玉米精量播种机覆土增压装置的设计

本科生毕业设计目玉米精量播种机覆土增压装置的设计学院 专业班级 学生姓名 指导教师 撰写日期：201年月日摘要本设计主要基于现有玉米播种机进行改进设计，主要用于小田作业，目的实现玉米的两行同时播种，同时保证播种过程中的种肥兼施和行距可调。播种机的设计主要包括玉米的播种机构，施肥机构，传动机构，镇压覆土机构，开沟器，仿形机构以及整机的装配。本文主要包括播种机的覆土镇压机构的选择以及仿形。整机主要通过链传动以保证要求的株距；选用刮板式覆土装置和镇压轮进行覆土镇压，同时加以仿形机构，改善覆土镇压效果；整机的装配保证各机构位置之间合理，结构紧凑，行距可调且机构间不会发生干涉，从而提高播种机的工作性能。关键词：刮板式覆土；镇压轮AbstractThisdesignismainlybasedontheexistingcornseeder,mainlyusedformodificationdesignsmallfiledhomework,achievecorntwolinesandsowing,whileensuringsowingseedsintheprocessofinvigoratingandrowspacingadjustable.Thedesignofmachine-g ■ ・・・ z-> ・p・・ ・・・ ・・mainlyincludecornplantingsinstitutions,fertilizing,institutions,transmissionmechanism,repressionturnsthesoilinstitutions,openditchdevice,copyforminstitutionsandthemachineassembly.Thisarticlemainlyincludesmachineselectionofoverburdensoilrepressioninstitutions,wholeassemblyandcopythedesignofimage.Themainthroughthechaintoensurerequirementsspace;Choosescrapeboardtypeturnsthesoildeviceandrepressionwheelsforthe crackdown,andturnsthesoiltocopyforminstitutions,improvethe effectofoverburdensoilcrackdown;Themachineassemblyguaranteeagenciesbetweenlocations,compactstructure,reasonablerowspacingadjustableandinterferencebetweenorganizationswillnothappen,soastoimprovetheperformanceofseederKeywords:scrapercasing;pressroller1引言播种是农业生产过程中六大环节之一，播种机械化是农业机械化过程中最为复杂，也是最为艰巨的工作。播种机械所面对的作物种类、播种方式、地形等变化繁多，这就要求播种机械有较强的适应性和能满足不同种子种植要求的工作性能。作为传统的农业大国，玉米作为中国第一大粮食作物的生产倍加重视，，无论从品种繁育、种植模式、管理方式还是配套机具等均在不断进步与发展。近年来，不断出现各种玉米相关的机械，如：玉米收割机，玉米脱粒机，玉米播种机。为了进一步满足玉米生产的需要，减轻田间劳动强度，提高生产作业效率，本设计对现存的玉米播种机进行了改造，设计覆土增压装置，并进行优化。2播种机概述2.1播种方法及分类我国地域辽阔，作物生产的环境、条件、种植方式等多种多样，南北方有着明显的差异。北方表现为旱地作业，以向土壤中播入规定量的种子为主要种植手段，所用机具为播种机械，这样可充分利用土壤中的水分和温度使之出苗、生长，适时播种成为关键。而南方则表现为水田作业，种植方式主要是幼苗移栽，所用机械为栽植机械或插秧机械。但是，近几年来有些作物的种植方式发生了逆转，如玉米、棉花出现了工厂化育苗然后进行移栽，且已证明在干旱缺水地区大有取代播种机的趋势。而世代以栽植为主要种植手段的水稻、地瓜等作物，由于种植技术的革新现在出现了直播（水稻须进行种子催芽处理，地瓜须进行防腐处理），可大大简化生产过程，降低作业周期和生产成本。上述一些先进的种植手段由于技术、设备、条件、环境等因素的限制，有些尚处于小范围试用阶段，真正用于现阶段农业生产的种植方式仍然是经典的和传统的，总结起来大致有以下几种方式：撒播、条播、穴播、精密播种、铺膜播种、免耕播种。1、撒播：将种子按要求的播量撒布于地表的方式。一般作物播种很少使用这种方法，多用于大面积种草、植树造林的飞机撒播。2、条播：将种子按要求的行距、播量和播深成条的播入土壤中，然后进行覆土镇压的方式。种子排出的形式为均匀的种子流，主要应用于谷物播种：小麦、谷子、高粱、油菜等。3、穴播：（点播）：按照要求的行距、穴距、穴粒数和播深，将种子定点投入种穴内的方式。主要应用于中耕作物播种：玉米、棉花、花生等。与条播相比，节省种子、减少出苗后的间苗管理环节，充分利用水肥条件，提高种子的出苗率和作业效率。4、精密播种：按精确的粒数、间距、行距、播深将种子播入土壤的方式。是穴播的高级形式。5．铺膜播种播种时在种床表面铺上塑料薄膜，种子出苗后，幼苗长在膜外的一种播种方式。这种方式可以是先播下籽种，随后铺膜，待幼苗出土后再由人工破膜放苗；也可以是先铺上膜，随即在膜上打孔下种［1］。根据气候环境和土地情况的不同，有些地区在施行免耕法的过程中，也用圆盘耙或松土除草机在收获后或播种前进行表土耕作以代替犁耕；有些地方，每隔两三年也用铧式犁或凿式犁深耕一次。因此免耕技术在不同地区有不同的名称，如免耕法、少耕法、覆盖耕作法、直接播种法等。这种方法与常规耕作法相比，可以减少机具投资费用和土壤耕作次数，因而可降低生产成本、减少能耗、减轻对土壤的压实和破坏，并可减轻风蚀、水蚀和土壤水分的蒸发与流失。但是采用免耕法是有条件的，必须与作物栽培技术密切配合。由于不进行土壤翻耕，害虫杂草较多。故对灭草剂和杀虫剂的需要量较大，质量要求也较高。这就有可能抵消掉因少耕而节约下来的成本。免耕播种在免耕法中占有重要地位。目前，某些作物（如玉米）采用精密点播和窄行密植平作的方法，免去中耕作业，可以较大幅度提高作物的产量和降低作业成本，是一种新型的种植方法。2.2播种机的发展趋势2.2.1发展联合作业的直接播种播种联合作业是指在播种的同时，完成耕整地、施肥、喷洒液等作业，其优点是一次可以完成多项作业，作业效率高，保证及时播种，提高产量，可以充分利用配套动力，节省能源，降低作业成本，与传统播种方法相比，联合播种的劳动消耗的作业费用约降低30%。同时，可以减少机组进地次数，使土壤免受机具的过度压实。直接播种是指将作物种子直接播在留茬地里，用于直接播种的机具称为免耕法或少耕法播种机。直接播种机与一般播种机相比，其结构特点主要是在开沟装置上，通常在播种机组前面加装一个种床式开沟器，用以切断地表的残茬和硬秆或耕出窄带作为种床，然后再由装在后面的种沟开沟器在其上开出种沟。2.5.2播种机的通用性和适应性不断提高大多数精密播种机都可以播多种作物，通过更换不同孔径的排种盘（轮）或排种滚筒，使排种器能适应多种作物种子的播种要求。改变型孔大小或增加成穴机构，使之能达到穴播的要求；改变排种器工作转速以达到不同株距的要求。所有这些均提高了播种机的通用性。为了适应不同地区、不同土壤、不同整地条件的要求，大多数播种机上配有多种类型的开沟器（双圆盘式、滑刀式等）和镇压轮（橡胶轮、钢板冲压轮、铸铁轮、宽轮、窄轮等），供选用。同一型号的精密播种机又成系列，有多种行距和行数的变型。如美国CYCLO气压式播种机有牵引式和悬挂式，有4、6、8、12、16行等共16种机型，可为多种功率的拖拉机配套。2.5.3播种机向高速宽幅发展为了在最适宦的农业技术条件下、用最短的时间做到适时播种，以及随着拖拉机功率不断增大，为了充分利用其功率，因此要求提高播种机作业的生产率。影响提高播种机组生产率的因素很多。除了提高机组的工作可靠性、减少故障、简化操作以减少辅助作业时间、提高纯工作时间的利用率外，提高生产率的最主要途径是增大播种机的工作幅宽和提高作业速度。增大播种机工作幅宽虽能直接有效地提高生产率，但加大工作幅宽使机体庞大，消耗金属多，成本高。同时，庞大的机体将受到田块大小、地头转弯以及道路运输的限制，使用不方便。因此，国外很重视提高作业速度的研究。2.5.4进一步推广精密播种目前在欧美国家，播种已基本实现了精密化。我国自20世纪70年代初开始研究精密播种，目前全国精播的面积还不是很多，迄今精密播种的作物基本局限于中耕作物。谷物精播的难度较大，至今国内尚无成熟的机型。气力式播种机由于对种子尺寸要求不严，不需精选分级，伤种少，易达到单粒点播，通用性较好，同时它也具备高速作业的性能，满足了对大功率拖拉机的配套和宽幅作业的要求，作业速度可达10~12km/h,工作幅宽也可加大到8〜12m以上。因此，气力式播种机应用越来越广泛。可以说，气力式精密播种机是21世纪播种机械的发展方向。2.5.5广泛采用新原理新技术目前国外正在发展一些新的播种技术，如日本提出适合蔬菜的静电播种，英国提出适合于蔬菜的液体播种、适合于牧草的超音速播种，还有目前广泛应用的种子带播种等。例如液压等新技术在国外播种机的应用也日益广泛。美国塞科尔5000型气压式播种机用液压马达驱动风机；东德A—697型精密播种机装有供驱动排种锥体8+的液压马达，当地轮滑动时，液压马达启动，以保证排种锥体的转速与机器前进速度相协调，现时也用以操作开沟器的升降，在大宽幅的播种机上还用液压折叠机架，以便安全运输。3覆土镇压装置3.1覆土器覆土器位于开沟器后方，在开沟器下种之后进行覆土该种，使种子与湿土接触，把土拉平，以利于保墒和种子发芽。覆土器的结构形式有多种，如覆土环、覆土板、覆土盘、覆土弹齿，覆土链等。开沟器工作时，其两侧翼板的土粒随着开沟器前移而向种沟流入，起到部分自行覆土的作用。自行覆土深度H与土粒自然休止角申和两侧翼板间的距离咒［有关，如图4-1所示。4-1苏联学者根据实验数据归纳出开沟器自行覆土关系如下；

H=H—7.245/0.36711式中H-覆土深度；H-开沟深度；％-开沟宽度。11对覆土器的要求；1、 覆土严密，深度一致，是湿土接触种子，干湿土基本上下混合。2、 覆土量能调节，以适应不同作物、不同土壤和不同气候条件的覆土要求。3、 覆土时时不拖堆，不缠草。3.1.2谷物条播覆土器谷物条播覆土机上常用的覆土器有托环式、拖杆式、弹簧钢爪式和旋转轮爪式等3.1.3中耕播种机覆土器用于啊作物播种覆土器'是覆土板。图4-3为中耕通用机上所用的如图4-23.1.3中耕播种机覆土器用于啊作物播种覆土器'是覆土板。图4-3为中耕通用机上所用的八字板覆土器它铰接在单组工作部件的仿形架上，随地而起伏。可以根据需要调节覆土板长短或覆土板的工作倾角，以改变覆土量[5]图4-4为刮土板覆土器，覆土板用销子铰接在镇压轮架上，要用弹簧拉紧。改变

插销孔位置可调节弹簧拉力。作业中遇到大土块时，覆土板能自行后天避免堵塞，覆

土板上有上下两个销孔，可以根据需要改变安装位置，以调节覆土量。4-44-43.1.3覆土器的选择对于设计中的玉米播种。由于刮板式覆土器能力较由于大豆属穴耕作物，可选用刮板式或铲式两

且加工容易，故选用刮板式覆对于设计中的玉米播种。由于刮板式覆土器能力较由于大豆属穴耕作物，可选用刮板式或铲式两

且加工容易，故选用刮板式覆土器。刮板式覆土器参数表4.1名称板式覆土器选择依据覆土板长L(mm)300〜380按行距、苗幅宽和覆土量而定板宽a(mm)a=80〜100111a=(—〜_)a3 2 1按覆土量要求定两板间夹角a50o〜60o夹角小覆土能力低，过大易拥土堵塞

也地面夹角965o〜75。过小覆土能力差后开口宽B(mm)120〜180按开沟宽度、工作速度和整地条件决定通过咼度H(mm)120〜180要求通过地块，根茬时不堵4.123t覆土板镇压轮,H=120,23t覆土板镇压轮,H=120,覆土器如Pi轮^覆设计中覆土板选择L=300,a=100,a=60o,9=75o,B=12(下图4-5所示1-覆土板架子2-连接板3-覆土板4-5[7]3.23.2.1功用与要求现有的中耕作物播种机上都有镇压轮，可以在播种过程中对土壤进行播前或播后的镇压。镇压的作用有1、能够减少土壤的大空隙和大坷垃，使风不能直接灌入土内，减少水分蒸发。2、加强土壤毛细管作用，是水分能沿毛细管上升到土壤表层，起到调水、提墒的作用。使水分能够充分的供应种子的发芽和生长。实践证明，镇压后的土壤表层干土一般可减少2到3厘米，土壤含水率也可提高。3、镇压后土壤密度增加，可提高根系社区养分的能力。4、镇压后改变了土壤的空隙状况，使土壤水分及通气状况发生变化，土壤中液相比例提高，气相比例降低，比热增加，传热性提高。因此，春播镇压，白天能将更多的热传至土壤下部，夜间则由于土壤比热大，降温比较缓慢，这样可提高低温。但是，播种同时镇压的压实程度要适宜，不能过分压实，因为1、土壤过分实在，使毛细管水上升，而增加水分散失，尤其在春天风大时更为

显著。因此应该在镇压后进行轻耙或盖地，达到破坏表面层毛细管以减少水分散失。2、土壤过分压实，增加了土壤对根系的生长阻力。如果土壤的机械阻力大于幼苗的出土压力，幼苗就不能出土。例如棉花、大豆等双子叶植物，其幼苗出土时，要把叶顶出地表，如种子上面的土壤呗亚得过于紧实，就不利于幼苗出土。3、土壤过分压实，是雨水不能及时渗入，而形成表面径流，是土壤的水分来源减少。因此，播后不镇压或镇压过分压实都对作物的发芽、出苗和生长不利，只有根据不同土壤、水分和作物对土壤密度的不同要求适当的进行镇压，才能促进作物的生长，从而提高产量。苗眼镇压即仅在作物生长的苗行上镇压，是我国农业生产中传统采用的一种方法，它应用于大田中耕作物播种同时的镇压。这样，即使苗行上达到镇压目的，又使行间土壤保持疏松，易于接纳降水，可消除表面积水。行间土壤疏松，通气性良好，有利于作物生长。为了适应各种作物在不同气候条件下对土壤密度和水分的要求，镇压轮应该设计为不同形状的轮面、直径、宽度和重量。3.2.2镇压轮结构和类型目前用于中耕作物播种机上的镇压轮类型较多，按形状分抓要有圆柱形、凸鼓形、凹腰形等；按材质分有铸铁、钢板冲压或橡胶等，如图4-6所示allBilCT”^"allBilCT”^"4-63.2.3镇压轮直径的确定要使镇压轮能正常运转，减少滑移和拥土，应满足Sman因S=QfmanW即Qf> 尸R式中S—土壤对轮子表面的最大附着力manQ—镇压轮负荷f—土壤对阵呀轮的摩擦系数W—轴套的摩擦力矩rR—镇压轮半径由此可知，为使镇压轮正常运转，必须有足够的附着力。摩擦系数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；而增大Q值虽可提高土壤对轮子的附着力，但随着Q值加大，轮子下陷增大，滚动阻力增加，并且对土壤的压实也增加，而压实如果太大，对种子发芽生长不利。此外，可以减小w值，即用滚动轴承代替滑动轴承来减少轴套中的摩擦力矩。r增大轮子直径也能有利于镇压轮的正常转动。如果镇压轮要求驱动排种器或其他工作部件，则保证其滚动的条件是Sman即Qf>式中W为驱动排种器所消耗的外力矩。03.2.4镇压轮的设计根据设计要求，镇压轮选择圆柱形镇压轮，结构简单，便于加工。材料选择金属。同时为了保证镇压轮的镇压效果，在镇压轮的设计过程中增加仿形机构，如图4-7所示1-镇压轮架子2-仿形机构3-镇压轮4-7装有弹簧的轴和弹簧构成一个整体仿形机构。3.2.5镇压轮的压实效果镇压轮重量及其上的载荷通过接地面积以一定的接地压力传给土壤，在土壤内引起不同的应力分布，而在应力的作用下使土壤压实。影响镇压轮压实效果的因素很多，主要有1、载荷大小镇压轮重量及其上的载荷越大，则土壤被压得越紧密。改变镇压轮上载荷的方法一是加配重，一是加设弹簧，改变弹簧压力或张力。2、加载方式为使土壤达到一定的密度，取得所要求的压实效果，加载方式有一定的影响。可以在极短的时间内施加较大的载荷；也可以在长时间内施加较小的载荷，或者反复施加较小的载荷。在播种机上一般都采用前一种方式，但这样会使土壤上下层紧密度相差较大而不均匀。3、加载时间土壤受载后开始一段时间内，轮子的沉陷速度较快，然后沉陷就慢。因此，土壤的承压时间越短，则压实效果越小。在高速作业时，镇压轮对土壤的压实作用越小，有必要增加镇压轮的载荷。4、镇压轮形状用不同形状的镇压轮，不仅压后土壤形成不同的垄面形状，而且可以得到不同的接地压力分布，产生不同的压实效果。4总计设计与配置4.1结构形式播种机的结构形式有牵引式、悬挂式和半悬挂式。谷物条播机由于其单位幅宽工作阻力较小，在于大功率拖拉机配套时，工作幅宽较宽，或者多台连接，常采用牵引式或分组悬挂式；其中与小功率拖拉机配套时，多采用悬挂式或半悬挂式。机架结构大多数为框架式。机架如图5-1所示5-1中耕播种机或播种中耕通用机大多为悬挂式。普遍采用单梁式通用机架，便于更换不同的工作部件和调节行距。4.2总体参数4.2.1作业速度播种机的作业速度主要取决于工作部件和行走装置对速度的适应性能否达到播种质量要求。特别是某些播种机，在作业速度较高时，精密播种性能显著下降，达不到农业技术要求。目前，谷物条播机的作业速度一般为7到8km/h，高速作业可达10到12km/h。中耕作物精密播种机一般作业速度为6到7km/h。4.2.2工作幅宽播种机的工作幅宽主要取决于配套拖拉机的牵引能力和播种机的工作阻力。对于悬挂式播种机还应考虑拖拉机悬挂系统的悬挂能力、机组纵向移动性和拖拉机后轮轮胎承载能力。此外，工作幅宽还受田块大小、道路运输、仿形性能和结构因素的限制。文中设计的播种机幅宽为30cm，可调，适合小块田地作业。通常所见的大型播种机的工作幅宽一般为3到5m,如果要求更大的幅宽时，可采用多台连接作业，或折叠式机架机构。工作幅宽可按下式计算B=T±Pm或B=nb=bPn式中T—正常的机组工作情况下，拖拉机的额定牵引力耳一拖拉机牵引力利用系数，一般为0.8到0.9P—播种机每米幅宽的工作阻力mP—播种单组工作阻力nn—行数b—行距播种机工作阻力包括开沟器工作阻力，地轮滚动阻力，部件的传动阻力以及如镇压轮、助梗器等其他工作部件的工作阻力。4.3总体配置播种机总体配置应注意下列几点1、谷物条播机的单位幅宽较窄。与大功率拖拉机配套时，工作幅宽较宽，或者多台连接。常采用牵引式或分组牵挂式。与中小型拖拉机配套时，多采用悬挂式或半悬挂式。机架结构多为框架式。中耕作物播种机或播种中耕通用机大多数为悬挂式。普遍采用单梁式通用机架。2、用来连接和安装个工作部件的机架要有足够的强度和刚度外，要有适当的高度，不影响开沟器的起落和不使种肥箱过高。3、悬挂式播种机应选择合适的上下悬挂点。播种机也拖拉机挂节后，下悬挂拉杆牵引与水平线的夹角下倾为0到8度为好，上悬挂拉杆应向上倾斜，使虚牵引线点落在悬挂轴前方。4、传统谷物条播机的地轮一般都布置在机架两侧。一字形并列编组的压轮式谷物条播机无地轮，而由装在机架前方的支持轮和后方的镇压轮支持整机。中耕作物播种机地轮一般位于主梁后方，并对陈的安装在最外侧两组开沟器行间。地轮安装位置应能前后、上下左右调整，以适应各种行距和作业状态的要求。5、谷物条播机开沟器接地点的纵向位置应尽量配置在地轮接地点连线附近，以适应地形变化，使开沟器深度一致。窄行距时，开沟器配置成前后两列，相距不能太小，否则易引起开沟器前丘连片而拥土。开沟器升降范围应满足最大播种深度和最小离地间隙以及仿形的要求。6、牵引式播种机重心应配置在地轮前方。工