馬鈴薯種植機的研發(fā)設計說明書

摘要本文敘述了馬鈴薯播種機在國內外的發(fā)展情況，并且了解了國內馬鈴薯種植機的優(yōu)缺點以及國內馬鈴薯種植機與國外所產機器的差距，通過各種調查，因地制宜，提出了適應新疆本地環(huán)境、經濟狀況的設計方案。通過參照國內的2BSL—2型，以及其他多種型號馬鈴薯播種機的參數(shù)選擇、結構設計方法，計算各個主要零部件的準確參數(shù)的過程，并且利用目前擁有的知識和查閱的相關試驗數(shù)據(jù)，設計出了更為準確的排薯裝置，更進一步體現(xiàn)了鏈勺式排薯器簡潔、實用的特點。本設計方案綜合了國內外其它馬鈴薯種植機的優(yōu)點，而且容易制造、價格便宜，適合新疆本地的馬鈴薯機械化種植。關鍵詞：馬鈴薯；播種機；參數(shù)選擇；結構設計AbstractThistexthasnarratedthedevelopmentathomeandabroadofthepotatoseedermainly,andsummarizingtheplusesandminusesoftheplantingmachineofdomesticpotato,andwiththedisparityoftheplantingmachineofforeignpotato,haveputforwardthedesignplanwhichmeetsthelocalenvironmentofXinjiang.Choose,structuredesignmethodaccordingtotheparameterofthedomesticModel2BSL——2potatoseederindetailednarration,calculatethecourseoftheaccurateparameterofeachmainsparepart.Andutilizetherelevanttestdatasalreadyconsultedinthehand,designandsetoutforaccuratearrangingthepotatodevice,havereflectedthecharacteristicthatthespoontypeofthechainarrangesthepotatodevice.Alsoimprovedthesoilcoveringdeviceandsuppressedconnectingthewayordinarilyofthewheelinaddition,makethewholemachinemoreconvenienttobepractical.Keyword:Potato;Seeder;parameterdetermination;Structuraldesign1.前言1.1設計的目的意義馬鈴薯生產基本采用手工操作方式。在播種上，采用手工點籽播種，播種質量差；在收獲上，通常采用粗制農具收獲，勞動強度大，種薯損傷嚴重。如吉林省有85%的面積采用手工點籽播種；內蒙古自治區(qū)機耕面積只有2.7萬公頃，僅占全區(qū)馬鈴薯播種面積的5.8%，機械化程度與國際先進水平的70%相比，相距甚遠。影響馬鈴薯生產機械化的主要問題（1）個體經營規(guī)模小，地塊分散，不利規(guī)模種植，品種繁雜，這些都給馬鈴薯生產機械化帶來了不利影響。（2）馬鈴薯生產機具功能單一，性能不太穩(wěn)定，作業(yè)時故障多。由于機械利用率低，年作業(yè)時間短，投資回收期長，很少有人涉足于馬鈴薯機械化生產的投資經營，因此限制了馬鈴薯生產機械化的進一步發(fā)展。（3）農戶經濟基礎薄弱，經營水平低。資金嚴重不足，難以引進先進的馬鈴薯生產機械。近幾年，地方財政緊張、農機收費項目減少、收費標準降低，用于推廣的資金嚴重不足，也制約了馬鈴薯生產機械化的大面積推廣。馬鈴薯又稱土豆、洋芋、山藥蛋等。塊莖可供食用，是重要的糧食、蔬菜兼用農作物。馬鈴薯產量高，營養(yǎng)豐富，對環(huán)境的適應性較強，現(xiàn)已遍布世界各地，熱帶和亞熱帶國家甚至在冬季或涼爽季節(jié)也可栽培并獲得較高產量。世界馬鈴薯主要生產國有前蘇聯(lián)、波蘭、中國、美國。馬鈴薯原產南美洲的秘魯安第斯山區(qū)，遠在公元前2000多年，南美已有栽培，傳播世界各地僅300年左右。18世紀后期歐洲發(fā)生罕見饑荒，才普遍栽培，17世紀中期傳入我國。在全國都有栽培，分布廣，產量大，既是糧食又是蔬菜，每年的貯藏量和銷售量都相當大，市場普遍喜歡黃皮黃肉、芽眼淺的品種。馬鈴薯是由地下匍匐莖先端膨大而成，有球形、橢圓形等。除作蔬菜、糧食外，還可制作淀粉、酒精等。馬鈴薯含有大量淀粉、鐵、鈣和維生素C等，營養(yǎng)豐量。在水果蔬菜淡季，由于馬鈴薯產量高，生育期短，適應性強，營養(yǎng)豐富，用途廣泛等特點，成為世界性重要的農業(yè)資源和多種工業(yè)加工原料。馬鈴薯是維生素的主要來源，馬鈴薯味甘性平，入脾、胃經，有和胃調中健脾益氣的功效。馬鈴薯成了營養(yǎng)學家青睞的蔬菜明星，被認為是世界上最偉大的食物之一。我國馬鈴薯的主產區(qū)是西南山區(qū)、西北、內蒙古和東北地區(qū)。其中以西南山區(qū)的播種面積最大，約占全國總面積的1／3。山東滕州素有“魯南糧倉”之稱，農作物有323個品種，動物有145個品種。被國家和山東省列為商品糧基地、優(yōu)質蔬菜基地，是全國最大的蔬菜集散地和“青山羊基地”，是中國農業(yè)部命名的“中國馬鈴薯之鄉(xiāng)”黑龍江省則是全國最大的馬鈴薯種植基地。在我國東北的南部、華北和華東地區(qū)，馬鈴薯作為早春蔬菜作物與棉花、玉米等作物間套作，提高了復種指數(shù)及產值，已成為農村致富的重要途徑。在華東的南部和華南大部，馬鈴薯作為冬作作物與水稻輪作，鮮薯出口獲得了極大的經濟效益，有效地提高了土地、光熱資源的利用率，改善了稻田的土壤耕作條件。在西北地區(qū)和西南山區(qū)，馬鈴薯作為主要的糧食作物，為解決農民的溫飽問題發(fā)揮了關鍵作用。因此馬鈴薯是我國重要的糧食、蔬菜、飼料及工業(yè)原料兼用作物。我國馬鈴薯種植面積7000萬畝，平均畝產2600公斤，總產量1.82億噸。但要迅速發(fā)展，振興我國馬鈴薯產業(yè)，首先要解決的問題是搞好馬鈴薯種植業(yè)。我國經過農業(yè)產業(yè)結構的調整，馬鈴薯種植面積越來越大，一些馬鈴薯種植大戶用傳統(tǒng)的方式種植馬鈴薯，而一些馬鈴薯播種機大部分來于進口，因此在模式上有些不適應，而國產的機具存在不完善的方面，因而在經濟上也有一定的影響。另外，馬鈴薯種植機械化是馬鈴薯栽培過程中極其重要的一環(huán)，也是馬鈴薯收獲機械化的基礎，其種植方式及質量不僅直接關系到整個生產過程的機械化，而且影響產量的高低。因此,本課題研究的意義及目的在于改進馬鈴薯種植方式,加大馬鈴薯的機械化種植程度；在于解決新疆乃至全國的馬鈴薯種植機械化問題,增大機械化種植馬鈴薯的程度,為我國的馬鈴薯機械化產業(yè)發(fā)展打下基礎。1.2國內外的研究現(xiàn)狀馬鈴薯種植機械化是馬鈴薯栽培過程中極其重要的一環(huán)，也是馬鈴薯收獲機械化的基礎，其種植方式及質量不僅直接關系到整個生產過程的機械化，而且直接影響產量的高低。因此解決馬鈴薯生產機械化是目前農業(yè)生產中急需解決的重大課題，圍繞馬鈴薯播種與收獲機械化技術，我國農機研究技術人員在學習借鑒國內外先進經驗技術的基礎上，先后開發(fā)研制出多種形式不同規(guī)格的馬鈴薯播種與收獲機具，取得了可喜的成績。我國目前馬鈴薯的栽培大部分還依靠人工，這與種植面積有一定的關系，不利于降低人工成本，提高經濟效益。而一些已采用機械種植的地區(qū)，馬鈴薯種植機械的自動化程度較低，結構布局上也存在一定的問題，其中一部分是對國外的仿制，雖然近幾年有很大的突破，取得了明顯的進步，得到了認可。不過從整體來看依然有很多需要改進的方面。國外馬鈴薯生產機械化起步早、發(fā)展快、技術水平高。在20世紀40年代初前蘇聯(lián)，美國就研制推廣應用馬鈴薯播種機了。50年代末全面實現(xiàn)生產機械化，70-80年代，德、英、法、意大利、瑞士、波蘭、匈牙利、日本和韓國相繼實現(xiàn)了馬鈴薯生產機械化。國外馬鈴薯播種機械有：全自動馬鈴薯播種機SPA-1（2）型，系列半自動馬鈴薯播種機TPA-PP2型等，SPA-2型適應于壟作，有一壟、兩壟、四壟幾種，具有很好的開溝、覆土性能，它播種均勻、播種深度一致、培植的壟型好，整機載重量大、功率大、效率高等優(yōu)點。（1）目前馬鈴薯種植機按牽引方式分為牽引式和懸掛式（2）目前馬鈴薯機械化種植機的排薯器主要有三種：鏈勺式、勺盤式和針刺式。2.設計方案的確定2.1整機結構（示意圖）及工作原理整機結構示意圖如下：工作原理簡介：當該機正常工作時，先是開溝犁隨拖拉機開出種溝。后面的行地輪隨著拖拉機移動的同時，帶動它上面的軸上鏈輪起轉動，繼而帶動傳動鏈輪也轉動，最后下鏈輪和上鏈輪也轉動。它們旋轉的同時，鏈條和其上的排種勺就在種箱內舀馬鈴薯種，由于排種勺和種管的尺寸限制，基本上保證一次舀一顆馬鈴薯種。馬鈴薯種沿導種管上升，到頂端后下降，一直到不受鏈勺和導種管的約束，自身落在開溝犁后護種管中，最后掉在種溝內。接著是后面的覆土器覆土，鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓，整個過程依次完成。2.2整機基本技術參數(shù)參照其他各種型號的馬鈴薯種植機械，將本機的基本技術參數(shù)設計為：工作速度4km/h配套動力18匹馬力（13.5kw）掛節(jié)方式懸掛式排種機構形式鏈勺式行距基本參數(shù)700mm株距基本參數(shù)---500mm播種深度基本參數(shù)100mm覆土厚度基本參數(shù)100mm肥箱容積80公斤種箱容積5000株開溝器械芯鏵式開溝器覆土器械圓盤式覆土器鎮(zhèn)壓器械空心金屬鎮(zhèn)壓輪漏播率<1%重植率<3%2.3機器作業(yè)方式、掛接方案的選擇馬鈴薯的播種分為平作和壟作兩種，二者各有各自的優(yōu)點。就新疆的本地特點和本設計自身的要求，我們選擇平作的方式進行設計。平作的最后的一道工序是鎮(zhèn)壓，能達到保墑保濕的工效，從而提高了馬鈴薯種的成活率，并促進了馬鈴薯種發(fā)芽和生長。作業(yè)機和拖拉機的聯(lián)結方式有：半懸掛式、牽引式等幾種。懸掛式掛接是用拖拉機上的懸掛機構將作業(yè)機與拖拉機聯(lián)結在一起成為作業(yè)機組，機組在道路上行進或在地頭轉彎時，利用拖拉機的液壓機構將作業(yè)機全部或局部提起，這種掛接方式，不僅是在移動狀態(tài)下進行工作的各種機械如犁、耙、中耕機、播種機、噴霧機、收獲機等已經廣泛采用，而且對于某些固定作業(yè)的機械在移動地點時，也采用了這種技術。懸掛式機組具有如下優(yōu)點：㈠機動性高作業(yè)機在懸起后，由于機器本身不與地面接觸，因而拖拉機不因帶有農具而影響它的原有的機動性，轉向方便靈活，回轉半徑小，空行時間少，道路行駛速度高，機組的通過性能好。㈡結構簡單，重量輕懸掛式作業(yè)機因系直接與拖拉機結成一體，不需設置行走輪、牽引裝置和工作部件提升機構。故結構緊湊，可節(jié)約鋼材，減輕機器重量，減低制造成本。㈢可以改善拖拉機的牽引性能由于懸掛式作業(yè)機是和拖拉機結成一體，因此作業(yè)機的重量以及工作阻力的鉛垂分力，都有可能轉移到拖拉機上，增加拖拉機后輪的載荷，從而提高拖拉機輪胎與土壤附著力。綜上所述，將懸掛式作為本機的掛接方式。2.4株距、行距調整方案的選擇就國內的一般馬鈴薯播種機來說，大部分的機器都不同程度的具備株距的調節(jié)性，但是，為了更大的提高馬鈴薯機械化種植效率，株距和行距均要求能夠很好的調節(jié)，因此，本設計就以前的調整方式進行了改變，其具體的調節(jié)方法如下：要調整行距，只需要調整開溝器之間的距離，并且在開溝器的導種管和護種管之間有一段可調整長度的塑料彎管，在開溝器調整距離的同時，它隨著變化，達到既導種有調整的目的。該方案的基本行距采用700mm。調整株距，只需要換用不同的鏈輪整個傳動機構的傳動比就會改變，進一步來改變排種鏈的線速度，從而改變株距。3.零部件的設計3.1馬鈴薯的基本特性作為馬鈴薯種植機的主要工作對象，馬鈴薯薯塊的下述幾種特征參數(shù)是很重要的，它們是：馬鈴薯種的形狀，幾何尺寸和重量，摩擦角及自然休止角，彈性和塑性，馬鈴薯種皮強度，抗擠壓強度，馬鈴薯種的翻轉角及沿斜面移動速度等。3.1.2馬鈴薯種形狀和尺寸對于自動化馬鈴薯精密種植機，馬鈴薯種形狀和尺寸不僅與種植質量直接相關，而且是種植機設計的依據(jù)。馬鈴薯塊莖不僅因品種和生長條件的不同而形態(tài)各異，而且在很大程度上與產量有關。產量越高，薯塊尺寸也越大。當溫度和灌水規(guī)范急劇變化時，薯塊也會變成疙疙瘩瘩，外形極不規(guī)則。不同品種馬鈴薯種的重量特征馬鈴薯品種產量（t/hm2）薯塊重量分布（g）最大的中等的最小的勞爾21.32907520早玫瑰21.011010220不同地區(qū)馬鈴薯種的外形尺寸也不同，以新疆本地各個團場的種植要求為例，目前就新疆的情況來說，馬鈴薯種薯塊的重量小于35g，形狀半徑小于28mm。在馬鈴薯種植機工作過程中，馬鈴薯種箱內的薯塊之間、薯塊與排薯器器件之間以及薯箱側壁之間均將產生摩擦。摩擦力不僅直接影響排薯工藝過程，也會造成馬鈴薯種表皮損傷。3.1.3馬鈴薯種的翻轉角馬鈴薯種表面形狀千差萬別，沒有確定標準的正幾何形。同一品種的馬鈴薯種的形狀也不規(guī)格固定，不具備統(tǒng)一的正幾何形狀。試驗觀察表明，當馬鈴薯種堆放的金屬版面不斷增大傾斜角度直至某一極限值時，馬鈴薯種開始下滑，其運動特性即非滑動，也非滾動。試驗表明，由于馬鈴薯種接觸底面的寬度、受力方向和形狀的不同，它可能采取滑動、滾動和翻轉三種運動狀態(tài)。產生滾動的兩個條件：一是馬鈴薯種底面與支撐面間有足夠的力聯(lián)系；二是作用力的位置和方向。馬鈴薯種的翻轉運動可用翻轉角μ的正切來表示，不同品種不同特征的馬鈴薯種具有不同的翻轉角（見下表）翻轉角（°）頻率（%）勞爾早玫瑰4——7——27——1021610——13103013——16212216——1926.5819——2219.0922——2514.5425——285.5828——311.5平均18°12′13°44′3.1.4馬鈴薯種皮的強度在馬鈴薯種植前或種植過程中，馬鈴薯種的任何損傷都是不好的，會引起各種細菌病毒的感染，影響馬鈴薯種正常生長發(fā)育。為了預防馬鈴薯種免受環(huán)形腐爛霉菌的感染，決不能使馬鈴薯種果肉暴露于外。在種植機作業(yè)時馬鈴薯種表皮與機器零部件之間發(fā)生摩擦、碰撞，薯皮將承受機械力的作用，出現(xiàn)撕裂或揉搓。因此，馬鈴薯種表面抵抗撕裂揉搓的穩(wěn)定性顯得格外重要。3.1.5馬鈴薯種的抗擠壓強度馬鈴薯種的抗擠壓強度引起廣泛關注是可以理解的，因為在馬鈴薯種植機作業(yè)過程中，馬鈴薯種可能不斷的承受著排薯器各種器件的擠壓。3.1.6馬鈴薯種沿斜面移動速度在馬鈴薯種植機工作過程中，馬鈴薯種沿斜面移動或滑動是經常發(fā)生的。因此，馬鈴薯種沿斜面向排薯器的喂進速度自然為人們所關注。然而由于馬鈴薯種體形的非正規(guī)幾何形狀，談論其移動速度只能獲得相對的準確度。下表是對馬鈴薯種“勞爾”移動速度的測定結果，供研究借鑒。由表中數(shù)據(jù)可見，隨著斜面傾角的增大，馬鈴薯種的下滑速度也隨之增大，可以達到2m/s。馬鈴薯種的移動速度（m/s）馬鈴薯種重量（g）斜面傾角20°25°30°35°40°211.001.252.502.142.14451.251.501.671.892.148011.672.14馬鈴薯基本特性為我們的零件設計提供了必要的基礎支持，我們在設計制造的過程當中應始終堅持保證這些基本參數(shù)。開溝器與固定架可以方便地進行上下調整,滿足用戶對不同播種深度的要求。其中部設有一根導肥管,作用是肥料進人種溝后先極上厚的土層,然后種薯落在土層的上面,使肥料和種薯分開,避免了肥料污染種子而引起爛種,有效地提高了出苗率。取種機構采用雙排鏈勺結構。鏈傳動的穩(wěn)定性和雙排結構的組合,提高了取種的可靠性,從而避免了因漏種而造成播種“斷條”現(xiàn)象的發(fā)生。取種機構每行一組,可以左右移動,這樣可滿足不同行距的要求。覆土機構采用雙圓盤仿形機構。這種結構的特點是可調整左右兩個圓片的角度實現(xiàn)不同夜土厚度,也是播種深度的另一種調整方法,同時可隨地仿形,增強了機具的適應性。傳動機構由地輪、傳動軸、塔式鏈輪、鏈條及萬向節(jié)組成。其特點是塔式鏈輪可以實現(xiàn)不同株距的要求。用戶可根據(jù)株距的要求,選用不同齒數(shù)的鏈輪來調整鏈條,然后將鏈條張緊即可實現(xiàn)。相鄰兩行取種機構的傳動采用兩個萬向節(jié)分別與傳動方軸和傳動方管焊接,方管與方軸實行伸縮式連接,這樣既保證了傳動的靈活性,調整也十分方便。3.2播種裝置的設計鏈勺式馬鈴薯播種機的播種裝置由排種鏈勺、前后護種管、種箱、鏈輪及上下鏈輪軸等組成，種箱下部是傾斜面，箱底傾斜角度大于馬鈴薯的自然休止角，因此，不管種箱內的馬鈴薯種有多少，都能自然的流向斜面的最下部位，而最下部的橫截面幾乎與排種勺相等，僅僅能通過一個排種勺，這種結構使排種勺舀取的機會大為增加，即使箱內剩余少量的薯塊，也能保證良好的舀取率。另外的優(yōu)點就是運轉平穩(wěn)，株距均勻可調整。3.2.1排薯器方案的選擇排薯器是現(xiàn)代馬鈴薯精密種植機的核心工作部件，是種植機工作質量、效能和特征的主要載體和體現(xiàn)者。對于本設計來說，方案的選擇主要就是排薯器的方案選擇。對排薯器的主要技術要求是：保證排薯過程的穩(wěn)定性，旋轉一周或數(shù)周排薯的數(shù)量一定。多行排薯器的排薯量應相等，各行排薯量應一致。應有較強的適應性和通用性。不但能排一般馬鈴薯種，而且能排播春化馬鈴薯種、特大和特小馬鈴薯種。能適應不同分級馬鈴薯種的要求。排薯頻率應能調整，誤差不應超過額定量的8%--10%。漏植率、重植率和傷薯率不應超過現(xiàn)行農業(yè)技術要求。目前世界上通用的馬鈴薯機械化種植機的排薯器主要有三種：鏈勺式、勺盤式和針刺式，就這三種排薯器來說，各自有自己的優(yōu)點和缺點，要先設計好本課題，就先要對這幾種排薯器有很好的了解，要分析比較他們的優(yōu)缺點，才能確定下本課題的主要部件—排薯器的方案。首先我們對這幾種主要排薯器進行比較：鏈勺式排薯器鏈勺式排薯器最初應用于德國Cramer馬鈴薯種植機上，是目前世界上較為流行的全自動化種植機。主要由固定在升運鏈上的托薯勺、主動鏈輪、被動鏈輪、投薯管和薯箱等部分組成。由排薯工藝過程可知，馬鈴薯種的投放點高低或投放相位的遲早都將影響到株距的大小即種植均勻性。投薯勺在投放口處是逐漸偏離投薯管前壁而釋放馬鈴薯種的，投薯點的高低與馬鈴薯種脫離托勺背肩時的橫向尺寸大小有關：小薯釋放口小，投薯相位高，投薯點高；大薯釋放口大，投薯相位遲，投薯點低。相鄰托勺投薯點的高低的反復變化，必然引起種植株距大小的波動，成為影響種植均勻度的重要因素之一。這一點和精密排種器的機理是相同的。為了提高種植株距均勻度，馬鈴薯種按外形大小尺寸進行精選分級是十分必要的。為了提高馬鈴薯精密種植機的株距均勻度，必須對馬鈴薯種進行精選分級。鏈勺式排薯器的投薯方式多以厚軸或寬軸平行地面投落，投薯相位或投薯高度變化范圍不大，因而株距變化不大，種植均勻度較高。鏈勺式排薯器結構緊湊，重量輕，調整保養(yǎng)方便，排薯性能可靠。一般有三馬鈴薯種勺，為大中小薯塊備用。在排薯過程中每個薯勺最初可能舀1—2個薯塊，在提升運輸過程中能自動把多余的薯塊抖掉，只留下一顆馬鈴薯種翻入投薯管內，因而重植率較低。Marathon型鏈勺式馬鈴薯播種機的重植率僅為1.7%，漏植率為3.5%。在投薯管內輸送時亦為等距輸送，加之又試馬鈴薯種按阻力最小的厚軸方向排列前進，投薯點高度比較穩(wěn)定，投薯高度較低（16cm），因而馬鈴薯種落入溝底后彈跳滾動小，薯距（株距）比較均勻。因此，鏈勺式排薯器無論從種植精度方面，還是從通用性方面，都是比較先進的技術方案。退一步來說，即使種植切塊馬鈴薯種也是容易適應的。勺盤式排薯器勺盤式排種器屬于強制式單顆精密排薯器。攫薯排薯過程伴隨著夾持和反夾持，在此過程中可能出現(xiàn)三種情況：①：舀一顆夾一顆；②：舀兩塊或更多，最后夾兩塊或更多；③：漏勺漏夾。在一般情況下，這三種情況的概率是相等的，各占三分之一。勺盤式排薯器屬于摩擦型機理，它與鏈勺式不同。在排薯過程中，馬鈴薯種質量絕大部分由托勺支持，由薯夾維持者相對的穩(wěn)定，但在旋轉輸送過程中，馬鈴薯種不斷受到側壁圓盤表面的摩擦，并由此可能產生力矩，引起馬鈴薯種翻轉位置。另外，托勺的運動軌跡是圓弧線形，在不同的相位，托勺的底弧面不斷改變狀態(tài)，由此在重力作用下可能引發(fā)翻轉力矩，從而使馬鈴薯種擺脫薯夾的夾持而掉落，形成漏勺空穴。針刺式排薯器針刺式排薯器主要用于美國。它的主要特點是對所排馬鈴薯種的大小形狀沒有特定要求。其排薯機理與薯塊大小無關，其投薯相位或時間與薯塊大小無關，但與刺針大小尺寸有關，這一點有其排薯工藝過程可見一斑。另外，臺架試驗表明，薯塊大小對針刺式排薯器的種植均勻度影響甚微，這是鏈勺式排薯器和勺盤式排薯器不可比擬的，也正是針刺式排薯器的特點。通過以上排薯器的比較和分析，以及新疆本土的實際情況而定，鏈勺式排薯器雖然有投薯均勻度和投薯相位的問題，但是可以改進和減小其影響程度，使其能較準確的保證機械化種植效果，達到一定要求的誤差范圍。因此，本課題選用鏈勺式排薯器。3.2.2取種勺形狀和尺寸的確定通過以上數(shù)據(jù)對馬鈴薯馬鈴薯種的特性分析以及各種常用排種器的對比后，確定了排種勺的基本結構。它采用鋼板制成，鋼板厚約2.5mm，邊緣傾斜，質量輕，而且降低了傷薯率。取種勺的圓面直徑為60mm，深20mm，復合大部分馬鈴薯種塊莖的大小，保證取種均勻。它和鏈條的銷軸采用鉚接方式連接，這種結構既方便又實用。其結構簡圖如下：3.3種箱的設計3.3.1形狀和尺寸的確定種箱下部采用傾斜面的設計方案，其傾角為60度，大于馬鈴薯種的自然休止角，無論箱內有多少馬鈴薯種，都能很好的下滑，使箱內不留下馬鈴薯種。另外，要盡量使種箱內壁光滑，是馬鈴薯種能更好的下滑。其尺寸大?。w積）由馬鈴薯的密度和新疆本地土地的環(huán)境決定。一般來說，新疆的地長800m，本方案是兩行，由這些已知條件即可算出其大體尺寸。種箱長1000mm，高800mm。3.3.2固定方式及其材料的特殊要求對于種箱來說，要將其很好的固定在機架上，首先要考慮其質量，因為它裝了不少馬鈴薯種，有重量，其它的一般播種機種子都不是太重，而對于本設計來講，馬鈴薯種塊質量大，種箱的體積大，因此對種箱底面會產生很大的壓力，為此，要在機架上焊一個專門的種箱支撐梁，使其不會因馬鈴薯種的重量而變形。另外，一般來說種箱采用1mm左右的鐵皮卯接而成，但是由于本設計要在種箱上要固定兩根鏈輪軸，因此要求種箱的兩邊側板在裝鏈輪軸的地方，厚度要適當加大，可以是5mm，這樣的話好固定軸，也加大了整個種箱的強度3.3.3前后護種管的設計本設計的獨特之處就是鏈勺式排種器，而能使其完整的完成排種過程的就是護種管，從開始舀到馬鈴薯種那一刻開始，護種管就使馬鈴薯種與其它的薯塊分離開來，幫助排種鏈勺能平穩(wěn)的轉動傳遞馬鈴薯種。導種管分為導種直管和導種彎管兩部分，彎管在起到導種作用的同時，還使薯塊不會掉在種箱外。導種管的尺寸的大小與馬鈴薯種的尺寸有關系，要求管內壁不會夾傷馬鈴薯種，在它與舀勺之間有一定的空隙，既利于排種勺的移動，又不會太大，讓種箱內剩余的馬鈴薯種也被帶走，造成舀到多余的馬鈴薯種，從而重植，造成浪費。因此，本設計在種箱內壁與排種勺邊沿之間留有5mm空隙，可以達到順利排種的要求（導種管與種箱就是焊接在一體的，其材料也和種箱一樣，是厚約1mm的鐵板）。3.4鏈輪的設計3.4.1其它參數(shù)的選擇由于鏈條選用的是24A，節(jié)距38.1mm，取平均勺距為Lt=139.7mm（即每兩個勺間間距4個鏈節(jié)）；取中心距為α=631.72mm；Z上=17齒；Z下=19齒；則鏈長L=1816.1mm；mp=5個。取地輪驅動鏈輪齒數(shù)Z 地=14齒。3.4.2株距調整的計算取地輪驅動鏈輪齒數(shù)Z 地=52齒，排種鏈輪確定為三個鏈輪（可拆換），由此可調整出三種不同的株距。根據(jù)新疆本地的要求，確定三種株距：C1=180mm;C2=200mm;C3=240mm。式中：Ci——株距；D地——地輪直徑，取500mm；L——鏈勺用鏈條長度，為1816mm；Z地——地輪驅動鏈輪齒數(shù)，為14齒；ε——舀種系數(shù)，取0.062；Z下——鏈勺下鏈輪齒數(shù)，為19齒；mp——鏈勺數(shù)，為5個；p——鏈條節(jié)距，為38.1mm。由上式計算并且圓整得：Z1=18；Z2=20；Z3=24。3.4.3鏈輪的具體參數(shù)計算（式中：套筒外徑d1=7.95cm;內鏈板高h2=36.2mm；節(jié)距p=38.1mm;內鏈節(jié)內寬b1=25.2mm）種箱軸上的鏈輪Z=17.5.re6.ri7.排種的的鏈輪Z=191.2.3.4.mm5.re6.rimm7.3.4.4該設計中所用的鏈輪參數(shù)鏈輪齒數(shù)計算項目計算結果Z=17分度圓直徑207.mm齒頂圓直徑230mm齒根圓直徑198.72mm齒寬7.301mm齒溝角120度分度圓弦齒高3.429mm齒側凸緣直徑120mm齒面圓弧半徑50mm齒溝圓弧半徑4mmZ=19分度圓直徑231.4mm齒頂圓直徑253.69mm齒根圓直徑230mm齒寬7.301mm齒溝角120度分度圓弦齒高3.429mm齒側凸緣直徑150mm齒面圓弧半徑40mm齒溝圓弧半徑4mm3.4.5地輪與鏈條同步性的驗證該播種機的主要要求就是地輪和排種鏈勺的運動同步性，即：地輪在向前移動一定距離的時間內，排種鏈勺所投種總數(shù)的所有距離之和也應該是這個距離。對于鏈少式馬鈴薯播種機來說，鏈勺在鏈上的勺間距是關鍵因素。因此要驗證平均勺間距Lt=139.7mm是否合理。下面就株距為180mm時的情況驗證，具體過程如下：已知條件見下面的運動簡圖：就地輪運行一周的距離驗證，由物理知識知：鏈條上的所有的線速度一樣（設為V2），地輪線速度為V1（即機器水平移動速度），下鏈輪軸的角速度一樣（設為W2），上鏈輪軸設為W3，地輪和其上的鏈輪角速度也一樣（設為W1）。另外，已知D地=500mm；d地=210.34mm；d傳=73.1mm；d下=141.7mm；d上=210.34mm；由已知條件可以算出W3/W1=1.9384；則轉動圈數(shù)比N3/N1=1.9384；于是可以算出在地輪運轉一周走過1570mm的時間內，上鏈輪移動過的距離為：S=πd上N3/N1計算得：S=1277.3mm；而按播種要求知道：在地輪移動的1570mm內播種數(shù)目為a=1570/180=8.722(顆)，即要求在S=1277.3mm長的鏈條上有a=8.72個鏈勺。由此計算得鏈勺間間距為：Lt′=S/a=146.45mm,由于在排種勺下面有一段塑料導種彎管，會延長投種時間，因此原取Lt=139.7<Lt是合理的。另外，按相同方法驗證其它兩種株距時也滿足要求。3.5開溝器的設計開溝器的功用主要是在播種機工作時，開出種溝，引導種子和肥料進入種溝內，并使?jié)裢粮采w種子和肥料。對于該機型對于開溝器的要求是種溝要深淺一致且溝形整齊，溝底開闊、平整，且有良好的入土性能和切土能力，工作可靠而不易被雜草、殘茬和土塊堵塞。為了能適應上述要求，本設計選用芯鏵式開溝器。該開溝器的特點是：播種機工作時，它的前棱和兩測對稱的曲面使土壤沿曲面上升，并將殘茬、表層干土塊、雜草向兩測拋出翻倒，不利于保墑，切開溝阻力較大，不適于高速播種。其優(yōu)點是結構簡單，入土性能好，對播種前整地要求不高，而且溝底較平，開出溝寬為：120mm~180mm，主要適用于壟作播種地區(qū)的寬苗幅播種的中耕作物播種、中耕通用機上。3.5.1結構芯鏵式開溝器主要由鏵柄、芯鏵、翼板、輸種管和護種罩等組成。芯鏵用45#鋼板（厚4mm）制成，鏵尖及刃口處進行淬火處理，以增加硬度及耐磨性。3.5.2入土角α入土角過大，入土性能差，且阻力增加。入土角過小，會使芯鏵尖而長，強度減弱。一般芯鏵入土角α=15°—35°為宜。為了增加強度，取α=38°。3.5.3隙角ε為了有利于入土，減小芯鏵與溝底的摩擦阻力，取ε=5°3.5.4斜切角γ芯鏵尖的斜切角不能過大，此角必須保證土粒、殘茬、雜草沿刃口向后滑移，而不致纏掛、擁堵。因此，斜切角γ可由受力分析確定。使土壤在刃口上的滑切力能克服摩擦力。一般土壤對鋼的摩擦力為φ=26.5°——35°，故取γ=35°為宜。主要參數(shù)的設計及確定（見圖）3.5.6開溝器的固定開溝器選用套管和螺釘來固定，在機架的前橫梁上用U形螺栓固定開溝器的套管，將開溝器的鏵柄塞在套管內，再擰緊套管上的螺釘即可固定。而且可以調節(jié)其高度，改變開溝深度。3.6覆土器的設計3.6.1覆土器的選擇覆土器是播種后覆蓋種子的部件，要求覆土均勻，先覆細濕土，精播時不影響種子分布均勻性。谷物條播機上常用的覆土器有拖環(huán)式、拖桿式、彈簧鋼絲式和旋轉輪爪式等。拖環(huán)式和拖桿式覆土器分別由鋼鐵圓環(huán)、圓鋼用鏈條連接而成。工作時，圓環(huán)、圓鋼、鏈條在地面上拖動而覆土，并起到拖平播后地表的作用。彈簧鋼絲式覆土器用于整地較好的輕質沙壤土。鋼絲能起到碎土和覆土的作用，遇到大土塊時，彈簧鋼絲能彈起讓過。這種覆土器不宜在雜草和殘茬多的條件下使用。旋轉爪式覆土器由于輪爪與地面傾斜一角度，使一側的輪爪接觸地面。播種機前進時，輪爪隨之拖動而旋轉，起到覆土的作用。中耕作物播種機上常用的覆土器有刮板式和鏟式，刮板式覆土器的覆土能力較強，刮板角度可以調節(jié)，常和芯鏵式開溝器配合使用。鏟式覆土器連接在鎮(zhèn)壓輪架上，根據(jù)需要覆土鏟可以上下調節(jié)，常和滑刀式開溝器配合使用。對于本課題而言，由于選用的是芯鏵式開溝器。對于本設計來說，使用圓盤式覆土器，對于從導管中落出的薯種進行有效地覆蓋，把開溝犁分開的土壤進行收攏，也有效地固肥，保墑。對于馬鈴薯播種機來說，這樣也可以達到目的，況且后面還有鎮(zhèn)壓輪的鎮(zhèn)壓作用。其主要的參數(shù)見下：覆土圓盤直徑300mm（按土質、出苗和覆土量而定）傾角α=45°（按實際情況而定，過大易擁土，過小覆土能力低）3.6.2覆土器的固定及調節(jié)一般來說，常見的覆土器的連接柄與垂直方向有一個傾角，但是不容易在水平面內調節(jié)角度，因此，覆土器的連接柄直接用彈簧控制。另外，將套覆土器柄的固定裝置設計成常見的叉類件，只需要將柄連接機架，加上彈簧用大螺母調節(jié)長度，可以調節(jié)整個覆土器的覆土高度。該裝置不僅安裝拆卸方便，而且造價低廉，一般的生產工廠都能生產，材料源自生活中的常用物品。因此，就本人來講，覺得是一個非常好的方案。其具體的安裝簡圖如下：3.7鎮(zhèn)壓輪的設計3.7.1鎮(zhèn)壓輪對于播種機的重要性播種同時鎮(zhèn)壓可以減少土壤中的大孔隙，減少水分蒸發(fā)，以使土壤保墑；可加強土壤毛細管的作用，是水分沿毛細管上升，起到“調水”和“保墑”的作用；可使種子與土壤緊密接觸，有利于種子的發(fā)芽和生長；春播鎮(zhèn)壓還可以適當增加地溫。因此，播種同時鎮(zhèn)壓對于干旱地區(qū)的播種是十分必要的。播種同時鎮(zhèn)壓主要是在苗幅內鎮(zhèn)壓，而行間土壤仍保持疏松，因而通氣性好，還可利于接納雨水。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30—50kPa。鎮(zhèn)壓輪壓力大小取決于鎮(zhèn)壓輪本身重量和作用在它上面的附加重量（播種機部分重量的轉移和輔助彈簧力的作用等）。一個良好的鎮(zhèn)壓輪必須轉動靈活，不粘土，不擁土，鎮(zhèn)壓力可以適當調整，鎮(zhèn)壓后地表不產生鱗狀裂紋。3.7.2鎮(zhèn)壓輪的選擇鎮(zhèn)壓輪的主要結構類型有金屬型和膠圈型兩種。金屬型鎮(zhèn)壓輪使用較多，容易制造。并且，一般來說要便宜一些，對于本課題來說，面對的是新疆的廣大團場的使用者。因此選用金屬型。金屬型的鎮(zhèn)壓輪按外形可以分為圓柱鎮(zhèn)壓輪、凹面和凸面鎮(zhèn)壓輪以及圓錐復合鎮(zhèn)壓輪。圓柱鎮(zhèn)壓輪由薄鋼板制成。有光面圓柱形和網(wǎng)面圓柱形兩種，其鎮(zhèn)壓面較寬，壓力分布均勻。適用于蔬菜播種和寬苗幅壟播的播種機。由于本課題設計的播種機是平作，采用圓柱形鎮(zhèn)壓輪，鎮(zhèn)壓力均勻，而且實用。要使鎮(zhèn)壓輪正常轉動的條件是：（m）式中f—土壤對鎮(zhèn)壓輪的摩擦系數(shù)ωr—軸套中的摩擦力矩（N·m）R—鎮(zhèn)壓輪半徑Q—鎮(zhèn)壓輪重力極其附加載荷3.7.3鎮(zhèn)壓輪的固定及調節(jié)本課題的鎮(zhèn)壓輪與機架采用大螺栓連接，其獨特的調節(jié)方式就是在懸柄的下方焊接了一個擋塊，在鎮(zhèn)壓輪正常工作時，它與鎮(zhèn)壓輪的連接板間有一定間隙。當提升狀態(tài)時，它擋住鎮(zhèn)壓輪，使之不會沿懸柄螺栓旋轉，是一個非常簡單又適用的自鎖機構。其結構示意圖見下圖：3.8機架的設計3.8.1機架的作用機架是整個機器在主要“骨架”，在確定好各個工作部件的大體形狀和尺寸以及各自間的位置關系之后，就需要把這些零部件完完整整的裝成整個的機器。機架的作用就是固定各個零部件之間的位置和支撐整個機器的重量，讓各部分構成一個整體。3.8.2機架材料的選擇一般來說，農用的播種和中耕機械等的機架均采用空心方鋼焊接而成，結構簡單實用，容易制造。因此，本方案的機架也采用中耕機的機架設計形式，前橫梁選64×64×5mm的方鋼，而側梁和其它梁選50×50×5mm的方鋼。各個連接點均采用手工電弧焊焊接而成。3.8.3結構特點由于本方案是全懸掛式，因此要根據(jù)所選的動力的參數(shù)來設計掛接機構的尺寸，下面是所選拖拉機的參數(shù)：懸掛參數(shù)的確定選擇動力為TN-55經查表的其掛結參數(shù)為：下懸掛點間距：800mm農具立柱高度：500～600mm，根據(jù)工作需求，選擇為600mm。懸掛犁是通過拖拉機的三根拉桿AB、C1D1、C2D2與拖拉機聯(lián)接的，懸掛參數(shù)即掛接點B、D1、D2的位置參數(shù)，包括D到開溝器的水平高度h、B、D兩點的垂直距離H。B、D的橫向位置。這些參數(shù)的選擇，直接影響開溝器的作業(yè)性能和經濟指標。如上圖：業(yè)機械中除少數(shù)自走式機器和專用機械外，其余幾乎全是把動力部分做成一臺通用拖拉機，把作業(yè)部分做成一個單獨的機器，到作業(yè)的時候，才把他們聯(lián)結起來。作業(yè)完成時再分開，這樣可以大大地提高動力的利用率。這樣一臺拖拉機可以和數(shù)十種機械聯(lián)結進行不同的各種的作業(yè)。3.9地輪的設計3.9.1方案的選擇一般來講，地輪的主要作用就是支撐整個機器的重量，但是對于本方案來說，它就不僅僅是承重，而且是動力源。又由于農用機械的地輪要求簡單實用，價格便宜，對于新疆團場條件來說更是如此。因此，地輪選用自己制造的方案，它的中心輪彀采用鑄造的方式，再焊上輪轅和輪齒，既簡單又實惠實用。在地輪上安裝鏈輪時要注意鏈輪和地輪的同軸定位，在輪彀上鉆有連接鏈輪的孔，二者的尺寸值要十分吻合，以免造成傳遞的不穩(wěn)定。另外，由于本設計的動力力矩要求不是太大，因此，方案選擇的是單地輪驅動，另一個地輪沒有必要裝鏈輪。但是為方便制造，使零件盡量達到統(tǒng)一，兩個地輪要求制造一樣。主要參數(shù)值：高500mm,輪彀寬100mm，輪齒寬80mm。3.9.2地輪的固定就本設計的實際情況來講，地輪的固定還是個重