板蓝根播种机总体设计

1、学士学位毕业论文（设计）板蓝根播种机的总体设计学生姓名：学 号：指导教师：所在学院：专 业：目录目录 .i摘 要 .iabstract .ii1.前言 .12.国内外播种机研究概况 .22.1 国外播种机研究概况 .22.2 国内免耕播种机研究概况 .23.选题的意义 .34.设计说明 .35. 总体结构及主要性能参数 .35.1 总体结构 .35.2 主要零部件结构和功能介绍 .56.主要工作部件的设计计算 .136.1 开沟器的计算 .136.2 输种管参数的确定 .146.3 镇压轮参数的确定 .146.4 行走轮参数的确定 .156.5 排种器参数的确定 .157.结论 .158.总结

2、 .16参考文献： .17致谢 .18摘摘 要要播种是种植业最重要的作业环节之一。播种机械是农业机械重要组成部分，播种机的优劣直接影响到农业劳动生产率、农作物的产量以及农产品的成本，因此发展高质量的播种机械是现代农业的迫切要求。板蓝根是近几年发展的药用经济作物，无论从国内还是国外均没有专用的播种设备。由于板蓝根种子的特殊性，国内外现有的播种机械设备不能用于板蓝根作物的播种。因此研制开发新型的板蓝根播种设备能够提高该种作物的生产效率和作物品质。不仅能使种植户增产增收，而且能为我国农业发展起到促进作用。关键词：关键词：板蓝根；播种机；排种器；开沟器abstractabstractthe most

3、important crop planting is part of the operation. seeding machine is an important component part of agricultural machinery, machine will directly affect the quality of agricultural labor productivity and crop yields and agricultural products, so the cost of developing high quality sowing machine is

4、the urgent requirement of modern agriculture. in recent years, the development of medicine is banlangen economic crops, no matter from domestic and abroad are no special sowing equipment. due to the particularity of seed, drug-radix isatidis existing sowing machinery and equipment cannot be used for

5、 planting crops banlangen. therefore developed new equipment to improve the sow banlangen crop production efficiency and quality. not only can make the farmers incomes, but also can increase agricultural development promoter action.key words：isatis tinctoria l; planter；seed metering device；furrow op

6、ener- 0 -1.1.前言前言板蓝根是十字花科植物菘蓝（isatis tinctoria l），以根、叶入药。有清热解毒、凉血、消斑的作用。主治流行性乙型脑炎、流行性感冒、流行性腮腺炎、上呼吸道感染、肺炎、热病发斑、丹毒、蛇咬伤等病症。板蓝根是我国一种常见的中药原料。因此板蓝根的种植也是目前我国农业产品中的一个新方向。板蓝根的繁殖形式主要种子繁殖。板蓝根为 1 年生或 2 年生草本, 高 4090cm, 根细长, 圆柱形白色, 茎直立, 多分枝。叶互生, 基生叶较大,长圆状椭圆形, 有叶柄, 下部有不整齐波圆锯齿; 茎生叶全缘, 披针形, 基部箭形半抱茎。总状花序顶生或腋生, 花黄色, 角

7、果长圆形紫色, 花期 5 月, 果期 6 月。板蓝根适应性较强, 对自然环境和土壤要求不严, 耐寒。在我国南北各地均能栽培。春秋季节温度适宜, 叶片生长肥大。喜疏松肥沃、湿润的砂质壤土, 低洼地积水的土地容易烂根, 施肥充足可以连作。据农委资料显示，大庆市种植面积约 4 万亩左右，其中大同区种植面积约 3万亩左右。其他地区 1 万亩左右。因此，播种机具有广阔的市场，具有很高的研究价值。国内外对于板蓝根的需求日益增加，随着板蓝根的种植面积也不断扩大，因此板蓝根的种植机械需求也不断提高。但是由于板蓝根种子的形状细而扁长，传统的播种机械设备不能用于板蓝根作物的播种。因此研制开发新型的板蓝根播种设备能

8、够提高该种作物的生产效率和作物品质。不仅能使种植户增产增收，而且能为我国农业发展起到促进作用。由于我所了解的知识有限，所以我的设计难免有缺陷。在本次设计中，有导师，同学的很大帮助，对此非常感谢- 1 -2.2.国内外播种机研究概况国内外播种机研究概况2.12.1 国外播种机研究概况国外播种机研究概况播种是种植业最重要的作业环节之一。播种机械是农业机械重要组成部分，播种机的优劣直接影响到农业劳动生产率、农作物的产量以及农产品的成本，因此发展高质量的播种机械是现代农业的迫切要求。尽管播种机已有较长的发展历史，并且在几乎所有发达国家中早已实现了播种机械化，但迄今为止人们对播种机的改进、提高和发展仍十

9、分重视。近几年来，国外在发展播种机时所遵循的原则是：不断更新工作原理，尽量完善其结构，使其具备良好的工作性能，以提高播种质量，并注重提高播种机具的通用性和适应性。例如配备多种排种部件以适应不同作物种子的要求；采用不同的开沟器和镇压轮以适应不同的土壤条件，运用变速装置加大播量与施肥量的调节范围；增加播种机的系列型号，以适应与不同功率的拖拉机配套；通过提高作业速度或加大工作幅宽来提高工作效率；采用播种联合作业和直接播种。目前国外精密播种机已达到相当完善的程度，在精密播种机上除了设有完善的整地、覆土、镇压及施肥、洒农药装置外，其排种装置多采用新的工作原理，包括各种气力式排种原理与机械式排种原理，以保

10、证单粒精密播种。另外，液压技术及电子技术也在播种机上得以应用。2.22.2 国内免耕播种机研究概况国内免耕播种机研究概况我国的播种机仍以传统的谷物条播为主，与小型拖拉机配套的播种机及畜力播种机目前仍占主导地位。近几年，我国的联合作业播种机发展也较快，其机具主要有播种施肥联合作业机、耕作播种联合作业机、松土施肥覆膜穴播联合作业机和施水播种联合作业机等，目前又发展了铺膜播种联合作业，覆膜种植除普遍用于蔬菜之外，最多的是用于玉米与棉花。目前国内谷物播种机大多是以外槽轮式排种器为核心工作部件，型号虽然很多，但由于外槽轮排种器的结构所限，排种脉动性和种子沟内分布不均匀性一直是半精密播种难以实现的主要因素

11、。应用量较小的锥盘式小麦精播机。采用精量播种的排种器主要有机械式与气力式，由于机械式对种子的形状与尺寸要求严格，所以逐步为气力式代替。使种子落人沟内，并与湿土接触，给种子创造良好的发育条件。板蓝根是近几年发展的药用经济作物，无论从国内还是国外均没有专用的播种设备。由于板蓝根种子的特殊性，国内外现有的播种机械设备不能用于板蓝根- 2 -作物的播种。因此研制开发新型的板蓝根播种设备能够提高该种作物的生产效率和作物品质。不仅能使种植户增产增收，而且能为我国农业发展起到促进作用。目前国内外黑龙江省地区的农民一直采用小型拖拉机或畜力开沟手工点播的播种方式。一方面人工播种作业效率低，劳动强度大。另一方面精

12、密播种技术和精密播种机的推广应用条件已逐渐成熟，种子加工技术、整地技术和田管技术的发展为精密播种创造了良好条件，精播的省种、省工和增产，经济效益高，已开始被人们认识。为了给农民提供一种适应性很强的板蓝根播种机，需要依据当地的农艺要求，参考当前国内外先进播种技术设计一种新型板蓝根播种机。采用新型板蓝根播种机，能够推进实现板蓝根作物生产过程自动化。为作物增产和提高作物的品质提供保证。3.3.选题的意义选题的意义目前，我国的播种机具形式多种多样，应是高、中、低档结合，小型机以经济实用为主，但是这些播种机械都是以商品粮为主，难以适应发展中的不同经济水平需求。同时国内外对于板蓝根的需求日益增加，随着板蓝

13、根的种植面积也不断扩大，因此板蓝根的种植机械需求也不断提高。但是由于板蓝根种子的形状细而扁长，传统的播种机械设备不能用于板蓝根作物的播种。因此研制开发新型的板蓝根播种设备能够提高该种作物的生产效率和作物品质。不仅能使种植户增产增收，而且能为我国农业发展起到促进作用。4.4.设计说明设计说明 该机设计依据如下：在原茬地或以耕地上，一次完成开沟播种、铲式覆土、凹面镇压等项作业。可实现板蓝根条播的播种作业。5.5. 总体结构及主要性能参数总体结构及主要性能参数5.15.1 总体结构总体结构（1）形式：根据作业工艺技术要求和配套动力，选择机结构形式为整体后悬挂式。（2）主要技术参数- 3 - 型号2b

14、m -2配套动力(kw)2528 马力动力输出轴转数(r/min)540外形尺寸(m)2.21.21. 6结构质量(kg)2000挂接万式三点全悬挂作业行数2行 距（cm）6070 可调播种深度(cm)34种子破碎率0.5%作业速度(km/h)57生产率(hm2/h)35（3）工作原理和工艺过程 该机能完成播种作业，工作原理如下：机器前进的同时，开沟器开沟，行走轮转动并通过链轮、链条驱动排种轴转动，排种器排下的种子从导种管进入种沟内，铲式覆土，凹面镇压将种子压实，完成播种作业。图 4-1 板蓝根播种机1 开沟器 2 行走轮 3 覆土器 4 镇压轮 5 种箱 6 机架- 4 -5.25.2 主要

15、零部件结构和功能介绍主要零部件结构和功能介绍5.2.15.2.1 传动轴设计传动轴设计该机的传动系统是由地轮驱动的。地轮通过传动系统将扭矩传递给排种器。调整系统的传动比可以实现对排种量的调整，以实现与作业速度同步均匀的排种作业。传动系统是播种传动装配构成的。图 5-1 传动系统简图5.2.25.2.2 播种器设计播种器设计播种箱的功能是容纳种子，并按照农艺要求的播种形式，进行均匀排种。播种箱总成分左、右两个。它是由种箱排种器零件等组成。种器是播种机的核心部件，其性能的优劣，直接影响播种质量。根据板蓝根种植的特点采用条播排种器。条播排种器有外槽轮式、内槽轮式、滚齿式、磨盘式、摆杆式、离心式及气力

16、式等。几种条播排种器工作原理及特点(1) 外槽轮式排种器工作原理：工作时外槽轮旋转，种子靠自重充满排种盒及槽轮凹槽，槽轮凹槽将种子带出实现排种。从槽轮下面被带出的方法称为下排法。改变槽轮转动方向，使种子从槽轮上面带出排种盒的方法称上排法。- 5 -图 5-2 外槽轮式排种器1.种子箱 2.外槽轮特点和适用范围：槽轮每转排量基本稳定，其排量与工作长度成直线关系。主要靠改变槽轮工作长度来调节播量。一般只需 23 种速比即可满足各种作物的播量要求。结构简单，容易制造，国内外已标准化。对大、小粒种子有较好的适应性，广泛用于谷物条播机，亦可用于颗粒化肥、固体杀虫剂、除莠剂的排施。(2) 内槽轮式排种器工

17、作原理：凹槽在槽轮内圆上，槽轮分左右两部分，可排不同的种子。工作时槽轮旋转，种子靠内槽和摩擦力被槽轮内环向上拖带一定高度，然后在自重作用下跌落下来，由槽轮外侧开口处排出。图 5-3 内槽轮式排种器1种子箱 2内槽轮特点和适用范围：主要靠内槽和摩擦力拾起种子，靠重力实现连续排种，其排种均匀性比外槽轮好。但易受振动等外界因素影响，适于播麦类、谷子、高梁、牧草等小粒种子，排种量主要靠改变转速来调节，传动机构较复杂。(2) 滚齿式排种器工作原理：是一种固定工作长度的滚齿轮排种器，滚齿轮位于种子箱下面排种口的外侧。滚齿轮轮齿拨动种子，从排种舌外端排出。- 6 -图 5-4 滚齿式排种器1种子箱 2滚齿轮

18、特点和适用范围：主要靠滚齿对种子的正压力和摩擦力来排种，工作长度固定，靠改变转速来调节播量，因而需要有几十个速比的变速机构。更换不同的滚齿轮可播大、中、小粒种子。亦可用于排施化肥。(3) 磨盘式排种器。工作原理：在排种磨盘和播量调节板或底座之间保持一定的间隙，间隙中充满种子；工作时弧纹形磨盘旋转，带动种子向外圆周运动，到排种口的种子靠自重下落排出。图 5-5 磨盘式排种器1.种子箱 2.磨盘 3.播量调节板 4.传动轴特点和适用范围：既可作为单独的条播排种器，亦可与水平圆盘排种器组成通用排种器，用于中、小粒种子的条播。对流动性较好的种子排种均匀陛较好。(4) 摆杆式排种器工作原理：工作时曲柄连

19、杆机构带动摆杆往复摆动，来回搅动种子，导针在排种口作上、下往复运动，可清除种子堵塞和架空现象，保证排种的连续性。- 7 -图 5-6 摆杆式排种器1.摆杆 2.副摆杆 3.种子箱特点和适用范围：根据耧的原理改进而成，结构简单，容易制造。对小麦、谷子、高梁、玉米等种子的适应性较好，排种均匀性较好。但播量调节较困难，排种口大小对播量影响较大。根据板蓝根种子的特点以及对于大同地区种植户播种设备的调查了解采用仿外槽轮式排种器。外槽轮式排种器由排种杯、排种轴、外槽轮、阻塞套、花形挡圈及排种舌等组成。排种杯装在种子箱下面，种子通过箱底开口流入排种杯。排种轴转动时，外槽轮和花形挡圈随轴一起转动，而阻塞套则不

20、转动。阻塞套与花形挡圈可防止种子从槽轮两侧流出。但是由于板蓝根种子特点，显然槽轮的结构不适合板蓝根的播种。将槽轮的结构改成钉齿轮用钉齿耙动种子，适用于板蓝根的播种并不会损伤种子。图 5-7 钉齿轮排种器示意图板蓝根排种器工作时，种子靠重力充满钉轮槽内，并被钉轮带着一起旋转进行强制排种；处于钉轮外面的一层种子在钉轮钉齿的拨动和种子粒间的摩擦力作用下也被带动，这一层种子称为带动层。带动层内的种子运动速度不等，位于钉轮圆周界面上的速度最大，但仍低于钉轮速度距钉轮中心愈远，速度愈小，直至为零。在带动层外的种子不受钉轮作用，为相对静止层，该层内的种子仅靠重力作用而自流。由钉轮强制带出和带动层带出的种子从

21、排种舌上掉入输种管。然后经开沟器而落人种沟内。- 8 -图 5-8 板蓝根播种器1.卡箍 2.销轴 3.排种钉轮 4.排种钉轮挡圈 5.阻塞套5.2.35.2.3 开沟器设计开沟器设计开沟器总成是播种机的核心工作部件，其功能是完成除障、开沟、播种等播种作业工序。该总成主要由仿形机构、芯铧式开沟器、等零部件成。开沟机的分类由于各种作物的播种要求不同，地区气候和土壤条件各异，播种机配备相应的开沟器。开沟器按其人土角不同，可分为锐角开沟器和钝角开沟器两大类。锐角开沟器的开沟工作面与地面的夹角即入土角 a90，它有靴鞋式、滑刀式、单圆盘式和双圆盘式等多种。开沟器是播种机上重要的部件之一，其功用是开沟、

22、整理种床、自动覆土和导种、肥入土，开沟器工作性能的好坏将直接影响播种质量和种子发芽生长条件。因此，开沟器应满足如下几个条件：（1）开沟直、深浅一致，幅宽合适，沟底平整，有一定的自动覆土功能；（2）有良好的入土性能，不壅土、不缠草、不堵塞、阻力小、工作可靠；（3） 使种子全部落如沟底，行内种子分布幅度、均匀度应符合农业技术要求。几种开沟器的特点和适用范围：- 9 -图 5-9 双圆盘开沟器(1) 双圆盘开沟器特点及适用范围：双圆盘开沟器两圆盘刃口在前下方相交于一点，形成一夹角。工作时，靠自重及附加弹簧压力入土，两圆盘滚动前进，将土切开并推向两侧而形成种沟。输种管将种子导人种沟，然后靠回土及沟壁塌

23、下的土壤覆土圆盘周边的刃口在滚动时可切断根茎和残茬。工作较稳定，能适用于较高速作业。开沟时不搅乱土层，且能用下层湿土覆盖种子。缺点是结构复杂、重量大、造价高、开沟阻力较大。图 5-10 重圆盘开沟器(2) 重圆盘开沟器特点及适用范围：采用球面圆盘，圆盘与播种机前进方向有一偏角为 38。其开沟原理同圆盘耙片，在圆盘凸面一侧，有输种管将种子导人种沟内。与双圆盘开沟器相比，单圆盘开沟器重量较轻，入土能力强，结构也较简单。但开沟时土壤沿圆盘凹面升起后抛向一侧部分湿土被掀起，干湿土层略有相混，容易跑墒，且有干土覆盖种子现象。不利种子发芽。主要用于谷物播种机上，适于在墒情较好的地区选用。- 10 -图 5

24、-11 锄铲式开沟器 (3) 锄铲式开沟器特点及适用范围：工作时将部分土壤升起，使底层土壤翻到上层，对前端及两边土壤有挤压作用，开沟后形成土丘和沟痕。由于下层湿土翻至上层，不利保墒，并使干湿土相混，因此，不宜在干旱地区使用。此外，对播前整地质量要求较高，在土块大，残茬、草根多的田地上作业时，易缠草、拥土和堵塞。播深也不稳定。其优点是结构简单、重量轻、容易制造、开沟阻力小、入土能力强。用于畜力或小型机力谷物播种机上。图 5-12 芯铧式开沟器(4)芯铧式开沟器特点及适用范围：是一种锐角人土的开沟器。工作时，它的前棱和两侧对称的曲面使土壤沿曲面上升，并将残茬、表层干土块及杂草向两侧抛出翻倒而开沟，

25、两侧板将土壤挡在两边，种子由输种管经散种板散落于沟底，然后土壤由侧板后部落回沟内盖种。芯铧式开沟器开沟宽度大，沟底平整，苗幅宽，适于东北垄作地区使用。其缺点是开沟阻力大，不适于高速播种。- 11 -图 5-13 滑刀式开沟器(5) 滑刀式开沟器特点及适用范围：工作时，刀形前刃向前滑动切开土壤，随后由两侧壁将土壤挤开，形成种沟。种子从两侧板中间落入沟底。开沟宽度取决于后部两侧板相距大小。侧板尾部成阶梯形或斜边缺口，可使下层湿土先落入沟内覆盖种子。v形底板压密种沟，使种沟成 v 形能有效地限制种子在沟底的弹跳滑刀式开沟器开沟深度稳定，不乱土层，播后地表起伏较小。其缺点是人土性能较差，适合于整地质量

26、较好，土壤细碎松软情况下作业。根据板蓝根栽培技术，板蓝根种植分为条播和撒播两种。其中，条播是在整好的大田里,按行距 20cm 条播,开 3-4cm 的沟,将种子均匀的撒入沟内覆土耙平；撒播是在施好肥,翻过的大田里,把种子和土拌匀,然后均匀的撒入大田,再耙平。经过调查，目前在大庆地区的板蓝根种植均以条播形式。依据其播种特点本播种机采用芯铧式开沟器。图 5-14 芯铧式开沟器5.2.45.2.4 覆土镇压器设计覆土镇压器设计- 12 -播种机上常用的覆土器有链环式、弹齿式、爪盘式、圆盘式、刮板式等，其中链环式、弹齿式、爪板式为全幅覆盖，常用于行距较窄的谷物条播机。圆盘式和刮板式覆土器，则用于行距较

27、宽、所需覆土量大、要求覆土严密并有一定起垄作用的中耕作物播种机考虑开沟器以及本机结构，决定选用圆盘式覆土器。压轮的镇压作用，能使种子与湿土壤接触更加紧密，有利于种子的发芽和生长，可减少水分的蒸发，有利于土壤保墒，还可以增强土壤毛细管的作用。镇压轮对土壤的压强主要根据土壤性质、水分、密度和作物的要求而定，一般为3050kpa。而镇压轮的压力大小取决于其自身的重量和作用在它上面的附加重量。压紧后土壤的容重一般为 81.2g/cm2现有的播种机中的镇压轮, 一般采用常规镇压轮。其质量轻, 结构简单, 压而不实, 影响种植作业质量。该设计选取了一种镇压效果好且有利于防寒保温、抗旱保墒和能促进种子早期出

28、苗及幼苗的生长发育的凹型镇压轮。图 5-15 覆土镇压器6.6.主要工作部件的设计计算主要工作部件的设计计算6.16.1 开沟器的计算开沟器的计算 (1)入土角 的确定入土角 选得过大，开沟器工作时土壤上移大，土层也抬得高，并有相互混乱的趋势，同时还会加大工作阻力；入土角也不能选得过小，过小的入土角将会造成刃部强度减弱。通常情况下入土角的取值范围在 1525之间，为了保证入土能力，因此入土角不应该取得太小，这里取入土角为 20。(2)斜切角 的确定- 13 - 不能过大，以保证土粒杂草等沿刃口向后滑移，不至缠挂， 一般应该取6075，这里取 =70(3)开沟器外形尺寸的确定深度调节扁钢的尺寸为

29、：40mm20mm开沟器体尺寸长宽高：173mm120mm505mm6.26.2 输种管参数的确定输种管参数的确定输种管的最小直径应根据作物的最大播量和种子的物理特性（如种块形状和尺寸，种块与管壁的摩擦系数等）加以确定。输种管的最小直径应与种子在输种管内自由降落时的扩散范围相适应。根据以往实验：有三分之二的板蓝根种子尺寸集中在 20mm 范围以内，因此输种管的最小直径一般为 26mm，最大直径 40mm。6.36.3 镇压轮参数的确定镇压轮参数的确定要使镇压轮能正常运转，减少工作中出现滑移与壅土的现象，则镇压轮的直径应满足以下公式: smax2wt/d 因为 smax=qf，则 d2wt/（q

30、f ） 式中 smax土壤对镇压轮表面的最大附着力 q镇压轮的负荷 f土壤对镇压轮的附着系数，通过查表可知 f 一般取 0.4 wt轴套产生的摩擦力矩 d镇压轮的直径 由上面式子可知，镇压轮要想正常运转，必须有足够大的附着力。土壤对镇压轮的附着系数 f 取决于轮缘的材料和土壤的条件，在一定情况下 f 是个常数。虽然增大镇压轮的负荷可以提高土壤对轮缘的附着力，但是增大镇压轮的负荷无疑会使轮子下陷程度增大，轮子行驶的阻力增加，同时还会加大对土壤的压实程度，从而造成对种子发芽的不利后果。因此最好的途径是减小轴套中产生的摩擦力矩，那就要求使用在轴套中产生摩擦力矩较小的滚动轴承。同样增大轮子的直径也能有

31、利于镇压轮的正常运转。通过分析和计算，镇压轮的直径 d 的取值为 400mm，宽度为 120mm。6.46.4 行走轮参数的确定行走轮参数的确定- 14 -通常情况下，行走轮直径越大，其转动越容易，从而打滑率越小，因此直径越大播种越均匀。本次设计为了使行走轮的大小与机具空间相协调，特将其直径设计为 500mm(行走轮圈外径)，宽度为 80mm。6.56.5 排种器参数的确定排种器参数的确定排种器的排种量可以通过公式计算。 tdlrqfaq0式中：d钉轮的直径，d 取 45mm l钉轮轮的有效长度，l 取 126mm r种子的密度。r 取 56kg/m3 a0槽内种子充满系数，一般取 0.7 t

32、钉轮节距。通过计算得到 t=d/z=20.2mm 带动层特性系数。取 0.5经计算得 q6.8kg/acre，这里取 7kg/acre7.7.结论结论（1）本设计书较全面的阐述了板蓝根播种机的概况，提出了现时存在的问题，并着重分析了总体结构设计及排种器、开沟器和镇压轮的设计思路，提出了板蓝根播种机的总体设计方案。（2）板蓝根播种机与拖拉机挂接使用，可一次性完成开沟、播种、镇压、覆土等多项工作。（3）在拖拉机与板蓝根播种机的挂接使用中必须注意整个机组工作时的稳定性，以达到机组设计的性能要求，因为直播机是中轴对称的，所以在稳定性的讨论中，最重要的是纵向稳定性的分析。（4）排种器部分的设计通过比较了解多种相关机型，在原有排种器器的基础上设计了钉轮式排种器。- 15 -8.8.总结总结毕业设计是高等学校本科教学计划中非常重要的组成部分，是对学生在大学期间所学的专业基础知识、研究能力、自学能力、创新能力及其他综合能力的检验，是教学计划中最后一个综合性实践教学环节，也是高校开展综合