【文章內(nèi)容簡介】 號 本設(shè)計選用東方紅 15 型小四輪拖拉機，播種機與拖拉機采用三點懸掛的方式連接。前輪距為 900mm，后輪距為 960mm。額定牽引力為 350 公斤力；結(jié)構(gòu)重量為 950 公斤，使用重量為 1070 公斤；使用 Ⅲ 檔工作為 公里 /小時；額定功率為 15 馬 力；額定轉(zhuǎn)速為 2021 轉(zhuǎn) /分 [7]。 播種機的幅寬匹配 播種幅寬應(yīng)滿足幅寬配套的要求，即農(nóng)具作業(yè)幅寬應(yīng)大于或等于拖拉機輪子外廓寬度，以避免拖拉機輪子壓已完成作業(yè)的地面，并保證農(nóng)具可以作業(yè)到地邊。根據(jù)東風 15型小四輪拖拉機的輪距，小麥和水稻的行距一般取 15cm。因此作業(yè)行數(shù)為 8 行，工作幅寬為 。開溝器個數(shù)為 8。 開溝器的布置 開溝器工作時，將部分土壤升起、拋翻、推擠或擠壓，使開溝器前方形成前丘和播后地表形成溝痕。特別是在整地條件差、土塊大、雜草和殘茬多的情況下，前丘突起較大。為了不 使相鄰兩開溝器的前丘連片，它們之間必須要有足夠的間距。若該間距大于農(nóng)業(yè)技術(shù)要求的行距時，常使相鄰兩開溝器排成前后兩列，同時前后列開溝器的距離必須保證后列在已穩(wěn)定的土壤中工作，以保證后列開溝器的開溝質(zhì)量。本設(shè)計中的鏟式開溝器，開溝器個數(shù)為 8 個；列數(shù)為 2 列；前后列距離為 30cm[8]。 開溝器的布置如圖 21所示。 7 圖 21 開溝器布置示意圖 播種機的結(jié)構(gòu)和工作原理 小型稻麥施肥播種機由機架、種肥箱、外槽輪排種器、外槽輪排肥器、開溝器、輸種管、輸肥管、鎮(zhèn)壓輪、地輪等部分組成。 播種機工作如圖 22 所示，播種機通過上懸掛板 1 和下懸掛板 4 與拖拉機聯(lián)接。通過調(diào)整拖拉機懸掛裝置的上拉桿的長度調(diào)節(jié)機組的前后水平。機組的左右水平調(diào)整可利用調(diào)節(jié)拖拉機懸掛裝置上的右吊桿的長度來調(diào)節(jié)。工作時，開溝器 6 先在地面上開出種溝，地輪 2 轉(zhuǎn)動，由鏈條傳動帶動排種排肥軸轉(zhuǎn)動，從而使肥料及種子 經(jīng)由輸種輸肥管到播種溝內(nèi)，每個開溝器后設(shè)置一鎮(zhèn)壓輪，播種后進行鎮(zhèn)壓。當播種機在地頭轉(zhuǎn)彎時由拖拉機的懸掛系統(tǒng)提升播種機，將播種機升起，此時播種機停止工作。當播種機轉(zhuǎn)彎后開始進行下一趟工作時，在通過懸掛系統(tǒng)降下播種機，播種機便開始工作 。 圖 22 小型稻麥兩用施肥播種機的總體結(jié) 構(gòu)圖 ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； 8 3. 播種機關(guān)鍵部件的設(shè)計及其參數(shù)的確定 本課題設(shè)計的稻麥兩用施肥播種機采用三點懸掛式，主要機構(gòu)包括：機架，排種器，開溝器，輸種管，鎮(zhèn)壓輪，地輪及種肥箱 7 個部分。 主要技術(shù)參數(shù)： 外形尺寸（長 寬 高 mm） 13831100702 機具質(zhì)量（ kg） 350 作業(yè)行數(shù) 8 行 行距（ mm） 150 種子箱容積（ L） 45 化肥箱容積（ L） 90 播深（ cm） 3~5 化肥深度（ cm） 8~10 漏播率（ %） 3 生產(chǎn)率（畝 /小時） 地輪直徑 (cm) 45 排種器形式 外槽輪式 排肥器形式 外槽輪式 傳動機構(gòu)形式 鏈 條 鎮(zhèn)壓輪形式 圓柱型 機架 機架是播種機安裝全部工作機構(gòu)的基礎(chǔ)。分框式和單梁式兩種。懸掛式谷物播種機多采用單梁式機架，多用方形鋼管制成。機架在前方，固定有三點懸掛機構(gòu) [9]。機架由熱軋等邊角鋼焊接而成，角鋼的截面尺寸如圖 31 所示。開溝器，地輪和鎮(zhèn)壓裝置以及種肥 箱 等部件均安裝在機架上。 圖 31 排 種 器 排種器是播種機的主要工作部件，配置在種子箱 下方 或開溝器上方，是決定播種機質(zhì)量的關(guān)鍵因素，其功用是將種子箱內(nèi)的種子按播種要求定量、均勻的排出，并經(jīng)輸種管、開溝器落入種溝內(nèi)。對排種器的要求是：播量穩(wěn)定可靠，排種均勻，不傷種子，通用性好，播量調(diào)整范圍大，調(diào)整方便可靠等。 類型的選擇 排種器的種類很多，應(yīng)用于谷物條播機的主要有外槽輪式，內(nèi)槽輪式撥輪式，磨盤式、紋盤式、釘輪式，離心式和氣力式等多種。 （ 1）外槽輪式 排種器結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、播量調(diào)節(jié)方便、工作可靠。 （ 2）圓盤式排種器和窩眼輪式排種器的排種質(zhì)量取決于型孔和窩眼的充種情況 若能根據(jù)農(nóng)藝要求對稻種進行包衣和丸?；幚?。則可大大改善稻種的充種性能 提高排種均 9 勻性。 （ 3）氣吸式排種器對種子的尺寸和形狀要求不嚴、傷種率小、作業(yè)速度較高、可用于水稻精密播種。但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造要求高、成本大。所以只適用于大中型水稻精密播種機。 由于外槽輪排種器排種性能穩(wěn)定，對種子適應(yīng)性廣，已是一個標準化產(chǎn)品，播種時采用外槽輪排種器，排肥采用外槽輪排種器 [10]。為了能滿足精少量 播種的要求，將排種輪改為小槽輪（由原來 10 槽改為 16 槽）并提高轉(zhuǎn)速，從而減少了播種量，提高了均勻性。 外槽輪排種器的機構(gòu)和工作原理 如圖 32 所示，外槽輪排種器主要由外槽輪、排種盒、排種軸、阻塞套、排種舍、擋圈組成 [11]。工作時，排種軸帶動外槽輪轉(zhuǎn)動，種子箱內(nèi)的種子靠重力充滿槽輪的凹槽。隨著槽輪的轉(zhuǎn)動，凹槽內(nèi)的種子就被強制從排種盒下排出，落入輸種管里，然后掉到種溝里，隨即被土覆蓋。 圖 32 外槽輪排種器的結(jié)構(gòu)圖 ； ； ； ； ； 結(jié)構(gòu)參數(shù) 外槽輪排種器的主要參數(shù)有槽輪直徑，工作長度，齒槽數(shù)，齒槽斷面形狀，槽輪轉(zhuǎn)速，槽輪與排種盒的相對位置等。這些參數(shù)影響著外槽輪排種器的工作性能。 （ 1）槽輪直徑 d：槽輪直徑過大，排種器尺寸增加，在相同播量下轉(zhuǎn)速和工作長度就相應(yīng)減小，這會影響排種均勻性；直徑過小，同播量 下就必須提高轉(zhuǎn)速，會增加種子損傷率。播麥類槽輪直徑一般在 40～ 51mm。目前應(yīng)用最多的小槽輪排種器槽輪直徑為40mm，這樣對水稻種子可適當提高轉(zhuǎn)速，增加脈沖頻率，減小脈沖振幅，因而排種均勻性略好于大直徑。因此本機設(shè)計槽輪直徑取 d=40mm。 （ 2）槽輪的工作長度 L：槽輪工作長度太小，將使排種器內(nèi)種子流動不暢，形成局部架空，使排種均勻性變差。實驗表明，槽輪工作長度不應(yīng)小于種子長度的 倍。播麥類谷物時，可取 L=3042mm。根據(jù)種子的不同類型，槽輪工作長度可在 3050mm 范圍內(nèi)調(diào)整。因為本次設(shè)計的播 種機同時播小麥和水稻，小麥種子的長度大于水稻種子長度，因此排種器取 L=40mm。 （ 3）齒槽數(shù) Z：為了能滿足精少量播種的要求，本機設(shè)計的齒槽數(shù) Z=16。 （ 4）齒槽斷面形狀：弓形凹槽斷面便于充填和排出種子。因此齒槽斷面采用弓形。 （ 5）槽輪轉(zhuǎn)速：槽輪轉(zhuǎn)速過高易傷種，過低又對排種均勻性不利。為提高播量的穩(wěn)定性，槽輪適宜的轉(zhuǎn)速為 9～ 60r/min[6]。 10 地輪 軸至排種器軸的傳動比 外槽輪排種器的播量，取決于槽輪的有效工作長度和轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)動的槽輪和不轉(zhuǎn)動的阻塞套可以在排種盒內(nèi)隨排種軸左右移動，軸向移動的排 種軸，即可改變槽輪的工作長度，用以調(diào)節(jié)播量。當槽輪的工作長度不能滿足要求是，改變槽輪轉(zhuǎn)速即可擴大播量的調(diào)節(jié)范圍。本播種機轉(zhuǎn)速一定，通過改變槽輪的工作長度，用以調(diào)節(jié)播量。 驅(qū)動輪（無打滑）轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)播種機播下的種子量（ /grad ）等于 [12]： 310M DQB??? （ 31） 式中 :Q——播種量， 2/kg hm ； D ——地輪直徑； B n a?? ——播種機幅寬； n ——開溝器數(shù)； 這時每個排種器播下的種子容積（ 3/cm rad ）為： 310 DQaU ???? （ 32） 式中 ? ——種子的容重， 3/gcm ； a ——行距， cm 。 考慮到播種機輪子的打滑，則： ? ?310 1 DQaU ????? ????? （ 33） 式中 ? ——打滑系數(shù)。 輪子轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)槽輪播下的種子容積（ 3/cm rad ）： 0U Ui? （ 34） 由此 : ? ?30 10 1U D Q aU i i ??????????? （ 35） 注：計算值 0U 必須是該組種子中最大值，并以最大播種量 maxQ 和最小的種子容重 ? 按公式 35 計算。 式中：農(nóng)業(yè)機械中滑移系數(shù) ? 的允許范圍 3% 8%? [13]，取最小值 3%；小麥的播 種量為 Q在 105 180? 2/kg hm 取最大值 [14]；小麥容重 ? 在 ? 3/gcm 間 [15]，取最小值。 計算得 0 ? 3/cm rad 。 排種器一般 設(shè)計用于多種作物，其播種量變化范圍從 minQ 到 maxQ ，從式 （ 35） 得出 11 結(jié)論，這些播種量或當 0U? 常數(shù)時用改變傳動比 i （不移動槽輪）或當 i? 常數(shù)時用改變工作容積 0U （移動式槽輪）或者同時改變 0U 和 i 加以保證。 因為槽輪長度受到排種器在種子箱底下布置的限制，則為了傳動系統(tǒng)的通用化，規(guī)定用換位或變換齒輪和鏈輪的辦法以得到多種傳動比 i 。此外， i 值的選擇還受槽輪圓周速度 katV 的限制，提高 katV 超過一定值會使種子流的均勻度變壞，因為： b katkmn v Di n v d?? （ 36） 則： kat mvvidD? (37) 式中： bn 和 kn ——排種器和傳動輪軸的 轉(zhuǎn)速； mV ——機組前進速度； d ——槽輪直徑； 如果取 kat mv av? ，則從公式（ 37）得： aDi d? (38) 當谷類作物，播量 120 200Q??公斤 / 公頃 時，可取 ??。本設(shè)計中2m a x 1 8 0 /Q kg hm? 。取 ? ； 450D mm? 。則 ? 。 開溝器 開溝器的性能要求 開溝器是播種機關(guān)鍵的部件之一 ，它的 作用是開溝，倒種入土和覆土。 開溝器的 結(jié)構(gòu)及布局合理與否不僅會影響開溝情況，而且還會影響種肥的流暢性、進而影響播種質(zhì)量 和 種子發(fā)芽率。由于 開溝器的作業(yè)條件較惡劣，工作難度較大，所以對開溝器的性能要求會比較高。施肥播種機上的開溝器的性能要求大概有以下幾點： （ 1）開溝的深度和寬度 應(yīng)能 符合要求； （ 2）土層翻轉(zhuǎn)少，不混淆干濕土，保證種子落在溝底的濕土上； （ 3）開溝深淺能調(diào)節(jié)，并能隨地面仿形，保證開溝深度的一致； （ 4）入土性能好，不易被雜草和濕土阻塞； （ 5） 能實現(xiàn) 種肥分施。要在播種時一次施入大量的肥料，以保證作物生長期需要，因此必須種肥分施，以免燒種。根據(jù)播種時土壤情況不同，施肥量也不同，在供水充分、肥沃的土壤上為了取得高產(chǎn)，往往用大施肥量； 而干旱貧瘠土壤上產(chǎn)量不高，相對施肥也少。另外對于小麥窄行作物如果采用種肥側(cè)施不僅增加了開溝器的個數(shù)、成本和開溝器的安裝難度，而且增大動土量、堵塞率。因此一般采用垂直分施 [16]。有資料表明，深施肥，在施肥深度 810cm，每公頃用量 300kg；播種深度 35cm，每公頃用量 300kg 的情況下，采用肥料深施比撒施小麥畝產(chǎn)可增加 20%30%[17]，從而增加農(nóng)民收入； （ 6）開溝器布局合理。開溝器的布局是非常重要的。它布局合理與否，不僅直接影響到開溝器的堵塞，而且影響到播種機的整體結(jié)構(gòu)。在保證順暢的情況下應(yīng)盡 量使整機結(jié) 12 構(gòu)緊湊，減小整機尺寸。 開溝器的總體設(shè)計 目前，在小型播種機上使用的開溝器主要功能單一，不能實現(xiàn)種肥分施。 小型 播種機一般采用兩個開溝器前后布置，分別開出肥溝和種溝， 工作時 先將肥料施入肥溝，然后把種子播到種溝內(nèi)；這樣將導(dǎo)致播種機體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，土壤擾動大，不適合于小型播種機 [1819]。在我國 ， 大中型播種機開溝器結(jié)構(gòu)比較成熟，但由于受體積大，開溝阻力大，覆土不好等因素的制約，不適合小型播種機小地塊播種作業(yè)。本課題設(shè)計的小型開溝器能夠一次完成開溝 ，施肥，播 種工序 。播種機在工作時，開溝器在耕地上開出肥溝