【文章內(nèi)容簡介】 end part also introduces the matters needing attention before sowing machine, how to correct operation and seeder seeding machine daily maintenance and repair etc.. Small seeder in southern hilly region to improve farmers39。 working conditions, reduce their work intensity daily, has a positive effect on improving the efficiency of farmers. Keywords: Small seeder,； The hills,； Convenient； miniature. 1. 緒 論 我國地形復(fù)雜多樣，山區(qū)面積廣大，山地和丘陵的面積約占全國總面積的三分之二，而且大約有四分之一的人口在山區(qū)生活，工作。其中大部分農(nóng)民從事著原始的農(nóng)耕。對于從小生長在農(nóng)村的我來說感觸更深。雖然我國有一些地區(qū)（比如北方平原地區(qū)）農(nóng)村耕作機(jī)械化水平比較高。對于南方丘陵地區(qū)（ 圖 11 為江西省崇義縣上堡梯田），像在北方平原地區(qū)使用的大型農(nóng)業(yè)機(jī)械根本無法開進(jìn)這樣的田間。因此，針對這些地區(qū)設(shè)計相應(yīng)的小型農(nóng)業(yè)機(jī)械是是分有必要的。而且具有廣闊的市場前景。 圖 11 江西上堡梯田 播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 我 國播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀歸納如下： 播種機(jī)械品種繁多。播種機(jī)可分為許多類型，目前使用比較普遍的主要有撒播機(jī)、谷物條播機(jī)、點(diǎn)（穴）播機(jī)、聯(lián)合播種機(jī)、鋪膜播種機(jī)和免耕播種機(jī)等。 [1]針對不同的地區(qū)條件和種子物理特性，播種作業(yè)時只需要選擇對應(yīng)類型的播種機(jī)。 關(guān)鍵原理多樣化。播種機(jī)采用原理是各式各樣的，采用每不同的原理設(shè)計的播種機(jī)有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，這為農(nóng)戶提供了多樣化的選擇，有利于我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的健康發(fā)展。 [8] 我國的播種機(jī)械與發(fā)達(dá)國家的播種機(jī)械有明顯的差距。主要體現(xiàn)在播種的精度、播種時漏 播率、播種機(jī)械的工作效率和機(jī)械設(shè)備的自動化程度上。 [9] 國外播種機(jī)械的研究現(xiàn)狀 綜合國外 農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家播種機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀， 與我國的具體實(shí)際， 將國外播種機(jī)械的 發(fā)展 現(xiàn)狀總結(jié)如下 ： [9] 采用新的技術(shù)和原理， 播種效率極大提升 。 播種機(jī)械更加 節(jié)省能源和 對 環(huán)境污染 更低 。 微電子科技技術(shù)和新型 材料 發(fā)展 的 發(fā)展促使了農(nóng)業(yè)機(jī)械走向信息化、智能化、現(xiàn)代化 。 遠(yuǎn)程控制技術(shù)、 GPS 技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等新型信息技術(shù)更加廣泛的應(yīng)用到農(nóng)業(yè)上，使人們漸漸遠(yuǎn)離原始的農(nóng)耕。 [9] 國內(nèi)外 播種機(jī)械的發(fā)展趨 勢 播種機(jī)械的 發(fā)展趨勢主要 取決于 ：一是農(nóng)業(yè)發(fā)展的實(shí)際需要； 二是科技發(fā)展的現(xiàn)實(shí) 情況 。未來的 農(nóng)用 機(jī)械發(fā)展趨勢如下 。[9] 信息化操作系統(tǒng)的應(yīng)用 人類已經(jīng)進(jìn)入信息化時代， 尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速的發(fā)展，使很多理想成為現(xiàn)實(shí)。目前 ，信息化 技術(shù)被廣泛的 應(yīng)用到 農(nóng)用 機(jī)械中 。 衛(wèi)星定位 、 遠(yuǎn)程 控制 等技術(shù) 發(fā)展 ， 勢必會給農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展提供很大的技術(shù)支持 。 新型材料和 信息 技術(shù)的 發(fā)展 隨著世界各國對教育事業(yè)的大力支持，越來越多的人才將投入到科學(xué)技術(shù)的研究上。新型材料以及信息技術(shù)為農(nóng)用機(jī)械走向信息化、智能化提供了技術(shù)支持。 從目 前簡單的 單項(xiàng)作業(yè)向 各機(jī)種 聯(lián)合作業(yè)發(fā)展 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的 迅猛 發(fā)展， 現(xiàn)有 的播種技術(shù)已經(jīng)難以滿足農(nóng)業(yè) 機(jī)械向更高的層次 發(fā)展 。今后，你將看到越來越多的聯(lián)合作業(yè)機(jī)械出現(xiàn)在田野里。人們將會享受到科技帶來的便捷。 小型播種機(jī)的發(fā)展前景 就本設(shè)計的小型播種機(jī)而言，因?yàn)樗轻槍η鹆晟絽^(qū)地區(qū)而設(shè)計的播種機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、體積小以及價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，它能滿足山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的需求。而國外對農(nóng)用耕地開發(fā)的比較好，大部分農(nóng)耕用地都比較平整，適合大型農(nóng)機(jī)工作。小型、微耕機(jī)械對我國南方丘陵山區(qū)、以及西部山地有很大的需求，而且國家正在大 力推進(jìn)中部地區(qū)崛起和西部地區(qū)發(fā)展，相信有很多促進(jìn)小型、微耕機(jī)械發(fā)展的政策會出臺。綜上所述，小型播種機(jī)械具有及其廣闊的發(fā)展空間。 2. 小型播種機(jī)依據(jù)設(shè)計和設(shè)計原理概述 小型播種機(jī) 設(shè)計依據(jù) 播種機(jī)必須以播種作業(yè)的基本步驟為依據(jù)。根據(jù)中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的種植習(xí)慣，播種作業(yè)的一般程序如圖 21 所示。 圖 21 一般播種作業(yè)程序 考慮到一般性的整地機(jī)械比較成熟，所以本論文不重新設(shè)計。本論文設(shè)計的播種機(jī)從開溝這個步驟開始，對開溝，播種這兩個步驟進(jìn)行了比較詳細(xì)的設(shè)計。 小型播種機(jī)的原理 目前國內(nèi)外播種機(jī)大 多數(shù)采用精密播種的原理，即單粒點(diǎn)播和穴播。 [1]播種機(jī)的總體結(jié)構(gòu) 如圖 22 所示。 圖 22 小型播種機(jī) 播種機(jī)工作前通過連接板與拖拉機(jī)連接后，由拖拉機(jī)拖動工作，這樣拖拉機(jī)（通常保持水平狀態(tài)）與播種機(jī)保持相對水平的狀態(tài)，為了滿足不同作物對播種深度的要求，可以在播種前通過調(diào)節(jié)開溝器與機(jī)架（假如機(jī)架在一定范圍內(nèi)與地面保持一定的高度）的相對高度，來實(shí)現(xiàn)不同的播種深度。 播種機(jī)在工作過程中，物理學(xué)意義上的動力其實(shí)來源于地輪與地 面之間的摩擦力（因此防止地輪出現(xiàn)打滑現(xiàn)象十分重要）。本設(shè)計的播種機(jī)傳動系統(tǒng)比較簡單，工作時出現(xiàn)故障也比較容易排除。小型播種機(jī)運(yùn)動簡圖如圖 23所示。 圖 23 小型播種機(jī)運(yùn)動簡圖 具體的工作流程如下： （ 1）在拖拉機(jī)的牽引下，播種機(jī)向前運(yùn)動，地輪也隨之轉(zhuǎn)動。 （ 2）地輪的轉(zhuǎn)動帶動地輪軸上的鏈輪轉(zhuǎn)動，通過鏈傳動帶動毛刷輪軸的轉(zhuǎn)動。 （ 3）通過齒輪嚙合帶動排種輪軸轉(zhuǎn)動，最后實(shí)現(xiàn)排種輪的轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)排種器的排種。 （ 4）最后從排種器排出的種子在重力的作用下通過導(dǎo)管落入開溝器內(nèi)。 上述工作過程就是小型播種機(jī)的 一次完整的播種作業(yè)過程。 3. 小型播種機(jī)的總體設(shè)計 小型播種機(jī)的設(shè)計要點(diǎn) 本設(shè)計的播種機(jī)采用整體式種箱，開溝器通過緊固件固定（可調(diào)節(jié)深度）在機(jī)架的橫梁上?？紤]到要適應(yīng)面積稍大的地，特意設(shè)計了連接裝置，這時可以采用 2臺 ~4 臺小型播種機(jī)聯(lián)合作業(yè)，提高單次作業(yè)效率。 播種機(jī)動力主要來源于拖拉機(jī)的牽引（有些偏遠(yuǎn)地區(qū)可以考慮畜力）。因此在設(shè)計時，應(yīng)考慮播種機(jī)質(zhì)心，以及播種作業(yè)時播種機(jī)能否平穩(wěn)工作，還要考慮播種機(jī)整體的剛度以及工作后的保養(yǎng)維護(hù)等問題。 播種機(jī)的 主要參數(shù)的確定 小型播種 機(jī)的參數(shù)主要包括 動力、工作 速度、 工作功率。 播種機(jī)動力來源 播種機(jī)工作時通常采用后三點(diǎn)式懸掛在拖拉機(jī)上，通過拖拉機(jī)來提供動力。本設(shè)計也是這樣，采用市場上與拖拉機(jī)配套的懸掛機(jī)構(gòu)，播種機(jī)就可以正常工作，所以不重復(fù)設(shè)計。通常只需要將播種機(jī)的前部連接到拖拉機(jī)的懸掛機(jī)構(gòu)上，播種機(jī)就能工作。 為了避免資源浪費(fèi)，本設(shè)計選用可以和其他農(nóng)用機(jī)械通用的拖拉機(jī)。參考其他小型機(jī)械農(nóng)用機(jī)械的功率，選用手扶拖拉機(jī)作為動力來源。圖 31 所示為河南千里機(jī)械有限公司生產(chǎn)的小型手扶拖拉機(jī)。自帶柴油機(jī)為 QL1901 型柴油機(jī)，功率 7kW。 圖 31 小型手扶拖拉機(jī) 播種機(jī)工作速度 受實(shí)際條件的限制，播種機(jī)一般采用 4~6km/h 的工作速度，安裝上本論文專門設(shè)計的地輪，在正常的速度下可以較大程度的降低地輪打滑現(xiàn)象，提高播種機(jī)工作的播種精度，減少漏播的幾率。因此在實(shí)際的播種操作時，應(yīng)該反復(fù)試驗(yàn)，最終確定最佳的播種速度作為指導(dǎo)速度給用戶參考。如果播種速度太大還要考慮開溝器入土?xí)r的力矩、機(jī)架剛度、軸、軸承以及鏈輪等能否正常工作，所以提高運(yùn)行速度，各部件要求更高而且還會提高設(shè)計、制造的成本。故本設(shè)計的最大 速度為 6km/h。 播種機(jī)的工作功率 播種機(jī)的工作效率包括開溝器工作功率，各部件運(yùn)轉(zhuǎn)功率率，拖動播種機(jī)自身運(yùn)動所需的功率。 121 2 3 4( ) v11FFP ? ? ? ??? ??（ ） （ ） 式中： F1為驅(qū)動開溝器向前運(yùn)動的力，（單位 N） F2為克服播種機(jī)自重向前運(yùn)動的力，（單位 N） V為播種機(jī)的工作濕度，（單位 m/s）， 1? 為齒輪傳動的工作效率，約為 97%， 2? 為鏈傳動的工作效率，約為 96%， 3? 運(yùn)動部件所占的消耗的功率占總功率的比值，約為 15% 4? 其他消耗的功率，約為 10% 初算工作效率 121 2 3 4( ) v 6 k w11FFP ? ? ? ??????（ ） （ ） 4. 播種機(jī)的具體設(shè)計 本論文設(shè)計的小型播種機(jī)懸掛在一般通用的小型農(nóng)用手扶拖拉機(jī)上，通過拖拉機(jī)的拖動動播種機(jī)工作。因其在設(shè)計上采用輕便材料，整體體積較小，故在完成轉(zhuǎn)彎、掉頭等操作時，靠人力便能輕松的完成。播種機(jī)主要由機(jī)架、種箱、排種輪、毛刷輪和地輪等部件組成。 播種機(jī)在實(shí)施播種作業(yè)時，通常先由開溝器在地里開出深度一致的種溝，然后由排種器均勻地排出種子，排出的種子通過導(dǎo)種管在重力的作用下落到種溝內(nèi)實(shí)現(xiàn)種子的播種，最后由覆土器覆土。總的來說，為了完成上述一系列的工作，一個完整的播種機(jī)構(gòu)中，最重要的執(zhí)行部分主要由以下幾部分：排種器、開溝 器、覆土器、和傳動機(jī)構(gòu)等。 [1] 排種器 排種器的種類很多，主要有三大類， [1]即撒播排種器、條播排種器和點(diǎn)（穴）播排種器。 [1] 排種器作用和要求 排種器是在種箱中定量地分離種子，在不保證不損傷種子的情況下將種子精確地播種到對應(yīng)的種床的裝置。然而考慮到不同植被的種子的質(zhì)量、體積、外形輪廓等不相同或相似，所以一種排種器不可能滿足所有種類的種子要求，因此對于一種（或者外形相似的種子）必須對應(yīng)一種排種器。考慮到實(shí)際情況，我的構(gòu)想是設(shè)計一個系列的排種器，每一種排種器對應(yīng)一種種子，因此在實(shí)際作 業(yè)的時候，需要播哪類種子時選對應(yīng)類型的排種器即可。這就要求不同類型的排種器具有一定的通用性，即不同種子的排種器能夠安裝在播種機(jī)上而且能夠正常運(yùn)行。 排種器的選用 孔輪式排種器具有以下優(yōu)點(diǎn)： [12] 。因?yàn)榭纵喪脚欧N器的型孔很容易充滿種子，所以播種時對播種機(jī)整體的速度振動情況要求不是很高。 。因?yàn)榭纵喪脚欧N器采用圓周結(jié)構(gòu)，播種機(jī)每行進(jìn)一定的距離，排種輪便會從種箱中“排出”設(shè)置好的種子數(shù)量。 。孔輪式排種器設(shè)計簡單，制造成本低，便于批量生產(chǎn)。 排種輪參數(shù)的選用 (本論文以大豆專用排種器為例 ) 排種輪主要參數(shù)有排種輪直徑和排種輪寬度。考慮到減小排種時的脈沖現(xiàn)象；因此排種輪因盡量選用較小的直徑，考慮到實(shí)際生產(chǎn)已經(jīng)大豆種間最適合行距300mm—— 400mm[11]，取排種輪的直徑為 100mm。這樣排種輪每旋轉(zhuǎn)一周，種子從種箱排出一次，兩次排出種子的實(shí)際行距為 314mm，即行間距約為 314mm。采用這種設(shè)計還有另一個好處，那就是只需要設(shè)計一種排種輪的模具，然后在通過改變排種輪上的種孔的個數(shù)從而改變排種輪一周所所排出種子的次數(shù)，就可以得到不同的行間距。排種 輪所受的交變應(yīng)力不大，查《機(jī)械設(shè)計手冊》知 MC 尼龍的性能特點(diǎn)：強(qiáng)度高、拉伸強(qiáng)度可達(dá) 90MPa 以上，減磨耐磨型優(yōu)于其它尼龍， [3]適用于大型鑄件、大型軸承、齒輪、蝸輪及其它受力件，如礦機(jī)大軸套、吊重汽車吊桿蝸輪。 [3]增強(qiáng)的 MC 尼龍