毕业设计（论文）-深松小麦施肥播种机设计.doc

SHANDONG 毕业设计说明书 深松小麦施肥播种机设计 学 院 ：农业工程与食品科学学院 专 业： 农业机械化及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2017 年 6 月 摘要 I 摘摘 要要 此论文主要讲述的是深松小麦施肥播种机的设计，它是一种近年来新兴起的全能 型小麦播种机具，主要特点是施肥效率高、播种均匀、改善土壤结构并且能使小麦获 得良好的生长发育条件。深层疏松土壤是提高农作物产量的重要途径，对促进农业得 到更好地发展，确保中国农作物高产具有极其重要的意义。在拖拉机向前运行过程中， 凿形深松铲深入地面以下 30 厘米左右，在拖拉机牵引下完成了深层疏松土壤的过程； 与此同时发动机的动力通过万向节和变速箱传递给凿形深松铲后面的旋耕机构。旋耕 机构采用全幅旋的方式对小麦的苗带行的泥土进行全面的旋耕，旋耕深度在 15 厘米左 右。紧接着旋耕机构后面的箭形开沟器开出小麦的苗带，为小麦的播种做出准备。排 种器和排肥器的动力来自于机架后方的镇压轮，排种器排出的小麦种子通过导种管进 入宽苗带排种口，宽苗带排种口的宽度为 12 厘米，与苗带宽度一致，实现宽苗带播种； 排肥器通过排肥管与深松铲相连，在深松铲完成对土壤的深松的同时实现深层施肥。 本机器并未设置覆土板，原因是旋耕刀向后抛起的泥土遇到挡土罩壳后既起到碎土的 功能，破碎后的泥土直接落到未覆盖的苗带上，经过覆盖泥土的小麦种子经由镇压轮 的镇压后便完成了全部的播种的过程。 关键词关键词：凿形深松铲，深层施肥，宽苗带播种，镇压 II Abstract III Abstract This paper is mainly about the design of the deep wheat fertilization planter, which is a new type of all-round wheat sowing machine in recent years. The main features are high fertilization efficiency, uniform planting, improvement of soil structure and good wheat Growth and development conditions. Deep loosening of soil is an important way to improve crop yield, which is of great significance to promote the development of agriculture and ensure the high yield of Chinese crops. During the tractor running forward, the chisel-shaped deep shovel is deepened below the ground for about 30 centimeters, and the process of deep loosening of the soil is completed under the tractor traction. At the same time, the engines power is transmitted to the chisel through the universal joint and the side gearbox Shaped tillage machine. The rotary tillage mechanism adopts the full rotation method to carry out the comprehensive rotation of the soil of the wheat seedling line, and the depth of the rotary tillage is about 15 centimeters. Immediately after the rotary tillage mechanism of the arrow- shaped opener out of the wheat seedling, for wheat planting to prepare. The crusher wheel drives the power through the chain drive, forcing the outer shearing unit and the extruder to rotate. The seed of the wheat seed is discharged into the wide seedling through the guide tube, and the width of the wide seedling 12 cm, consistent with the width of the seedling belt, to achieve broad seedling with sowing; row of fertilizer through the fertilizer pipe and deep loose shovel connected to the deep loose shovel to complete the deep soil while deep fertilization. The machine is not set off the cover plate is due to the rotation of the knife after the pile of soil encountered after the shelter cover both play the role of broken soil, broken soil directly onto the unused cover tape, after covering the soil Of the wheat seed through the suppression of the suppression of the wheel after the completion of all the sowing process. Key words: Chisel deep loose shovel, deep fertilization, wide seedling with sowing ，squelch IV 目录 V 目目 录录 摘 要 .I ABSTRACT.III 目 录.VI 第一章 引 言.1 1.1 课题的背景和意义.1 1.2 国内外小麦播种机发展现状.2 1.2.1 国外小麦播种机发展现状.2 1.2.2 国内小麦播种机发展现状.3 1.3 创新点.4 第二章 总体方案设计.5 2.1 小麦玉米轮作种植规格的设计.5 2.2 总体设计.6 2.2.1 整机结构设计.6 2.2.2 工作原理.6 2.2.3 深松小麦施肥播种机的主要技术参数.7 2.2.4 总体配置.7 第三章 深松小麦施肥播种机各机构设计.9 3.1 深松铲设计.9 3.1.1 深松铲的技术要求.9 3.1.2 深松铲的结构类型及其分析.10 3.1.3 凿形深松铲的设计.10 3.2 旋耕机构设计.13 3.2.1 旋耕部分切削方式的选择.13 3.2.2 刀辊直径 D 和转速 n 确定.14 3.2.3 切土节距的确定.14 3.2.4 旋耕机刀片的设计.15 目录 VI 3.2.5 刀片的配置与排列.16 3.2.6 旋耕刀轴的设计.17 3.2.7 旋耕机刀轴的强度校核.18 3.3 排种器设计.23 3.3.1 排种器的技术要求.23 3.3.2 排种器的选择.24 3.3.3 外槽轮式播种器工作原理.24 3.3.4 播种量的计算.25 3.4 开沟器设计.27 3.4.1 开沟器的技术要求.27 3.4.2 开沟器的选择.27 3.5 种肥箱设计.29 3.5.1 种肥箱的技术要求.29 3.5.2 种肥箱容量的计算.29 3.6 镇压轮设计.31 3.6.1 镇压轮的技术要求.31 3.6.2 镇压轮的类型及选择.31 3.6.3 镇压轮直径的确定.32 3.7 机架设计.35 3.8 输种管设计.36 3.8.1 输种管的类型.36 3.8.2 输种管的主要参数.36 第四章 结 论.37 参考文献.39 致 谢.41 第一章 引言 1 第一章第一章 引引 言言 1.11.1 课题的背景和意义课题的背景和意义 播种机的发展对中国农业的进步极其重要。农作物的生长状况和产量的多少都与 播种机的性能有着直接的联系。不断提高播种机的精细化程度是中国农业机械化的目 标之一。虽然我国的农作物播种已经基本摆脱了生产效率低下的纯人工播种方式，但 是目前来说中国的农业机械化水平与国外发达国家的农业机械化水平差距甚远，特别 体现在播种机机械化水平上。中国播种机机械化水平落后主要表现在土壤耕作方式落 后单一、作物种植模式落后，施肥效率低下导致农作物吸收效果不理想。中国传统的 小麦种植模式较为普通，主要是土地经过旋耕以后，然后进行一系列较为粗放的施肥 播种工序。由于这种较为粗放的种植模式耗时过多效率低下，再加上天气原因的影响 就很有可能延后下一轮作物的播种时间，进而形成恶性循环。近年来由于土地荒漠化 的加重导致的北方城市经常爆发恶劣的沙尘暴天气，一种免耕播种的保护性耕作方式 越来越得到推广。但是近年来免耕播种的弊端越来越明显的显现出来。经过专家研究 这主要是因为常年的免耕措施造成浅层土层的形成。犁底层既阻碍了水分的深入又增 加了作物的扎根难度，使农作物的抗倒伏能力大大降低。所以多年来推行免耕播种的 土地有必要进行深层疏松，打破犁底层，改善土层的结构，提高耕地的质量，改善农 作物的生长环境。经过多年的试验发现，对土壤进行深层疏松，可以有效地打破土地 的犁底层，加深耕作层，改善农作物的生长环境；其次是可以提高农作物抵抗自然灾 害的能力，降低损失；再者通过对土壤深松可以提高土壤肥力，减少化肥的使用。近 年来，中国的小麦机械化种植的普及率越来越高，但是中国近年来机械化的技术革新 跟不上国际发展的脚步，种植机械的落伍也导致了一些负面影响，特别表现在土壤结 构的变化上，多年的免耕播种导致表层土壤越来越贫瘠，形成了坚硬的犁底层，不利 于农作物的深层扎根。播种深度差，播种后出苗率不理想，植株间距不均匀，这些都 让农作物高产稳产成为泡影。施肥技术的落后同样需要解决，特别是存在种肥烧种， 施肥效率低下，过量施肥等问题。此外，因为不合理的施肥方法的存在，农民为了追 求高产便单纯地增加化肥的使用量，不仅产量增加的效果甚微，而且还大大增加农作 物的生产成本，造成资源浪费和环境污染，从而形成恶 第一章 引言 2 性循环。化肥的大量使用对食品安全问题也造成了严重的影响，对生长环境也造成很 大的污染，所以科学施肥迫在眉睫。提高肥料使用的经济效益已经成为了绿色农业更 好更快发展的首要要求。 深松小麦施肥播种机是一种施肥效率高、播种均匀、改善土壤结构并且能使小麦 获得良好的生长发育条件的新型机械。不仅打破了坚硬的犁底层，改善了土壤结构， 也为小麦高产稳产提供了更多的保障。 1.21.2 国内外小麦播种机发展国内外小麦播种机发展现状现状 1.2.11.2.1 国外小麦播种机发展现状国外小麦播种机发展现状 由于传统的美国种植方式对自然的影响更为明显，欧美等国家开始研究新型的耕 作方法研发新型的播种机械，所以保护性耕作的方法逐渐流行开来。在种植小麦的过 程中，采用免耕播种机，不仅不易破坏播种的土壤结构，而且在一定程度上减少了土 壤中水的蒸发，节省了劳动力，使耕地人力成本降低综合耕作效果可以提高。国外研 究致力于免耕播种技术研究，目前使用联合作业一次性进行各种工艺完成，如松土， 沟渠，种植等。而外来地形与地理的结合，绝大多数外来人口稀少，耕地面积较大， 因此采用牵引式免耕播种机最适合种植。但是中国的地形并不符合国外免耕播种条件。 因此中国因地制宜的研究适合当地种植环境的免耕播种机尤为重要。 近年来，国外在种植业业发展中遵循的原则是不断更新工作原理，尽可能地改善其 结构，使其具有良好的工作表现，提高播种质量，重点关注提高播种设备的多功能性 和适应性，如提供各种种子成分，以满足不同作物种子的要求：采用不同的开沟器和 镇压轮适应不同的土壤条件，使用变速设备增加播种量和肥料调整范围;系列型号满足 不同功率的拖拉机配套;通过提高工作速度或增加工作宽度提高工作效率，目前国外谷 物播种员达到最高工作速度 16 公里/小时，个别型号甚至达到 19 公里/小时，达到驾 驶员可忍受极限速度。由于播种速度不增加，速度过快会导致种植质量下降。目前， 西欧谷物播种机的工作宽度一般为 68 米，美国，加拿大，俄罗斯等广 vast 的国家， 多种型号已达到 l217m。 近几年来，许多发达国家的小麦播种机已经进入高度发展的时代。 除了精密播种 机，还有完美的土壤制备，覆盖土壤，镇压和施肥。 新型播种装置采用新的机械运作 第一章 引言 3 原理，包括各种气动式原理和机械式原理，确保精准播种。因此，国外精密播种机械 的研究有其自身的特点。 1.2.21.2.2 国内小麦播种机发展现状国内小麦播种机发展现状 中国大约从 70 年代便开始研制小麦播种机械。由于种子质量，土地准备条件，机 器制造水平和机器价格等因素，中国 80 年代主要是推动半精度播种机满足农村生产责 任制的要求，大量生产小型单播播种机。 90 年代以来，中国逐步开始推进精密播种机 的研究，有 10 多家企业研制了 20 多种精密播种机。早期的精密播种机分为玉米和大 豆精密播种机，粮食（小麦）精密播种机，甜菜种植机，分为小型（6.1-12.8kW）， 中等（15.3-37.2 kW）和大型（39.9 kW 或更多）精密播种机;按照播种机的形式分为 机械和气动两种类型的精密播种机;机械式，可分为垂直盘，垂直凹坑，精确播种受高 速运行的影响。现有的精密播种机测试结果表明，一般运行速度为 5-9 公里/小时，精 确播种，合格率的植物间距超过 79。当工作速度提高到 12-13 公里/小时时，厂房间 隔合格率降低到 70以下。由此可得，适合高速度的精密播种机的发展空间非常大。 在适当的条件下积极推广小麦播种技术是农业部近年来开展“成本效益项目”的重 要内容。中国的小麦种植面积非常大，随着人们对精细种子技术的深入了解，市场对 机械的需求将会增加。小麦机械精细播种技术，是新的发展成功，迅速推动新型农业 技术。谈到这项技术的来源，到了 70 年代末，山东农业大学教授喻松立教授通过科学 研究和实验提出了“冬小麦高产栽培技术”。这项技术的主要内容是：土地肥力高， 土城水肥条件好，土地面积小，可以减少 1/111/5，但由于传统的约束理念，加上没 有合适的适宜播种设备，无法获得大面积推广。 自 20 世纪 70 年代末以来，精密播种机的开发研究尚未得到广泛应用。 主要原因 是没有合适的种子，不能保证种子的质量。 中国的播种器的种类主要是气动和机械两 种类型，还有其他的磁力和振动等等。 近年来，随着国外不同类型的精密播种机的推 出，中国精准播种机在开发新高潮，新种植机和不同种类的播种机上也出现了。 中国农业机械化研究所对 2BSJ-17 小麦深层肥料研究结果的研究较少，播种机是研 究小麦控制室密牙型计量装置的关键，实现了少量小麦精细播种。 机器一次进入地面， 完成开沟，深层施肥，少量均匀种植，套管，镇压等作业。 使用地面调节开启器的深 度，使用地面调节开启深度，传输可靠，易于调整。 第一章 引言 4 1.31.3 创新点创新点 经过翻阅和查找国内外的关于深松小麦施肥播种机的资料和信息和对市场上的小 麦免耕播种机的调查分析，我们对现有的小麦播种机提出了一下的创新点： 1. 在增加深松铲的同时将施肥管与深松铲结合，以便于实现深层施肥的效果。 2.在深松铲后增加全幅旋耕机构，提高整地效果。 3.播种器采用宽苗带式分种器，以便于实现宽苗带播种。 第二章 总体方案设计 5 第二章第二章 总体方案设计总体方案设计 2.12.1 小麦玉米轮作种植规格的设计小麦玉米轮作种植规格的设计 考虑到牵引机器的轴距，前后作物的间距，深松铲需要深松土壤的深度，我们初 步确定，种植区域的中心距为 2400mm，后沟为 300mm。 在其中，设计了夏季种植 4 条 玉米，间距 600mm; 秋苗种植小麦 8 沟苗，宽 120mm，中心带距 280mm 基本种植规格。 种植规格如图 2-1 所示。由于夏季的降水比较多，土壤阻力大。秋季降雨少，土壤结 构适合深松。我们确定只在小麦种植前进行深松，而在玉米种植前不进行土壤深松的 方法。 初步设计两把深松铲之间的距离为 600mm。 图 2-1 深色标志处为为第一年的深 层疏松泥土的位置，浅色标志处为第二年深层疏松泥土的位置。 图 2-1 小麦玉米轮作种植规格 第二章 总体方案设计 6 2.22.2 总体设计总体设计 2.2.12.2.1 整机结构设计整机结构设计 深松小麦施肥播种机主要由限深机构、深松机构、旋耕机构、播种施肥机构、镇压机 构等组成，如图 2-2 所示。 图 2-2 深松旋耕施肥播种机结构图 1.机架 2.限深轮 3.深松铲 4.旋耕机构 5.开沟器 6 输肥管 7 输种管 8.挡土板 9.镇 压轮 15.肥箱 16.种箱 2.2.22.2.2 工作原理工作原理 在拖拉机向前运行过程中，凿形深松铲深入地面以下 30 厘米左右，在拖拉机牵引 下完成了深层疏松土壤的过程；与此同时发动机的动力通过万向节和侧边传动箱传递 给凿形深松铲后面的旋耕机构。旋耕机构采用全幅旋的方式对小麦的苗带行的泥土进 行全面的旋耕，旋耕深度在 15 厘米左右。紧接着旋耕机构后面的箭形开沟器开出小麦 的苗带，为小麦的播种做出准备。排种器和排肥器的动力来自于机架后方的镇压轮， 镇压轮通过链传动把动力传递给种肥机构，使外槽轮排种器和排肥器跟随机器的前进 速度进行同步转动， 小麦种子从排种器排出后，通过导种管进入宽苗带排种口，宽苗 带排种口的宽度为 12 厘米，与苗带宽度一致，实现宽苗带播种；排肥器通过排肥管与 深松铲相连，在深松铲完成对土壤的深松的同时实现深层施肥。本机器并未设置覆土 第二章 总体方案设计 7 板原因是旋耕刀向后抛起的泥土遇到挡土罩壳后既起到碎土的功能，破碎后的泥土直 接落到未覆盖的苗带上，经过覆盖泥土的小麦种子经由镇压轮的镇压后便完成了全部 的播种的过程。 2.2.32.2.3 深松小麦施肥播种机的主要技术参数深松小麦施肥播种机的主要技术参数 表 2-3 样机的主要技术参数 项目 参数 挂接方式： 三点悬挂 配套动力： 73.5KW 轮式拖拉机 工作幅宽： 2.2m2.4m 播种深度： 3 厘米5 厘米 施肥深度： 10 厘米20 厘米 行距： 15 厘米20 厘米可调 行数： 8 行 作业效率： 8 亩/h 2.2.42.2.4 总体配置总体配置 在总体配置上，我们首先考虑到深松小麦施肥播种机的工作环境和机具的功能所 需的条件及实际的工作中装配是否方便，在保证机具工作稳定、配套准确、性能优良、 通过性能比较满意的条件下，应该要基本满足以下几个条件： 1） 机架应具有足够的强度和刚度，以确保各个机构工作稳定，机架的高度也应该设 计成可以垂直调节的形式。 2）机架与拖拉机的悬挂点要进行合理的排布，以确保载重分布合理，转弯顺畅并保证 有正确的瞬心位置，以便于和多种不同型号的牵引机械相搭配。 第二章 总体方案设计 8 3）支承轮应该布置在机架主梁的后方，并且支撑轮位置要能够全方位的调节，以适合 各种行距和各种不同的工作条件的要求，并保证其载重在其允许的范围内。 4）各种工作部件结构紧密,并且不同的部件之间单独布置，可以便于拆卸和安装、替 换和保存。 3.1 深松铲的设计 9 第三章第三章 深松小麦施肥播种机各机构设计深松小麦施肥播种机各机构设计 3.13.1 深松铲设计深松铲设计 深层疏松是一种机械耕作作业模式，具体是指在不用破坏原有的耕地结构的前提 下，进行土壤的深层疏松，是促进农作物高产稳产的重要措施之一。 深松小麦施肥播 种机的重要部件之一就是深松铲，深松铲的质量直接可以左右土壤深层疏松的效果， 甚至能够影响整个机器的性能。 进行深松作业时，由于泥土的阻力较大，深铲铲应具 有较强的进入土体的能力和足够的耐磨性，以保证大量的松动作业不发生严重的损伤。 为了提高深部疏松机械零件的工作质量，解决了土壤种植中出现的许许多多的问题， 本次毕业设计从科学可靠的角度出发，对深松铲展开研究。 3.1.13.1.1 深松铲的技术要求深松铲的技术要求 （1） 深松铲的原材料应该要使用 GB/T 711 所规定的 65 锰钢。 （2） 深松铲的刃部必须要进行热处理，淬火区的宽度要达到 2231 mm，而且硬 度要达到 4856 HRC。 （3） 深松铲的外表面应该光滑平整，不应该有毛刺以及其他缺陷。在深松铲尖 与深松铲柄的装配部位，长度应该在 80 mm 的范围内，平面度要达到 0.5 mm，不应该 有凸起。 （4） 深松铲柄的原材料应该要采用高于 GB/T 700 规定的 Q275 钢。 （5） 深松铲尖与深松铲柄的连接部位所在的中心面，相对于深松铲柄的上部纵 向中心平面的对称度要达到 1.0 毫米。 （6） 深松铲和深松铲柄在使用前要涂上防锈剂来防止生锈。 3.1 深松铲的设计 10 3.1.23.1.2 深松铲的结构类型深松铲的结构类型及其分析及其分析 目前， 现在流行的深松铲有很很多的类型， 其中包括凿形铲、箭形铲以及翼型铲等。 凿形铲用途广泛，具有很强的破土能力，结构简单，阻力特性相对较小。凿铲适用于 行间松动，但工作宽度相对较小，松放效率相对较低，工艺能耗较大。凿后链轮将增 加工作宽度，提高工作效率，但工作阻力将增加，能源消耗增加。与凿铲相比，机翼 具有较大的工作宽度，土壤的承载力和破土能力强；但机翼的结构比较复杂，加工起 来比较复杂，相比其他两种成本较高。所以考虑多种因素以后， 本次设计选择凿形深 松铲。 3.1.33.1.3 凿形深松铲的设计凿形深松铲的设计 图 3-1 凿形深松铲的结构简图 1.深松铲柄 2.深松铲铲尖 3 深层施肥管 3.1 深松铲的设计 11 3.1.3.1 凿形深松铲的排列方式凿形深松铲的排列方式 （1） 深松铲单排布置机构。这种安排使得整机结构简单，机身长度可，以得到很好 地控制使；但是由于单排布土地上的杂草和秸秆没有经过精细化处理，极易可能出现 缠绕杂草的现象，从而增大阻力，降低深松效果，从而影响播种效果，严重的话还可 能降低深松铲的使用寿命，导致深松铲极易损坏。故该方案不可取。图 3-2 所展示的 便是深松铲单排布置的结构。 图 3-2 深松铲单排布置 （2） 深松铲双排间错式排列结构。如图所示，深松铲分布在平行的两排，因为增加 了相邻的两把深松铲的间距，便可以大大降低杂草和秸秆缠绕深松铲的几率。经过试 验发现连年深松和隔年深松的效果差距不明显，采取隔年深松的方式不仅可以大大降 低能耗，而且还可以降低土壤的翻动，减少沙尘暴的发生，从而实现深层疏松和保护 性耕作的有机结合。第一年内安排 4 个深铲（如图 3-3 所示的实线）。第二，相邻的 一对之间有 1 个深铲，总共有 3 件（如图 3-3 中虚线所示）。通过试验对比，深松铲 双排间错式排列结构不仅能够很好地深层疏松土壤，还可以使秸秆覆盖的更深，有效 的增加土壤的肥力，使得深松铲的寿命得到延长，提高播种效果。该方案得到采纳。 3.1 深松铲的设计 12 图 3-3 深松铲双排间错式排列结构 3.1.3.2 凿形深松铲的受力分析凿形深松铲的受力分析 许多人对深铲的受力分析做了很多工作。前苏联著名学者西涅阿可夫等人做了一 个土壤深松的力学模型，并验证了深度对土的破坏形式不同，所以深松力可分为部分 和切土两种不同形式的计算。在后期，于永昌等教授在中国对土壤深松的力学模型进 行了研究，并与外国专家的理论帮助持续改进分析，最后推出了以下公式， 即 Gt F1 = t2 + t2(sin+2cos) （3-1） 其中，F1为深松铲面受到泥土的摩擦力; G 为深松铲所承受的泥土的重量; 为 前失效面的角度; 2 为泥土内部的摩擦系数。 F2 = 2N2sin + 2N21cos + 2N31 （3-2） 其中，作用在铲柄上的总阻力是 F2;深松铲刃上法向力是 N2;深松铲面与泥土的 摩擦系数是 1 ;刃夹角是 ;侧刀上的法向力是 N3 。依照深松铲所处的地方，经由 上面两个公式计算可以得出深松铲的端部和铲柄的受力大小，得出铲柄受力为 801N，铲尖受到 1817N 的牵引力的反作用力和泥土的 163.5N 的反作用力。 3.2 旋耕机构设计 13 3.23.2 旋耕机构设计旋耕机构设计 旋耕，是一种利用旋耕松土碎土的耕作方法。通过旋耕刀高速旋转，切土，整平 地面的目的。旋耕机构不同于种肥机构，它的动力来自于拖拉机，拖拉机的动力通过 变速箱和万向节传递到了旋耕机构，从而使得旋耕刀片不停地旋转达到旋耕土壤的目 的。旋耕机构在前进和旋转过程中，由于旋耕刀不停地进入土壤而且切削土壤，被旋 切的泥土不断地被抛到后方的挡土罩壳，通过挡土罩壳的阻挡作用，土块进一步粉碎 落到刚刚被播出的小麦种子上，从而达到覆盖种子的目的，并通过镇压轮镇压地面达 到充分镇压地面的目的。 3.2.13.2.1 旋耕部分切削方式的选择旋耕部分切削方式的选择 由于旋耕刀轴与土地表面的相对的位置不一样和旋转刀轴的旋转方不一样，旋耕刀可 分成正转和反转两种不同的基本形式。如图 3-2-1 所示。 拖拉机行驶速度 图 3-2-1 两种不同的旋耕切削方式 如上图所示，图 a 是使用较多的正转旋耕，b 为反转旋耕。两种不同的旋耕方式在切削 速度旋转，旋耕刀轴的切土扭矩等方面是有所差距的，但是两种不同的旋耕方式最大 的区别是反向旋转的刀片切削土壤时容易发生易滚刀向前的问题，从而容易发生旋耕 刀堵塞的现象，使整地效果受到影响。通过比较我们发现选正转旋耕的方式更合适。 3.2 旋耕机构设计 14 3.2.23.2.2 刀辊直径刀辊直径 D D 和转速和转速 n n 确定确定 旋耕机构中至关重要的两个参数是旋耕刀轴直径 D 和旋耕刀轴的转速 n。它们对深 松旋耕施肥播种机的整地效果和播种性能都有很大的影响，在对旋耕机构的研究当中， 我们对能耗比较关注。在旋耕刀的工作过程中，能量消耗和旋耕刀片与泥土的接触轨 迹的长度成正比，理想的值的 R / H（H，旋耕深度）是 1.03 至 1.14 时，发现正旋转 此时的整地效果最理想。此外，根据泥土与旋耕刀片接触轨迹的长度和耕地土壤的体 积，理论上确定的 R / H = 1.25，这是一个理想的数值。对于旋转刀轴的旋转速度来 说，当刀辊的直径 48 厘米，速度大于 118r/min，刨土效果良好，整地效果理想，但是 当旋耕刀轴的速度比较高的话将会导致旋耕机构的能耗大幅度地提高但整地效果并没 有提高。因此我们选择的旋耕刀轴的旋转速度为 n = 188 r/min。 3.2.33.2.3 切土节距的确定切土节距的确定 刀辊直径D和转速n是旋耕机很重要的参数，它们对深松旋耕机的工作性能及土壤 切削和抛掷过程，能量的消耗都是非常重要的影响因素。 在切削过程中，能量的消耗与刀片接触轨迹的长度成比例关系，于是找出了正转时 R/H（H，旋耕深度）的理想值为1.031.14。另外，在土壤刀片接触轨迹的长度和 被耕土壤的体积的基础上，从理论上确定R/H=1.25，这是理想值1。 对于刀辊的速度，当刀辊直径为49cm，转速大于120r/min，抛掷良好，不会发生严 重的重切，但转速过高，会使抛掷消耗过多的能量，确定n=190 r/min。 3.2 旋耕机构设计 15 图 3 旋耕刀的运动 Fig 3 Sports of the rotary tillage one hundred sheets 沿旋耕机前进方向纵垂面内相邻两把旋耕刀切下的土块厚度，即在同一纵垂面内 相邻两把刀相继切土的时间间隔内旋耕机前进的距离2。 Sz= m Vt= m V60/Zn 或 Sz= m V2/z （1） 式中 t刀轴每转一个刀片所需时间，s Z同一旋转平面内的刀片数 n刀轴转数，r/min 由公式（1）可见，增加Z或n，Sz变小，切土细碎，但随着转数的提高，功率消耗 亦显著增加。若增加Z或n，刀片间距变小，易产生堵塞现象,故一般为1012mm。 综上所述，旋耕部分设计时以上各参数相互影响。根据设计任务要求及拖拉机规 格， e P=29.4Kw， m V=0.2936.5Km/h。取V=R=3.8 m/s，由 Sz=12.3cm，H=15cm，n=190r/min，则= R/ m V=5.75，=2n/60=19.9rad/s，R=V/=190mm，D=380mm。若同一旋转平面内 的刀片数Z=2，Sz=6.15cm。 3.2 旋耕机构设计 16 3.2.43.2.4 旋耕机刀片的设计旋耕机刀片的设计 旋耕刀片的重要性无需多言。旋耕刀片的不同外形和具体尺寸的不同会对旋耕机构的 整地效果和后续的播种效果产生很大的干涉。为了满足不同的技术要求和对土质条件 的要求，旋耕刀片的外形主要分为曲形刃、直角刃和凿刃三种类型。凿刀的进入土壤 的效果好，功率消耗相比其他两种比较少，但当地面杂草比较多时容易产生堵刀的现 象，所以凿刀主要适用于比较松软的泥土；直角形刀片这种刀片的刚性最好，破碎土 壤的能力比较强，但是功率消耗较大同时也比较容易产生杂草附着的现象。 弯形刀片：弯曲刀的边缘是弯曲的，由两部分的前边缘和侧边组成，前边缘宽， 正面和侧边都是切割效果。工作时，靠近旋转轴的一侧先与切土接触，最后由切削刃 切割。这种切割过程可以通过冷侧切断，草茎的未开发的土地，土地坚硬，可从切削 刃切削的支持，使草茎容易切断。边缘的曲线不能被切断的草可以推到结束的边缘和 脱落。这种旋耕刀片不容易发生缠绕秸秆的问题。 相比之下，采用弯形刀片更适合深松小麦施肥播种机的作业环境。如图 3-2-3 图 3-2-3 弯形刀片 3.2.53.2.5 刀片的配置与排列刀片的配置与排列 为了使旋耕机构在工作时尽量少的产生堵刀和漏耕少耕的现象。我们在将旋耕刀 片安装在旋耕刀轴上时应该要做到：旋耕叶片应该按一个特定的顺序来进行安装，每 当转过 360/ Z 时，都要有一把旋耕刀旋入泥土，这样可以确保旋耕机构可以更加 3.2 旋耕机构设计 17 平稳地运行；在同一平面旋转，如果安装了超过两叶片，应确保进量等量、碎土质量 好，种植沟形成后；轴向距离的增加已埋刀片在刀轴上尽可能，以免堵塞；相邻叶片 角度应大一些，以防止土壤和夹子堵塞；采用非对称的叶片，右片应交错布置成弯刀 的土壤，以减少刀辊的轴向力。刀片的排列应尽可能的规则，通常是螺旋排列。弯刀 刀片分为左弯刀和右弯刀。不同的作业要求要匹配不同的安装方式。根据本实用新型 的安装采用混合安装，和左、右弯刀对称安装在刀轴上的，但在刀轴两端的叶片向内 弯曲。 相比之下，为了满足要