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山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）文獻(xiàn)綜述
馬鈴薯播種機(jī)具的現(xiàn)狀與發(fā)展
摘要：綜述了國(guó)內(nèi)外播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，并通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外幾種典型播種機(jī)的各種參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的對(duì)比并加以分析，從中發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)播種機(jī)與國(guó)外播種機(jī)的差距，并在此基礎(chǔ)上去闡述我國(guó)播種機(jī)在研發(fā)和應(yīng)用上所存在問(wèn)題并展望未來(lái)播種機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)明確馬鈴薯播種機(jī)的設(shè)計(jì)方向。
關(guān)鍵詞：播種機(jī)具 馬鈴薯 精量播種機(jī) 排種器
1. 馬鈴薯在我國(guó)的生產(chǎn)現(xiàn)狀
馬鈴薯是一種高蛋白農(nóng)作物，在我國(guó)得到大面積的栽種，盡管我國(guó)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(guó)家和地區(qū)比起來(lái)，單產(chǎn)量卻很低，因此在提高單產(chǎn)的措施上除了提高機(jī)械化生產(chǎn)水平外，還應(yīng)該改進(jìn)馬鈴薯的種子質(zhì)量以及種植方式。
1.1我國(guó)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(jìn)中國(guó)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(guó)的馬鈴薯無(wú)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(guó)馬鈴薯網(wǎng)上獲得的資訊：2007年我國(guó)馬鈴薯種植面積約8000萬(wàn)畝，預(yù)計(jì)總產(chǎn)量將超過(guò)6800萬(wàn)噸，占世界總產(chǎn)量的22%左右。單從總產(chǎn)量來(lái)說(shuō)我國(guó)已經(jīng)是世界第一，但是單產(chǎn)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美、澳洲的水平。例如，2003年，我國(guó)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(guó)家新西蘭的每公頃44248 公斤的三分之一。
1.2國(guó)外馬鈴薯的生產(chǎn)水平
單產(chǎn)量排名前六位的國(guó)家：新西蘭、比利時(shí)、丹麥、美國(guó)、英國(guó)、荷蘭等歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，他們的單產(chǎn)量都超過(guò)了每公頃40000 公斤（中國(guó)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(jī)械化生產(chǎn)水平的影響。顯然，這些國(guó)家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化水平都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過(guò)我國(guó)。反觀我國(guó)，大部分地區(qū)的馬鈴薯生產(chǎn)都還停留在人工或者半機(jī)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(huì)遇到的困難
要想提高單產(chǎn)量，首要的就是提高機(jī)械化生產(chǎn)水平。我國(guó)地域廣闊，擁有多種地型，因此不可能同時(shí)提高生產(chǎn)機(jī)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(jì)符合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械，盡量推廣播種機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。其次應(yīng)該改進(jìn)種植方式，我國(guó)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(jìn)的種植方式應(yīng)該從改進(jìn)種子質(zhì)量，改進(jìn)播種方式等方面進(jìn)行，同時(shí)在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)械也就顯得至關(guān)重要。
2. 國(guó)內(nèi)外播種機(jī)發(fā)展及應(yīng)用的現(xiàn)狀
2.1我國(guó)播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
現(xiàn)目前，我國(guó)大約有500家播種機(jī)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(jī)配套的播種機(jī)的企業(yè)只有西安農(nóng)業(yè)機(jī)械廠、石家莊市農(nóng)業(yè)機(jī)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(jī)和畜力配套的拖拉機(jī)。這種與小型拖拉機(jī)和畜力配套的播種機(jī)機(jī)的產(chǎn)量占全國(guó)播種機(jī)總產(chǎn)量的90%以上（國(guó)委文，2007）。由此可以看出當(dāng)前我國(guó)已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化播種的大部分地區(qū)的播種機(jī)仍以小型播種機(jī)進(jìn)行傳統(tǒng)的谷物條播為主，大中型播種機(jī)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，而且大中型生產(chǎn)機(jī)械（包括播種機(jī)）的研制和生產(chǎn)水平也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。
2.2國(guó)外播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
相對(duì)我國(guó)而言，國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)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(guò)度和轉(zhuǎn)化，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，其農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平已經(jīng)相當(dāng)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(guó)，德國(guó)，英國(guó)等西方發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展水平已經(jīng)走在世界的前列。
在國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)家，精密播種機(jī)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展和應(yīng)用，其技術(shù)水平應(yīng)經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)完善的程度，無(wú)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(jī)具的通用性和適應(yīng)性上都做得比較好。這對(duì)減少播種過(guò)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(jìn)作用?，F(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家正把不斷更新播種機(jī)的工作原理、盡量完善其結(jié)構(gòu)、延長(zhǎng)機(jī)具使用壽命、降低制造價(jià)格和維護(hù)費(fèi)用的同時(shí)提高其工作效率以及提高播種機(jī)的通用性和適應(yīng)性作為未來(lái)更先進(jìn)的播種機(jī)研制的發(fā)展方向。
2.3與國(guó)外播種機(jī)相比，我國(guó)播種機(jī)存在的不足
和國(guó)外如美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的播種機(jī)比起來(lái)，我國(guó)的播種機(jī)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(yuǎn)較國(guó)外的低。另外，由于我國(guó)工業(yè)起步晚，因此在新技術(shù)的研制和在播種機(jī)上的應(yīng)用上依舊落后于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家。下面以我國(guó)幾種典型的播種機(jī)和國(guó)外的播種機(jī)作一個(gè)對(duì)比，以便從中發(fā)現(xiàn)我國(guó)播種機(jī)和國(guó)外先進(jìn)播種機(jī)的不足。
首先，從工作效率方面來(lái)看，我國(guó)播種機(jī)的工作速度低。國(guó)外播種機(jī)的工作速度大都要求達(dá)到15㎞／h，有的甚至達(dá)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(guó)工作速度大約為4～7㎞／h，一般工作速度為5～6㎞／h。比如德國(guó)早期生產(chǎn)的GL34T和GL36T兩種機(jī)型的工作速度為7.5㎞／h(韓文鋒等，2006），而我國(guó)普遍采用的2BM-2以及2BMF-2型都達(dá)不到德國(guó)這兩種機(jī)型的水平。
其次，我國(guó)播種機(jī)的工作幅寬小。和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家比起來(lái)這個(gè)環(huán)節(jié)顯得非常薄弱。例如西歐一些國(guó)家的生產(chǎn)的播種機(jī)的工作幅寬一般為5～6m，美國(guó)，加拿大等國(guó)家的現(xiàn)用機(jī)型大多可以達(dá)到10～15m（陳興田，1999）。而我國(guó)所使用的播種機(jī)的工作幅寬絕大多數(shù)低于3.5m，例如較先進(jìn)的2BF-24A谷物條播機(jī)的工作幅寬為3.6m，其余的大都低于這個(gè)水平，工作幅寬低這個(gè)瓶頸在很大程度上限制了播種機(jī)的工作效率。
再次，排種器的排種效率低。我國(guó)很多使用播種機(jī)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(gè)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(jìn)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(méi)能進(jìn)行大規(guī)模的推廣及應(yīng)用。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)就比我國(guó)先進(jìn)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(wú)論是結(jié)構(gòu)還是工作原理都還有很多值得我國(guó)學(xué)習(xí)和借鑒的地方。
最后，我國(guó)的播種機(jī)的通用性和適應(yīng)性和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家比起來(lái)也還有很大的差距。在通用性方面，國(guó)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(guò)簡(jiǎn)單的更換即可實(shí)現(xiàn)不同種子的播種，而我國(guó)大部分播種機(jī)還都是“一機(jī)一種”，一種播種機(jī)只能夠播撒一種種子，這樣既浪費(fèi)制造材料，又沒(méi)能使播種機(jī)得到充分利用。另外，我國(guó)地域遼闊，不同的土壤條件和氣候條件嚴(yán)重限制了播種機(jī)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(guó)研制生產(chǎn)的播種機(jī)很少考慮到適應(yīng)性這一方面的影響。
3. 我國(guó)播種機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
雖然可以通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的播種機(jī)可以暫時(shí)彌補(bǔ)我國(guó)播種機(jī)的不足之處，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)
出發(fā)，我國(guó)必須走自主研發(fā)的道路，通過(guò)不斷吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)再結(jié)合我國(guó)的國(guó)情走出一條自主創(chuàng)新的路子，研制出具有我國(guó)特色的先進(jìn)播種機(jī)。
3.1加大大中型播種機(jī)的研制和開(kāi)發(fā)
要想盡快縮小我國(guó)馬鈴薯等農(nóng)作物的單產(chǎn)與國(guó)外水平的差距，大中型播種機(jī)將起到至
關(guān)重要的作用。我國(guó)的幾大平原地勢(shì)平坦，比較適合大中型播種機(jī)的推廣和應(yīng)用。大中型播種機(jī)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(jī)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(jī)械的優(yōu)點(diǎn)在于：一次可以完成多項(xiàng)作業(yè)，作業(yè)效率高；保證及時(shí)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(jī)最關(guān)鍵的部件，先進(jìn)的排種器和排種原理對(duì)播種機(jī)的效率的提高有
著很重要的作用，迄今為止，我國(guó)學(xué)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(pán)式排種器等，而具有我國(guó)獨(dú)創(chuàng)特色的窩眼輪式排種器、紋盤(pán)式排種器、錐盤(pán)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(jī)上，先進(jìn)的排種器和排種方式依然制約播種機(jī)效率的一個(gè)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(jī)顯得是關(guān)重要。顯然，在排種器方面，我國(guó)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(pán)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(jī)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(gè)比較先進(jìn)的播種機(jī)主要取決于其幾個(gè)關(guān)鍵的部件，如：開(kāi)溝器、仿形機(jī)構(gòu)、覆土器以及排種器。尤其是排種器在整個(gè)播種機(jī)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(jī)的播種效率，因此，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外播種機(jī)研制的重點(diǎn)依舊是放在排種器的研制上。我國(guó)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(guó)外先進(jìn)水平還有一定的差距，因此，我國(guó)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(shí)現(xiàn)大力推廣，在將來(lái)的幾年內(nèi)，相應(yīng)的馬鈴薯播種機(jī)將對(duì)這種新型馬鈴薯的推廣起到極大的推動(dòng)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(jī)或者油菜籽播種機(jī)這些現(xiàn)成的播種機(jī)型。由于現(xiàn)目前新型馬鈴薯還沒(méi)有開(kāi)始實(shí)現(xiàn)大面積推廣，相應(yīng)的馬鈴薯播種機(jī)具還是一片空白?；诖?，對(duì)現(xiàn)有的馬鈴薯播種機(jī)和其余各類(lèi)顆粒式播種機(jī)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種適合新型馬鈴薯的機(jī)械式或者氣吸式播種機(jī)就成了當(dāng)前以及未來(lái)相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)播種機(jī)的研制方向，同時(shí)研制的重點(diǎn)也將放在馬鈴薯播種機(jī)的排種器的研制上。
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山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）外文翻譯
馬鈴薯播種機(jī)的性能評(píng)估
原文來(lái)源：H. Buitenwerf，W.B. Hoogmoed，P. Lerink and J. Müller.Assement of the Behavior of Potato in a Cup-belt Planter. Biosytems. Engineering, Volume 95, Issue, September 2006: 35—41
大多數(shù)馬鈴薯播種機(jī)都是通過(guò)勺型輸送鏈對(duì)馬鈴薯種子進(jìn)行輸送和投放。當(dāng)種植精度只停留在一個(gè)可接受水平的時(shí)候這個(gè)過(guò)程的容量就相當(dāng)?shù)?。主要的限制因素是：輸送帶的速度以及取薯勺的?shù)量和位置。假設(shè)出現(xiàn)種植距離的偏差是因?yàn)槠x了統(tǒng)一的種植距離，這主要原因是升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯播種機(jī)的構(gòu)造造成的.
一個(gè)理論的模型被建立來(lái)確定均勻安置的馬鈴薯的原始偏差，這個(gè)模型計(jì)算出兩個(gè)連續(xù)的馬鈴薯觸地的時(shí)間間隔。當(dāng)談到模型的結(jié)論時(shí)，提出了兩種假設(shè)，一種假設(shè)和鏈條速度有關(guān)，另一種假設(shè)和馬鈴薯的形狀有關(guān)。為了驗(yàn)證這兩種假設(shè)，特地在實(shí)驗(yàn)室安裝了一個(gè)種植機(jī)，同時(shí)安裝一個(gè)高速攝像機(jī)來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)連續(xù)的馬鈴薯在到達(dá)土壤表層時(shí)的時(shí)間間隔以及馬鈴薯的運(yùn)動(dòng)方式。
結(jié)果顯示：（a）輸送帶的速度越大，播撒的馬鈴薯越均勻；（b）篩選后的馬鈴薯形狀并不能提高播種精度。
主要的改進(jìn)措施是減少導(dǎo)種管底部的開(kāi)放時(shí)間，改進(jìn)取薯杯的設(shè)計(jì)以及其相對(duì)于導(dǎo)種管的位置。這將允許杯帶在保持較高的播種精度的同時(shí)有較大的速度變化空間。
１介紹說(shuō)明
升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯種植機(jī)（圖一）是當(dāng)前運(yùn)用最廣泛的馬鈴薯種植機(jī)。每一個(gè)取薯勺裝一塊種薯從種子箱輸送到傳送鏈。這條鏈向上運(yùn)動(dòng)使得種薯離開(kāi)種子箱到達(dá)上鏈輪，在這一點(diǎn)上，馬鈴薯種塊落在下一個(gè)取薯勺的背面，并局限于金屬導(dǎo)種管內(nèi).
在底部，輸送鏈通過(guò)下鏈輪獲得足夠的釋放空間使得種薯落入地溝里。
圖一，杯帶式播種機(jī)的主要工作部件：（1）種子箱；（2）輸送鏈；（3）取薯勺；（4）上鏈輪；（5）導(dǎo)種管；（6）護(hù)種壁；（7）開(kāi)溝器；（8）下鏈輪輪；（9）釋放孔；（10）地溝。
株距和播種精確度是評(píng)價(jià)機(jī)械性能的兩個(gè)主要參數(shù)。高精確度將直接導(dǎo)致高產(chǎn)以及馬鈴薯收獲時(shí)的統(tǒng)一分級(jí)(McPhee et al, 1996；Pavek & Thornton, 2003)。在荷蘭的實(shí)地測(cè)量株距（未發(fā)表的數(shù)據(jù)）變異系數(shù)大約為20%。美國(guó)和加拿大早期的研究顯示，相對(duì)于玉米和甜菜的精密播種，當(dāng)變異系數(shù)高達(dá)69%(Misener, 1982；Entz & LaCroix, 1983；Sieczka et al, 1986)時(shí)，其播種就精度特別低。
輸送速度和播種精度顯示出一種逆相關(guān)關(guān)系，因此，目前使用的升運(yùn)鏈?zhǔn)椒N植機(jī)的每條輸送帶上都裝備了兩排取薯勺而不是一排。雙排的取薯勺可以使輸送速度加倍而且不必增加輸送帶的速度。因此在相同的精度上具有更高的性能是可行的。
該研究的目的是調(diào)查造成勺型帶式種植機(jī)精度低的原因，并利用這方面的知識(shí)提出建議，并作設(shè)計(jì)上的修改。例如在輸送帶的速度、取薯杯的形狀和數(shù)量上。
為了便于理解，建立一個(gè)模型去描述馬鈴薯從進(jìn)入導(dǎo)種管到觸及地面這個(gè)時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，因此馬鈴薯在地溝的運(yùn)動(dòng)情況就不在考慮之列。由于物理因素對(duì)農(nóng)業(yè)設(shè)備的強(qiáng)烈影響(Kutzbach, 1989)，通常要將馬鈴薯的形狀考慮進(jìn)模型中。
兩種零假設(shè)被提出來(lái)了：（1）播種精度和輸送帶速度無(wú)關(guān)；（2）播種精度和篩選后的種薯形狀（尤其是尺寸）無(wú)關(guān)。這兩種假設(shè)都通過(guò)了理論模型以及實(shí)驗(yàn)室論證的測(cè)試。
２材料及方法
2.1 播種材料
幾種馬鈴薯種子如圣特、阿玲達(dá)以及麻佛來(lái)都已被用于升運(yùn)鏈?zhǔn)讲シN機(jī)測(cè)試，因?yàn)樗鼈?
有不同的形狀特征。對(duì)于種薯的處理和輸送來(lái)說(shuō)，種薯塊莖的形狀無(wú)疑是一個(gè)很重要的因素。許多形狀特征在結(jié)合尺寸測(cè)量的過(guò)程中都能被區(qū)分出來(lái)(Du & Sun, 2004； Tao et al, 1995； Z?dler, 1969)。在荷蘭，馬鈴薯的等級(jí)主要是由馬鈴薯的寬度和高度（最大寬度和最小寬度）來(lái)決定的。種薯在播種機(jī)內(nèi)部的整個(gè)輸送過(guò)程中，其長(zhǎng)度也是一個(gè)不可忽視的因素。
形狀因子S的計(jì)算基于已經(jīng)提到的三種尺寸：
此處l是長(zhǎng)度，w是寬度，h是高度（單位：mm），且h
0·01 m
時(shí)，這種關(guān)系是線性的?！?，測(cè)量數(shù)據(jù)；，數(shù)學(xué)模型的數(shù)據(jù)； ■，延長(zhǎng)到R < 0 ? 01米； -，線性關(guān)系；R2，決定系數(shù)。
3.2 馬鈴薯的尺寸和形狀
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由表三給出。顯示固定進(jìn)料率為每分鐘400個(gè)種薯的時(shí)間間隔的標(biāo)準(zhǔn)偏差。這
些結(jié)果與期望值剛好相反，即高的標(biāo)準(zhǔn)偏差將使得形狀因子增加。球狀馬鈴薯的結(jié)果尤其令人吃驚：球的標(biāo)準(zhǔn)偏差高過(guò)阿玲達(dá)馬鈴薯50%以上。時(shí)間間隔的正態(tài)分布如圖七所示，球和馬鈴薯之間的差異明顯。兩個(gè)不同品種的馬鈴薯之間的差異不明顯。
表三 馬鈴薯品種對(duì)種植間距的精確度的影響
品種 標(biāo)準(zhǔn)偏差，ms CV, %
阿玲達(dá) 8.60 3·0
麻佛來(lái) 9.92 3·5
高爾夫球 13.24 4·6
圖七，固定進(jìn)料率下不同形狀的沉積的馬鈴薯時(shí)間間隔的正態(tài)分布。
球狀馬鈴薯的這種結(jié)果是因?yàn)榍蚩梢砸圆煌姆绞皆谌∈砩妆巢慷ㄎ?。臨近杯中球的不同定位導(dǎo)致沉積精度降低。杯帶的三維視圖顯示了取薯勺與導(dǎo)種管之間的間隔的形狀，顯然獲得不同大小的開(kāi)放空間是可行的。
圖八，取薯勺呈45度時(shí)的效果圖；馬鈴薯在護(hù)種壁的位置對(duì)其釋放具有決定性影響。
阿玲達(dá)塊莖種薯在沉積時(shí)比麻佛來(lái)的精度高。通過(guò)對(duì)記錄的幀和馬鈴薯的分析，結(jié)果表明：阿玲達(dá)這種馬鈴薯總是被定位平行于最長(zhǎng)的軸線的護(hù)種壁。因此，除了形狀因子外，寬度與高度的高比例值也將造成更大的偏差。阿玲達(dá)的這個(gè)比例是1.09，麻佛來(lái)的為1.15。
3.3 實(shí)驗(yàn)室對(duì)抗模型測(cè)試平臺(tái)
該數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)了不同情況下的流程性能。相對(duì)于馬鈴薯，該模型對(duì)球模擬了更好的性能，然而實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果卻恰然相反。另外實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)是為了檢查模型的可靠性。
在該模型里，兩個(gè)馬鈴薯之間的時(shí)間間隔被計(jì)算出來(lái)。起始點(diǎn)出現(xiàn)在馬鈴薯開(kāi)始經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的時(shí)刻，終點(diǎn)出現(xiàn)在馬鈴薯到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)刻。通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，從A到C點(diǎn)的馬鈴薯的時(shí)間間隔被測(cè)出。每個(gè)馬鈴薯的長(zhǎng)度、寬度和高度也通過(guò)測(cè)量獲得，同時(shí)記錄了馬鈴薯的數(shù)量。測(cè)量過(guò)程中馬鈴薯在取薯杯上的位置是已經(jīng)確定好的。這個(gè)位置和馬鈴薯的尺寸將作為模型的輸入量，測(cè)量過(guò)程將阿玲達(dá)與麻佛來(lái)以400個(gè)馬鈴薯每分的速率下進(jìn)行。測(cè)量時(shí)間間隔的標(biāo)準(zhǔn)偏差如表四所示。測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)誤差與模型的標(biāo)準(zhǔn)誤差只是稍稍不同。對(duì)這種不同現(xiàn)象的解釋是：（1）模型并沒(méi)有把圖八中出現(xiàn)的情況考慮進(jìn)去；（2）從A點(diǎn)到C點(diǎn)的時(shí)間不一致。塊狀馬鈴薯如阿玲達(dá)可能從頂部或者最遠(yuǎn)距離下落，這將導(dǎo)致種薯到達(dá)C點(diǎn)底部的時(shí)間增加6ms
表四 通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量和模型計(jì)算出來(lái)的開(kāi)放時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)誤差的差異
品種 形狀因子 標(biāo)準(zhǔn)偏差, ms
測(cè)量值 計(jì)算值
阿玲達(dá) 326 8.02 5.22
麻佛來(lái) 175 6.96 4.40
4. 總結(jié)
這個(gè)模擬馬鈴薯從輸送帶開(kāi)始釋放的運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)非常有用的證實(shí)假設(shè)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的工具。
模型和實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試都表明：鏈速越高，馬鈴薯在零速度水平沉積得更均勻。這是由于開(kāi)口足夠大使得馬鈴薯下降得越快，這對(duì)馬鈴薯的形狀和種薯在取薯杯上的定位有一定的影響，與鏈條速度的關(guān)系也就隨之明確，因此，在保持高的播種精度時(shí)，應(yīng)該提供更多的空間以減小鏈條的速度。建議降低鏈輪的半徑，直至低到技術(shù)上的可行度。
該研究顯示，播種機(jī)的取薯勺升運(yùn)鏈鏈對(duì)播種精度（播種的幅寬）有很大的影響。
更規(guī)格的形狀（形狀因子低）并不能自動(dòng)提高播種精度。小球（高爾夫球）在很多情況下沉積的精度低于馬鈴薯，這是由導(dǎo)向的導(dǎo)種管和取薯勺的形狀決定的。
因此建議重新設(shè)計(jì)取薯勺和導(dǎo)種管的形狀，要做到這一點(diǎn)還應(yīng)該將小鏈輪加以考慮。
參考文獻(xiàn)
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目 錄 摘要 .....................................................................Ι 關(guān)鍵詞 ...................................................................Ι 1 前言 ...................................................................1 1.1 課題的意義 ........................................................1 1.2 國(guó)內(nèi)外馬鈴薯播種器的發(fā)展 ..........................................1 1.2.1 國(guó)外馬鈴薯播種器的發(fā)展......................................1 1.2.2 我國(guó)馬鈴薯播種器的發(fā)展......................................1 2 總體設(shè)計(jì) ...............................................................2 2.1 主要技術(shù)參數(shù) ......................................................2 2.2 基本結(jié)構(gòu)及工作原理 ................................................3 2.2.1 基本結(jié)構(gòu)....................................................3 2.2.2 工作原理....................................................3 2.3 配套動(dòng)力選用 ......................................................3 3 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................................................4 3.1 傳動(dòng)路線的確定 ....................................................4 3.2 傳動(dòng)比的計(jì)算 ......................................................4 4 排種器的選型設(shè)計(jì) .......................................................4 4.1 種箱結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì) ................................................4 4.1.1 種箱尺寸的確定..............................................4 4.1.2 種箱容積的計(jì)算..............................................5 4.2 排種器的選型與計(jì)算 ................................................5 4.2.1 馬鈴薯播種器對(duì)排種器的性能要求..............................5 4.2.2 現(xiàn)有排種器的類(lèi)型和特點(diǎn)......................................6 4.2.3 排種器的選型................................................6 4.2.4 中間軸的計(jì)算................................................7 4.2.5 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算.......................................10 I 4.2.6 升運(yùn)鏈相關(guān)系數(shù)確定.........................................11 5 排肥器的選型設(shè)計(jì) ......................................................11 5.1 排肥器的性能要求 .................................................11 5.2 選用排肥器的種類(lèi)和特點(diǎn) ...........................................12 5.3 排肥量的計(jì)算 .....................................................13 6 開(kāi)溝器的選型設(shè)計(jì) ......................................................13 6.1 開(kāi)溝器的性能要求 .................................................13 6.2 現(xiàn)有開(kāi)溝器的種類(lèi)和特點(diǎn) ...........................................13 6.3 開(kāi)溝器的選型 .....................................................14 6.4 開(kāi)溝器結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 .............................................14 6.4.1 入土角 α 的確定............................................14 6.4.2 切土角 β 的確定............................................14 6.4.3 鏟翼張角 γ 的確定..........................................14 6.4.4 開(kāi)溝器外形 尺寸的確定.......................................14 7 輸種管的選型設(shè)計(jì) ......................................................15 7.1 輸種管的性能要求 .................................................15 7.2 輸種管的選型 .....................................................15 7.3 輸種管參數(shù)的確定 .................................................15 7.3.1 輸種管的直徑...............................................15 7.3.2 輸種管的傾斜度與長(zhǎng)度.......................................16 8 覆土器的選型設(shè)計(jì) ......................................................16 8.1 覆土器的種類(lèi)和特點(diǎn) ...............................................16 8.2 覆土器的選型 .....................................................16 8.3 覆土器性能結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 .........................................16 9 鎮(zhèn)壓輪的選型與設(shè)計(jì) ....................................................17 9.1 鎮(zhèn)壓輪的使用條件 .................................................17 9.2 設(shè)計(jì)要求 .........................................................17 9.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .........................................................17 10 行走輪的選型設(shè)計(jì) .....................................................18 II 10.1 行走輪的設(shè)計(jì)要求 ................................................18 10.2 行走輪的結(jié)構(gòu) ....................................................18 10.3 行走輪的安裝 ....................................................18 10.4 行走輪轉(zhuǎn)速的計(jì)算 ................................................19 11 結(jié)論與建議 ...........................................................19 11.1 結(jié)論 ............................................................19 11.2 建議 ............................................................20 參考文獻(xiàn) .................................................................20 致謝 .....................................................................21 III 馬鈴薯播種器的設(shè)計(jì) 摘 要：本設(shè)計(jì)中的馬鈴薯播種器全名叫升運(yùn)鏈?zhǔn)今R鈴薯播種器，這是一種塊狀馬鈴薯播 種器，其主要的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有：機(jī)架，升運(yùn)鏈?zhǔn)脚欧N器，外槽輪排肥器，鋤鏟式開(kāi)溝器，行走輪， 鎮(zhèn)壓輪，鏈輪等。這種播種器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體形小巧，工作可靠，播種效率高并且不傷種，在國(guó)內(nèi) 得到廣泛的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)中我通過(guò)查找的大量資料為播種器的各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型，計(jì)算并最終定 型。在這些結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中，我充分的利用大學(xué)中所學(xué)過(guò)的各方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，盡力把設(shè) 計(jì)做得詳細(xì)全面。最后我在老師的悉心指導(dǎo)下，我不斷改進(jìn)與完善了我的設(shè)計(jì)內(nèi)容。 關(guān)鍵詞：播種器；馬鈴薯；升運(yùn)鏈?zhǔn)脚欧N器；外槽輪排肥器；鋤鏟式開(kāi)溝器 The Design of The Potato Seeder Abstract: The design of the potato seeder's full name is rises to transport the chain potato seeder, this is a kind of sowing seeds massive potato seed tuber's seeder. Its main design structures: Rack, Ladle—chain dispenser, Fluted roller fertilizer apparatus, Hoe opener, The road wheel, The compacting wheel, Sprocket and so on. This seeding is simple structure, small shape, reliable operation, high seeding efficiency, and hurt less to plants, this machine is widely applicated in our country. In the design of large quantities of data I through the search for seeder each structure of selection, calculation and eventually to finalize the design. In the structure design and calculation of the process, I make full use of university learned all aspects of professional knowledge, try to do detailed design comprehensive. At the end I teacher of meticulous direction, I continuously improve and perfect the content of my design. Keywords：Planter ；Potato ；Ladle —chain dispenser ；Fluted roller fertilizer apparatus ；Hoe ope 0 1 前言 1.1 課題的意義 馬鈴薯在我國(guó)得到廣泛地栽種，是一種高蛋白農(nóng)作物。2007 年我國(guó)馬鈴薯種植面 積約 8000 萬(wàn)畝，總產(chǎn)量超過(guò) 6800 萬(wàn)噸，占世界總產(chǎn)量的 22%左右 [1]。單從總產(chǎn)量來(lái) 說(shuō)我國(guó)已經(jīng)是世界第一，但是單產(chǎn)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美和澳洲的水平。例如，2003 年， 我國(guó)馬鈴薯的單產(chǎn)量是每公頃 14842 公斤，低于世界平均水平每公頃 16448 公斤，還 不到單產(chǎn)量最大的國(guó)家新西蘭每公頃 44248 公斤的三分之一 [2]。 我國(guó)馬鈴薯種植單產(chǎn)量很低這已是不爭(zhēng)的事實(shí)，因此，我國(guó)應(yīng)該把提高馬鈴薯的 單產(chǎn)作為目前提高馬鈴薯產(chǎn)量的首要任務(wù)。提高馬鈴薯單產(chǎn)量的措施除了改進(jìn)馬鈴薯 的種植方式外，更應(yīng)該提高機(jī)械化生產(chǎn)水平。 提高單產(chǎn)量，首要任務(wù)就是提高機(jī)械化生產(chǎn)水平。當(dāng)前，除少部分地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn) 馬鈴薯機(jī)械化或半機(jī)械化種植以外，我國(guó)大部分的馬鈴薯種植方式一直停留在傳統(tǒng)種 植的水平上，傳統(tǒng)的種植方式主要依靠人力和畜力進(jìn)行生產(chǎn)，從開(kāi)溝到覆土鎮(zhèn)壓，整 個(gè)過(guò)程勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，種植效果也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于機(jī)械化種植水平；而且我國(guó)地 域廣闊，擁有多種地型，因此需要的播種器的機(jī)型也相對(duì)不一，設(shè)計(jì)出具有較強(qiáng)適應(yīng) 性的播種器將成為未來(lái)播種器發(fā)展的必然趨勢(shì)；播種器的通用性也是一個(gè)不可忽略的 重要因素，提高播種器的通用性有助于提高播種器的使用性能，使得播種器得到充分 的利用。雖然從當(dāng)前的情況來(lái)看，我國(guó)在播種器這塊領(lǐng)域還不能一下子縮小同國(guó)外發(fā) 達(dá)國(guó)家之間的差距，但是正在將這種差距正在不斷縮小 [3]。 1.2 國(guó)內(nèi)外馬鈴薯播種器的發(fā)展 1.2.1 國(guó)外馬鈴薯播種器的發(fā)展 第二次世界大戰(zhàn)以后，歐美的許多發(fā)達(dá)國(guó)家先后完成了由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的 過(guò)度和轉(zhuǎn)化，經(jīng)過(guò)幾十年不斷地發(fā)展，其農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平已經(jīng)相當(dāng)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 [4]。 在歐美的發(fā)達(dá)國(guó)家中，馬鈴薯播種器經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展和應(yīng)用，其技術(shù)水平應(yīng)經(jīng) 達(dá)到了相當(dāng)完善的程度，無(wú)論是工作速度、生產(chǎn)效率、工作性能、播種質(zhì)量以及播種 器具的通用性和適應(yīng)性上都做得比較好。這對(duì)減少播種過(guò)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(jìn)作用。現(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家正把不斷更新播種器的工作原 理、盡量完善其結(jié)構(gòu)、延長(zhǎng)機(jī)具使用壽命、降低制造價(jià)格和維護(hù)費(fèi)用的同時(shí)提高其工 作效率以及提高播種器的通用性和適應(yīng)性作為未來(lái)更先進(jìn)的播種器研制的方向 [4]。 1.2.2 我國(guó)馬鈴薯播種器的發(fā)展 1 近年來(lái)，隨著馬鈴薯在我國(guó)的大量種植，研發(fā)并推廣與馬鈴薯生產(chǎn)相適應(yīng)機(jī)械取 得了很大的進(jìn)展 ，尤其是馬鈴薯種植機(jī)械，盡管我國(guó)機(jī)械研制和生產(chǎn)水平和歐美發(fā) 達(dá)國(guó)家還有一定的差距，但是隨著我國(guó)科研人員的努力，這個(gè)差距正在不斷地縮小。 各種先進(jìn)的馬鈴薯播種器不斷問(wèn)世，并在全國(guó)進(jìn)行大量地推廣應(yīng)用 [5]。 排種裝置仍然是播種器最為關(guān)鍵的部件，先進(jìn)的排種器和排種原理對(duì)播種器的效 率的提高有著很重要的作用，迄今為止，我國(guó)學(xué)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(pán)式排種器等，而具有我國(guó)獨(dú)創(chuàng)特色的窩 眼輪式排種器、紋盤(pán)式排種器、錐盤(pán)式精量排種器也獲得了廣泛的應(yīng)用，但是在馬鈴 薯播種器上，先進(jìn)的排種器和排種方式依然是制約播種器效率的瓶頸 [6]。因此在已經(jīng) 解決種子和播種方式的情況下研制相應(yīng)的播種器顯得是關(guān)重要。顯然，在排種器方面， 我國(guó)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(pán)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(jī)械式排種原 理也應(yīng)得到廣泛的采用。 2 總體設(shè)計(jì) 2.1 主要技術(shù)參數(shù) （1） 外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：1450mm×1100mm×950mm （2） 配套動(dòng)力：12kw （3） 生產(chǎn)效率：10acre/h （4） 工作幅寬：1100mm （5） 播種方式；平播 （6） 播種深度：60－150mm （7） 作業(yè)行數(shù)：2 行 （8） 作業(yè)行距：400mm （9） 地輪直徑：500mm （10） 作業(yè)速度：1m/s （11）傳動(dòng)形式：鏈傳動(dòng) （12）土壤工作部件：鋤鏟式開(kāi)溝器 （13）排種器：外槽輪式 （14）覆土器形式：拖環(huán)式 （15）鎮(zhèn)壓輪：復(fù)合圓錐式 （16）種箱容積：30L 2 2.2 基本結(jié)構(gòu)及工作原理 2.2.1 基本結(jié)構(gòu)： 該馬鈴薯播種器預(yù)計(jì)由機(jī)架、開(kāi)溝器、輸種管、輸肥管、覆土器、種箱、肥箱、 排種器以及鎮(zhèn)壓輪構(gòu)成，在機(jī)架的前梁上有上、下懸掛架用于與拖拉機(jī)連接；種、肥 箱側(cè)板固定在機(jī)架中間橫梁的上方，前邊為肥箱，后邊為種箱，下邊固定排肥、排種 裝置 [7]。在肥箱前面有一根安裝開(kāi)溝器的梁，通過(guò) U 型螺栓將開(kāi)溝器的扁鋼鎖住，從 而可以調(diào)節(jié)開(kāi)溝深度，開(kāi)溝器在橫梁上可根據(jù)需要進(jìn)行橫向移動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)行距；機(jī)架的 后梁用來(lái)連接鎮(zhèn)壓輪。 2.2.2 工作原理 本機(jī)通過(guò)上、下懸掛與拖拉機(jī)相連，拖拉機(jī)前進(jìn)時(shí)輸出動(dòng)力帶動(dòng)播種器工作，作 業(yè)速度為 1m/s。機(jī)具工作的動(dòng)力來(lái)源為：行走輪隨拖拉機(jī)前進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出的動(dòng)力。行走 輪隨拖拉機(jī)前進(jìn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，由行走輪傳遞動(dòng)力，在行走輪輪軸的兩端各裝一個(gè)傳動(dòng)鏈輪, 通過(guò)鏈條將力矩傳給中間傳動(dòng)鏈輪，再由中間鏈輪將動(dòng)力傳給排種排肥裝置,通常情 況下地輪直徑較大，工作時(shí)不易發(fā)生打滑等現(xiàn)象，并且傳動(dòng)可靠。播種器工作時(shí)，拖 拉機(jī)通過(guò)動(dòng)力輸出軸將動(dòng)力傳遞給行走輪，行走輪上的主動(dòng)軸將動(dòng)力傳遞給中間軸， 行走輪隨拖拉機(jī)前進(jìn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)鏈條將動(dòng)力傳給施肥、播種器構(gòu)，排出的化肥和種 子經(jīng)輸肥管與輸種管進(jìn)入開(kāi)溝器，先后進(jìn)入開(kāi)好的地溝中，為了避免燒壞種薯，化肥 應(yīng)位于種子下方 5 cm 處，覆土器進(jìn)一步覆蓋種溝，鎮(zhèn)壓輪的圓錐滾筒隨即以均勻適 當(dāng)?shù)膲毫好芊N床 [8]。 2.3 配套動(dòng)力的選用 根據(jù)我國(guó)目前所擁有的拖拉機(jī)實(shí)際情況和對(duì)機(jī)組所消耗功率的初步估算，擬采用 東風(fēng)-200 拖拉機(jī)或功率相近的相關(guān)拖拉機(jī)。 東風(fēng)-200 拖拉機(jī)的主要參數(shù)如下： 外形尺寸(cm) 2850 x1350 x1990 功率（KW） 12（14 馬力） 額定轉(zhuǎn)速（r/min） 730 驅(qū)動(dòng)型式 前輪驅(qū)動(dòng) 離合器形式 干式、雙片 制動(dòng)器 環(huán)狀內(nèi)脹式 發(fā)動(dòng)機(jī)與離合 V 帶 理論前進(jìn)速度（Km/h）如表 1： 3 表 1 東風(fēng)-200 拖拉機(jī)理論前進(jìn)速度 Table1 The therical theoretical exercise speed of Dongfeng-200 速度 前進(jìn)： 1.25 1.67 3.07 5.38 6.47 8.65 15.91 27.86 Km/h 后退： 1.46 7.59 3 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 傳動(dòng)路線的確定 傳動(dòng)路線要保證總體傳動(dòng)可靠，不影響拖拉機(jī)工作。根據(jù)整機(jī)的結(jié)構(gòu)以及拖拉機(jī) 的位置來(lái)確定傳動(dòng)路線，使馬鈴薯在工作過(guò)程中能滿足開(kāi)溝、播種、施肥和鎮(zhèn)壓等工 作的需要。 借鑒相關(guān)機(jī)型，將傳動(dòng)路線分為兩條路線。第一，行走輪隨拖拉機(jī)的前進(jìn)而轉(zhuǎn)動(dòng)， 經(jīng)過(guò)鏈傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給中間軸；第二，中間軸將動(dòng)力分別傳遞給排種機(jī)構(gòu)和排肥機(jī) 構(gòu)的轉(zhuǎn)軸，驅(qū)動(dòng)排種鏈輪和排肥槽輪轉(zhuǎn)動(dòng) 3.2 傳動(dòng)比的計(jì)算 行走輪的行駛速度取 3.6km/h，換算出來(lái)為 1m/s。行走輪的直徑為 500mm，可以 通過(guò)公式（1）計(jì)算得到行走輪軸的轉(zhuǎn)速 n1 ?dvn1? （1） 式中：v—行走輪的行駛速度 d—行走輪的直徑 經(jīng)計(jì)算得 min/381r? 按照設(shè)計(jì)要求，中間軸的轉(zhuǎn)速與行走輪軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)該相等，因此兩軸之間的傳動(dòng) 比為 1，中間軸的轉(zhuǎn)速為 38r/min，排種器的主動(dòng)輪安裝在中間軸上，因此轉(zhuǎn)速也為 38r/min。排種器的上、下鏈輪垂直安放，在工作過(guò)程中要求工作平穩(wěn)，因此兩者之 間的轉(zhuǎn)速相差不大，鏈勺的速度要求不超過(guò) 0.5m/s，最佳的速度為 0.5m/s，如果將 速度降到 0.25m/s 左右，相應(yīng)地應(yīng)該將原本要求的株距縮小 2 倍才能不影響排種效率， 再結(jié)合鏈輪的要求，最終選取排種器上、下兩鏈輪之間的傳動(dòng)比為 1.12。 4 排種器的選型設(shè)計(jì) 4.1 種箱結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì) 4.1.1 種箱尺寸的確定 4 種箱必需有足夠的容量，從而減少加種次數(shù)，一般情況下要求播種到了地頭才加 種。但是種箱容量也不能太大，那樣會(huì)增加機(jī)構(gòu)的重量，對(duì)播種器的的穩(wěn)定性產(chǎn)生不 利的影響，還會(huì)影響機(jī)組的縱向移動(dòng)性；種箱必須保證箱壁的傾斜角大于種子的自然 休止角，以保證種子能順利滑落排種器，一般情況下種薯塊的自然休止角 α=24° ~34°，這里選擇 α=30°。除此以外，種箱還應(yīng)該堅(jiān)固耐用，重量輕巧，具有一定的 剛性，并具備防水和防潮的能力；種箱要便于加種、卸種和清種，因此該機(jī)所選的種 箱形狀為錐臺(tái)型（上口直徑大，下口直徑?。?，而且上端有防護(hù)蓋加以保護(hù)。 4.1.2 種箱容積的計(jì)算 種箱的容量由播種的行距、株距，播種量和播種距離共同確定。根據(jù)以往實(shí)驗(yàn)結(jié) 論：播種器在工作時(shí)不宜播完種子箱內(nèi)的全部種薯，應(yīng)該保留至少 10%的種子余量， 避免箱內(nèi)種子太少而影響播種的質(zhì)量。預(yù)先設(shè)定該地塊的長(zhǎng)度 D=1000m，播種器往返 一次加一次種子。其種箱容積 V 可用公式（2）確定： V=1.1 LBNmax/667γ （2） L—裝滿一箱種子所能播種的最遠(yuǎn)距離。最少應(yīng)等于一個(gè)往返行程，即地塊長(zhǎng)度 的兩倍(m)，取L=2000m B—工作幅寬(m)，此處取B=1100mm Nmax—單位面積最大播種量 (kg／hm 2)，種薯的株距為120mm，則在100m內(nèi)需要 播種略為833個(gè)，每個(gè)種子大約重50g，算出Nmax≈41.65kg γ—種子的單位容積質(zhì)量(kg/L)，1L=1000000cm 3 因此單位容積內(nèi)能容納尺寸規(guī) 格為20mm×20mm×20mm的種薯125個(gè)，每個(gè)種薯平均重50g，算出來(lái)γ的值大約為 7.25kg/L 取L＝2000；B＝1.1；N max＝41.65； r＝7.25。 代入公式（2）得： V =20.8433（L) 實(shí)際中種箱的容積往往要比設(shè)計(jì)數(shù)值稍微大一些，因此本次設(shè)計(jì)取種箱的容積 為 30 升。 4.2 排種器的選型與計(jì)算 對(duì)馬鈴薯播種器來(lái)說(shuō)，排種器是其最核心的部件，其性能的優(yōu)劣將直接影響播 種器的播種質(zhì)量，因此，對(duì)排種器的要求是很高的。 4.2.1 馬鈴薯播種器對(duì)排種器的性能要求 5 （1）排種器應(yīng)該具備較大的排種均勻性和穩(wěn)定性，能均勻連續(xù)地排種，并且能在 不同外界條件下作業(yè)，其播量要保持穩(wěn)定，排種要均勻； （2）具有較強(qiáng)的通用性和適應(yīng)性，播量調(diào)節(jié)范圍大； （3）對(duì)種子的損傷率較小，一般要求不超過(guò) 3%； （4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，易于制造和維護(hù)，調(diào)整方便； （5）漏種率和重播率低，皆要求不超過(guò) 3%。 4.2.2 現(xiàn)有排種器的類(lèi)型和特點(diǎn) 排種器種類(lèi)很多，通常按播種方式分為撒播器、條播排種器和點(diǎn)播排種器三大類(lèi)。 其中應(yīng)用得最廣泛的是外槽輪式排種器，其由排種器盒、排種軸、外槽輪、阻塞輪、 花型擋環(huán)及清種舌等組成。排種器盒裝在種子箱下面，種子通過(guò)箱底開(kāi)口流入盒內(nèi)。 排種軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，外槽輪及花型擋環(huán)可防止種子從槽輪兩側(cè)流出。雖然這種排種器結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、制造容易、使用方便、通用性好、適應(yīng)性能廣，而且國(guó)際上已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，但是 它也存在不可忽略的局限性，對(duì)于馬鈴薯塊莖這樣的種子，外槽輪是排種器并不能降 低其漏種率和對(duì)種子的損傷率，也不能夠提高播種的穩(wěn)定性，因此需要選擇一種結(jié)構(gòu) 更簡(jiǎn)單，效率和播種質(zhì)量更好的排種器，經(jīng)過(guò)對(duì)所有可能的排種器（如夾持式，外槽 輪是，帶輪式等）的比較，最終決定選取升運(yùn)鏈?zhǔn)脚欧N器，這種排種器的前身是 70 年代后期美日等發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛采用的舀上杯鏈?zhǔn)脚欧N器 [10]。 4.2.3 排種器的選型 （1）升運(yùn)連式排種器的選型及結(jié)構(gòu):根據(jù)馬鈴薯種塊的特性，該馬鈴薯播種器決定選 用單排式升運(yùn)鏈?zhǔn)脚欧N器。其結(jié)構(gòu)如圖 1： 6 圖 1 升運(yùn)鏈?zhǔn)脚欧N器 Fig1 The labe—chain dispenser （2）工作原理：行走輪隨著播種器的前進(jìn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，行走輪上的軸作為動(dòng)力傳遞軸 并通過(guò)中間軸將動(dòng)力傳遞到排種器的小鏈輪上，小鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)升運(yùn)鏈以一定的 速度上升，固定在升運(yùn)鏈上的取薯勺每次舀取一個(gè)種薯塊，并通過(guò)上鏈輪和護(hù)種管壁 將種薯塊運(yùn)送到輸種管里，再經(jīng)開(kāi)溝器落到地溝，從而實(shí)現(xiàn)播種的過(guò)程。 （3）升運(yùn)鏈?zhǔn)脚欧N器工作性能的結(jié)構(gòu)參數(shù):根據(jù)馬鈴薯播種器的設(shè)計(jì)要求和參考 有關(guān)文獻(xiàn)，主要有以下結(jié)構(gòu)參數(shù) [10]： 1．取薯勺速度 v：取薯勺線速度與作業(yè)速度成正比，試驗(yàn)表明，當(dāng)取薯勺速度 不超過(guò) 0.5 m/s 時(shí)，播種質(zhì)量較好。當(dāng)鏈輪線速度為 0.55 m/s 時(shí)，作業(yè)質(zhì)量有所下 降，即漏播稍有增加，但基本上能滿足農(nóng)業(yè)技術(shù)的要求。若取薯勺速度大于 0.55 m/s 時(shí)，作業(yè)質(zhì)量則顯著變壞，漏播嚴(yán)重。因此鏈輪線速度最高作業(yè)速度不超過(guò) 0.5 m/s。 2．鏈輪轉(zhuǎn)速 n：鏈輪轉(zhuǎn)速過(guò)低，脈動(dòng)頻率低，排種均勻性差；轉(zhuǎn)速過(guò)高，又會(huì) 使傷種率增加的同時(shí)加大漏種率。根據(jù)馬鈴薯種子的播種要求，此次設(shè)計(jì)選用最大轉(zhuǎn) 速不超過(guò) 40r/min 的鏈輪。 3．鏈條的工作長(zhǎng)度 L：鏈條的長(zhǎng)度太大，將會(huì)增大兩鏈輪之間的中心距，從而 增大輸種的距離；長(zhǎng)度太短又會(huì)造成輸種時(shí)種薯來(lái)不及緩沖而從取薯勺滑落，從而降 7 低了排種的均勻性。因此鏈條的工作長(zhǎng)度應(yīng)該根據(jù)最合適的中心距來(lái)選取。一般鏈條 長(zhǎng)度在 2m 左右，種子的升運(yùn)高度不超過(guò) 500mm 。 4．取薯勺的形狀：對(duì)于單邊最大尺寸為 20mm 的馬鈴薯種塊，取薯勺需要保證 種薯塊在升運(yùn)的過(guò)程中不要出現(xiàn)滑落的情況，而且背面要光滑，不能傷種；取薯勺要 輕，因此取薯勺都是用厚度為 1.2mm 的鐵皮沖壓而成。 4.2.4 中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 中間所傳遞的扭矩 T=3015789 N·mm,選軸的材料為 45（調(diào)質(zhì)） ，根據(jù)參考文獻(xiàn)[9]， 取 =112oA dmin=A0 = 112× = 28.9mm （3） 輸出軸的最小直徑用來(lái)安裝聯(lián)軸器，為了使所選軸的直徑 d1-2與聯(lián)軸器的孔徑相 適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tca=KAT1，考慮轉(zhuǎn)矩變化取 KA=1.3 Tca=KAT=1.3×3.02×106N·mm=3926000N·mm （4） 按照計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩選擇 HL1 型聯(lián)軸器,聯(lián)軸器的孔徑為 30mm，故取中間軸的 最小直徑為 30mm。 根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，軸段的右端需制出一軸肩，故取第二段軸的直 徑為 35mm，左端采用軸段擋圈定位，按軸段直徑取擋圈直徑為 36mm,半聯(lián)軸器與軸配 合的彀孔長(zhǎng)度為 44mm，為了保證軸段擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故 中間 段的長(zhǎng)度應(yīng)比 L1略短，取 l1-2=42mm; 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受到軸向力與徑向力的共同作用，故選單列圓錐 滾子軸承 [9]。參照工作要求并根據(jù) d2-3=35mm，選取 30203 型號(hào)。其尺寸為 d×D×T＝ 17×40×13.25，故取 d3-4=40mm； 右端滾動(dòng)軸承采用軸肩定位，定位軸承軸肩高度為 4mm 取安裝鏈輪的軸段直徑 d4-5=44mm，齒輪的左端與軸承采用套筒定位，由上以求的 齒輪的齒寬為 80mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段的長(zhǎng)度應(yīng)略短于齒寬的 長(zhǎng)度，故取 l4-5=78mm，齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度 h＞0.06d，故取 h=2mm， 則軸環(huán)的直徑 d5-6=50mm，軸環(huán)寬度 b≥1.4h，取 l5-6=3mm 8 軸承端蓋的總寬度為 10mm.取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 l=15mm, 故取 l2-3=25mm。 取齒輪距箱體內(nèi)壁之間的距離為 8mm，考慮到箱體鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位 置時(shí)，應(yīng)距箱體一定距離 s，取 s=4mm，已知軸承寬度為 13.5mm，所以 l3-4=T+s+a+(80-78)=13.5+4+8+2=27.5mm (5) 齒輪，半聯(lián)軸器采用的周向定位均采用平鍵連接，按 d4-5=25mm 查得平鍵截面 [9] b×h=8×7，鍵槽的長(zhǎng) 50mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇輪 轂與軸的配合為 H7/n6，同樣半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵 5mm×5mm×12mm，半聯(lián) 軸器與軸的配合為 H7/k6，滾動(dòng)軸承與軸的定位采用過(guò)渡配合來(lái)保證，此處選軸的尺 寸公差為 m6。 確定軸上圓角和倒角尺寸 [9]，取軸段倒角為 2×45° 求軸上載荷： 把軸當(dāng)做簡(jiǎn)支梁，支點(diǎn)取在軸承中點(diǎn)處，即去軸承寬度的 1/2 為支撐，由于軸所 受的力為空間力系，將作用在軸上的力分解為垂直面和水平面 求水平支反力： 平衡條件 ΣM c=0：F HN1(59.75+57.75) －388.99×117.5=0 ΣF z=0：F HN1＋F HN2－F r=0 FNv1＝F Nv2=194.5N 水平面 4~5 段的彎矩彎矩圖 2（b）： MH1=194.5×59.75=11621.4N·mm MHV2=194.5×57.75=11232.4N·mm 求垂直支反力： 由平衡條件 ΣM c=0：F Nv1(59.75+57.75) －145.99×117.5=0 ΣF y=0：F Nv1＋F Nv2－F r=0 FNv1＝F Nv2=73N 垂直面 4~5 段的彎矩圖 2（c）： MV1=73×59.75=4361.75N·mm MV2=73×57.75=4215.75N·mm 計(jì)算合成彎矩，畫(huà)出彎矩圖 2（d） M1= =12412.9N·mm M2= =11997.5 N·mm (6) 9 圖 2 中間軸的載荷分析圖 Fig2 Intermediate shaft load analysis diagram 計(jì)算危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩： 由合成彎矩圖可知軸的 4~5 段為危險(xiǎn)截面，去扭矩校正系數(shù)為 α=0.6 MB= =3806720 N·mm (7) 6) 危險(xiǎn)截面的校核： [σ e]= =9.3MPa<[σ e]w (8) 式中[σ e]w是根據(jù)軸的材料為 45 鋼，調(diào)制處理[σ -1]w=60，所以該軸安全。 4.2.5 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 選擇鏈輪齒數(shù) z1,z2 和確定傳動(dòng)比 i 10 在上文中已確定了傳動(dòng)比 1.12，鏈輪齒數(shù) z1=19 已知公式（9） zi12? （9） 求得 =21z2 根據(jù)鏈傳動(dòng)的工作情況、主動(dòng)鏈輪齒數(shù)和鏈條排數(shù)，將鏈傳動(dòng)所傳遞的功率修正 為當(dāng)量單排鏈的計(jì)算功率 [9]： pkzAac? （10） 式中：Ka—工況系數(shù)（見(jiàn)參考資料[9]內(nèi)表 9-6） Kz—主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)（見(jiàn)參考資料[9]內(nèi)圖 9-13） Kp—多排鏈系數(shù)，本設(shè)計(jì)中為雙排鏈 Kp=1.75 P—傳遞的功率，KW。 通過(guò)公式（10）求得單排鏈的功率 P=8.9 KW 鏈條幸好根據(jù)當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率 P 和主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速 n1 決定，通過(guò)查參考 資料[9]內(nèi)圖 9-11 和表 9-1 的數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)選用鏈條節(jié)距為 p=25.4mm，長(zhǎng)度略為 2.24m 的 16A 型滾子鏈 [9]。 通過(guò)公式（11）計(jì)算鏈速 v 確定潤(rùn)滑方式 106021??pvnz （11） 求得鏈速 v=0.27m/s.根據(jù)求出的鏈速通過(guò)查找參考資料[9]內(nèi)表 9-7，確定其潤(rùn) 滑方式為定期人工潤(rùn)滑 [9]。 4.2.6 升運(yùn)鏈相關(guān)系數(shù)的確定 （1）最開(kāi)始設(shè)定的理論株距為 120mm，因此在行走輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈后所需要播種的個(gè) 數(shù) n 可以通過(guò)公式（12）計(jì)算得到： 120DLn?? （12） 11 式中： L——行走輪的周長(zhǎng)； D——行走輪的直徑。通過(guò)已知數(shù)據(jù) D=0.5m。 算得 n=13 個(gè) （2）取薯勺之間的間距即株距 B 本設(shè)計(jì)選用的鏈條節(jié)距為 p=25.4mm，長(zhǎng)度略為 2.24m 的 16A 型滾子鏈，鏈條的 速度略為 0.27m/s，是最佳速度 v=0.5m/s 的 0.54 倍，因此可以通過(guò)縮小株距來(lái)滿足排 種的需要，即將株距縮小到原來(lái)的 0.54 倍，再根據(jù)節(jié)距和鏈條長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行調(diào)整。通過(guò) 計(jì)算，整個(gè)鏈條共有 88 節(jié)，為了達(dá)到最佳的排種效果，需要 24 個(gè)取薯勺，因此其中 16 個(gè)取薯勺由 4 個(gè)鏈結(jié)組成，另外 8 個(gè)由 3 個(gè)鏈結(jié)組成。因此每個(gè)取薯勺之間的平均 距離也就是株距 B=88/24×25.4≈93mm，能保證有足夠的空間來(lái)克服充不上種的情況。 （3）取薯勺尺寸的確定 通過(guò)查閱相關(guān)取薯勺的資料，以及對(duì)馬鈴薯種塊在取薯勺內(nèi)的受力情況的分析， 為了使種塊不至于從勺內(nèi)落下，多余的種子也不能穩(wěn)定在勺內(nèi)，要求取薯勺的寬度要 大于種子長(zhǎng)度的 0.5 倍且小于種子厚度的 1.5 倍。因?yàn)榉N子的尺寸規(guī)格為 20mm×20mm×20mm，這里取取薯勺的寬度應(yīng)為 20×1.25mm=25mm。同時(shí)為了取 薯時(shí)有足夠的時(shí)間和空間，取薯勺的長(zhǎng)度尺寸也必須大于種塊長(zhǎng)度的 1.5 倍，因此長(zhǎng) 度至少為 20×1.5=30mm，這里取 35mm。通過(guò)查閱《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 （陳志， 2007） ，可知種薯塊的自然休止角一般為 30°，因此取薯勺內(nèi)的角度應(yīng)小于或等于其自 然休止角，這里也取 30°。 5 排肥器的選型設(shè)計(jì) 5.1 排肥器的性能要求 （1）排肥量穩(wěn)定、均勻，不受肥箱內(nèi)肥料的多少、地形傾斜起伏及前進(jìn)速度等因 素的影響。 （2）通用性好，能施多種肥料。要求排肥器除了能排施流動(dòng)性好的顆粒狀化肥和 復(fù)合顆?；释?，也能排施流動(dòng)性差的粉狀化肥。 （3）排肥量調(diào)節(jié)靈敏、準(zhǔn)確，調(diào)節(jié)范圍能適應(yīng)不同化肥品種與不同作物的施用要 求。 （4）工作阻力小，使用調(diào)節(jié)方便，便于作業(yè)后清理殘茬化肥。 （5）排肥器所有與肥料接觸的機(jī)構(gòu)、零件最好采用防腐耐磨材料制造 [11]。 12 5.2 選用排肥器的種類(lèi)和特點(diǎn) 常用的化肥排肥器有以下幾種類(lèi)型：外槽輪式排肥器、星輪式排肥器、螺旋式排 肥器、水平刮板式排肥器、攪撥輪式排肥器、振動(dòng)式排肥器 [11]。 在馬鈴薯的種植過(guò)程中，不同的化肥往往需要選用不同的排肥器，馬鈴薯播種的 時(shí)候所用的一般是硫酸銨或磷酸二銨等顆粒化肥，其含水率都低于 1%。 通過(guò)對(duì)以上幾種排肥器的比較以及馬鈴薯施肥的要求，本次設(shè)計(jì)選用移動(dòng)式外槽 輪排種器。這種排肥器的優(yōu)點(diǎn)在于其可以把它的槽輪換成齒輪，工作原理也與槽輪時(shí) 相同。槽輪輪式排肥器一般用于排施流動(dòng)性教好的顆粒狀化肥，具有較好的排肥穩(wěn)定 性和均勻性，但缺點(diǎn)是不能用于排施流動(dòng)性差的化肥 [11]。 其結(jié)構(gòu)如圖 3: 1.卡箍 2.軸銷(xiāo) 3.花形擋圈 4.外槽輪 5.阻塞套 6.排肥軸 7.排肥舌軸 8.排肥盒 9.排肥舌 圖 3 移動(dòng)式外槽輪排肥器 Fig3 The fluted roller fertilizer apparatus 5.3 排肥量的計(jì)算 外槽輪排肥器的排肥量可以通過(guò)公式（13）計(jì)算: ??????????tdLrQfaq0 （13） 式中： 13 d—外槽輪的直徑，d 取 45mm L—外槽輪的有效長(zhǎng)度，L 取 126mm r—肥料的密度，施用的化肥為磷酸二銨，其密度為 789g/L。 a0—槽內(nèi)肥料充滿系數(shù)，一般取 0.7 fg—單個(gè)凹槽的截面積，通過(guò)實(shí)驗(yàn)計(jì)算選取 fg=66.76mm2 t—槽輪凹槽節(jié)距。通過(guò)計(jì)算得到 t=dπ/z=20.2mm λ—帶動(dòng)層特性系數(shù)。取 0.5 經(jīng)計(jì)算得 Q≈5.5kg/acre，這里取 6kg/acre 6 開(kāi)溝器的選型設(shè)計(jì) 6.1 開(kāi)溝器的性能要求 開(kāi)溝器是播種器上重要的部件之一，其功用是開(kāi)溝、整理種床、自動(dòng)覆土和導(dǎo)種、 肥入土，開(kāi)溝器工作性能的好壞將直接影響播種質(zhì)量和種子發(fā)芽生長(zhǎng)條件。因此，開(kāi) 溝器應(yīng)滿足如下幾個(gè)條件 [12]： （1）開(kāi)溝直、深淺一致，幅寬合適，溝底平整，有一定的自動(dòng)覆土功能； （2）有良好的入土性能，不壅土、不纏草、不堵塞、阻力小、工作可靠； （3） 使種子全部落如溝底，行內(nèi)種子分布幅度、均勻度應(yīng)符合農(nóng)業(yè)技術(shù)要求。 6.2 現(xiàn)有開(kāi)溝器的種類(lèi)和特點(diǎn) 根據(jù)開(kāi)溝器的入土角不同可分為銳角和鈍角二種 [12]。 ⑴ 鋤鏟式開(kāi)溝器：屬于銳角型開(kāi)溝器，工作時(shí)開(kāi)溝器隨著播種器向前移動(dòng)，土 壤在鏟前突起，兩側(cè)土壤受擠壓而分開(kāi)，開(kāi)溝器離開(kāi)后溝壁上的土壤自行下落覆蓋種 子。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、入土能力強(qiáng)、工作阻力小。缺點(diǎn)是易壅土和纏草，會(huì)使干濕 土混雜，高速作業(yè)時(shí)播深不穩(wěn)。 ⑵ 雙圓盤(pán)開(kāi)溝器：鈍角型開(kāi)溝器，主要由一對(duì)平面圓盤(pán)、開(kāi)溝器體、圓盤(pán)軸和 散種板組成。工作時(shí)，兩圓盤(pán)向前滾動(dòng)，利用兩圓盤(pán)在前下方一點(diǎn)（稱聚點(diǎn)）接觸所 形成的夾角，將土壤向兩側(cè)擠壓，開(kāi)成中間代郵凸尖的溝（溝底呈 W 形） 。種子和肥 料由種、肥輸入管通過(guò)開(kāi)溝器體上的種、肥輸送筒落入溝底。工作平穩(wěn)、溝形整齊、 不亂土層、斷草能力強(qiáng)。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大，工作阻力大。 ⑶ 芯鏵式開(kāi)溝器：銳角型開(kāi)溝器，工作時(shí)先由芯鏵入土開(kāi)溝，兩個(gè)側(cè)板向兩側(cè) 分土形成種溝。開(kāi)溝寬度大、入土性能好，但工作阻力大。 14 ⑷ 滑刀式開(kāi)溝器：鈍角型開(kāi)溝器，工作時(shí)滑刀在豎直方向切入土壤，刀后側(cè)板 向兩側(cè)擠壓土壤形成種溝。特點(diǎn)是靠重力入土，溝深穩(wěn)定、溝形整齊、不亂土層，斷 草能力強(qiáng)、工作阻力大。 6.3 開(kāi)溝器的選型 馬鈴薯播種器通常在新耕地上進(jìn)行播種，新耕地的雜草和殘茬對(duì)開(kāi)溝器的影響不 大，出現(xiàn)纏繞和堵塞的幾率不大，再考慮到開(kāi)溝的性能和經(jīng)濟(jì)因素，本設(shè)計(jì)選用鋤鏟 式開(kāi)溝器，鋤鏟式開(kāi)溝器由翼鏟、筒身和深淺調(diào)節(jié)扁鋼組成 [12]。 其優(yōu)點(diǎn)是： （1)開(kāi)溝深度大，因?yàn)橐箝_(kāi)溝深度最大達(dá)到 180mm，上述幾種開(kāi)溝器只有鋤鏟 式能達(dá)到要求； (2)開(kāi)出的地溝平整、開(kāi)闊，受地形的影響較小； (3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造與維護(hù)。 6.4 開(kāi)溝器結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 6.4.1 入土角 α 的確定 入土角 α 選得過(guò)大，開(kāi)溝器工作時(shí)土壤上移大，土層也抬得高，并有相互混亂 的趨勢(shì)，同時(shí)還會(huì)加大工作阻力；入土角也不能選得過(guò)小，過(guò)小的入土角將會(huì)造成刃 部強(qiáng)度減弱。通常情況下入土角的取值范圍在 30°～50° 之間，為了保證入土能力，因 此入土角不應(yīng)該取得太小，這里取入土角為 45°。 6.4.2 切土角 β 的確定 切土角過(guò)大，土壤易被推向兩側(cè)，造成土壤外翻，影響覆土性能；同樣切土角也 不能太小，太小的切土角將嚴(yán)重影響鏟面的高度。一般情況下 β 值一般在 20°～30°之間選取，特殊情況下可以取得小一點(diǎn)，這里取 β=20°。 6.4.3 鏟翼張角 γ 的確定 γ 過(guò)大，翼鏟就會(huì)增大，使得雜草不易沿刃口滑過(guò)，容易發(fā)生纏草、壅土、堵土 等現(xiàn)象。γ 過(guò)小時(shí)，翼鏟切斷草根的能力就會(huì)減弱。為使雜草沿翼鏟刃緣向后滑切， γ 一般應(yīng)該取 75°～85° ，這里取 γ=80° 6.4.4 開(kāi)溝器外形尺寸的確定 深度調(diào)節(jié)扁鋼的尺寸為：40mm×20mm 開(kāi)溝器體尺寸長(zhǎng)×寬×高：173mm×120mm×505mm 7 輸種管的選型設(shè)計(jì) 7.1 輸種管的性能要求 15 輸種管的作用主要是將排種器排出的種子導(dǎo)入開(kāi)溝器，使種子能夠順利落入種溝 內(nèi)，它對(duì)排種的均勻性有很大的影響。馬鈴薯播種器對(duì)輸種管的要求有 [13]： （1）對(duì)種子流的干擾小， 能保證種子能自由流動(dòng)，不致降低排種的均勻性； （2）有足夠的伸縮性并能隨意擾曲，從而能夠適應(yīng)開(kāi)溝器的升降和調(diào)節(jié)。輸種管 一般要求鉸接在排種器上，能在各個(gè)方向擺動(dòng)的同時(shí)不影響種子通過(guò)； （3）應(yīng)該具有一定的伸縮量、彈性和彎曲度，并能耐腐蝕。除此以外還有要一定 的圓度，不能變癟； （4）結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，易于制造和維修。 7.2 輸種管的選型 在本設(shè)計(jì)中，考慮到馬鈴薯種塊的形狀和對(duì)導(dǎo)種管的要求，設(shè)計(jì)選用螺旋骨 架型塑料管。這種輸種管是用 1mm 厚的鋼絲或尼龍絲作骨架纏敷塑料薄膜并通過(guò) 加熱制作而成，管內(nèi)壁光滑，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、彎曲靈活、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn) [13]。 7.3 輸種管參數(shù)的確定 7.3.1 輸種管的直徑 輸種管的最小直徑應(yīng)根據(jù)作物的最大播量和種子的物理特性（如種塊形狀和尺寸， 種塊與管壁的摩擦系數(shù)等）加以確定。輸種管的最小直徑應(yīng)與種子在輸種管內(nèi)自由降 落時(shí)的擴(kuò)散范圍相適應(yīng)。根據(jù)以往實(shí)驗(yàn)：有三分之二的馬鈴薯單邊種子尺寸集中在 20mm 范圍以內(nèi)，因此輸種管的最小直徑一般為 26mm，最大直徑 40mm。如圖 4： 圖 4 輸種管 Fig4 The matering tube 7.3.2 輸種管的傾斜度與長(zhǎng)度 輸種管的傾斜度和長(zhǎng)度都應(yīng)該根據(jù)不同類(lèi)型播種器的結(jié)構(gòu)需要、排種器的特點(diǎn)和 對(duì)種子落到地溝底部的要求進(jìn)行確定。 16 一般情況下，橡膠輸種管的傾斜角為 50°。其長(zhǎng)度通過(guò)公式(14) 進(jìn)行計(jì)算 L=H/sinα （14） 式中 ： H——種子從排種口下落到開(kāi)溝器體接種口的垂直距離 Α——輸種管的傾斜角 算得 L 的值為 225mm 8 覆土器的選型設(shè)計(jì) 8.1 覆土器的種類(lèi)和特點(diǎn) 播種器上常用的覆土器有鏈環(huán)式、彈齒式、爪盤(pán)式、圓盤(pán)式、刮板式等，其中鏈 環(huán)式、彈齒式、爪板式為全幅覆蓋，常用于行距較窄的谷物條播機(jī)。圓盤(pán)式和刮板式 覆土器，則用于行距較寬、所需覆土量大、要求覆土嚴(yán)密并有一定起壟作用的中耕作 物播種器 [14]。 8.2 覆土器的選型 考慮開(kāi)溝器以及本機(jī)結(jié)構(gòu)，決定選用拖環(huán)式覆土器。如圖 5： 圖 5 拖環(huán)式覆土器 Fig5 The link covering device 8.3 覆土器性能結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 拖環(huán)直徑 D=280mm 鏈環(huán)長(zhǎng)度 L=15mm 兩環(huán)間距離 L1=120mm 掛鉤有效直徑 D1=10mm 17 整個(gè)部件有效工作高度 H=375mm（可調(diào)） 9 鎮(zhèn)壓輪的選型與設(shè)計(jì) 9.1 鎮(zhèn)壓輪的使用條件 通過(guò)鎮(zhèn)壓輪的鎮(zhèn)壓作用，能使種子與濕土壤接觸更加緊密，有利于種子的發(fā)芽和 生長(zhǎng)，可減少水分的蒸發(fā)，有利于土壤保墑，還可以增強(qiáng)土壤毛細(xì)管的作用 [15]。鎮(zhèn) 壓輪對(duì)土壤的壓強(qiáng)主要根據(jù)土壤性質(zhì)、水分、密度和作物的要求而定，一般為 30～50kPa。而鎮(zhèn)壓輪的壓力大小取決于其自身的重量和作用在它上面的附加重量。 壓緊后土壤的容重一般為 8～1.2g/cm 2 9.2 設(shè)計(jì)要求 （1）轉(zhuǎn)動(dòng)靈活 （2）鎮(zhèn)壓力可調(diào)； （3）鎮(zhèn)壓后地表不產(chǎn)生鱗狀裂紋； （4）不壅土，不纏草 [15]。 9.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 現(xiàn)有的馬鈴薯播種器中的鎮(zhèn)壓輪, 一般采用常規(guī)鎮(zhèn)壓輪。其質(zhì)量輕, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 壓 而不實(shí), 影響種植作業(yè)質(zhì)量。該設(shè)計(jì)選取了一種鎮(zhèn)壓效果好且有利于防寒保溫、抗旱 保墑和能促進(jìn)種子早期出苗及幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育的圓錐式凹型鎮(zhèn)壓輪 [16]。 要使鎮(zhèn)壓輪能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少工作中出現(xiàn)滑移與壅土的現(xiàn)象，則鎮(zhèn)壓輪的直徑應(yīng) 滿足公式（15）: Smax≥2WT/D （15） 因?yàn)?Smax=Qf，則 D≥2WT/（Qf ） （16） 式中 : Smax—土壤對(duì)鎮(zhèn)壓輪表面的最大附著力 Q—鎮(zhèn)壓輪的負(fù)荷 f—土壤對(duì)鎮(zhèn)壓輪的附著系數(shù)，通過(guò)查表可知 f 一般取 0.4 WT—軸套產(chǎn)生的摩擦力矩 D—鎮(zhèn)壓輪的直徑 由上面式子（15）和（16）可知，鎮(zhèn)壓輪要想正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須有足夠大的附著力。 土壤對(duì)鎮(zhèn)壓輪的附著系數(shù) f 取決于輪緣的材料和土壤的條件，在一定情況下 f 是個(gè)常 數(shù)。雖然增大鎮(zhèn)壓輪的負(fù)荷可以提高土壤對(duì)輪緣的附著力，但是增大鎮(zhèn)壓輪的負(fù)荷無(wú) 18 疑會(huì)使輪子下陷程度增大，輪子行駛的阻力增加，同時(shí)還會(huì)加大對(duì)土壤的壓實(shí)程度， 從而造成對(duì)種子發(fā)芽的不利后果。因此最好的途徑是減小軸套中產(chǎn)生的摩擦力矩，那 就要求使用在軸套中產(chǎn)生摩擦力矩較小的滾動(dòng)軸承。同樣增大輪子的直徑也能有利于 鎮(zhèn)壓輪的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 通過(guò)分析和計(jì)算，鎮(zhèn)壓輪的直徑 D 的取值為 400mm，寬度為 120mm。鎮(zhèn)壓輪的結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 6： 圖 6 鎮(zhèn)壓輪裝置 Fig6 The compacting wheel 10 行走輪的選型設(shè)計(jì) 10.1 行走輪的設(shè)計(jì)要求 在該播種器中，行走輪不僅起限深作用，而且還是排種、排肥的主動(dòng)輪。因而在 設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面著手 [17]： （1）具有較大的強(qiáng)度、剛度等機(jī)械性能； （2）滑移系數(shù)較小，一般不要超過(guò) 10%，從而提高播種的均勻性； （3）對(duì)地表不平性具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，避免在地表高低不平的情況下，出現(xiàn)作為 驅(qū)動(dòng)排種器、排肥器的行走輪輪被架空而不轉(zhuǎn)動(dòng)，造成不排種、肥的問(wèn)題。 10.2 行走輪的結(jié)構(gòu) 通常情況下，行走輪直徑越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)越容易，從而打滑率越小，因此直徑越大 播種越均勻。本次設(shè)計(jì)為了使行走輪的大小與機(jī)具空間相協(xié)調(diào)，特將其直徑設(shè)計(jì)為 500mm(行走輪圈外徑)，寬度為 80mm，如圖 7。 10.3 行走輪的安裝 行走輪安裝在地輪軸上，兩端各緊挨著鏈輪，兩輪間的距離為 400mm。 19 圖 7 行走輪 Fig7 The road wheel 10.4 行走輪轉(zhuǎn)速的計(jì)算 按照設(shè)計(jì)要求和參考有關(guān)資料，該播種器生產(chǎn)率為 3.2~4.1km2/h，幅寬 1100mm，因此，機(jī)器的行進(jìn)速度為 [18]： （17）s/m1.~79.0365.10~.4bsv????????? 取平均速度為 v=1m/s，按照配套拖拉機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸和常用播種器的地輪大小，取行走 輪直徑為 500mm，有公式（10-1）： （18） rnwrv602?? 式中 ——行走輪的速度（