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玉米播種機(jī)的設(shè)計 (1. 摘要：農(nóng)作技術(shù)與農(nóng)作機(jī)具是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中相互依存、相互制約的兩個范疇，前者是后者產(chǎn)生和存在的前并依賴后者實現(xiàn)；后者為前者的實現(xiàn)而創(chuàng)制并能促進(jìn)前者的發(fā)展。保護(hù)性耕作技術(shù)是農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝相結(jié)合的一次農(nóng)業(yè)革命，現(xiàn)已在河北、內(nèi)蒙古等 10 個省份開展示范推廣與應(yīng)用。實踐證明，保護(hù)性耕作具有保墑、增加土壤肥力、減少土蝕和風(fēng)蝕、抑制沙塵暴、減少作業(yè)工序、 降低作業(yè)成本和增加農(nóng)民收入等顯著的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。 目前，推廣和應(yīng)用保護(hù)性耕作技術(shù)的核心是播種機(jī)。 由于保護(hù)性耕作具有特殊性（地表覆蓋大量秸稈，地下有作物根莖），對北方旱地農(nóng)業(yè)的播種提出了更高的要求，因此，研究開發(fā)集節(jié)水、精良播種、藥劑滅草于一體的聯(lián)合作業(yè)機(jī)具有深遠(yuǎn)的歷史意義和重要的現(xiàn)實意義。 關(guān)鍵詞：播種機(jī)；排種器；精量播種；玉米 中圖分類號: 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： 0引言 傳統(tǒng)耕作雖然帶來了經(jīng)濟(jì)效益，但失去了對地面的保護(hù)，導(dǎo)致土壤水蝕、風(fēng)蝕加劇；耕作破碎土壤，制造了良好的種床，但同時又消滅了土壤中的蚯蚓與微生物，使土壤活性下降嚴(yán)重。耕作幅度越大，土壤的恢復(fù)功能、保護(hù)功能就喪失越多，土壤的原有特性越難保持，要恢復(fù)就越困難。這些年來，我國機(jī)械耕作已是非常普遍，作物產(chǎn)量上升幅度較大，但污染和環(huán)境的破壞也日益嚴(yán)重。因此，在有根茬的未耕地上進(jìn)行播種，減少對土地的破壞，可以有效地控制風(fēng)蝕、防治沙塵暴、抵御春旱、提高農(nóng)作物的產(chǎn)量等。從而對播種機(jī)的設(shè)計就有了相應(yīng)的要求。 本課題設(shè)計了玉米播種機(jī)的破茬裝置和開溝器等零部件的設(shè)計。該播種機(jī)應(yīng)能減少對土地的破壞，可以有效地控制風(fēng)蝕、防治沙塵暴、抵御春旱、提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，同時減少了田間作業(yè)的各個環(huán)節(jié)， 從而提高了玉米產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)成本。此玉米播種機(jī)是與大中型動力機(jī)械配套的農(nóng)業(yè)機(jī)械，經(jīng)濟(jì)效益高，適合我國各個地區(qū)的種植情況。能夠獲得較好的農(nóng)業(yè)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益等。 1總體設(shè)計思路 本裝置主要用于在留有殘茬的土地上進(jìn)行玉米播種，通過選擇合適的方法設(shè)計玉米播種機(jī)的破茬裝置、施肥裝置、開溝裝置、播種裝置，仿形裝置、覆土裝置、整體機(jī)架等相關(guān)設(shè)計。 目標(biāo)：播種機(jī)應(yīng)能減少對土地的破壞， 提高產(chǎn)量和培肥地力，控制風(fēng)蝕、防治沙塵暴、效地抵御春旱，同時減少田間作業(yè)環(huán)節(jié)，提高了玉米產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)成本。玉米免耕播種機(jī)是與大中型動力機(jī)械配套的農(nóng)業(yè)機(jī)械，有較好的經(jīng)濟(jì)效益和農(nóng)業(yè)效益。其造價低低廉。 可行性分析：玉米耕作播種一體機(jī)主要用于在留有殘茬的土地上進(jìn)行玉米播種，對土地破壞不大，能控制風(fēng)蝕、防治沙塵暴、提高產(chǎn)量和培肥地力，同時減少其余的田間作業(yè)項目，從而降低了生產(chǎn)成本。重點是破茬，只要對殘茬進(jìn)行破壞，設(shè)計好破茬，挖茬裝置，不耽誤覆土，種子發(fā)芽即可。國內(nèi)相關(guān)技術(shù)比較成熟，可以實現(xiàn)設(shè)計要求。 1.1設(shè)計原理 在吸收國內(nèi)外先進(jìn)耕作播種機(jī)的基礎(chǔ)上，考慮我國農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)的實際情況設(shè)計出一種結(jié)構(gòu)合理、符合實際情況的播種機(jī)具。依據(jù)保護(hù)性耕作農(nóng)業(yè)技術(shù)的要求，采用復(fù)式作業(yè)，盡量少動土，機(jī)具少進(jìn)地。一次完成秸稈清理、開溝、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓、等工序，滿足播種的特殊要求。針對東北地區(qū)干旱的特點，采取措施最大限度的保護(hù)土壤水分。采取措施保證播種機(jī)的田間通過性和工作穩(wěn)定性。播種機(jī)作業(yè)后各項技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到國家頒布的播種機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。在保證作業(yè)效果和結(jié)構(gòu)強度允許的前提下，盡可能減輕機(jī)具的重量、節(jié)省材料、同時注意零件的互換性，可裝配性等要求。 1.2設(shè)計總體結(jié)構(gòu) 根據(jù)我國玉米播種的要求，以及已有的耕作模式，經(jīng)過主要工作部件的設(shè)計，最終確定出播種機(jī)的總體結(jié)構(gòu)。整機(jī)由播種機(jī)構(gòu)、覆土機(jī)構(gòu)、鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)、機(jī)架、掛接機(jī)構(gòu)、四連桿機(jī)構(gòu)、破茬機(jī)構(gòu)、施肥機(jī)構(gòu)、施肥排種總成等組成，其總裝圖如圖一所示。播種機(jī)通過大中型拖拉機(jī)，播種機(jī)通過掛接機(jī)構(gòu)與拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)相連，工作時，破茬機(jī)構(gòu)在切開殘茬的同時將覆蓋的秸桿撥往地下，清理出播種帶。施肥開溝器及播種開溝器在清理出的播種帶上完成施肥、播種作業(yè)。覆土圓盤同時進(jìn)行覆土，鎮(zhèn)壓輪完成壓種作業(yè)，保證種子與土壤的緊密接觸，有利于種子吸收土壤水份。帶有彈簧加壓裝置的鎮(zhèn)壓輪能將播下的種子蓋好、壓實。由于破茬、開溝、覆土等部件構(gòu)成，一方面減小了播種機(jī)工作中的總阻力，同時很好的解決了播種機(jī)的田間堵塞問題，提高了機(jī)具田間通過性。 圖1玉米播種機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖 1—種箱， 2—種架，3—壓力彈簧， 4—排種器，5—鏈條， 6—鎮(zhèn)壓輪，7—覆土圓盤， 8—開溝器， 9—旋耕刀，10—機(jī)架， 11—變速器 ，12—肥箱 2關(guān)鍵部件的設(shè)計 2.1排種器的設(shè)計 作為精量播種機(jī)的核心部件：排種器，排種器的工作性能由排種器的結(jié)構(gòu)和工作原理直接決定，本課題結(jié)合丸?；N子的物料學(xué)特性，在對種子丸?；幕A(chǔ)上，同時結(jié)合傾斜圓盤勺式排種器和水平圓盤排種器的特點設(shè)計了，此排種器主要由清種刷、投種器、錐齒輪、動盤、定盤、種箱等組成。工作時，種子隨著排種盤的轉(zhuǎn)動，而排種器動盤在軸的帶動下開始轉(zhuǎn)動，沿著導(dǎo)種槽進(jìn)入型孔，進(jìn)入型孔內(nèi)的種子隨動盤轉(zhuǎn)到排種盤上升的區(qū)域時，在離心力和重力的作用下自動沿動盤斜面滾向動盤周邊，在清種刷柔性清種刷的作用下清除沒有滾下的多余種子，型孔外多余的種子在重力的作用下，沿動盤自然滾下，同時對沒有充上種子的型孔進(jìn)行二次充種，確保每個型孔內(nèi)只保留一粒種子，完成播種的整個過程。該傾斜圓臺式排種器結(jié)合了傾斜圓盤勺式排種器和水平圓盤排種器的特點。 2.2破茬裝置的設(shè)計 根據(jù)已有旋耕機(jī)式的滅茬機(jī)的滅茬原理，在整個工作的過程中旋耕刀軸是主要的受力部位，其主要承受發(fā)動機(jī)的驅(qū)動力矩產(chǎn)生的彎曲力、土壤反力以及扭轉(zhuǎn)等復(fù)雜的形變組合，并且產(chǎn)生激烈的沖擊以及振動。依據(jù)使用不致破壞的準(zhǔn)則作為設(shè)計制造的方法是比較傳統(tǒng)的設(shè)計方法，根據(jù)靜強度估算作用在旋耕刀軸上的載荷，最后以加大安全系數(shù)的方法來滿足相關(guān)強度的技術(shù)要求。從而來達(dá)到設(shè)計要求的目的。拖拉機(jī)動力經(jīng)動力輸出軸輸出，經(jīng)萬向節(jié)傳動軸傳到變速器輸入軸，經(jīng)變速器變速，傳動到鏈輪鏈條上，最后傳到旋耕軸上，經(jīng)旋耕軸傳到刀片上，從而對地面進(jìn)行破土滅茬。 其工作裝置：主要由旋耕刀軸及刀片組成，其工作原理與旋耕機(jī)基本相同，因為(120—160mm)是旋耕機(jī)要求的耕深，他主要是以破碎地面為目的，(50-100mm)作為旋耕滅茬機(jī)的耕深，則要求不能太深，根茬切碎率不應(yīng)太低，旋耕刀軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)比旋耕機(jī)高。 旋耕滅茬機(jī)的刀軸轉(zhuǎn)速應(yīng)確定為354r / min。 2.3 開溝器的設(shè)計 留有殘茬的地上，地面比較結(jié)實，并且秸稈覆蓋量較大，一般的開溝器入土相當(dāng)困難，因地面的阻力較大，所以新型的開溝器就需要具備良好的入土破茬能力，為此這里選擇了免耕免耕播種機(jī)的開溝器，它除了有一般開溝器的功能外，還需要擁有以下特點：1、刃口要鋒利宜破土，拖拉機(jī)的動力消耗要降低，開溝器的前進(jìn)阻力也要減少。2、土壤擾動要小，特別是地表的，要注意土壤墑情損耗的降低，土壤上下層干濕土混合也應(yīng)減少。3、創(chuàng)造種子發(fā)芽和根系生長的有利條件，用以提高種子發(fā)芽率。4、有良好的切斷秸稈或破茬的能力。 根據(jù)以上免耕開溝器的要求，設(shè)計了開溝器，有后底座和刀刃連桿組成。底座與刀刃通過螺栓連接，以方便磨損后能更換刀刃。此開溝器的主要技術(shù)參數(shù)包括，入土角度α=45，入土隙角為ε=8°，側(cè)翼與水平夾角δ=30°，兩側(cè)的夾角為γ=30°。開溝器為鑄造的底座，同時進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，用以實現(xiàn)耐磨性的提高。 2.4排肥器的設(shè)計 按槽輪能否軸向移動外槽輪式排肥器分為移動式和固定式。在制造和設(shè)計排肥器時，要保證排肥的均勻性、排肥量穩(wěn)定性、排肥的可靠性、排肥量調(diào)節(jié)的范圍要足夠大、排肥器的通用性要良好、操作應(yīng)該簡單方便；能夠適應(yīng)不同密度、作業(yè)要求和不同品種的化肥；同時，要保證排肥過程不受地形等因素和前進(jìn)速度的影響，條件允許的情況下，排肥器應(yīng)盡量采用耐腐蝕材料制造主要部件。一般，外槽輪式排肥器由排肥舌、排肥罩、擋圈、外槽輪、阻塞套等組成，結(jié)構(gòu)相對來說比較簡單，施肥均勻性較好，適用于排流動性比較好的肥料，如復(fù)合粒肥和松散化肥。運行時，充滿化肥的槽輪的凹槽隨槽輪的轉(zhuǎn)動一起轉(zhuǎn)動，同時槽輪以外的一層化肥隨槽輪的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，那么此層被稱之為帶動層。槽輪的工作長度和轉(zhuǎn)速決定了外槽輪式排肥器的排肥量。 3總結(jié) 通過此次玉米播種機(jī)的設(shè)計，讓我對玉米播種機(jī)原理有了更深的了解，實驗的過程中要注意很多的問題，首先玉米播種機(jī)整體的的設(shè)計，其中播種裝置、仿形裝置、破茬裝置、施肥裝置、開溝裝置、覆土裝置等合理布局以及各種動力的傳動等都是需要注意的內(nèi)容。然后是各個零件，裝置的三維設(shè)計組裝等。研究中發(fā)現(xiàn)旋耕滅茬裝置的仿形和開溝器的仿形是一個難點，還有刀具防堵等難點問題都未能得到完美解決。后續(xù)應(yīng)從仿形等多方面進(jìn)行分析設(shè)計，從而使得玉米免耕播種機(jī)性能等更加良好。以達(dá)能減少對土地的破壞，可以有效地控制風(fēng)蝕、防治沙塵暴、抵御春旱、提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，同時減少了田間作業(yè)的各個環(huán)節(jié)， 從而提高了玉米產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)成本。此玉米播種機(jī)是與大中型動力機(jī)械配套的農(nóng)業(yè)機(jī)械，經(jīng)濟(jì)效益較高，適合我國各個地區(qū)的種植情況等。 我深刻的認(rèn)識到，要想成為一名合格的工程設(shè)計人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)該具有更加淵博的知識，如應(yīng)該對計算機(jī)應(yīng)用，農(nóng)產(chǎn)品的特性，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀等各個方面能力進(jìn)行加強。 參考文獻(xiàn) [1]王萍.玉米免耕播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與前景[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備,2012,03:73-74. 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