián)合作業(yè)技術(shù)是現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展之路，是實現(xiàn)資源浪費和降低成本的重要方式。聯(lián)合作業(yè)機具有效率高、作業(yè)成本低、農(nóng)機利用率高和節(jié)約能源等多種優(yōu)點。目前國內(nèi)使用的聯(lián)合作業(yè)機主要是針對我國北方旱作耕地的，針對南方的機型較少，本文給出了旋耕滅茬施肥播種聯(lián)合作業(yè)機的設計方案，適合小麥和油菜的施肥播種。國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢近年來，為了推廣和普及機械化秸稈還田作業(yè)，我省加大了對稻麥秸稈還田機的科研投入，已開發(fā)出多種秸稈還田作業(yè)機具，并投向了市場，如江蘇銀華春翔機械制造有限公司的云山牌1JH-170A型秸稈粉碎還田機、連云港市連揚旋耕機廠的華

4、連牌1GQN-200JMJ型秸稈還田耕整機、江蘇沃野機械制造有限公司生產(chǎn)的1GM- 175型旋耕滅茬機等。雖然我省用于稻麥田的旋耕滅茬、秸稈還田機技術(shù)已基本成熟，并大力推廣使用。然而從實際使用情況看，農(nóng)民的接受程度還沒有得到充分提高，究其原因：一方面農(nóng)民對秸稈還田可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境認識不足；另一方面秸稈的綜合利用水平不高，加上現(xiàn)有的秸稈還田機械功能單一，在還田后還需要進行施肥播種二次作業(yè)，增加了拖拉機對農(nóng)田的壓實程度，增加了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高了生產(chǎn)成本，最終增加了農(nóng)民的經(jīng)濟負擔。與農(nóng)民急切想 要的既功能多樣化又省工節(jié)本的農(nóng)業(yè)機械，有很大的差距。旋耕滅茬、施肥播種聯(lián)合作

5、業(yè)機是在20世紀90年代，根據(jù)農(nóng)藝需求和節(jié)約能源的需要， 在成型的滅茬機和旋耕機的基礎上，逐漸產(chǎn)生發(fā)展起來的新型土壤耕作機具。一次下地能夠完成旋耕、秸稈掩埋、播種和鎮(zhèn)壓作業(yè)，從而大大減少了因機器多次進出田間而造成的對土 壤的壓實，提高了機器的綜合作業(yè)效率，節(jié)省了土地耕作的成本，降低了作業(yè)費用，是現(xiàn)在 土壤耕作機械中首選機型之一。目前國內(nèi)的聯(lián)合作業(yè)機機具按工作部件的運動形式可分為兩大類：一類是由多種從動部件組合而成的聯(lián)合作業(yè)機具，主要是完成松土、碎土、起壟、播種、施肥、覆土、鎮(zhèn)壓等作 業(yè)工序。現(xiàn)有資料表明，旋耕滅茬、施肥播種聯(lián)合作業(yè)機型主要針對北方保護地耕作，如沈陽市農(nóng)機化研究所研制的120/1

6、80型多功能聯(lián)合作業(yè)機、 山西省農(nóng)機研究所研制的2BFG210型旋耕施肥播種機。而針對南方稻麥秸稈還田旋耕施肥播種聯(lián)合作業(yè)機具，除了江蘇南通農(nóng) 機研究所嚴棟梁等人于1999年申請了國家實用新型專利“稻麥秸稈還田旋耕施肥播種機” 外，還未見成熟機型報道。解決的技術(shù)問題新型稻麥秸稈還田施肥播種機械，是將旋耕滅茬、秸稈還田、施肥、播種、鎮(zhèn)壓多項技 術(shù)集成在一起，實現(xiàn)聯(lián)合作業(yè)，以達到一機多用、一機多能的目的。由于功能的增加，將給 整機的研發(fā)帶來一定的難度，為此該技術(shù)重點解決了以下幾個主要技術(shù)問題：整機結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化問題。合理布局、優(yōu)化設計，力求使整，結(jié)構(gòu)緊湊，裝配、拆卸 方便。動力匹配合理問題。合理設計

7、傳動機構(gòu)，減小各機具的功耗，提高機組作業(yè)效率。施肥深度和播種深度的穩(wěn)定問題。 由于旋耕滅茬時土塊拋撒作用較強， 同時碎土中 含草量高， 因而對施肥深度和播種深度的穩(wěn)定性影響較大， 為此需合理設計排肥頭和排種頭 結(jié)構(gòu)， 合理布置排肥器和排種器在整機中的位置， 使施肥深度、 播種深度穩(wěn)定在農(nóng)藝要求的 范圍內(nèi)。施肥、播種均勻性問題。 除了排種器、 排肥器本身因素會影響施肥、 播種均勻性外， 驅(qū)動施肥、排種器的工作速度能否匹配也是一個重要方面， 為此需合理選用施肥、 排種器的 驅(qū)動方式，優(yōu)化設計施肥、排種器驅(qū)動機構(gòu)，提高施肥、播種的均勻性。研究的目的和意義作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中寶貴的有機肥源。秸稈中含有

8、大量有機質(zhì)、 氮、磷、鉀和微量元素，據(jù)測定，每500kg秸稈（約1畝）含氮3.6kg、磷0.45kg、鉀5kg。然而每年夏秋收割季 節(jié)，農(nóng)田里焚燒秸稈的煙霧就成了環(huán)境災難，不少身在城市中的居民也深受其害。 燒秸稈帶來的不僅僅是環(huán)境問題， 從更深層次看， 秸稈能否還田甚至是我國未來糧食能否良性增產(chǎn)的 關(guān)鍵之一， 因此搞好秸稈還田是改善土壤物理性狀， 提高土壤肥力， 實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn) 略的一項重要措施。 聯(lián)合作業(yè)技術(shù)已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要趨勢， 特別是耕整種植聯(lián)合作 業(yè)技術(shù)已開始全面推廣。本文就是為了實現(xiàn)聯(lián)合作業(yè)，以達到一機多用、一機多能的目的。2 旋耕滅茬施肥播種聯(lián)合作業(yè)機2.1整機技術(shù)開

9、發(fā)針對南方稻麥種植特點， 設計的旋耕滅茬、施肥播種聯(lián)合作業(yè)機如圖1所示，整機主要有萬向傳動軸總成、旋耕滅茬總成、罩殼柵欄總成、播種施肥總成、鎮(zhèn)壓裝置總成等組成，1.1.三角懸掛總成2.2.旋耕滅茬傳動總成 3.3.中央變速器4 4 種肥箱5.5.罩殼柵欄調(diào)節(jié)裝置6.6.罩殼柵欄總成 7.7.排肥排種傳動總成 8.8.壓力調(diào)節(jié)彈簧9.9.鎮(zhèn)壓輪 10.10.排種排肥管調(diào)節(jié)裝置圖 11GHB-175 型旋耕滅茬施肥播種聯(lián)合作業(yè)機結(jié)構(gòu)示意圖其中旋耕滅茬采用反旋耕作方式、施肥播種采用傳統(tǒng)的外槽輪式排種器。整機采用框架式結(jié) 構(gòu)，可拆式組合機構(gòu)，包括秸稈還田旋耕機構(gòu)、施肥播種機構(gòu)、鎮(zhèn)壓傳動機構(gòu)等。在旋耕滅

10、茬總成部分， 旋耕刀排列采用了雙螺旋線形式排列23,為了改善碎土率和拋土效果，適應淺播種、深施肥需要，設計了上下及傾斜度均可調(diào)節(jié)的柵欄，加密柵欄齒，縮短柵欄齒的長度。這樣可以提高柵欄對短茬的攔截率且不堵塞；在施肥播種部分，采用了可上下調(diào)節(jié)的排種排肥管，可以根據(jù)土壤水分多少以及碎土效果，有效改變播種施肥深度，進而 提高施肥播種質(zhì)量。2.2 排種器、排肥器設計排種器是谷物播種機的核心部件，其工作質(zhì)量優(yōu)劣直接影響到種子的著床出苗、分蘗，以至于影響到農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。目前油菜類作物播種的排種器以氣吸式居多。氣吸式排種器對種子的尺寸和形狀要求不嚴，不必對種子嚴格進行按尺寸分級，傷種率小，可提高播種作業(yè)速度。

11、需要動力輸出軸帶動風機產(chǎn)生負壓，負壓室壓力一般要達到0.003MPa。傳動結(jié)構(gòu)較復雜，真空室氣密性要求也較高。 本設計采用的排種器、 槽輪式排肥器。如圖2,圖3所示。以下是我們小組在實驗室測繪的氣吹式排種器，與前面所展示的氣吸式排種器不同， 氣吹式排種器優(yōu)點：不同外形幾何尺寸的種子均有良好的充種性能；種子均在氣流下完成充種、攜種、剔種，傷種率很低，并且可在較高的作業(yè)速度（8km/h）下完成排種作業(yè)。缺點：該排種器多在較高壓氣流的作用下完成排種工作，高壓氣流多為拖拉機輸出動力或者獨立動力輸出帶動風機旋轉(zhuǎn)形成，動力消耗大。如圖4。氣吹式排種器由外殼、端蓋、排種槽輪，強制排種輪等組成。圖 4氣吹式排

12、種器排肥器是氣吸式式排種器和螺旋外圖 2氣吸式排種器圖 3 排肥器排種輪NH2.3 If 醴外槽輪式丼粗 I氣吸式排種器的設計計算2.2.1 滾筒吸孔孔徑Karayel.D等人研究表明在理想條件下，吸孔孔徑一定程度上影響正負壓區(qū)壓力值，吸孔孔徑越小，氣室內(nèi)相對壓力值越高10-11。針對油菜、大豆等近似球形的種子，采用經(jīng)驗公12式d = （0.640.66）b（1）式中：b種子的平均寬度根據(jù)華雜9號油菜物理特性可知油菜為（1.52.2mm），代入式中可獲得孔徑大小在（0.96-1.32mm）,取孔徑1.2mm。2.2.2 滾筒轉(zhuǎn)速排種器工作過程時，種子在自身重力及吸孔處負壓力作用下被吸附。當排種

13、器轉(zhuǎn)速過 高，吸孔經(jīng)過充種區(qū)、投種區(qū)時間太短，易漏吸、漏吹造成漏播指數(shù)升高；當轉(zhuǎn)速過低時， 不能滿足播種機生產(chǎn)率要求，且充種時間長造成重播指數(shù)過高，影響排種性能。根據(jù)播種機理論小時生產(chǎn)率確定外滾筒的轉(zhuǎn)速范圍下限。播種機理論小時生產(chǎn)率為：由相鄰兩粒種子時間間隔得式（2）式中_ 2S理論小時生產(chǎn)率，取S=0.30.6hm /hB播種機工作幅寬，取B=1.8m b溝寬，取b=0.2mV拖拉機前進速度L油菜株距，按農(nóng)藝要求取L=70mmZ外滾筒吸孔數(shù)量，取Z= 20ng外滾筒轉(zhuǎn)速（r/min）為了保證種子株距的穩(wěn)定性，一般取V=1.52.4 km/h，計算得外滾筒的轉(zhuǎn)速范圍下限為:_L_ 2二60 V

14、gjZWgFg故V=S 1.6( km/h)，貝 U ng16. 67VLZng g minmin16.67VminminLZ=17.8r/ mi n(3)外滾筒排種器轉(zhuǎn)速范圍上限滿足吸孔處極限線速度小于0.3m/s，即滿足公式（4）計算得：ngmax=34.7r/min圖 5 種箱我們設計的種箱根據(jù)排肥器和排種器分成了兩個區(qū)域，一個區(qū)域存放化肥，另一個區(qū)域 存放種子，達成一個種箱兩個功用，上圖就是我們設計的一體化排肥排種箱。75ec684e0003-Numbered_d19c66f9-d798-445b-9d68-214bfa10defc-Numbered_29641fcd-5c8c-44c

15、0-9dd8-27e5d535e傳動系統(tǒng)設計由于多數(shù)旋耕滅茬施肥播種聯(lián)合作業(yè)機為旋耕機和播種機機構(gòu)上的組合45，無法合理布置傳動方案以及傳動比的分配，造成傳動功率低、功耗大、播種施肥量的不穩(wěn)定，進而影響作業(yè)效果。因此，本文對旋耕滅茬、施肥播種傳動方案進行了設計計算。2.4.1旋耕火茬傳動機構(gòu)設計VmaxmaxRng g60 2二265r/mi n和工作齒面接觸強度大致相同的原則確定傳動比分配6。根據(jù)上述要求可知所需總傳動比為：施肥播種傳動機構(gòu)設計本機設計機組前進速度為4.0km/h,采用外槽輪式排種施肥器，排種排肥動力來自鎮(zhèn)壓輪，如圖7所示:2.2.圖 7排種排肥傳動結(jié)構(gòu)示意圖排種器每轉(zhuǎn)的最大

16、排種量75720: 1 :2.72265i總分別設計并計算各級傳動比如下：中央齒輪傳動為：“ =19 30=1.85；2214側(cè)邊齒輪傳動取：i35=玉=22= 1.47Z315則總傳動比為：i總=i12i35=1.85 1.47 =2.72(1)旋耕滅茬轉(zhuǎn)速為:n2二n,/i總二720/2.72= 265/m i n(2)鎮(zhèn)壓輪直徑為25cm。排種器外槽輪直徑為40mm,16齒，有效工作長度為50mm故可得A-展開1.1. 排種鏈輪 2.2.排肥鏈輪 3.3.中間過度鏈輪 4.4.鏈條 5.5.地輪Q -；dL(宇cj =22.013g(3)其中d-外槽輪直徑/mm, 40mmL -外槽輪有

17、效工作長度/mm, 50mm;帶動層厚度/cm, 取0.35cm種子充滿系數(shù)，取0.7；凹槽斷面積/cm2， 取0.105cm2t-槽齒間距/cm，取0.7cm；根據(jù)以往經(jīng)驗知在較晚播種期小麥每畝的播種量在15kg左右，因此，根據(jù)本機行進速度和鎮(zhèn)壓輪直徑，以及排種器最大的排種量可計算其傳動比，其中每畝的播種量取為20kg。首先可知每畝排種器的最少轉(zhuǎn)數(shù)為：ni _QlnQ=20：102；(4)9 0.022式中：n-排種器個數(shù)；Qi每田最大播種量；而每畝鎮(zhèn)壓輪的轉(zhuǎn)數(shù)為：S666.7/l、n2:486 ;(5)L1二d1.75 0.785式中：S 、2每田地面積/m種子容重/cm3,取0.77g/

18、cm由（4）和（5）式可得所需最大傳動比為:4.76；(6)Li-鎮(zhèn)壓輪工作寬幅/md鎮(zhèn)壓輪直徑/m3 旋耕施肥播種聯(lián)合工作機配套動力計算旋耕滅茬播種機所需動力主要包括旋耕滅茬部件和播種施肥部件以及牽引阻力。3.1 旋耕滅茬所需動力計算利用旋耕比阻法78計算逆轉(zhuǎn)旋耕機所需功率。設旋耕比阻為-，則旋耕機所需功率為P=100B Vm Kr=5390W(7)75式中：B旋耕機工作幅寬/m，取1.75m；h耕深/m,取0.15m；vm機組前進速度/ m/s，取1.1m/s；kr旋耕比阻，根據(jù)本機耕深取旋耕比阻為1.4kgf/cm2；根據(jù)滅茬機刀軸轉(zhuǎn)速與功率之間的關(guān)系可曲線9知滅茬所需功率為55.6KW

19、。因此，取刀軸的總功率消耗為11KW,即p11 KW。攙攙 挀 攙 戀攀攙挀攙播種施肥所需動力計算播種施肥阻力根據(jù)每米播幅的平均阻力來計算,根據(jù)試驗，當播深為35厘米時，每米幅寬工作阻力為125公斤，當播深為6厘米時,每米幅寬工作阻力為170公斤7。P2熠=42嚴=噺 電=1701.75 1=2730W；(8)120 120F2播種所需功率/w；施肥所需功率/w；F1播種工作阻力/kg;F2-施肥工作阻力/kg;Vm-機組前進速度/m/s。(9)式中:取機械傳動效率0.7，得旋耕滅茬、施肥播種所需功率為:皆佇警225(10)T0.7攙攙 挀 攙 戀攀攙挀攙機組空行所需動力計算農(nóng)機具在運輸狀態(tài)移動時所產(chǎn)生的阻力1011,即空行牽引阻力。根據(jù)比重可知配有本聯(lián)合作業(yè)機的拖拉機機組的空行牽引阻力占工作牽引阻力的50%左右，取50%即其空行時的功率為：式中：FeF4vm22.5 1.1F4e 4 m9.5KW；（11）F3v2x1.3F4空行牽引阻力/N；F3工作牽引阻力/N；Vm機組前進速度/m/s；V空行時前進速度/m/s。由（10）和（11）式可確定配套拖拉機功率為:Pr P +巳=32KW肚435PS（12）