馬鈴薯播種機(jī)設(shè)計(jì),馬鈴薯,土豆,播種機(jī),設(shè)計(jì) 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）文獻(xiàn)綜述 馬鈴薯播種機(jī)具的現(xiàn)狀與發(fā)展 摘要：綜述了國內(nèi)外播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，并通過對(duì)國內(nèi)外幾種典型播種機(jī)的各種參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的對(duì)比并加以分析，從中發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)播種機(jī)與國外播種機(jī)的差距，并在此基礎(chǔ)上去闡述我國播種機(jī)在研發(fā)和應(yīng)用上所存在問題并展望未來播種機(jī)的發(fā)展趨勢，同時(shí)明確馬鈴薯播種機(jī)的設(shè)計(jì)方向。 關(guān)鍵詞：播種機(jī)具 馬鈴薯 精量播種機(jī) 排種器 1. 馬鈴薯在我國的生產(chǎn)現(xiàn)狀 馬鈴薯是一種高蛋白農(nóng)作物，在我國得到大面積的栽種，盡管我國年產(chǎn)量早已躍居世界第一，然而和世界除非洲以外的其他國家和地區(qū)比起來，單產(chǎn)量卻很低，因此在提高單產(chǎn)的措施上除了提高機(jī)械化生產(chǎn)水平外，還應(yīng)該改進(jìn)馬鈴薯的種子質(zhì)量以及種植方式。 1.1我國馬鈴薯的生產(chǎn)現(xiàn)狀 300多年前，原產(chǎn)自美洲的馬鈴薯被引進(jìn)中國并且逐漸成為僅次于小麥、水稻和玉米的第四大糧食作物。目前，我國的馬鈴薯無論是種植面積還是總產(chǎn)量都處于全球領(lǐng)先地位。從中國馬鈴薯網(wǎng)上獲得的資訊：2007年我國馬鈴薯種植面積約8000萬畝，預(yù)計(jì)總產(chǎn)量將超過6800萬噸，占世界總產(chǎn)量的22%左右。單從總產(chǎn)量來說我國已經(jīng)是世界第一，但是單產(chǎn)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美、澳洲的水平。例如，2003年，我國馬鈴薯的單產(chǎn)量是每公頃14842公斤，低于世界平均水平的每公頃16448 公斤，還不到單產(chǎn)量最大的國家新西蘭的每公頃44248 公斤的三分之一。 1.2國外馬鈴薯的生產(chǎn)水平 單產(chǎn)量排名前六位的國家：新西蘭、比利時(shí)、丹麥、美國、英國、荷蘭等歐美發(fā)達(dá)國家，他們的單產(chǎn)量都超過了每公頃40000 公斤（中國馬鈴薯網(wǎng)，2007）。除了地域、氣候方面外，更重要的是栽培技術(shù)以及機(jī)械化生產(chǎn)水平的影響。顯然，這些國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化水平都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過我國。反觀我國，大部分地區(qū)的馬鈴薯生產(chǎn)都還停留在人工或者半機(jī)械化生產(chǎn)的水平上，因此單產(chǎn)量低也就不足為奇。 1.3目前急需解決的措施以及會(huì)遇到的困難 要想提高單產(chǎn)量，首要的就是提高機(jī)械化生產(chǎn)水平。我國地域廣闊，擁有多種地型，因此不可能同時(shí)提高生產(chǎn)機(jī)械化，所以應(yīng)該根據(jù)不同的地形，不同的氣候和種植方式，從而設(shè)計(jì)符合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械，盡量推廣播種機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。其次應(yīng)該改進(jìn)種植方式，我國的馬鈴薯種植方式一直停留在傳統(tǒng)種植的水平上，這是急需改變的。先進(jìn)的種植方式應(yīng)該從改進(jìn)種子質(zhì)量，改進(jìn)播種方式等方面進(jìn)行，同時(shí)在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)械也就顯得至關(guān)重要。 2. 國內(nèi)外播種機(jī)發(fā)展及應(yīng)用的現(xiàn)狀 2.1我國播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)目前，我國大約有500家播種機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，但是這些企業(yè)中能夠生產(chǎn)與大中型拖拉機(jī)配套的播種機(jī)的企業(yè)只有西安農(nóng)業(yè)機(jī)械廠、石家莊市農(nóng)業(yè)機(jī)械廠等區(qū)區(qū)10多家，其余的企業(yè)生產(chǎn)的都是與小型拖拉機(jī)和畜力配套的拖拉機(jī)。這種與小型拖拉機(jī)和畜力配套的播種機(jī)機(jī)的產(chǎn)量占全國播種機(jī)總產(chǎn)量的90%以上（國委文，2007）。由此可以看出當(dāng)前我國已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化播種的大部分地區(qū)的播種機(jī)仍以小型播種機(jī)進(jìn)行傳統(tǒng)的谷物條播為主，大中型播種機(jī)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，而且大中型生產(chǎn)機(jī)械（包括播種機(jī)）的研制和生產(chǎn)水平也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家的水平。 2.2國外播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 相對(duì)我國而言，國外許多發(fā)達(dá)國家在第二次世界大戰(zhàn)前后，先后完成了由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的過度和轉(zhuǎn)化，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，其農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平已經(jīng)相當(dāng)完善，現(xiàn)在正朝著大型化、智能化、精量化以及多功能聯(lián)合型方向發(fā)展（陶衛(wèi)民，2001）。美國，德國，英國等西方發(fā)達(dá)國家的發(fā)展水平已經(jīng)走在世界的前列。 在國外許多發(fā)達(dá)國家，精密播種機(jī)經(jīng)過幾十年的發(fā)展和應(yīng)用，其技術(shù)水平應(yīng)經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)完善的程度，無論是工作速度、生產(chǎn)效率、工作性能、播種質(zhì)量以及播種機(jī)具的通用性和適應(yīng)性上都做得比較好。這對(duì)減少播種過程中的漏種率、種子損傷率和提高單產(chǎn)量都有很大的促進(jìn)作用?，F(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國家正把不斷更新播種機(jī)的工作原理、盡量完善其結(jié)構(gòu)、延長機(jī)具使用壽命、降低制造價(jià)格和維護(hù)費(fèi)用的同時(shí)提高其工作效率以及提高播種機(jī)的通用性和適應(yīng)性作為未來更先進(jìn)的播種機(jī)研制的發(fā)展方向。 2.3與國外播種機(jī)相比，我國播種機(jī)存在的不足 和國外如美國、德國、英國等發(fā)達(dá)國家的播種機(jī)比起來，我國的播種機(jī)工作效率低，工作幅寬小，通用性和適應(yīng)性低，使用可靠性不高，生產(chǎn)率也遠(yuǎn)較國外的低。另外，由于我國工業(yè)起步晚，因此在新技術(shù)的研制和在播種機(jī)上的應(yīng)用上依舊落后于國外發(fā)達(dá)國家。下面以我國幾種典型的播種機(jī)和國外的播種機(jī)作一個(gè)對(duì)比，以便從中發(fā)現(xiàn)我國播種機(jī)和國外先進(jìn)播種機(jī)的不足。 首先，從工作效率方面來看，我國播種機(jī)的工作速度低。國外播種機(jī)的工作速度大都要求達(dá)到15㎞／h，有的甚至達(dá)到20㎞／h，受到土地，氣候和一些其它因素的影響，工作速度大多采用8～12㎞／h，而我國工作速度大約為4～7㎞／h，一般工作速度為5～6㎞／h。比如德國早期生產(chǎn)的GL34T和GL36T兩種機(jī)型的工作速度為7.5㎞／h(韓文鋒等，2006），而我國普遍采用的2BM-2以及2BMF-2型都達(dá)不到德國這兩種機(jī)型的水平。 其次，我國播種機(jī)的工作幅寬小。和國外發(fā)達(dá)國家比起來這個(gè)環(huán)節(jié)顯得非常薄弱。例如西歐一些國家的生產(chǎn)的播種機(jī)的工作幅寬一般為5～6m，美國，加拿大等國家的現(xiàn)用機(jī)型大多可以達(dá)到10～15m（陳興田，1999）。而我國所使用的播種機(jī)的工作幅寬絕大多數(shù)低于3.5m，例如較先進(jìn)的2BF-24A谷物條播機(jī)的工作幅寬為3.6m，其余的大都低于這個(gè)水平，工作幅寬低這個(gè)瓶頸在很大程度上限制了播種機(jī)的工作效率。 再次，排種器的排種效率低。我國很多使用播種機(jī)的地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中依舊使用傳統(tǒng)的排種方式即“一器一行”，一個(gè)排種器只能播一行種子，顯然這樣的效率是非常低的，即使有較先進(jìn)的“一器多行”的排種器，但是技術(shù)上也表現(xiàn)得不夠成熟，也沒能進(jìn)行大規(guī)模的推廣及應(yīng)用。國外發(fā)達(dá)國家在這方面的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)就比我國先進(jìn)得多，而且許多新技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，許多核心部件尤其是排種器無論是結(jié)構(gòu)還是工作原理都還有很多值得我國學(xué)習(xí)和借鑒的地方。 最后，我國的播種機(jī)的通用性和適應(yīng)性和國外發(fā)達(dá)國家比起來也還有很大的差距。在通用性方面，國外發(fā)展得比較早，技術(shù)也比較成熟，一套設(shè)備只需經(jīng)過簡單的更換即可實(shí)現(xiàn)不同種子的播種，而我國大部分播種機(jī)還都是“一機(jī)一種”，一種播種機(jī)只能夠播撒一種種子，這樣既浪費(fèi)制造材料，又沒能使播種機(jī)得到充分利用。另外，我國地域遼闊，不同的土壤條件和氣候條件嚴(yán)重限制了播種機(jī)的適應(yīng)性，在保證適應(yīng)性方面的技術(shù)還很落后，而且我國研制生產(chǎn)的播種機(jī)很少考慮到適應(yīng)性這一方面的影響。 3. 我國播種機(jī)的發(fā)展趨勢 雖然可以通過引進(jìn)國外先進(jìn)的播種機(jī)可以暫時(shí)彌補(bǔ)我國播種機(jī)的不足之處，但是從長遠(yuǎn) 出發(fā)，我國必須走自主研發(fā)的道路，通過不斷吸收國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)再結(jié)合我國的國情走出一條自主創(chuàng)新的路子，研制出具有我國特色的先進(jìn)播種機(jī)。 3.1加大大中型播種機(jī)的研制和開發(fā) 要想盡快縮小我國馬鈴薯等農(nóng)作物的單產(chǎn)與國外水平的差距，大中型播種機(jī)將起到至 關(guān)重要的作用。我國的幾大平原地勢平坦，比較適合大中型播種機(jī)的推廣和應(yīng)用。大中型播種機(jī)械除了可以節(jié)約人力，提高工作效率外還能減少種子的損傷率和漏種率，而且大中型播種機(jī)都是朝著聯(lián)合作業(yè)和直接播種技術(shù)的方向發(fā)展，這種機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)在于：一次可以完成多項(xiàng)作業(yè)，作業(yè)效率高；保證及時(shí)播種，提高產(chǎn)量；節(jié)約能源，降低成本。 3.2采用新的排種原理和排種裝置 排種裝置是播種機(jī)最關(guān)鍵的部件，先進(jìn)的排種器和排種原理對(duì)播種機(jī)的效率的提高有 著很重要的作用，迄今為止，我國學(xué)者幾乎涉獵了世界上所有的排種器：如外槽輪式排種器、離心式排種器、各種圓盤式排種器等，而具有我國獨(dú)創(chuàng)特色的窩眼輪式排種器、紋盤式排種器、錐盤式精量排種器也獲得了廣泛的應(yīng)用，但是在馬鈴薯播種機(jī)上，先進(jìn)的排種器和排種方式依然制約播種機(jī)效率的一個(gè)瓶頸。因此在已經(jīng)解決種子和播種方式的情況下研制相應(yīng)的播種機(jī)顯得是關(guān)重要。顯然，在排種器方面，我國應(yīng)該朝著氣流輸送式條播排種器、孔帶式精密排種器、氣力式精密排種器以及傾斜圓盤指夾式排種器的方向發(fā)展。新的排種原理包括氣力式排種原理和機(jī)械式排種原理也應(yīng)得到廣泛的采用（陳興田，1999）。 4. 小結(jié) 一個(gè)比較先進(jìn)的播種機(jī)主要取決于其幾個(gè)關(guān)鍵的部件，如：開溝器、仿形機(jī)構(gòu)、覆土器以及排種器。尤其是排種器在整個(gè)播種機(jī)結(jié)構(gòu)中顯得尤為重要，排種器的好壞直接關(guān)系到播種機(jī)的播種效率，因此，現(xiàn)在國內(nèi)外播種機(jī)研制的重點(diǎn)依舊是放在排種器的研制上。我國在這方面也有不少的研究，尤其在氣吸式排種器，窩眼式排種器還有氣力式排種器的研究上有了一定的突破，但是和國外先進(jìn)水平還有一定的差距，因此，我國還必須加大研制的力度。 新型馬鈴薯已經(jīng)研制成功并將實(shí)現(xiàn)大力推廣，在將來的幾年內(nèi)，相應(yīng)的馬鈴薯播種機(jī)將對(duì)這種新型馬鈴薯的推廣起到極大的推動(dòng)作用。新型的馬鈴薯將徹底改變傳統(tǒng)的馬鈴薯塊莖式播種方式，其播種方式將和玉米，油菜籽等顆粒的播種方式更為相似，但還是存在很多不同的地方，因此不能直接選用像玉米播種機(jī)或者油菜籽播種機(jī)這些現(xiàn)成的播種機(jī)型。由于現(xiàn)目前新型馬鈴薯還沒有開始實(shí)現(xiàn)大面積推廣，相應(yīng)的馬鈴薯播種機(jī)具還是一片空白?；诖耍瑢?duì)現(xiàn)有的馬鈴薯播種機(jī)和其余各類顆粒式播種機(jī)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種適合新型馬鈴薯的機(jī)械式或者氣吸式播種機(jī)就成了當(dāng)前以及未來相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)播種機(jī)的研制方向，同時(shí)研制的重點(diǎn)也將放在馬鈴薯播種機(jī)的排種器的研制上。 參考文獻(xiàn)： [1] 李寶筏．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 2003 [2] 朱秉蘭．簡明農(nóng)機(jī)手冊．鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，2001 [3] 張波屏．編譯．播種機(jī)械設(shè)計(jì)原理．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982 [4] 馮小靜．精少量播種機(jī)械使用與維修．鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，1998 [5] 馬大敏．王俊民，王秀．新型農(nóng)機(jī)具使用與維修．北京：高等教育出版社，1996 [6] 程興田．播種機(jī)械的現(xiàn)狀及發(fā)展前景．農(nóng)機(jī)與食品機(jī)械，1999，6：1～2 [7] 陶衛(wèi)民．國外農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展趨勢．新農(nóng)村，2001，7：25 [8] 劉林生．英國農(nóng)業(yè)機(jī)械化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化．湖南農(nóng)機(jī)，1999，2：25 [9] 姜宗昌．2BMF—2型馬鈴薯研制成功．農(nóng)業(yè)機(jī)械化與電氣化，2000，5：34 [10] 魯濱，薛理，閏洪山等．2BS—5型馬鈴薯播種機(jī)的研制，2004，6：33 [11] 幾種馬鈴薯播種、種植機(jī)械．www.potatoweb.cn ，2007 [12] 聶延輝 江濤．夾持式馬鈴薯播種機(jī)的探討，2007，2：41 [13] 周桂霞，張國慶 ，張義峰等．2CM一2型馬鈴薯播種機(jī)的設(shè)計(jì)．黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)報(bào)，2004，16（3）：53～56 [14] 趙滿全，趙有杰，竇衛(wèi)國等．2BM—9型免耕播種機(jī)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與研究．中國農(nóng)機(jī)化，2006，6： [15] 韓文鋒，王淑紅．徐長征．GL3 4T／3 6 T型馬鈴薯播種機(jī)簡介，2007， 1：41 [16] 馮小靜，劉俊峰，楊欣等．排種器排種均勻性分析與研究．河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003， 1：14～16 [17] 趙滿全，竇衛(wèi)國，趙士杰，等．2BSL一2型馬鈴薯起壟播種機(jī)的研制．內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)學(xué)學(xué)報(bào)，2001， (3)：l02～l04 [18] 閏建英，樊文憲，馮占懷．馬鈴薯施肥播種機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究．農(nóng)機(jī)科技推廣，2004，4：34 [19] 王廣勝，王玉忠，樊文憲．2BXSM—IB型馬鈴薯施肥播種機(jī)的研究．農(nóng)機(jī)與食品機(jī)械 ，1999，(3)：l5～17． [20] 國委文．播種機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。農(nóng)業(yè)機(jī)械化與電氣化，2007，5：3～4 [21] KACHMAN S D．Acternative Measures of Accuracy in Plant Spacing for Planters Using Single Seed Metering．Translation of the ASAE，1995,38(2),pp.371～375 [22] E．U．Odigboh．a(chǎn)nd．C．O．Akubuo ．A two—row automatic cassava cuttings planter：Development、Design and Prototype construction．Journal of Agricultural Engineering Research，Volume 50，September—December．50(1991),pp.13—18． [23] Tao et al., 1995 Y. Tao, C.T. Morrow, P.H. Heinemann and H.J.S. Ill, Fourier based separation technique for shape grading of potatoes using machine vision, Transactions of the ASAE 38 (1995), pp. 949–957. [24] H． Buitenwerf，W．B．Hoogmoed，P．Lerink and J．Müller Assessment of the Behavior of Potato in a Cup—belt Planter．Biosystems Eigineering，95 (2006),35—41． [25]Siecska et al., 1986 J.B. Sieczka, E.E. Ewing and E.D. Markwardt, Potato planter performance and effects on non-uniform spacing, American Potato Journal 63 (1986), pp. 25–37 4 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） I 目錄 摘 要 ...................................................................III 關(guān)鍵詞 ..................................................................III ABSTRACT................................................................III KEY WORDS................................................................IV 1 前言 ....................................................................1 1.1 課題背景和科學(xué)意義 ..................................................1 1.2 國內(nèi)外馬鈴薯播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................1 1.2.1 國外馬鈴薯播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀......................................1 1.2.2 我國馬鈴薯播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀......................................2 1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 ......................................................2 1.4 升運(yùn)鏈?zhǔn)讲シN機(jī)主要技術(shù)參數(shù) ..........................................2 2 總體設(shè)計(jì) ................................................................3 2.1 總體方案設(shè)計(jì) ........................................................3 2.1.1 設(shè)計(jì)原則.........................................................3 2.1.2 基本結(jié)構(gòu).........................................................3 2.1.3 工作原理.........................................................3 2.2 配套動(dòng)力的選用 ......................................................3 3 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 ......................................................4 3.1 傳動(dòng)路線的確定 ......................................................4 3.2 傳動(dòng)比的計(jì)算 ........................................................4 4 排種器的選型設(shè)計(jì) ........................................................4 4.1 種箱結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì) ..................................................5 4.1.1 種箱尺寸的確定...................................................5 4.1.2 種箱容積的計(jì)算...................................................5 4.2 排種器的選型與計(jì)算 ..................................................5 4.2.1 馬鈴薯播種機(jī)對(duì)排種器的性能要求...................................5 4.2.2 現(xiàn)有排種器的類型和特點(diǎn)...........................................6 4.2.3 排種器的選型.....................................................6 4.2.4 升運(yùn)鏈相關(guān)系數(shù)的確定.............................................7 5 排肥器的選型設(shè)計(jì) ........................................................8 5.1 排肥器的性能要求 ....................................................8 5.2 常用排肥器的種類和特點(diǎn) ..............................................8 5.3 排肥量的計(jì)算 ........................................................9 6 開溝器的選型設(shè)計(jì) ........................................................9 6.1 開溝器的性能要求 ....................................................9 6.2 現(xiàn)有開溝器的種類和特點(diǎn) .............................................10 6.3 開溝器的選型 .......................................................10 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） II 6.4 開溝器結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 ...............................................10 6.4.1 入土角 α 的確定.................................................10 6.4.2 切土角 β 的確定.................................................11 6.4.3 鏟翼張角 γ 的確定...............................................11 6.4.4 開溝器外形 尺寸的確定............................................11 7 輸種管的選型設(shè)計(jì) .......................................................11 7.1 輸種管的性能要求 ...................................................11 7.2 輸種管的選型 .......................................................11 7.3 輸種管參數(shù)的確定 ...................................................11 7.3.1 輸種管的直徑....................................................11 7.3.2 輸種管的傾斜度與長度............................................12 8 覆土器的選型設(shè)計(jì) .......................................................12 8.1 覆土器的種類和特點(diǎn) .................................................12 8.2 覆土器的選型 .......................................................12 8.3 覆土器性能結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 ...........................................12 9 鎮(zhèn)壓輪的選型與設(shè)計(jì) .....................................................13 9.1 鎮(zhèn)壓輪的使用條件 ...................................................13 9.2 設(shè)計(jì)要求 ...........................................................13 9.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...........................................................13 10 行走輪的選型設(shè)計(jì) ......................................................14 10.1 行走輪的設(shè)計(jì)要求 ..................................................14 10.2 行走輪的結(jié)構(gòu) ......................................................15 10.3 行走輪的安裝 ......................................................15 10.4 行走輪轉(zhuǎn)速的計(jì)算 ..................................................15 11 結(jié)論與建議 ............................................................16 11.1 結(jié)論 ..............................................................16 11.2 建議 ..............................................................16 參 考 文 獻(xiàn) ..............................................................16 致謝 .....................................................................18 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） III 馬鈴薯播種機(jī)具的設(shè)計(jì) 摘 要 馬鈴薯是我國主要的糧食作物之一，在我國得到大面積栽種。2007 年，我國 馬鈴薯 種植面積和產(chǎn)量都位居世界首位，然而盡管總產(chǎn)量大，但是單產(chǎn)量卻很低。造成 這一原 因的主要因素是種植方式和機(jī)械化水平的落后。因此，當(dāng)前的主要任務(wù)就是提高馬鈴薯 種植的單產(chǎn)量。提高馬鈴薯單產(chǎn)量有兩個(gè)途徑：一是改進(jìn)種植方式；二是提高機(jī)械化種植 水平。而提高機(jī)械化生產(chǎn)水平是最有效的方式，這就要求各種性能先進(jìn)，種植效率高，通 用性和適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單易于制造與維修的馬鈴薯種植機(jī)不斷被設(shè)計(jì)出來并得到大力 的推廣與應(yīng)用。升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯播種機(jī)是一種塊狀馬鈴薯播種機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可 靠，效率高，不傷種，在國內(nèi)外正逐 漸得到廣泛的應(yīng) 用。 關(guān)鍵詞 播種機(jī)；馬鈴薯；升運(yùn)鏈?zhǔn)脚欧N器；外槽輪排肥器；鋤鏟式開溝器 Abstract Potato,which is one of the most important grain crops in our country, is growthing in a rather huge area . In 2007, potato’s planting area and output of China situated in the first place of the whole world. Although the ultimate output is huge, the per unit area yield quantity is at a rather low palce. The tow primary reasons for this situation are that we are behindhand in the way of planting and in the mechanized level. Therefore, the currently primary mission is enhances the per unit area yield quantity. Generally speaking,we could arrive at this aim through two ways: First, improving the way to plant; Second, enhancing the mechanized level of planting. At now, raising the mechanized production level is the most effective way. This will request each kind of potato-planting machine with advanced performance, high efficiency of planting, strong universal property and adaptability, and simple structure that is easy to be produced and maintained to be designed unceasingly and widely promoted and applicated vigorously. Rises to transport the chain potato seeder is one kind of sowing seeds massive potato seed tuber's seeder.With its simple structure, reliable operation, high efficiency, and 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） IV hurtless to plants, this machine is widely applicated both in domestic and foreign country. Key words Planter ；Potato ；Ladle—chain dispenser ；Fluted roller fertilizer apparatus ；Hoe opener 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 1 前言 1.1 課題背景和科學(xué)意義 馬鈴薯是一種高蛋白農(nóng)作物，在我國得到廣泛地栽種。2007 年我國馬鈴薯 種植面積約 8000萬畝，總產(chǎn)量超過 6800萬噸，占世界總產(chǎn)量的 22%左右 （ ， 2007年） 。單從總產(chǎn)量來說我國已經(jīng)是世界第一，但是 單產(chǎn)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美和澳洲的水平。例如，2003 年，我國馬鈴薯的單產(chǎn)量是 每公頃 14842公斤，低于世界平均水平每公頃 16448 公斤，還不到單產(chǎn)量最大 的國家新西蘭每公頃 44248 公斤的三分之一（ ，2007 年） 。 我國馬鈴薯種植單產(chǎn)量很低這已是不爭的事實(shí)，因此，我國應(yīng)該把提高馬 鈴薯的單產(chǎn)作為目前提高馬鈴薯產(chǎn)量的首要任務(wù)。提高馬鈴薯單產(chǎn)的措施除了 提高機(jī)械化生產(chǎn)水平外，還應(yīng)該改進(jìn)馬鈴薯的種植方式。 提高單產(chǎn)量，首要任務(wù)就是提高機(jī)械化生產(chǎn)水平。當(dāng)前，除少部分地區(qū)已 經(jīng)實(shí)現(xiàn)馬鈴薯機(jī)械化或半機(jī)械化種植以外，我國大部分的馬鈴薯種植方式一直 停留在傳統(tǒng)種植的水平上，傳統(tǒng)的種植方式主要依靠人力和畜力進(jìn)行生產(chǎn)，從 開溝到覆土鎮(zhèn)壓，整個(gè)過程勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，種植效果也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于機(jī) 械化種植水平；而且我國地域廣闊，擁有多種地型，因此需要的播種機(jī)的機(jī)型 也相對(duì)不一，設(shè)計(jì)出具有較強(qiáng)適應(yīng)性的播種機(jī)將成為未來播種機(jī)發(fā)展的必然趨 勢；播種機(jī)的通用性也是一個(gè)不可忽略的重要因素，提高播種機(jī)的通用性有助 于提高播種機(jī)的使用性能，使得播種機(jī)得到充分的利用。雖然從當(dāng)前的情況來 看，我國在播種機(jī)這塊領(lǐng)域還不能一下子縮小同國外發(fā)達(dá)國家之間的差距，但 是正在將這種差距正在不斷縮小。 傳統(tǒng)的馬鈴薯種植方式也是一個(gè)制約馬鈴薯單產(chǎn)量提高的重要因素，主要 體現(xiàn)在：（1）馬鈴薯種子的質(zhì)量不高，我國種植馬鈴薯的大部分地區(qū)，馬鈴薯 種子一般是自留的，沒有經(jīng)過消毒，殺菌以及其它提高種植質(zhì)量的技術(shù)處理， 因此種出來的馬鈴薯質(zhì)量和產(chǎn)量不高；（2）種薯的品種不全，不同的地區(qū)，不 同的氣候往往需要不同的馬鈴薯種子，在這方面，我國所作的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能 滿足其需求，因此，在今后更應(yīng)該加大對(duì)馬鈴薯品種的研制；（3）傳統(tǒng)的種植 方式主要靠人力和畜力，工作量大而且工作效率低，對(duì)土壤的壓實(shí)比較嚴(yán)重， 這對(duì)種子的發(fā)芽和生長極為不利。 1.2 國內(nèi)外馬鈴薯播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1國外馬鈴薯播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 第二次世界大戰(zhàn)以后，歐美的許多發(fā)達(dá)國家先后完成了由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代 農(nóng)業(yè)的過度和轉(zhuǎn)化，經(jīng)過幾十年不斷地發(fā)展，其農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平已經(jīng)相當(dāng)完善， 現(xiàn)在正朝著大型化、智能化、精量化以及多功能聯(lián)合型方向發(fā)展（陶衛(wèi)民， 2001） 。 在歐美的發(fā)達(dá)國家中，馬鈴薯播種機(jī)經(jīng)過幾十年的發(fā)展和應(yīng)用，其技術(shù)水 平應(yīng)經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)完善的程度，無論是工作速度、生產(chǎn)效率、工作性能、播種 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 質(zhì)量以及播種機(jī)具的通用性和適應(yīng)性上都做得比較好。這對(duì)減少播種過程中的 漏種率、種子損傷率和提高單產(chǎn)量都有很大的促進(jìn)作用。現(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國家正 把不斷更新播種機(jī)的工作原理、盡量完善其結(jié)構(gòu)、延長機(jī)具使用壽命、降低制 造價(jià)格和維護(hù)費(fèi)用的同時(shí)提高其工作效率以及提高播種機(jī)的通用性和適應(yīng)性作 為未來更先進(jìn)的播種機(jī)研制的方向。 1.2.2我國馬鈴薯播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 近年來，隨著馬鈴薯在我國的大量種植，研發(fā)并推廣與馬鈴薯生產(chǎn)相適應(yīng) 機(jī)械取得了很大的進(jìn)展 ，尤其是馬鈴薯種植機(jī)械，盡管我國機(jī)械研制和生產(chǎn)水 平和歐美發(fā)達(dá)國家還有一定的差距，但是隨著我國科研人員的努力，這個(gè)差距 正在不斷地縮小。各種先進(jìn)的馬鈴薯播種機(jī)不斷問世，并在全國進(jìn)行大量地推 廣應(yīng)用。 排種裝置仍然是播種機(jī)最為關(guān)鍵的部件，先進(jìn)的排種器和排種原理對(duì)播種 機(jī)的效率的提高有著很重要的作用，迄今為止，我國學(xué)者幾乎涉獵了世界上所 有的排種器：如外槽輪式排種器、離心式排種器、各種圓盤式排種器等，而具 有我國獨(dú)創(chuàng)特色的窩眼輪式排種器、紋盤式排種器、錐盤式精量排種器也獲得 了廣泛的應(yīng)用，但是在馬鈴薯播種機(jī)上，先進(jìn)的排種器和排種方式依然是制約 播種機(jī)效率的瓶頸。因此在已經(jīng)解決種子和播種方式的情況下研制相應(yīng)的播種 機(jī)顯得是關(guān)重要。顯然，在排種器方面，我國應(yīng)該朝著氣流輸送式條播排種器、 孔帶式精密排種器、氣力式精密排種器以及傾斜圓盤指夾式排種器的方向發(fā)展。 新的排種原理包括氣力式排種原理和機(jī)械式排種原理也應(yīng)得到廣泛的采用（陳 興田，1999） 。 1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （1）馬鈴薯播種機(jī)具的總體設(shè)計(jì) （2）馬鈴薯播種機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （3）馬鈴薯播種機(jī)開溝裝置的設(shè)計(jì) （4）馬鈴薯播種機(jī)排種裝置的設(shè)計(jì) （5）馬鈴薯播種機(jī)輸種管、鎮(zhèn)壓裝置以及行走輪的設(shè)計(jì) 1.4 升運(yùn)鏈?zhǔn)讲シN機(jī)主要技術(shù)參數(shù) （1） 外形尺寸（長×寬×高）：1450mm×1100mm×950mm （2） 配套動(dòng)力：12kw （3） 生產(chǎn)效率：10acre/h （4） 工作幅寬：1100mm （5） 播種方式；平播 （6） 播種深度：60－150mm （7） 作業(yè)行數(shù)：2 行 （8） 作業(yè)行距：400mm （9） 地輪直徑：500mm （10）作業(yè)速度：1m/s 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 （11）傳動(dòng)形式：鏈傳動(dòng) （12）土壤工作部件：鋤鏟式開溝器 （13）排種器：外槽輪式 （14）覆土器形式：拖環(huán)式 （15）鎮(zhèn)壓輪：復(fù)合圓錐式 （16）種箱容積：30L 2 總體設(shè)計(jì) 2.1 總體方案設(shè)計(jì) 2.1.1 設(shè)計(jì)原則 總體方案擬將開溝裝置、施肥裝置、排種裝置、覆土裝置及鎮(zhèn)壓裝置與選 用拖拉機(jī)融為一體，使之能一次性順利完成開溝、施肥、播種、覆蓋、鎮(zhèn)壓等 功能，懸掛機(jī)構(gòu)要有效的控制工作部件作業(yè)時(shí)的播深以及運(yùn)輸時(shí)的通過性，開 溝器除了能開出平整的地溝外還具備自動(dòng)覆土的功能；排種裝置確保在播種過 程中出現(xiàn)漏播、重播等現(xiàn)象的幾率不超過 3%。鎮(zhèn)壓輪要求鎮(zhèn)壓效果好，作業(yè)后 的地面平整。 2.1.2 基本結(jié)構(gòu) 該馬鈴薯播種機(jī)由機(jī)架、開溝器、輸種管、輸肥管、覆土器、種箱、肥箱、 排種器以及鎮(zhèn)壓輪構(gòu)成，在機(jī)架的前梁上有上、下懸掛架用于與拖拉機(jī)連接； 種、肥箱側(cè)板固定在機(jī)架中間橫梁的上方，前邊為肥箱，后邊為種箱，下邊固 定排肥、排種裝置；在肥箱前面有一根安裝開溝器的梁，通過 U型螺栓將開溝 器的扁鋼鎖住，從而可以調(diào)節(jié)開溝深度，開溝器在橫梁上可根據(jù)需要進(jìn)行橫向 移動(dòng)來調(diào)節(jié)行距；機(jī)架的后梁用來連接鎮(zhèn)壓輪。 2.1.3 工作原理 本機(jī)通過上、下懸掛與拖拉機(jī)相連，拖拉機(jī)前進(jìn)時(shí)輸出動(dòng)力帶動(dòng)播種機(jī)工 作，作業(yè)速度為 1m/s。機(jī)具工作的動(dòng)力來源為：行走輪隨拖拉機(jī)前進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出 的動(dòng)力。地輪隨拖拉機(jī)前進(jìn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，由地輪傳遞動(dòng)力，在地輪軸的兩端各裝一 個(gè)傳動(dòng)鏈輪, 通過鏈條將力矩傳給中間傳動(dòng)鏈輪，再由中間鏈輪將動(dòng)力傳給排 種排肥裝置,通常情況下地輪直徑較大，工作時(shí)不易發(fā)生打滑等現(xiàn)象，并且傳動(dòng) 可靠。 播種機(jī)工作時(shí)，拖拉機(jī)通過動(dòng)力輸出軸將動(dòng)力傳遞給行走輪，鎮(zhèn)壓輪上的 主動(dòng)軸將動(dòng)力傳遞給中間軸，行走輪隨拖拉機(jī)前進(jìn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鏈條將動(dòng)力傳 給施肥、播種機(jī)構(gòu)，排出的化肥和種子經(jīng)輸肥管與輸種管進(jìn)入開溝器，先后進(jìn) 入開好的地溝中，為了避免燒壞種薯，化肥應(yīng)位于種子下方 5 cm 處，覆土器 進(jìn)一步覆蓋種溝，鎮(zhèn)壓輪的圓錐滾筒隨即以均勻適當(dāng)?shù)膲毫好芊N床 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 2.2 配套動(dòng)力的選用 根據(jù)我國目前所擁有的拖拉機(jī)實(shí)際情況和對(duì)機(jī)組所消耗功率的初步估算， 擬采用東風(fēng)-200 拖拉機(jī)或功率相近的相關(guān)拖拉機(jī)。 東風(fēng)-200 拖拉機(jī)的主要參數(shù)如下： 外形尺寸(cm) 2850 x1350 x1990 功率（KW） 14（16 馬力） 額定轉(zhuǎn)速（r/min） 730 驅(qū)動(dòng)型式 前輪驅(qū)動(dòng) 離合器形式 干式、雙片 制動(dòng)器 環(huán)狀內(nèi)脹式 發(fā)動(dòng)機(jī)與離合 V 帶 理論前進(jìn)速度（Km/h）如表 2—1所示： 表 2—1東風(fēng)-200 拖拉機(jī)理論前進(jìn)速度 Table 2—1 the therical theoretical exercise speed of Dongfeng —200 前進(jìn): 1.25; 1.67; 3.07; 5.38; 6.47; 8.65; 15.91; 27.86 理論速度， km/h 后退: 1.46; 7.59 3 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 傳動(dòng)路線的確定 傳動(dòng)路線要保證總體傳動(dòng)可靠，不影響拖拉機(jī)工作。根據(jù)整機(jī)的結(jié)構(gòu)以及 拖拉機(jī)的位置來確定傳動(dòng)路線，使馬鈴薯在工作過程中能滿足開溝、播種、施 肥和鎮(zhèn)壓等工作的需要。 借鑒相關(guān)機(jī)型，將傳動(dòng)路線分為兩條路線。第一，行走輪隨拖拉機(jī)的前進(jìn) 而轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過鏈傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給中間軸；第二，中間軸將動(dòng)力分別傳遞給排 種機(jī)構(gòu)和排肥機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸，驅(qū)動(dòng)排種鏈輪和排肥槽輪轉(zhuǎn)動(dòng) 3.2 傳動(dòng)比的計(jì)算 行走輪的行駛速度取 3.6km/h，換算出來為 1m/s。行走輪的直徑為 500mm，可以通過公式 3—1 計(jì)算得到行走輪軸的轉(zhuǎn)速 n1 （3—?dvn? 1） 式中：v—行走輪的行駛速度 d—行走輪的直徑 經(jīng)計(jì)算得 min/r381? 按照設(shè)計(jì)要求，中間軸的轉(zhuǎn)速與行走輪軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)該相等，因此兩軸之間 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 的傳動(dòng)比為 1，中間軸的轉(zhuǎn)速為 38r/min，排種器的主動(dòng)輪安裝在中間軸上，因 此轉(zhuǎn)速也為 38r/min。排種器的上、下鏈輪垂直安放，在工作過程中要求工作 平穩(wěn)，因此兩者之間的轉(zhuǎn)速相差不大，鏈勺的速度要求不超過 0.5m/s，最佳的 速度為 0.5m/s，如果將速度降到 0.25m/s左右，相應(yīng)地應(yīng)該將原本要求的株距 縮小 2倍才能不影響排種效率，再結(jié)合鏈輪的要求，最終選取排種器上、下兩 鏈輪之間的傳動(dòng)比為 1.12。 4 排種器的選型設(shè)計(jì) 4.1 種箱結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì) 4.1.1 種箱尺寸的確定 種箱必需有足夠的容量，從而減少加種次數(shù)，一般情況下要求播種到了地 頭才加種。但是種箱容量也不能太大，那樣會(huì)增加機(jī)構(gòu)的重量，對(duì)播種機(jī)的的 穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響，還會(huì)影響機(jī)組的縱向移動(dòng)性；種箱必須保證箱壁的傾 斜角大于種子的自然休止角，以保證種子能順利滑落排種器，一般情況下種薯 塊的自然休止角 α=24°~34°，這里選擇 α=30°。除此以外，種箱還應(yīng)該堅(jiān) 固耐用，重量輕巧，具有一定的剛性，并具備防水和防潮的能力；種箱要便于 加種、卸種和清種，因此該機(jī)所選的種箱形狀為錐臺(tái)型（上口直徑大，下口直 徑小） ，而且上端有防護(hù)蓋加以保護(hù)。 4.1.2 種箱容積的計(jì)算 種箱的容量由播種的行距、株距，播種量和播種距離共同確定。根據(jù)以往 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：播種機(jī)在工作時(shí)不宜播完種子箱內(nèi)的全部種薯，應(yīng)該保留至少 10% 的種子余量，避免箱內(nèi)種子太少而影響播種的質(zhì)量。預(yù)先設(shè)定該地塊的長度 D=1000m，播種機(jī)往返一次加一次種子。其種箱容積 V可用公式 4—1確定： V=1.1 LBNmax/667γ （4— 1） 式中： L—裝滿一箱種子所能播種的最遠(yuǎn)距離。最少應(yīng)等于一個(gè)往返行程，即地塊 長度的兩倍(m)，取L=2000m B—工作幅寬(m)，此處取B=1100mm Nmax—單位面積最大播種量 (kg／hm 2)，種薯的株距為120mm，則在100m內(nèi) 需要播種略為833個(gè)，每個(gè)種子大約重50g，算出Nmax≈41.65kg γ—種子的單位容積質(zhì)量(kg/L)。1L=1000000cm 3。因此單位容積內(nèi)能容納 尺寸規(guī)格為20mm×20mm×20mm的種薯125個(gè)，每個(gè)種薯平均重50g，算出來γ的 值大約為7.25kg/L 取L＝2000；B＝1.1；N max＝41.65； r＝7.25。 代入公式（4－1）得： 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 V =20.8433（L) 實(shí)際中種箱的容積往往要比設(shè)計(jì)數(shù)值稍微大一些，因此本次設(shè)計(jì)取種箱的 容積為 30升。 4.2 排種器的選型與計(jì)算 對(duì)馬鈴薯播種機(jī)來說，排種器是其最核心的部件，其性能的優(yōu)劣將直接影 響播種機(jī)的播種質(zhì)量，因此，對(duì)排種器的要求是很高的。 4.2.1 馬鈴薯播種機(jī)對(duì)排種器的性能要求 （1）排種器應(yīng)該具備較大的排種均勻性和穩(wěn)定性，能均勻連續(xù)地排種，并 且能在不同外界條件下作業(yè)，其播量要保持穩(wěn)定，排種要均勻； （2）具有較強(qiáng)的通用性和適應(yīng)性，播量調(diào)節(jié)范圍大； （3）對(duì)種子的損傷率較小，一般要求不超過 3%； （4）結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，易于制造和維護(hù)，調(diào)整方便； （5）漏種率和重播率低，皆要求不超過 3%。 4.2.2 現(xiàn)有排種器的類型和特點(diǎn) 排種器種類很多，通常按播種方式分為撒播器、條播排種器和點(diǎn)播排種器 三大類。條播是按要求的行距，播深與播量將種子播成條行，一般不計(jì)較種子 的粒距，只注意一定長度區(qū)段內(nèi)的粒數(shù)，在農(nóng)業(yè)上使用的條播排種器有外槽輪 式、內(nèi)槽輪式、磨紋盤式、錐面型孔式、擺桿式、離心式、匙式及刷式等類型。 其中應(yīng)用得最廣泛的是外槽輪式排種器，其由排種器盒、排種軸、外槽論、 阻塞輪、花型擋環(huán)及清種舌等組成。排種器盒裝在種子箱下面，種子通過箱底 開口流入盒內(nèi)。排種軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，外槽論及花型擋環(huán)可防止種子從槽輪兩側(cè)流出。 雖然這種排種器結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、使用方便、通用性好、適應(yīng)性能廣，而 且國際上已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，但是它也存在不可忽略的局限性，對(duì)于馬鈴薯塊莖這樣 的種子，外槽輪是排種器并不能降低其漏種率和對(duì)種子的損傷率，也不能夠提 高播種的穩(wěn)定性，因此需要選擇一種結(jié)構(gòu)更簡單，效率和播種質(zhì)量更好的排種 器，經(jīng)過對(duì)所有可能的排種器（如夾持式，外槽輪是，帶輪式等）的比較，最 終決定選取升運(yùn)鏈?zhǔn)脚欧N器，這種排種器的前身是 70年代后期美日等發(fā)達(dá)國家 廣泛采用的舀上杯鏈?zhǔn)脚欧N器。 4.2.3 排種器的選型 （1）升運(yùn)連式排種器的選型及結(jié)構(gòu) 根據(jù)馬鈴薯種塊的特性，該馬鈴薯播種機(jī)決定選用單排式升運(yùn)鏈?zhǔn)脚欧N器。 其結(jié)構(gòu)如圖 4—1所示： 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 圖 4—1 升運(yùn)鏈?zhǔn)脚欧N器 Figure 4—1 the labe—chain dispenser （2）工作原理： 行走輪隨著播種機(jī)的前進(jìn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，行走輪上的軸作為動(dòng)力傳遞軸并通過中 間軸將動(dòng)力傳遞到排種器的小鏈輪上，小鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)升運(yùn)鏈以一定的速 度上升，固定在升運(yùn)鏈上的取薯勺每次舀取一個(gè)種薯塊，并通過上鏈輪和護(hù)種 管壁將種薯塊運(yùn)送到輸種管里，再經(jīng)開溝器落到地溝，從而實(shí)現(xiàn)播種的過程。 （3）升運(yùn)鏈?zhǔn)脚欧N器工作性能的結(jié)構(gòu)參數(shù) 根據(jù)馬鈴薯播種機(jī)的設(shè)計(jì)要求和參考有關(guān)文獻(xiàn)，主要有以下結(jié)構(gòu)參數(shù)： 1．取薯勺速度 v：取薯勺線速度與作業(yè)速度成正比，試驗(yàn)表明，當(dāng)取薯勺 速度不超過 0.5 m/s時(shí)，播種質(zhì)量較好。當(dāng)鏈輪線速度為 0.55 m/s 時(shí)，作業(yè) 質(zhì)量有所下降，即漏播稍有增加，但基本上能滿足農(nóng)業(yè)技術(shù)的要求。若取薯勺 速度大于 0.55 m/s 時(shí)，作業(yè)質(zhì)量則顯著變壞，漏播嚴(yán)重。因此鏈輪線速度最 高作業(yè)速度不超過 0.5 m/s。 2．鏈輪轉(zhuǎn)速 n：鏈輪轉(zhuǎn)速過低，脈動(dòng)頻率低，排種均勻性差；轉(zhuǎn)速過高， 又會(huì)使傷種率增加的同時(shí)加大漏種率。根據(jù)馬鈴薯種子的播種要求，此次設(shè)計(jì) 選用最大轉(zhuǎn)速不超過 40r/min的鏈輪。 3．鏈條的工作長度 L：鏈條的長度太大，將會(huì)增大兩鏈輪之間的中心距， 從而增大輸種的距離；長度太短又會(huì)造成輸種時(shí)種薯來不及緩沖而從取薯勺滑 落，從而降低了排種的均勻性。因此鏈條的工作長度應(yīng)該根據(jù)最合適的中心距 來選取。一般鏈條長度在 2m左右，種子的升運(yùn)高度不超過 500mm 4．取薯勺的形狀：對(duì)于單邊最大尺寸為 20mm的馬鈴薯種塊，取薯勺需要 保證種薯塊在升運(yùn)的過程中不要出現(xiàn)滑落的情況，而且背面要光滑，不能傷種； 取薯勺要輕，因此取薯勺都是用厚度為 1.2mm的鐵皮沖壓而成。 4.2.4 升運(yùn)鏈相關(guān)系數(shù)的確定 （1）最開始設(shè)定的理論株距為 120mm，因此在行走輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈后所需要播 種的個(gè)數(shù) n 可以通過公式 4—2 計(jì)算得到： 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 （4—120DLn?? 2） 式中：L——行走輪的周長； D——行走輪的直徑。通過已知數(shù)據(jù) D=0.5m。 算得 n=13 個(gè) （2）取薯勺之間的間距即株距 B 本次設(shè)計(jì)決定選用鏈條節(jié)距 p=25.4mm，長度略為 2.24m 的 16A 型滾子鏈， 鏈條的速度略為 0.27m/s，是最佳速度 v=0.5m/s 的 0.54 倍，因此可以通過縮小 株距來滿足排種的需要，即將株距縮小到原來的 0.54 倍，再根據(jù)節(jié)距和鏈條長 度來進(jìn)行調(diào)整。通過計(jì)算，整個(gè)鏈條共有 88 節(jié)，為了達(dá)到最佳的排種效果，需 要 24 個(gè)取薯勺，因此其中 16 個(gè)取薯勺由 4 個(gè)鏈結(jié)組成，另外 8 個(gè)由 3 個(gè)鏈結(jié) 組成。因此每個(gè)取薯勺之間的平均距離也就是株距 B=88/24×25.4≈93mm，能 保證有足夠的空間來克服充不上種的情況。 （3）取薯勺尺寸的確定 通過查閱相關(guān)取薯勺的資料，以及對(duì)馬鈴薯種塊在取薯勺內(nèi)的受力情況的 分析，為了使種塊不至于從勺內(nèi)落下，多余的種子也不能穩(wěn)定在勺內(nèi)，要求取 薯勺的寬度要大于種子長度的 0.5 倍且小于種子厚度的 1.5 倍。因?yàn)榉N子的尺寸 規(guī)格為 20mm×20mm×20mm，這里取取薯勺的寬度應(yīng)為 20×1.25mm=25mm。 同時(shí)為了取薯時(shí)有足夠的時(shí)間和空間，取薯勺的長度尺寸也必須大于種塊長度 的 1.5 倍，因此長度至少為 20×1.5=30mm，這里取 35mm。通過查閱《農(nóng)業(yè)機(jī) 械設(shè)計(jì)手冊》 （陳志，2007） ，可知種薯塊的自然休止角一般為 30°，因此取薯 勺內(nèi)的角度應(yīng)小于或等于其自然休止角，這里也取 30°。 5 排肥器的選型設(shè)計(jì) 5.1 排肥器的性能要求 （1）排肥量穩(wěn)定、均勻，不受肥箱內(nèi)肥料的多少、地形傾斜起伏及前進(jìn)速 度等因素的影響。 （2）通用性好，能施多種肥料。要求排肥器除了能排施流動(dòng)性好的顆粒狀 化肥和復(fù)合顆粒化肥外，也能排施流動(dòng)性差的粉狀化肥。 （3）排肥量調(diào)節(jié)靈敏、準(zhǔn)確，調(diào)節(jié)范圍能適應(yīng)不同化肥品種與不同作物的 施用要求。 （4）工作阻力小，使用調(diào)節(jié)方便，便于作業(yè)后清理殘茬化肥。 （5）排肥器所有與肥料接觸的機(jī)構(gòu)、零件最好采用防腐耐磨材料制造。 5.2 常用排肥器的種類和特點(diǎn) 常用的化肥排肥器有以下幾種類型： （1）外槽輪式排肥器 外槽輪排肥器工作時(shí)，外槽輪旋轉(zhuǎn)，顆?；士孔?重充滿槽輪的凹槽并被槽輪帶著一起旋轉(zhuǎn)，在槽輪外面的肥料在槽輪的拔動(dòng)和 肥料顆粒之間的摩擦力作用下也被帶動(dòng)起來由槽輪強(qiáng)制帶出，從排肥舌上調(diào)入 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 輸肥管，然后經(jīng)開溝器導(dǎo)入種溝。該排肥器轉(zhuǎn)動(dòng)的槽輪和不轉(zhuǎn)動(dòng)的阻塞套可以 在排種盒內(nèi)隨排種軸左右移動(dòng)，通過改變槽輪的長度來調(diào)節(jié)排肥量。外槽輪排 肥器的槽輪可以換成齒輪。槽輪的齒數(shù)相對(duì)排種器的來說有所減少。 （2）星輪式排肥器 工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)的星輪星齒間的化肥強(qiáng)制排出。常用兩 個(gè)星輪對(duì)轉(zhuǎn)以消除肥料架空和錐齒輪的軸向力。該排肥器的肥箱底部裝有活頁 式鉸鏈，箱底可以打開，便于消除殘存的化肥；星輪的拆卸也很方便。排肥量 的調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)手柄改變排肥量活門的開度來實(shí)現(xiàn)。 （3）螺旋式排肥器 其主要工作部件是排肥螺旋。工作是螺旋回轉(zhuǎn)，將肥 料導(dǎo)入排肥管。在排肥量較小時(shí)，螺旋式排肥器的排肥均勻性很差 （4）水平刮板式排肥器 水平刮板式排肥器是近年來我國為解決碳酸氫銨 排肥問題而研制的一種排肥器。它的基本特征是由在水平面旋轉(zhuǎn)的曲面刮板或 彈擊刮板將化肥排出。 （5）攪---撥輪式排肥器 這是一種通用型排肥器。其突出特點(diǎn)是能有效地 消除肥料的“ 架空” 可靠的排施含水量很大的碳酸氫銨。缺點(diǎn)是清肥不便。 （6）振動(dòng)式排肥器 由于震動(dòng)關(guān)系，肥料排量受肥箱內(nèi)肥料多少、肥料密 度、粘結(jié)力等的影響較大排肥量的穩(wěn)定性和均勻性差。 在馬鈴薯的種植過程中，不同的化肥往往需要選用不同的排肥器，馬鈴薯 播種的時(shí)候所用的一般是硫酸銨或磷酸二銨等顆?；剩浜识嫉陀?1%。 通過對(duì)以上幾種排肥器的比較以及馬鈴薯施肥的要求，本次設(shè)計(jì)決定選用移動(dòng) 式外槽輪排種器。這種排肥器的優(yōu)點(diǎn)在于其可以把它的槽輪換成齒輪，工作原 理也與槽輪時(shí)相同。槽輪輪式排肥器一般用于排施流動(dòng)性教好的顆粒狀化肥， 具有較好的排肥穩(wěn)定性和均勻性，但缺點(diǎn)是不能用于排施流動(dòng)性差的化肥。其 結(jié)構(gòu)如圖 5—1 所示。 1．卡箍；2．軸銷；3．花形擋圈；4．外槽輪；5．阻塞套；6．排肥杯； 7．排肥舌；8 排肥軸；9 排肥舌軸 圖 5—1 移動(dòng)式外槽輪排肥器 Figure 5—1 the fluted roller fertilizer apparatus 5.3 排肥量的計(jì)算 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 外槽輪排肥器的排肥量可以通過公式 5—1計(jì)算。 （5—?? ????????tdLrQfaq0 1） 式中：d—外槽輪的直徑，d 取 45mm L—外槽輪的有效長度，L 取 126mm r—肥料的密度，施用的化肥為磷酸二銨，其密度為 789g/L。 a0—槽內(nèi)肥料充滿系數(shù)，一般取 0.7 fg—單個(gè)凹槽的截面積，通過實(shí)驗(yàn)計(jì)算選取 fg=66.76mm2 t—槽輪凹槽節(jié)距。通過計(jì)算得到 t=dπ/z=20.2mm λ—帶動(dòng)層特性系數(shù)。取 0.5 經(jīng)計(jì)算得 Q≈5.5kg/acre，這里取 6kg/acre 6 開溝器的選型設(shè)計(jì) 6.1 開溝器的性能要求 開溝器是播種機(jī)上重要的部件之一，其功用是開溝、整理種床、自動(dòng)覆土 和導(dǎo)種、肥入土，開溝器工作性能的好壞將直接影響播種質(zhì)量和種子發(fā)芽生長 條件。因此，開溝器應(yīng)滿足如下幾個(gè)條件： （1）開溝直、深淺一致，幅寬合適，溝底平整，有一定的自動(dòng)覆土功能； （2）有良好的入土性能，不壅土、不纏草、不堵塞、阻力小、工作可靠； （3） 使種子全部落如溝底，行內(nèi)種子分布幅度、均勻度應(yīng)符合農(nóng)業(yè)技術(shù)要 求。 6.2 現(xiàn)有開溝器的種類和特點(diǎn) 根據(jù)開溝器的入土角不同可分為銳角和鈍角二種。 ⑴ 鋤鏟式開溝器：屬于銳角型開溝器，工作時(shí)開溝器隨著播種機(jī)向前移動(dòng)， 土壤在鏟前突起，兩側(cè)土壤受擠壓而分開，開溝器離開后溝壁上的土壤自行下 落覆蓋種子。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、入土能力強(qiáng)、工作阻力小， a=3~6cm，R=30~65N/個(gè)。缺點(diǎn)是易壅土和纏草，會(huì)使干濕土混雜，高速作業(yè)時(shí) 播深不穩(wěn)。 ⑵ 雙圓盤開溝器：鈍角型開溝器，主要由一對(duì)平面圓盤、開溝器體、圓盤 軸和散種板組成。工作時(shí)，兩圓盤向前滾動(dòng)，利用兩圓盤在前下方一點(diǎn)（稱聚 點(diǎn)）接觸所形成的夾角，將土壤向兩側(cè)擠壓，開成中間代郵凸尖的溝（溝底呈 W形） 。種子和肥料由種、肥輸入管通過開溝器體上的種、肥輸送筒落入溝底。 工作平穩(wěn)、溝形整齊、不亂土層、斷草能力強(qiáng)。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大，工作 阻力大。a=4~8cm，R=80~160N/個(gè)。 ⑶ 芯鏵式開溝器：銳角型開溝器，工作時(shí)先由芯鏵入土開溝，兩個(gè)側(cè)板向 兩側(cè)分土形成種溝。開溝寬度大、入土性能好，但工作阻力大。 a=6~12cm，R=200~800N/個(gè)。 ⑷ 滑刀式開溝器：鈍角型開溝器，工作時(shí)滑刀在豎直方向切入土壤，刀后 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 側(cè)板向兩側(cè)擠壓土壤形成種溝。特點(diǎn)是靠重力入土，溝深穩(wěn)定、溝形整齊、不 亂土層，斷草能力強(qiáng)、工作阻力大。a＝5~10cm，R=200~400N/個(gè)。 6.3 開溝器的選型 馬鈴薯播種機(jī)通常在新耕地上進(jìn)行播種，新耕地的雜草和殘茬對(duì)開溝器的 影響不大，出現(xiàn)纏繞和堵塞的幾率不大，再考慮到開溝的性能和經(jīng)濟(jì)因素，本 次設(shè)計(jì)決定選用鋤鏟式開溝器，鋤鏟式開溝器由翼鏟、筒身和深淺調(diào)節(jié)扁鋼組 成。其優(yōu)點(diǎn)是：（1)開溝深度大，因?yàn)橐箝_溝深度最大達(dá)到 180mm，上述幾 種開溝器只有鋤鏟式能達(dá)到要求；(2)開出的地溝平整、開闊，受地形的影響較 小；(3) 結(jié)構(gòu)簡單，易于制造與維護(hù)。 6.4 開溝器結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 6.4.1 入土角 α 的確定 入土角 α 選得過大，開溝器工作時(shí)土壤上移大，土層也抬得高，并有相互 混亂的趨勢，同時(shí)還會(huì)加大工作阻力；入土角也不能選得過小，過小的入土角 將會(huì)造成刃部強(qiáng)度減弱。通常情況下入土角的取值范圍在 30°～50° 之間，為了 保證入土能力，因此入土角不應(yīng)該取得太小，這里取入土角為 45°。 6.4.2 切土角 β 的確定 切土角過大，土壤易被推向兩側(cè)，造成土壤外翻，影響覆土性能；同樣切 土角也不能太小，太小的切土角將嚴(yán)重影響鏟面的高度。一般情況下 β 值一般 在 20°～30°之間選取，特殊情況下可以取得小一點(diǎn)，這里取 β=20°。 6.4.3 鏟翼張角 γ 的確定 γ 過大，翼鏟就會(huì)增大，使得雜草不易沿刃口滑過，容易發(fā)生纏草、壅土、 堵土等現(xiàn)象。γ 過小時(shí)，翼鏟切斷草根的能力就會(huì)減弱。為使雜草沿翼鏟刃緣 向后滑切，γ 一般應(yīng)該取 75°～85° ，這里取 γ=80 ° 6.4.4 開溝器外形尺寸的確定 深度調(diào)節(jié)扁鋼的尺寸為：40mm×20mm 開溝器體尺寸長×寬×高：173mm×120mm×505mm 7 輸種管的選型設(shè)計(jì) 7.1 輸種管的性能要求 輸種管的作用主要是將排種器排出的種子導(dǎo)入開溝器，使種子能夠順利落 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 入種溝內(nèi)，它對(duì)排種的均勻性有很大的影響。馬鈴薯播種機(jī)對(duì)輸種管的要求有： （1）對(duì)種子流的干擾小，能保證種子能自由流動(dòng)，不致降低排種的均勻性； （2）有足夠的伸縮性并能隨意擾曲，從而能夠適應(yīng)開溝器的升降和調(diào)節(jié)。 輸種管一般要求鉸接在排種器上，能在各個(gè)方向擺動(dòng)的同時(shí)不影響種子通過； （3）應(yīng)該具有一定的伸縮量、彈性和彎曲度，并能耐腐蝕。除此以外還有 要一定的圓度，不能變癟； （4）結(jié)構(gòu)要簡單，易于制造和維修。 7.2 輸種管的選型 在本次設(shè)計(jì)中，考慮到馬鈴薯種塊的形狀和對(duì)導(dǎo)種管的要求，設(shè)計(jì)選 用螺旋骨架型塑料管。這種輸種管是用 1mm 厚的鋼絲或尼龍絲作骨架纏敷 塑料薄膜并通過加熱制作而成，管內(nèi)壁光滑，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、彎 曲靈活、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。如圖（6—1）所示。 7.3 輸種管參數(shù)的確定 7.3.1 輸種管的直徑 輸種管的最小直徑應(yīng)根據(jù)作物的最大播量和種子的物理特性（如種塊形狀 和尺寸，種塊與管壁的摩擦系數(shù)等）加以確定。輸種管的最小直徑應(yīng)與種子在 輸種管內(nèi)自由降落時(shí)的擴(kuò)散范圍相適應(yīng)。根據(jù)以往實(shí)驗(yàn)：有三分之二的馬鈴薯 單邊種子尺寸集中在 20mm范圍以內(nèi)，因此輸種管的最小直徑一般為 26mm，最 大直徑 40mm。 7.3.2 輸種管的傾斜度與長度 輸種管的傾斜度和長度都應(yīng)該根據(jù)不同類型播種機(jī)的結(jié)構(gòu)需要、排種器的 特點(diǎn)和對(duì)種子落到地溝底部的要求進(jìn)行確定。 一般情況下，橡膠輸種管的傾斜角為 50°。其長度通過下列公式進(jìn)行計(jì)算 L=H/sinα （7— 1） 式中 H——種子從排種口下落到開溝器體接種口的垂直距離 Α——輸種管的傾斜角 算得 L的值為 225mm 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 圖 6—1 輸種管 Figure 6—1 the matering tube 8 覆土器的選型設(shè)計(jì) 8.1 覆土器的種類和特點(diǎn) 播種機(jī)上常用的覆土器有鏈環(huán)式、彈齒式、爪盤式、圓盤式、刮板式等， 其中鏈環(huán)式、彈齒式、爪板式為全幅覆蓋，常用于行距較窄的谷物條播機(jī)。圓 盤式和刮板式覆土器，則用于行距較寬、所需覆土量大、要求覆土嚴(yán)密并有一 定起壟作用的中耕作物播種機(jī) 8.2 覆土器的選型 考慮開溝器以及本機(jī)結(jié)構(gòu)，決定選用拖環(huán)式覆土器。其結(jié)構(gòu)如圖 8—1 所示。 8.3 覆土器性能結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 拖環(huán)直徑 D=280mm 鏈環(huán)長度 L=15mm 兩環(huán)間距離 L1=120mm 掛鉤有效直徑 D1=10mm 整個(gè)部件有效工作高度 H=375mm（可調(diào)） 9 鎮(zhèn)壓輪的選型與設(shè)計(jì) 9.1 鎮(zhèn)壓輪的使用條件 通過鎮(zhèn)壓輪的鎮(zhèn)壓作用，能使種子與濕土壤接觸更加緊密，有利于種子的 發(fā)芽和生長，可減少水分的蒸發(fā)，有利于土壤保墑，還可以增強(qiáng)土壤毛細(xì)管的 作用。鎮(zhèn)壓輪對(duì)土壤的壓強(qiáng)主要根據(jù)土壤性質(zhì)、水分、密度和作物的要求而定， 一般為 30～50kPa。而鎮(zhèn)壓輪的壓力大小取決于其自身的重量和作用在它上面 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 的附加重量。壓緊后土壤的容重一般為 8～1.2g/cm 2 圖 8—1 拖環(huán)式覆土器 Figure 8—1 the link covering device 9.2 設(shè)計(jì)要求 （1）轉(zhuǎn)動(dòng)靈活 （2）鎮(zhèn)壓力可調(diào)； （3）鎮(zhèn)壓后地表不產(chǎn)生鱗狀裂紋； （4）不壅土，不纏草。 9.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 現(xiàn)有的馬鈴薯播種機(jī)中的鎮(zhèn)壓輪, 一般采用常規(guī)鎮(zhèn)壓輪。其質(zhì)量輕, 結(jié)構(gòu)簡 單, 壓而不實(shí) , 影響種植作業(yè)質(zhì)量。該設(shè)計(jì)選取了一種鎮(zhèn)壓效果好且有利于防寒 保溫、抗旱保墑和能促進(jìn)種子早期出苗及幼苗的生長發(fā)育的圓錐式凹型鎮(zhèn)壓輪。 要使鎮(zhèn)壓輪能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少工作中出現(xiàn)滑移與壅土的現(xiàn)象，則鎮(zhèn)壓輪的 直徑應(yīng)滿足以下公式: Smax≥2WT/D （9— 1） 因?yàn)?Smax=Qf，則 D≥2WT/（Qf ） （9— 2） 式中 Smax—土壤對(duì)鎮(zhèn)壓輪表面的最大附著力 Q—鎮(zhèn)壓輪的負(fù)荷 f—土壤對(duì)鎮(zhèn)壓輪的附著系數(shù)，通過查表可知 f一般取 0.4 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 WT—軸套產(chǎn)生的摩擦力矩 D—鎮(zhèn)壓輪的直徑 由上面式子可知，鎮(zhèn)壓輪要想正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須有足夠大的附著力。土壤對(duì) 鎮(zhèn)壓輪的附著系數(shù) f取決于輪緣的材料