【文章內容簡介】 苗帶播種。第二章 總體方案設計5 第二章 總體方案設計 小麥玉米輪作種植規(guī)格的設計考慮到牽引機器的軸距，前后作物的間距，深松鏟需要深松土壤的深度，我們初步確定，種植區(qū)域的中心距為 2400mm，后溝為 300mm。 在其中，設計了夏季種植 4 條玉米，間距 600mm。 秋苗種植小麥 8 溝苗，寬 120mm，中心帶距 280mm 基本種植規(guī)格。 種植規(guī)格如圖 21 所示。由于夏季的降水比較多，土壤阻力大。秋季降雨少，土壤結構適合深松。我們確定只在小麥種植前進行深松，而在玉米種植前不進行土壤深松的方法。 初步設計兩把深松鏟之間的距離為 600mm。 圖 21 深色標志處為為第一年的深層疏松泥土的位置，淺色標志處為第二年深層疏松泥土的位置。 圖 21 小麥玉米輪作種植規(guī)格第二章 總體方案設計6 總體設計 整機結構設計深松小麥施肥播種機主要由限深機構、深松機構、旋耕機構、播種施肥機構、鎮(zhèn)壓機構等組成，如圖 22 所示。 圖 22 深松旋耕施肥播種機結構圖 6 輸肥管 7 輸種管 壓輪 工作原理在拖拉機向前運行過程中，鑿形深松鏟深入地面以下 30 厘米左右，在拖拉機牽引下完成了深層疏松土壤的過程；與此同時發(fā)動機的動力通過萬向節(jié)和側邊傳動箱傳遞給鑿形深松鏟后面的旋耕機構。旋耕機構采用全幅旋的方式對小麥的苗帶行的泥土進行全面的旋耕，旋耕深度在 15 厘米左右。緊接著旋耕機構后面的箭形開溝器開出小麥的苗帶，為小麥的播種做出準備。排種器和排肥器的動力來自于機架后方的鎮(zhèn)壓輪，鎮(zhèn)壓輪通過鏈傳動把動力傳遞給種肥機構，使外槽輪排種器和排肥器跟隨機器的前進速度進行同步轉動， 小麥種子從排種器排出后，通過導種管進入寬苗帶排種口，寬苗帶排種口的寬度為 12 厘米，與苗帶寬度一致，實現(xiàn)寬苗帶播種；排肥器通過排肥管與深松鏟相連，在深松鏟完成對土壤的深松的同時實現(xiàn)深層施肥。本機器并未設置覆土第二章 總體方案設計7板原因是旋耕刀向后拋起的泥土遇到擋土罩殼后既起到碎土的功能，破碎后的泥土直接落到未覆蓋的苗帶上，經過覆蓋泥土的小麥種子經由鎮(zhèn)壓輪的鎮(zhèn)壓后便完成了全部的播種的過程。 深松小麥施肥播種機的主要技術參數(shù) 表 23 樣機的主要技術參數(shù)項目 參數(shù)掛接方式： 三點懸掛配套動力： 輪式拖拉機工作幅寬： ~播種深度： 3 厘米~5 厘米施肥深度： 10 厘米~20 厘米行距： 15 厘米~20 厘米可調行數(shù)： 8 行作業(yè)效率： 8 畝/h 總體配置在總體配置上，我們首先考慮到深松小麥施肥播種機的工作環(huán)境和機具的功能所需的條件及實際的工作中裝配是否方便，在保證機具工作穩(wěn)定、配套準確、性能優(yōu)良、通過性能比較滿意的條件下，應該要基本滿足以下幾個條件：1） 機架應具有足夠的強度和剛度，以確保各個機構工作穩(wěn)定，機架的高度也應該設計成可以垂直調節(jié)的形式。2）機架與拖拉機的懸掛點要進行合理的排布，以確保載重分布合理，轉彎順暢并保證有正確的瞬心位置，以便于和多種不同型號的牽引機械相搭配。第二章 總體方案設計83）支承輪應該布置在機架主梁的后方，并且支撐輪位置要能夠全方位的調節(jié)，以適合各種行距和各種不同的工作條件的要求，并保證其載重在其允許的范圍內。4）各種工作部件結構緊密,并且不同的部件之間單獨布置，可以便于拆卸和安裝、替換和保存。 深松鏟的設計9第三章 深松小麥施肥播種機各機構設計 深松鏟設計深層疏松是一種機械耕作作業(yè)模式，具體是指在不用破壞原有的耕地結構的前提下，進行土壤的深層疏松，是促進農作物高產穩(wěn)產的重要措施之一。 深松小麥施肥播種機的重要部件之一就是深松鏟，深松鏟的質量直接可以左右土壤深層疏松的效果，甚至能夠影響整個機器的性能。 進行深松作業(yè)時，由于泥土的阻力較大，深鏟鏟應具有較強的進入土體的能力和足夠的耐磨性，以保證大量的松動作業(yè)不發(fā)生嚴重的損傷。 為了提高深部疏松機械零件的工作質量，解決了土壤種植中出現(xiàn)的許許多多的問題，本次畢業(yè)設計從科學可靠的角度出發(fā)，對深松鏟展開研究。 深松鏟的技術要求（1） 深松鏟的原材料應該要使用 GB/T 711 所規(guī)定的 65 錳鋼。（2） 深松鏟的刃部必須要進行熱處理，淬火區(qū)的寬度要達到 22~31 mm，而且硬度要達到 48~56 HRC。（3） 深松鏟的外表面應該光滑平整，不應該有毛刺以及其他缺陷。在深松鏟尖與深松鏟柄的裝配部位，長度應該在 80 mm 的范圍內，平面度要達到 mm，不應該有凸起。（4） 深松鏟柄的原材料應該要采用高于 GB/T 700 規(guī)定的 Q275 鋼。（5） 深松鏟尖與深松鏟柄的連接部位所在的中心面，相對于深松鏟柄的上部縱向中心平面的對稱度要達到 毫米。（6） 深松鏟和深松鏟柄在使用前要涂上防銹劑來防止生銹。 深松鏟的設計10 深松鏟的結構類型及其分析目前， 現(xiàn)在流行的深松鏟有很很多的類型， 其中包括鑿形鏟、箭形鏟以及翼型鏟等。鑿形鏟用途廣泛，具有很強的破土能力，結構簡單，阻力特性相對較小。鑿鏟適用于行間松動，但工作寬度相對較小，松放效率相對較低，工藝能耗較大。鑿后鏈輪將增加工作寬度，提高工作效率，但工作阻力將增加，能源消耗增加。與鑿鏟相比，機翼具有較大的工作寬度，土壤的承載力和破土能力強；但機翼的結構比較復雜，加工起來比較復雜，相比其他兩種成本較高。所以考慮多種因素以后， 本次設計選擇鑿形深松鏟。 鑿形深松鏟的設計圖 31 鑿形深松鏟的結構簡圖 3 深層施肥管 深松鏟的設計11 鑿形深松鏟的排列方式（1） 深松鏟單排布置機構。這種安排使得整機結構簡單，機身長度可，以得到很好地控制使；但是由于單排布土地上的雜草和秸稈沒有經過精細化處理，極易可能出現(xiàn)纏繞雜草的現(xiàn)象，從而增大阻力，降低深松效果，從而影響播種效果，嚴重的話還可能降低深松鏟的使用壽命，導致深松鏟極易損壞。故該方案不可取。圖 32 所展示的便是深松鏟單排布置的結構。圖 32 深松鏟單排布置（2） 深松鏟雙排間錯式排列結構。如圖所示，深松鏟分布在平行的兩排，因為增加了相鄰的兩把深松鏟的間距，便可以大大降低雜草和秸稈纏繞深松鏟的幾率。經過試驗發(fā)現(xiàn)連年深松和隔年深松的效果差距不明顯，采取隔年深松的方式不僅可以大大降低能耗，而且還可以降低土壤的翻動，減少沙塵暴的發(fā)生，從而實現(xiàn)深層疏松和保護性耕作的有機結合。第一年內安排 4 個深鏟（如圖 33 所示的實線）。第二，相鄰的一對之間有 1 個深鏟，總共有 3 件（如圖 33 中虛線所示）。通過試驗對比，深松鏟雙排間錯式排列結構不僅能夠很好地深層疏松土壤，還可以使秸稈覆蓋的更深，有效的增加土壤的肥力，使得深松鏟的壽命得到延長，提高播種效果。該方案得到采納。 深松鏟的設計12圖 33 深松鏟雙排間錯式排列結構 鑿形深松鏟的受力分析許多人對深鏟的受力分析做了很多工作。前蘇聯(lián)著名學者西涅阿可夫等人做了一個土壤深松的力學模型，并驗證了深度對土的破壞形式不同，所以深松力可分為部分和切土兩種不同形式的計算。在后期，于永昌等教授在中國對土壤深松的力學模型進行了研究，并與外國專家的理論幫助持續(xù)改進分析，最后推出了以下公式， 即G tF1 = t2 + t2(sinβ+μ 2cosβ) （31）其中，F(xiàn) 1為深松鏟面受到泥土的摩擦力。 G 為深松鏟所承受的泥土的重量。 β 為前失效面的角度。 μ 2 為泥土內部的摩擦系數(shù)。F2 = 2N2sin + 2N2μ 1cos + 2N3μ 1 （32） 其中，作用在鏟柄上的總阻力是 F2。深松鏟刃上法向力是 N2。深松鏟面與泥土的摩擦系數(shù)是 μ 1 。刃夾角是 α 。側刀上的法向力是 N3 。依照深松鏟所處的地方，經由上面兩個公式計算可以得出深松鏟的端部和鏟柄的受力大小，得出鏟柄受力為 801N，鏟尖受到 1817N 的牽引力的反作用力和泥土的 的反作用力。 旋耕機構設計13 旋耕機構設計旋耕，是一種利用旋耕松土碎土的耕作方法。通過旋耕刀高速旋轉，切土，整平地面的目的。旋耕機構不同于種肥機構，它的動力來自于拖拉機，拖拉機的動力通過變速箱和萬向節(jié)傳遞到了旋耕機構，從而使得旋耕刀片不停地旋轉達到旋耕土壤的目的。旋耕機構在前進和旋轉過程中，由于旋耕刀不停地進入土壤而且切削土壤，被旋切的泥土不斷地被拋到后方的擋土罩殼，通過擋土罩殼的阻擋作用，土塊進一步粉碎落到剛剛被播出的小麥種子上，從而達到覆蓋種子的目的，并通過鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓地面達到充分鎮(zhèn)壓地面的目的。 旋耕部分切削方式的選擇由于旋耕刀軸與土地表面的相對的位置不一樣和旋轉刀軸的旋轉方不一樣，旋耕刀可分成正轉和反轉兩種不同的基本形式。如圖 321 所示。拖 拉 機 行 駛 速 度圖 321 兩種不同的旋耕切削方式如上圖所示，圖 a 是使用較多的正轉旋耕，b 為反轉旋耕。兩種不同的旋耕方式在切削速度旋轉，旋耕刀軸的切土扭矩等方面是有所差距的，但是兩種不同的旋耕方式最大的區(qū)別是反向旋轉的刀片切削土壤時容易發(fā)生易滾刀向前的問題，從而容易發(fā)生旋耕刀堵塞的現(xiàn)象，使整地效果受到影響。通過比較我們發(fā)現(xiàn)選正轉旋耕的方式更合適。 旋耕機構設計14 刀輥直徑 D 和轉速 n 確定旋耕機構中至關重要的兩個參數(shù)是旋耕刀軸直徑 D 和旋耕刀軸的轉速 n。它們對深松旋耕施肥播種機的整地效果和播種性能都有很大的影響，在對旋耕機構的研究當中，我們對能耗比較關注。在旋耕刀的工作過程中，能量消耗和旋耕刀片與泥土的接觸軌跡的長度成正比，理想的值的 R / H（H，旋耕深度）是 至 時，發(fā)現(xiàn)正旋轉此時的整地效果最理想。此外，根據(jù)泥土與旋耕刀片接觸軌跡的長度和耕地土壤的體積，理論上確定的 R / H = ，這是一個理想的數(shù)值。對于旋轉刀軸的旋轉速度來說，當?shù)遁伒闹睆?48 厘米，速度大于 118r/min，刨土效果良好，整地效果理想，但是當旋耕刀軸的速度比較高的話將會導致旋耕機構的能耗大幅度地提高但整地效果并沒有提高。因此我們選擇的旋耕刀軸的旋轉速度為 n = 188 r/min。 切土節(jié)距的確定刀輥直徑D和轉速n是旋耕機很重要的參數(shù)，它們對深松旋耕機的工作性能及土壤切削和拋擲過程，能量的消耗都是非常重要的影響因素。在切削過程中，能量的消耗與刀片接觸軌跡的長度成比例關系，于是找出了正轉時R/H（H，旋耕深度）～。另外，在土壤—刀片接觸軌跡的長度和被耕土壤的體積的基礎上，從理論上確定R/H=，這是理想值 [1]。對于刀輥的速度，當?shù)遁佒睆綖?9cm，轉速大于120r/min，拋擲良好，不會發(fā)生嚴重的重切，但轉速過高，會使拋擲消耗過多的能量，確定n=190 r/min。 旋耕機構設計15 圖3 旋耕刀的運動 Fig 3 Sports of the rotary tillage one hundred sheets沿旋耕機前進方向縱垂面內相鄰兩把旋耕刀切下的土塊厚度，即在同一縱垂面內相鄰兩把刀相繼切土的時間間隔內旋耕機前進的距離 [2]。Sz= t= 60/Zn 或 S z= 2π/zω mV?mV?（1）式中 t——刀軸每轉一個刀片所需時間，s Z——同一旋轉平面內的刀片數(shù) n——刀軸轉數(shù)，r/min由公式（1）可見，增加Z或n，S z變小，切土細碎，但隨著轉數(shù)的提高，功率消耗亦顯著增加。若增加Z或n，刀片間距變小，易產生堵塞現(xiàn)象,故一般為10～12mm。綜上所述，旋耕部分設計時以上各參數(shù)相互影響。根據(jù)設計任務要求及拖拉機規(guī)格， =， =～。取V=Rω= m/s，由ePmVSz=，H=15cm，n=190r/min，則λ= Rω/ =，ω=2πn/60=，R=V/ω=190mm，D=380mm。若同一旋轉平面內m的刀片數(shù)Z=2，S z=。 旋耕機構設計16 旋耕機刀片的設計 旋耕刀片的重要性無需多言。旋耕刀片的不同外形和具體尺寸的不同會對旋耕機構的整地效果和后續(xù)的播種效果產生很大的干涉。為了滿足不同的技術要求和對土質條件的要求，旋耕刀片的外形主要分為曲形刃、直角刃和鑿刃三種類型。鑿刀的進入土壤的效果好，功率消耗相比其他兩種比較少，但當?shù)孛骐s草比較多時容易產生堵刀的現(xiàn)象，所以鑿刀主