【文章內(nèi)容簡介】 并按尺寸分級，形狀不規(guī)的種薯進一步加工，以保證種薯大 小均勻。 （ 1） 轉盤的結構 1）由于馬鈴薯種薯尺寸較一般種子大，在排種盤設計過程中種盤厚度較厚，這樣會增加排種盤的重量，同時會增加整個機構的重量，要減小排種盤重量，一、可以通過減小排種盤直徑；二、在滿足設計要求的前提下將排種盤制成半空心，從而減輕重量。 2） 本次設計參照有關機具，綜合考慮為改進其充種效果，見圖 51 圖 51 排種盤 本次設計中取排種盤直徑 228mm,內(nèi)孔直徑為 140mm,馬鈴薯株距 S=120mm,則排種盤型孔數(shù)目為 6。為減輕排種盤重量，排種盤底面采取半空，因內(nèi)孔半徑較小，增加肋板會增加加工難度和加工成本，故該排種盤不增加肋板。 .具體設計參數(shù)如圖 52 所示： 圖 52 排種盤 排種盤型孔尺寸確定 馬鈴薯種薯切塊大小與后代產(chǎn)量和產(chǎn)值有著十分密切的關系，種薯太小產(chǎn)量低，而種薯切塊較大，用種量增加，成本加大，薯農(nóng)難以承受，脫毒馬鈴薯的推廣 速度較慢。因此，選用適宜大小種薯切塊作種薯尤為重要。 在確定型孔尺寸時，要使種薯在填充幾率較大的情況下按一定的排列方式就位。型孔盤的線速度pv大小對種子充填性能及投種準確性有直接影響，線速度過高，型孔通過充種區(qū)時間短，種薯有可能來不及進入型孔，造成漏種。 種薯特性 作為馬鈴薯種植機的主要工作對象，馬鈴薯薯塊的下述幾種特征參數(shù)是十分重要的，它們是：種薯的形狀，幾何尺寸和重量，摩擦角及自然休止角，彈性和塑性，種薯皮強度，抗擠壓強度，種薯的翻轉角及沿斜面移 動速度等。 目前世界上馬鈴薯約有 2022多個品種。每個品種都有其不同的品質、特征及經(jīng)濟價值。作為種植物料的馬鈴薯塊莖，其特征與收獲時完全不同。它的表皮已不是收獲時的光滑，細嫩和堅硬，而是蔫軟、皮厚、表面崎嶇不平，甚至長出嫩芽。 (1)種薯形狀和尺寸 對于自動化馬鈴薯精密種植機，種薯形狀和尺寸不僅與種植質量直接相關，而且是種植機設計的依據(jù)。 馬鈴薯塊莖不僅因品種和生長條件的不同而形態(tài)各異，而且在很大程度上與產(chǎn)量有關。產(chǎn)量愈高，薯塊尺寸也愈大。當溫度和灌水規(guī)范急劇變化時，薯塊也會變的畸形而疙里疙瘩，外形極不規(guī)則 。 產(chǎn)量相等，品種不同，薯塊的重量分布也會差異懸殊（表 51） 表 51 薯塊品種與重量之間的差異 馬鈴薯品種 產(chǎn) 量 薯塊重量分布（ g） （ t/hm2） 最大的 中等的 最小的 勞 爾 290 75 20 早玫瑰 110 102 20 (2)種薯的摩擦角 在馬鈴薯種植機工作過程中，種薯箱內(nèi)的薯塊之間、薯塊與排薯器器件之間以及薯箱側壁之間均將產(chǎn)生摩擦。摩擦力不僅直接影響排薯工藝過程，也會造成種薯表皮的損傷。種薯摩擦角的變化情況可以作為一般研究設計之鑒。 為了減少摩擦力， 種植機的零部件設計制造應充分考慮表面精度和粗糙度。 （ 3）種薯的翻轉角 種薯表面形狀千差萬別，沒有確定標準的正幾何形態(tài)。同一品種的種薯形狀也不規(guī)格固定，不具備統(tǒng)一的正幾何形狀。實驗觀察表明，當種薯堆放的金屬板面不斷增大傾斜角度至某一極限值時，種薯開始下滑，其運動特性既非滑動，也非滾動。 試驗表明，由于種薯接觸底面的寬度、受力方向和形狀的不同，它可能采取滑動、滾動和翻轉三種運動狀態(tài)。 種薯切塊大小對生物經(jīng)濟性狀的關系 （ 1）種薯切塊大小與生育期的關系 從表 52 可以看出，出苗、現(xiàn)蕾、開花和成熟都隨著 種薯增大而提早，從出苗到成熟的生育期隨種薯增大而縮短 [5]。 表 52 種薯切塊大小與生育期的關系 種薯塊 大小 /g 播種期 出苗期 現(xiàn)蕾期 開花期 成熟期 收獲期 成熟天數(shù)(d) 10 0222 0327 0417 0508 0609 0610 73 20 0222 0327 0417 0508 0607 0610 72 25 0222 0326 0415 0506 0605 0610 70 45 0222 0326 0415 0506 0603 0610 70 75 0222 0325 0413 0504 0603 0610 68 100 0222 0325 0413 0504 0603 0610 68 (2)種薯切塊大小對馬鈴薯產(chǎn)量的影響 表 53 種薯切塊大小對馬鈴薯產(chǎn)量的影響 種薯塊大小 g 2022 年 2022 年 2 年平均 單株產(chǎn)量 kg 折合產(chǎn)量 kg/hm2 播種量 kg/hm2 凈產(chǎn)量 kg/hm2 單株產(chǎn)量 kg 折合產(chǎn)量 kg/hm2 播種量 kg/hm2 凈產(chǎn)量 kg/hm2 折合產(chǎn)量 kg/hm2 凈產(chǎn)量 kg/hm2 10 28800 600 28200 25800 600 25200 27300 26700 20 33000 900 32100 34800 900 33900 33900 33000 25 43200 1500 41700 43800 1500 42300 43500 42022 45 45000 2700 42300 51000 2700 48300 48000 45300 75 48000 4500 43500 58800 4500 54300 53400 48900 100 48600 6000 42600 59400 6000 53400 54000 48000 從表 53可以看出， 202 2022年結果基本一致，各年度和 2年平均單株產(chǎn)量及折合產(chǎn)量都與種薯切塊大小呈正相關。種薯塊 10g產(chǎn)量除與 20g處理差異不顯著外，與其他處理均達顯著水平。而 25～ 100g 處理間差異不顯著，且增幅呈下降趨勢。對 2 年產(chǎn)量變量分析，結果表明， 100、 7 45 和 25g 處理間產(chǎn)量差異不顯著，而 2 45 兩個處理均與 20g處理產(chǎn)量差異達顯著水平 [5]。 （ 2） 種薯切塊大 小與植株經(jīng)濟性狀的關系 表 54 種薯切塊大小與植株經(jīng)濟性狀的關系 種薯塊大 小 g 4 月 15 日 5 月 5 日 5 月 25 日 大中薯率 % 單株結薯數(shù) 個 塊莖重 g 日增重 g 單株結薯數(shù) 個 塊莖重 g 日增重 g 單株結薯數(shù) 個 塊莖重 g 日增重 g 10 20 25 45 75 100 從表 54可以看出，單株結薯個數(shù)、塊莖重、生長前期日增重都與種薯大小呈正相關。說明種薯愈大，出苗早，前期莖 葉生長速度快，在短期內(nèi)形成較大的光和群體，中后期生長基本定形后植株物質運轉快，積累多而贏得高產(chǎn)；種薯小，前期生長慢，但中后期地上部也形成較大的群體，薯塊膨大速度也大大提高 [5]。 （ 3） 種薯切塊大小與植株生物學性狀的關系 表 55 種薯切塊大小與植株生物學性狀的關系 種薯塊大小 g 4 月 15 日 5 月 5 日 株高 cm 莖粗 cm 莖葉重 g 匍匐莖 個 株高 cm 莖粗 cm 莖葉重 g 匍匐莖 個 10 20 25 45 75 100 從表 55可以看出，各時期的株高和莖粗隨種薯大小的增加而增高增粗，苗期表現(xiàn)極為明顯，隨地上部的生長發(fā)育，到盛 花期后這種差異逐漸縮小。地下匍匐莖的膨大即形成 薯塊，匍匐莖的個數(shù)在一定程度上直接影響產(chǎn)量。匍匐莖的個數(shù)隨種薯增大而增多，與單株結薯數(shù)、塊莖增重對產(chǎn)量的影響一致 [5]。 從以上試驗數(shù)據(jù)可以看出，種薯塊的大小對產(chǎn)量的影響顯著，因此，本設計中最終確定種薯大小為 25mm 25mm 25mm，型孔大小為 32mm 32mm 32mm。為了使種薯順利排出型孔，型孔底部應比上部稍大，如圖 56所示。通常 L1 值比 L值大 1～ 2毫米，則 L1 =34mm,B1值比 B值大 。為了使型孔內(nèi)多余種薯易被刮去，避免刮傷種薯，型孔后倒角α取15176。， E為 9毫米。 圖 56 型孔形狀 傳動路線的確定 傳動路線要保證總體傳動可靠，不影響其它部件的正常工作。借鑒相關的馬鈴薯播種機械，將傳動路線分為兩條線。第一，行走輪隨拖拉機的前進而轉動，經(jīng)過輪軸帶動主動錐齒輪轉動；第二，主動輪將動力通過從動錐齒輪將動力傳遞給排種機構，驅動排種圓盤轉動。 傳動比的計算 行走輪的行駛速度取 ，換算出來為 1m/s，行走輪的直徑為 500mm?？赏ㄟ^公示 61計算得到行走輪軸的轉速 n1 n1 =vdπ （ 61） 式中： v—— 行走輪的行駛速度 d—— 行走輪的直徑 經(jīng)計算得到 n1 ≈ 38r/min 按照設計要求，主動錐齒輪的轉速與行走輪軸的轉速應該相等，因此兩者之間的傳動比為 1。，主動錐齒輪的轉速為 38r/min，排種機構中一對錐齒輪垂直安防，在工作過程中要求工作平穩(wěn)。有試驗表明，隨著排種盤線速度的增加，型孔的充填性能下降，水平圓盤式排種器的極限線速度為 ～ n2 ≤ 2vr? =vs = =30r/min 這里取 v=，則 n2 =式中： s—— 圓盤周長 最終確定主、從動錐齒輪間傳動比為 i= 12nn = = 齒輪傳動設計 齒輪材料的選擇原則 （ 1）齒輪材料必須滿足工作條件的要求。 （ 2）應考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成形方法及熱處理和制造工藝，大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或者鑄鐵作為齒輪材料，中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。尺寸較小而又要求不高時，可選用圓鋼做毛坯。 齒輪表面硬化的方法有：滲碳、氮化和表面淬火。采用滲碳工藝時，應選用低碳鋼或低碳合金鋼作齒輪的材料；氮化鋼和調質鋼能采用氮化工藝；采用表面淬火時，對材料沒有特殊要求。 （ 3）正火碳鋼，不論毛坯 的制作方法如何，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪，不能承受打的沖擊載荷；調質碳鋼，可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。 （ 4）合金鋼常用于制作高速，重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。 （ 5）飛行器中的齒輪傳動，要求齒輪尺寸盡可能小，應采用表面硬化處理的高強度合金鋼。 （ 6）金屬制的軟齒面齒輪，配對兩輪齒的硬度差應保持 30～ 50HB 或更多。當小齒輪與大齒輪的齒面具有較大的硬度差，且速度又較高時，較硬的小齒輪表面對較軟的大齒輪齒面會起較顯著的冷作硬化效應，從而提高了大齒輪齒面的疲勞極限。因此，當配對的 兩齒輪齒面具有較大的硬度差時，大齒輪的接觸疲勞許用應力可提高 20%。但應注意硬度高的齒面粗糙度值也要相應的減小 [8]。 在此次設計中，小齒輪用 40Cr,調質處理，硬度 241HB～ 286HB，平均取 260HB；大齒輪用 45鋼，調質處理，硬度為 229HB～ 286HB，平均取 240HB。 （ 1）壓力角α的選擇 由機械原理可知，增大壓力角α，輪齒的齒厚及節(jié)點處的齒廓曲率半徑亦皆隨之增加，有利于提高齒輪傳動的彎曲疲勞強度及接觸強度。我國對一般用途的齒輪傳動規(guī)定的標準壓力角α =20176。，為增強航空用齒輪傳動的彎曲強度及接 觸強度，我國航空齒輪傳動標準還規(guī)定了α =25176。的標準壓力角，但增大壓力角并不一定都對傳動有利。對重合度接近 2的高速齒輪傳動，推薦采用齒頂高系數(shù) 1～ ，壓力角為 16176。～ 18176。的齒輪，這樣做可增加齒輪的柔性，降低噪聲和動載荷。 （ 2）齒數(shù)的選擇 若保持齒輪傳動的中心距 a不變，增加齒數(shù)，除能增大重合度、改善傳動和平穩(wěn)性外，還可減少模數(shù)，降低齒高，因而減少金屬切削量，節(jié)省制造費用。另外，降低齒高還能降低滑動速度，以減少磨損及膠合的危險性，但模數(shù)小了，齒厚隨之減薄，則要降低輪齒的彎曲強度。不過在一定的齒數(shù)范圍內(nèi)， 尤其是當承載能力主要取決于齒面接觸強度時，以齒數(shù)多一些為好。 閉式齒輪傳動一般轉速較高，為了提高傳動的平穩(wěn)性，減小沖擊振動，以齒數(shù)多一些為好，小齒輪的齒數(shù)可取 z=20～ 40，開式（半開式）齒輪傳動，由于輪齒主要為磨損失效，為了使輪齒不致過小，故小齒輪不宜選用過多的齒數(shù)，一般可取 z=17～ 20。對于小圓錐齒輪齒數(shù)取 z=17～ 25,；也可按下列經(jīng)驗公式確定大圓錐齒輪的齒數(shù) z2 =c 52i 6 2d (62) 式中，大圓錐齒輪分度圓直徑 d2 的單位為 mm；兩個齒輪的齒面硬度 HBS 都大于 350 時，c=；大齒輪齒面硬度 HBS≤ 350時， c=14；兩個齒輪齒面硬度 HBS都小于 350時， c=18，則可得 z1 = 2zu 齒輪的設計計算