【正文】 a ——行距， cm 。 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。 計算得 0 ? 3/cm rad 。 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 。本設(shè)計中2m a x 1 8 0 /Q kg hm? 。則 ? 。 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。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。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 。因此一般采用垂直分施 [16]。開溝器的布局是非常重要的。在保證順暢的情況下應(yīng)盡量使整機結(jié)構(gòu)緊湊，減小整機尺寸。 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)；這樣將導致播種機體積大，結(jié)構(gòu)復雜，土壤擾動大，不適合于小型播種機 [1819]。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 。開溝器的結(jié)構(gòu)如圖 33 所示。后側(cè)壁結(jié)合散種板將前側(cè)壁形成的種溝刮平。入土隙角的存在有利于開溝器迅速破茬入土， ? 過小入土性能變差，且底邊易于磨損。 側(cè)壁長度 [22] 在播種過程中，開溝器隨播種機前進，種子在開溝器導種板上滑下，經(jīng)散 種板和兩側(cè)壁把種子成條鋪撒在種床上。 根據(jù)有關(guān)資料，取 /m km h? ； 25%?? ； 6z? ； 40D mm? ； 1q? 。 代入上式得： pv =。 有較好的播種效果 [22]。 (2)種子與散種板碰撞時的速度 不考慮空氣阻力的情況下，設(shè)種子到散種板的速度為 V1，利用能量守恒定律可得： 22 111( s in ) c o s2 2 2Dm v m g h Lfm g m v??? ? ? ? （ 311） 解上式得： 21 2 ( s in ) 2 c o s2Dv v g h Lg f??? ? ? ? （ 312） 式 （ 312） 中： ? ， ? 分別為散種板、導種板與水平面的夾角， L 為導種板 的 長度， h 為種子脫離排種器軸與散種板碰撞點之間的距離， f 為種子與導種板之間的摩擦系數(shù)， g為重力加速度。 =37? 176。 (3)種子離開散種板落入種溝過程中的運動軌跡 設(shè)種子在散種板上發(fā)生正碰，種子離開散種板時的速度為2v，則2v與 1v 大小相等方向不同2v與水平方向的夾角為 180 2??。將初始值代入上 式得： mm? ， ? 。 k 值為 22mm ，則側(cè)壁長度應(yīng)不小于 。 14 圖 34 排種器中種子下落曲線 鎮(zhèn)壓輪 鎮(zhèn)壓輪的作用 鎮(zhèn)壓輪是播種機的一個重要部件。選擇或設(shè)計合適的鎮(zhèn)壓輪，可減少土城中的大空隙，減少水分蒸發(fā)，以使土壤保墑，可加強土城毛細管作用，使水分沿毛細管上升，起到 “調(diào)水 ” 和 “保墑 ”的作用， 可使種子與土坡緊密接觸，有利于種子發(fā)芽和生長 [24]。 A B C D E F 圖 35 鎮(zhèn)壓輪的類型 ； ； c， ； ； （ 1）圓柱型鎮(zhèn)壓輪 圓柱型鎮(zhèn)壓輪用于寬幅開溝器（如芯鏵式開溝器）之后的鎮(zhèn)壓。一般加設(shè)刮土板或者采用在輪緣上包一層橡膠，可以減輕沾土現(xiàn)象。鎮(zhèn)壓后種子緊靠濕土，防止透風，利于保墑。鎮(zhèn)壓性能比較好。凹腰型鎮(zhèn)壓輪適用于棉花、豆類及出土較困難的雙子葉作物，也適用于潮濕地區(qū)土壤使用。凹腰型鎮(zhèn)壓輪常用于播幅不寬的滑刀式開溝器播種后的鎮(zhèn)壓。倒八字輪與窄幅開溝器（如雙圓盤開溝器）相配合使用。這種鎮(zhèn)壓輪有一個設(shè)有內(nèi)胎的輪胎。橡膠鎮(zhèn)壓輪具有彈性好、粘土少、易脫土、滑移少，壓后地表不易產(chǎn)生鱗片狀裂縫等特 點，是一種比較好的鎮(zhèn)壓輪。鎮(zhèn)壓輪采用剛性輪，寬度由苗幅寬度決定，由于開溝器寬度7B cm? ，故鎮(zhèn)壓輪寬度也取此值。 地輪 地輪在施肥播種機中不僅起限深作用，而且是排種、排肥的主動輪。 試驗證明橡膠地輪滑移的均值和方差都比較小，播種質(zhì)量好，在條件許可的情況下，最好選用橡膠輪 [25]但是橡膠輪不僅價格高，易損壞，而且在本次設(shè)計中橡膠輪尺寸不太合理，因此采用鐵輪，即采用抓地板、地輪圈及幅板焊接而成。 地輪直徑 地輪直徑越大，其轉(zhuǎn)動越容易，從而打滑率越小，因此直徑越大播種越均勻。 抓地板的設(shè)計與布局 抓地板越高打滑率越小。 本次設(shè)計參照有關(guān)機具，綜合考慮為增加其入土性能及脫土性能，將其設(shè)計為圖 36形狀。 2 10l mm? 。 2 20d mm? 。 該形狀上窄下寬，不僅有利于抓地板入土，而且減小單個抓地板與地輪圈所夾的空間，從而減小他們之間夾土的可能性，即增大地輪的脫土性能，所以該形狀是比 較適合的。相對來講，在同一個地輪上焊接的抓地板越多，地輪在每時刻入土的抓地板數(shù)量越多，從而地輪打滑系數(shù)越小。而且抓地板越多，兩抓地板周向距離越小，從而在它們之間夾土的可能性就越大，使地輪直徑不能保持不變，最終影響播種的均勻性。 優(yōu)化原則 [26]：入土抓地板處于垂直狀態(tài)時僅有一塊處于土中；當兩抓地板交替臨界狀態(tài)時，為降低打滑率，兩抓地板入土 深度最好要超過抓地板高度的一半。 則圖 37 中與垂直抓地板相鄰的兩塊抓地板一定要位于 1B ， 2B 兩點外側(cè)。經(jīng)過優(yōu)化及圓整后，最終確定抓地板的塊數(shù)為 10 塊。 一般容積至少應(yīng)滿足在最大排量下 ， 在較長地塊上往返一次后在地頭加種 ， 加肥 1 次，本機適用 于 條播各類作物。 種子箱容積 V 取決于播種機的工作幅寬 [27]： max10000LBQv n?? （ 3m ） （ 317） 式中： V ——每個種子箱的容積（ 3m ）； L——種子箱每裝滿一次能播種的距離（ m ），要求最少能播一個往返行程； B——播種機幅寬（ m ）； maxQ ——最大播種量（ 2/kg hm ）； ?——種子容重（ /kgL ）； n——種肥箱的充滿系數(shù)。 該播種機 1 畝地添種一次，故行程為 6 6 6 .7 2 1 3 3 3 .4m?? ，即 ? 。 （ 2）肥箱容積： max10000LBQv n?? （ 317） ? ； 2m ax 300 /Q kg hm? ； ? 取最小值 3600 /kg m ；則，肥箱的容積 90VL? 。 kn ——開溝器數(shù)量。 ? ?1skL a n??135cm? 。根據(jù)實驗，孔徑是種子尺寸的函數(shù)，其經(jīng)驗公式為 [28]: 18 8d bc? （ 319） 式中： b ——種子的平均寬度， mm 。 如麥類種子的平均寬度為 4mm? 。如用 50mm 左右的孔徑可完全符合要求。 播種機高度 播種機的高度影響著種子箱、肥料箱的高度，種肥箱的高度影響著輸種輸肥的流暢性和 投種質(zhì)量，進而影響播種質(zhì)量。而種肥箱越高，投種點位置越高，種子從排種口排出經(jīng)過的路程越長，受空氣阻力和輸種管碰撞的影響越大，使種子越難保持從排種口排出的均勻性。投種高度越大，種子著地后動能越大，著地后沿地表移動的距離越遠，溝底隨機因素的影響愈大 [30]。同時考慮到播種機和手扶拖拉機掛接后操作方便靈活，播種機的高度設(shè)計為 1100mm。播種機由拖拉機牽引工作，播種機上裝有 8 個開溝器。 設(shè)： b —— 播種行距（ m ） ； n —— 播種行 數(shù) ，或開溝器個數(shù)； pn —— 單組開溝器工作阻力（ N ） ； T —— 某檔位下的拖拉機額定牽引力（ N ）； ? —— 牽引力利用系數(shù)， ? ； Vm—— 機組作業(yè)速度（ /ms）。 計算得： 500TN? 。 19 （ 2）后懸掛軸額定提升重量根據(jù)提升農(nóng)具的需要考慮，但受拖拉機操縱性能，輪胎承載能力等因素的限制。 后輪驅(qū)動或拖拉機的額定提升重量可按照不失去操縱性要求計算。 圖 41 確定輪式拖拉機后懸掛軸提升重量簡圖 m i n [ 0 . 2 ( ) 0 . 8 ] [ 0 . 8 ( ) 0 . 2 ] ()s c q p c q cxnqqG a L fr fr G L fr frG k g fl fr l fr? ? ? ? ??? ?? （ 45） 式中： l ——運輸狀態(tài)時，懸掛軸至驅(qū)動輪軸心的水平距離（ mm）；東方紅 15 型拖拉機400l mm? ； pcG ——前輪配重（ kg）；為拖拉機總重的 20%； a ——最小使用重量狀態(tài)拖拉機重心到后驅(qū)動軸距離（ mm）； 700a mm? ； cr ——導向輪動力半徑； 60cr mm? ； qr ——驅(qū)動輪動力半徑； 80qr mm? 。 開溝器臂彎矩的校核 把開溝器的受力簡化為懸臂梁，作用點在開溝器的鏟尖，受力如圖 42 所示開溝器選用的材料為 45 號鋼，由機械零件手冊可得 [32]： 598b Mpa? ? ， [ ] b??? ，[ ] b??? 。假設(shè)按照最大牽引力來計算，則每個開溝器的阻力為 。 式中， W 為抗彎截面系數(shù)， h 為矩形截面的高， b 為矩形截面的寬。 經(jīng)計算可得： M max=。 所以開溝器臂能夠滿足強度要求。開溝器在工作時螺栓受到一定的拉力。每個開溝器上裝有 2 個螺栓，認為各螺栓均勻受載 [33]。 受拉緊螺栓聯(lián)接的強度條件是： 21 24 39。F 為螺栓受的力。 計算得： mm? 。 240s Mpa? ? 。 計算得： [ ] 48Mpa? ? 。 因此螺栓能滿足要求。 圖 45 梁上裝的 4 個開溝器受力大小相等，方向相同，由上面的計算可得， MB= MC= MD= ME= 。m，所以最大剪應(yīng)力也在這端面上，由開口薄壁桿件的自由扭轉(zhuǎn) [32]最大剪應(yīng)力為： 22 maxmaxtTI?? ? （ 414） max 3mm? ? ， tI 經(jīng)查表[35]得 。 所以播種機梁能夠滿足扭轉(zhuǎn)強度要求。 圖 46 地輪軸的受力圖和彎矩圖 圖 46 中 l1=75mm； l2=25mm； l3=1080mm； d1=20mm； d2=30mm； d3=34mm。估算機子凈重為 180kg，種箱容積為 45L，若一次裝種肥量均為容積的 3/4，小麥籽粒單 位容重約為 ，現(xiàn)常用的較重顆粒狀肥料單位容重約為 ，所以校核總重約為 336kg。 2ADGFF?? 2CDGFF?? 所以： m a x 122 2 2G l lM ??? ? ????? （ 415） m a x m a xm a x 32 / 3 2MMWd? ??? （ 416） 計算得 ? =31Mpa[σ]。 23 結(jié)論 本文總體設(shè)計了一臺小型稻麥兩用施肥播種機。能一次完成施肥、播種、鎮(zhèn)壓等多道工序。最后對開溝器臂、開溝器梁、地輪軸進行了強度校核 ， 所選用的材料均符合要求。以后若有機會繼續(xù)以上研究，希望得到一個圓滿的結(jié)論。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度， 踏踏實實的精神， 精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。還要感謝在一起進行研究和給了我極大幫助的同學，從開始進入課題到論文的順利完成都給了我非常大的幫