升運鏈式馬鈴薯播種機的設(shè)計

升運鏈式馬鈴薯播種機的設(shè)計,鏈式,馬鈴薯,播種機,設(shè)計 山西農(nóng)業(yè)大學學士學位論文（設(shè)計）文獻綜述 馬鈴薯播種機具的現(xiàn)狀與發(fā)展 摘要：綜述了國內(nèi)外播種機的發(fā)展現(xiàn)狀，并通過對國內(nèi)外幾種典型播種機的各種參數(shù)進行系統(tǒng)的對比并加以分析，從中發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)播種機與國外播種機的差距，并在此基礎(chǔ)上去闡述我國播種機在研發(fā)和應(yīng)用上所存在問題并展望未來播種機的發(fā)展趨勢，同時明確馬鈴薯播種機的設(shè)計方向。 關(guān)鍵詞：播種機具 馬鈴薯 精量播種機 排種器 1. 馬鈴薯在我國的生產(chǎn)現(xiàn)狀 馬鈴薯是一種高蛋白農(nóng)作物，在我國得到大面積的栽種，盡管我國年產(chǎn)量早已躍居世界第一，然而和世界除非洲以外的其他國家和地區(qū)比起來，單產(chǎn)量卻很低，因此在提高單產(chǎn)的措施上除了提高機械化生產(chǎn)水平外，還應(yīng)該改進馬鈴薯的種子質(zhì)量以及種植方式。 1.1我國馬鈴薯的生產(chǎn)現(xiàn)狀 300多年前，原產(chǎn)自美洲的馬鈴薯被引進中國并且逐漸成為僅次于小麥、水稻和玉米的第四大糧食作物。目前，我國的馬鈴薯無論是種植面積還是總產(chǎn)量都處于全球領(lǐng)先地位。從中國馬鈴薯網(wǎng)上獲得的資訊：2007年我國馬鈴薯種植面積約8000萬畝，預(yù)計總產(chǎn)量將超過6800萬噸，占世界總產(chǎn)量的22%左右。單從總產(chǎn)量來說我國已經(jīng)是世界第一，但是單產(chǎn)量卻遠遠低于歐美、澳洲的水平。例如，2003年，我國馬鈴薯的單產(chǎn)量是每公頃14842公斤，低于世界平均水平的每公頃16448 公斤，還不到單產(chǎn)量最大的國家新西蘭的每公頃44248 公斤的三分之一。 1.2國外馬鈴薯的生產(chǎn)水平 單產(chǎn)量排名前六位的國家：新西蘭、比利時、丹麥、美國、英國、荷蘭等歐美發(fā)達國家，他們的單產(chǎn)量都超過了每公頃40000 公斤（中國馬鈴薯網(wǎng)，2007）。除了地域、氣候方面外，更重要的是栽培技術(shù)以及機械化生產(chǎn)水平的影響。顯然，這些國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化水平都遠遠高過我國。反觀我國，大部分地區(qū)的馬鈴薯生產(chǎn)都還停留在人工或者半機械化生產(chǎn)的水平上，因此單產(chǎn)量低也就不足為奇。 1.3目前急需解決的措施以及會遇到的困難 要想提高單產(chǎn)量，首要的就是提高機械化生產(chǎn)水平。我國地域廣闊，擁有多種地型，因此不可能同時提高生產(chǎn)機械化，所以應(yīng)該根據(jù)不同的地形，不同的氣候和種植方式，從而設(shè)計符合當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械，盡量推廣播種機在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。其次應(yīng)該改進種植方式，我國的馬鈴薯種植方式一直停留在傳統(tǒng)種植的水平上，這是急需改變的。先進的種植方式應(yīng)該從改進種子質(zhì)量，改進播種方式等方面進行，同時在此基礎(chǔ)上設(shè)計相應(yīng)的機械也就顯得至關(guān)重要。 2. 國內(nèi)外播種機發(fā)展及應(yīng)用的現(xiàn)狀 2.1我國播種機發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)目前，我國大約有500家播種機生產(chǎn)企業(yè)，但是這些企業(yè)中能夠生產(chǎn)與大中型拖拉機配套的播種機的企業(yè)只有西安農(nóng)業(yè)機械廠、石家莊市農(nóng)業(yè)機械廠等區(qū)區(qū)10多家，其余的企業(yè)生產(chǎn)的都是與小型拖拉機和畜力配套的拖拉機。這種與小型拖拉機和畜力配套的播種機機的產(chǎn)量占全國播種機總產(chǎn)量的90%以上（國委文，2007）。由此可以看出當前我國已實現(xiàn)機械化播種的大部分地區(qū)的播種機仍以小型播種機進行傳統(tǒng)的谷物條播為主，大中型播種機的發(fā)展遠遠跟不上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，而且大中型生產(chǎn)機械（包括播種機）的研制和生產(chǎn)水平也遠遠落后于發(fā)達國家的水平。 2.2國外播種機發(fā)展現(xiàn)狀 相對我國而言，國外許多發(fā)達國家在第二次世界大戰(zhàn)前后，先后完成了由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的過度和轉(zhuǎn)化，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，其農(nóng)業(yè)機械化水平已經(jīng)相當完善，現(xiàn)在正朝著大型化、智能化、精量化以及多功能聯(lián)合型方向發(fā)展（陶衛(wèi)民，2001）。美國，德國，英國等西方發(fā)達國家的發(fā)展水平已經(jīng)走在世界的前列。 在國外許多發(fā)達國家，精密播種機經(jīng)過幾十年的發(fā)展和應(yīng)用，其技術(shù)水平應(yīng)經(jīng)達到了相當完善的程度，無論是工作速度、生產(chǎn)效率、工作性能、播種質(zhì)量以及播種機具的通用性和適應(yīng)性上都做得比較好。這對減少播種過程中的漏種率、種子損傷率和提高單產(chǎn)量都有很大的促進作用。現(xiàn)在一些發(fā)達國家正把不斷更新播種機的工作原理、盡量完善其結(jié)構(gòu)、延長機具使用壽命、降低制造價格和維護費用的同時提高其工作效率以及提高播種機的通用性和適應(yīng)性作為未來更先進的播種機研制的發(fā)展方向。 2.3與國外播種機相比，我國播種機存在的不足 和國外如美國、德國、英國等發(fā)達國家的播種機比起來，我國的播種機工作效率低，工作幅寬小，通用性和適應(yīng)性低，使用可靠性不高，生產(chǎn)率也遠較國外的低。另外，由于我國工業(yè)起步晚，因此在新技術(shù)的研制和在播種機上的應(yīng)用上依舊落后于國外發(fā)達國家。下面以我國幾種典型的播種機和國外的播種機作一個對比，以便從中發(fā)現(xiàn)我國播種機和國外先進播種機的不足。 首先，從工作效率方面來看，我國播種機的工作速度低。國外播種機的工作速度大都要求達到15㎞／h，有的甚至達到20㎞／h，受到土地，氣候和一些其它因素的影響，工作速度大多采用8～12㎞／h，而我國工作速度大約為4～7㎞／h，一般工作速度為5～6㎞／h。比如德國早期生產(chǎn)的GL34T和GL36T兩種機型的工作速度為7.5㎞／h(韓文鋒等，2006），而我國普遍采用的2BM-2以及2BMF-2型都達不到德國這兩種機型的水平。 其次，我國播種機的工作幅寬小。和國外發(fā)達國家比起來這個環(huán)節(jié)顯得非常薄弱。例如西歐一些國家的生產(chǎn)的播種機的工作幅寬一般為5～6m，美國，加拿大等國家的現(xiàn)用機型大多可以達到10～15m（陳興田，1999）。而我國所使用的播種機的工作幅寬絕大多數(shù)低于3.5m，例如較先進的2BF-24A谷物條播機的工作幅寬為3.6m，其余的大都低于這個水平，工作幅寬低這個瓶頸在很大程度上限制了播種機的工作效率。 再次，排種器的排種效率低。我國很多使用播種機的地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中依舊使用傳統(tǒng)的排種方式即“一器一行”，一個排種器只能播一行種子，顯然這樣的效率是非常低的，即使有較先進的“一器多行”的排種器，但是技術(shù)上也表現(xiàn)得不夠成熟，也沒能進行大規(guī)模的推廣及應(yīng)用。國外發(fā)達國家在這方面的技術(shù)和經(jīng)驗就比我國先進得多，而且許多新技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，許多核心部件尤其是排種器無論是結(jié)構(gòu)還是工作原理都還有很多值得我國學習和借鑒的地方。 最后，我國的播種機的通用性和適應(yīng)性和國外發(fā)達國家比起來也還有很大的差距。在通用性方面，國外發(fā)展得比較早，技術(shù)也比較成熟，一套設(shè)備只需經(jīng)過簡單的更換即可實現(xiàn)不同種子的播種，而我國大部分播種機還都是“一機一種”，一種播種機只能夠播撒一種種子，這樣既浪費制造材料，又沒能使播種機得到充分利用。另外，我國地域遼闊，不同的土壤條件和氣候條件嚴重限制了播種機的適應(yīng)性，在保證適應(yīng)性方面的技術(shù)還很落后，而且我國研制生產(chǎn)的播種機很少考慮到適應(yīng)性這一方面的影響。 3. 我國播種機的發(fā)展趨勢 雖然可以通過引進國外先進的播種機可以暫時彌補我國播種機的不足之處，但是從長遠 出發(fā)，我國必須走自主研發(fā)的道路，通過不斷吸收國外先進技術(shù)的同時再結(jié)合我國的國情走出一條自主創(chuàng)新的路子，研制出具有我國特色的先進播種機。 3.1加大大中型播種機的研制和開發(fā) 要想盡快縮小我國馬鈴薯等農(nóng)作物的單產(chǎn)與國外水平的差距，大中型播種機將起到至 關(guān)重要的作用。我國的幾大平原地勢平坦，比較適合大中型播種機的推廣和應(yīng)用。大中型播種機械除了可以節(jié)約人力，提高工作效率外還能減少種子的損傷率和漏種率，而且大中型播種機都是朝著聯(lián)合作業(yè)和直接播種技術(shù)的方向發(fā)展，這種機械的優(yōu)點在于：一次可以完成多項作業(yè)，作業(yè)效率高；保證及時播種，提高產(chǎn)量；節(jié)約能源，降低成本。 3.2采用新的排種原理和排種裝置 排種裝置是播種機最關(guān)鍵的部件，先進的排種器和排種原理對播種機的效率的提高有 著很重要的作用，迄今為止，我國學者幾乎涉獵了世界上所有的排種器：如外槽輪式排種器、離心式排種器、各種圓盤式排種器等，而具有我國獨創(chuàng)特色的窩眼輪式排種器、紋盤式排種器、錐盤式精量排種器也獲得了廣泛的應(yīng)用，但是在馬鈴薯播種機上，先進的排種器和排種方式依然制約播種機效率的一個瓶頸。因此在已經(jīng)解決種子和播種方式的情況下研制相應(yīng)的播種機顯得是關(guān)重要。顯然，在排種器方面，我國應(yīng)該朝著氣流輸送式條播排種器、孔帶式精密排種器、氣力式精密排種器以及傾斜圓盤指夾式排種器的方向發(fā)展。新的排種原理包括氣力式排種原理和機械式排種原理也應(yīng)得到廣泛的采用（陳興田，1999）。 4. 小結(jié) 一個比較先進的播種機主要取決于其幾個關(guān)鍵的部件，如：開溝器、仿形機構(gòu)、覆土器以及排種器。尤其是排種器在整個播種機結(jié)構(gòu)中顯得尤為重要，排種器的好壞直接關(guān)系到播種機的播種效率，因此，現(xiàn)在國內(nèi)外播種機研制的重點依舊是放在排種器的研制上。我國在這方面也有不少的研究，尤其在氣吸式排種器，窩眼式排種器還有氣力式排種器的研究上有了一定的突破，但是和國外先進水平還有一定的差距，因此，我國還必須加大研制的力度。 新型馬鈴薯已經(jīng)研制成功并將實現(xiàn)大力推廣，在將來的幾年內(nèi)，相應(yīng)的馬鈴薯播種機將對這種新型馬鈴薯的推廣起到極大的推動作用。新型的馬鈴薯將徹底改變傳統(tǒng)的馬鈴薯塊莖式播種方式，其播種方式將和玉米，油菜籽等顆粒的播種方式更為相似，但還是存在很多不同的地方，因此不能直接選用像玉米播種機或者油菜籽播種機這些現(xiàn)成的播種機型。由于現(xiàn)目前新型馬鈴薯還沒有開始實現(xiàn)大面積推廣，相應(yīng)的馬鈴薯播種機具還是一片空白。基于此，對現(xiàn)有的馬鈴薯播種機和其余各類顆粒式播種機進行改進優(yōu)化并在此基礎(chǔ)上設(shè)計一種適合新型馬鈴薯的機械式或者氣吸式播種機就成了當前以及未來相當一段時間內(nèi)播種機的研制方向，同時研制的重點也將放在馬鈴薯播種機的排種器的研制上。 參考文獻： [1] 李寶筏．農(nóng)業(yè)機械學．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 2003 [2] 朱秉蘭．簡明農(nóng)機手冊．鄭州：河南科學技術(shù)出版社，2001 [3] 張波屏．編譯．播種機械設(shè)計原理．北京：機械工業(yè)出版社，1982 [4] 馮小靜．精少量播種機械使用與維修．鄭州：河南科學技術(shù)出版社，1998 [5] 馬大敏．王俊民，王秀．新型農(nóng)機具使用與維修．北京：高等教育出版社，1996 [6] 程興田．播種機械的現(xiàn)狀及發(fā)展前景．農(nóng)機與食品機械，1999，6：1～2 [7] 陶衛(wèi)民．國外農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展趨勢．新農(nóng)村，2001，7：25 [8] 劉林生．英國農(nóng)業(yè)機械化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化．湖南農(nóng)機，1999，2：25 [9] 姜宗昌．2BMF—2型馬鈴薯研制成功．農(nóng)業(yè)機械化與電氣化，2000，5：34 [10] 魯濱，薛理，閏洪山等．2BS—5型馬鈴薯播種機的研制，2004，6：33 [11] 幾種馬鈴薯播種、種植機械．www.potatoweb.cn ，2007 [12] 聶延輝 江濤．夾持式馬鈴薯播種機的探討，2007，2：41 [13] 周桂霞，張國慶 ，張義峰等．2CM一2型馬鈴薯播種機的設(shè)計．黑龍江八一農(nóng)墾大學報，2004，16（3）：53～56 [14] 趙滿全，趙有杰，竇衛(wèi)國等．2BM—9型免耕播種機關(guān)鍵部件的設(shè)計與研究．中國農(nóng)機化，2006，6： [15] 韓文鋒，王淑紅．徐長征．GL3 4T／3 6 T型馬鈴薯播種機簡介，2007， 1：41 [16] 馮小靜，劉俊峰，楊欣等．排種器排種均勻性分析與研究．河北農(nóng)業(yè)大學學報，2003， 1：14～16 [17] 趙滿全，竇衛(wèi)國，趙士杰，等．2BSL一2型馬鈴薯起壟播種機的研制．內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)學學報，2001， (3)：l02～l04 [18] 閏建英，樊文憲，馮占懷．馬鈴薯施肥播種機的實驗研究．農(nóng)機科技推廣，2004，4：34 [19] 王廣勝，王玉忠，樊文憲．2BXSM—IB型馬鈴薯施肥播種機的研究．農(nóng)機與食品機械 ，1999，(3)：l5～17． [20] 國委文．播種機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。農(nóng)業(yè)機械化與電氣化，2007，5：3～4 [21] KACHMAN S D．Acternative Measures of Accuracy in Plant Spacing for Planters Using Single Seed Metering．Translation of the ASAE，1995,38(2),pp.371～375 [22] E．U．Odigboh．a(chǎn)nd．C．O．Akubuo ．A two—row automatic cassava cuttings planter：Development、Design and Prototype construction．Journal of Agricultural Engineering Research，Volume 50，September—December．50(1991),pp.13—18． [23] Tao et al., 1995 Y. Tao, C.T. Morrow, P.H. Heinemann and H.J.S. Ill, Fourier based separation technique for shape grading of potatoes using machine vision, Transactions of the ASAE 38 (1995), pp. 949–957. [24] H． Buitenwerf，W．B．Hoogmoed，P．Lerink and J．Müller Assessment of the Behavior of Potato in a Cup—belt Planter．Biosystems Eigineering，95 (2006),35—41． [25]Siecska et al., 1986 J.B. Sieczka, E.E. Ewing and E.D. Markwardt, Potato planter performance and effects on non-uniform spacing, American Potato Journal 63 (1986), pp. 25–37 4