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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
附 錄
Seeder history and introduction
he first century B.C., China has good, this is to promote the use of the world's earliest drill machine, today is still in the north of equal applications.
1636 in Greece first Taiwan machine made. In 1830, russians in livestock HuaLi more on LiBo machine made. 1860 years later, the countries such as Britain and started mass production work grain suitable drill. After the 20 th century have appeared traction and hanging drill machine, and the use of grain strength of the machine. 50 s development precision machine. China from the 1950 s to introduce grain suitable drill, cotton machine, etc. 60 s has developed into a suspension type grain machine, centrifugal machine, universal frame and gas suction style such as machine machine DuoZhong type, and grinding lines to the development of the device. In the 70 s, has formed the seeding machine general machine and grain joint seeder two series, and has developed precision machine.
Europe first Taiwan machine made in 1636 in Greece. In 1830, the russians in livestock HuaLi more on the sowing device LiBo machine made. Britain, the United States and other countries in 1860 years later started mass production work grain suitable drill. 20 centuries later period, there appeared the traction and hanging drill machine, and the use of grain strength of the machine. In 1958, Norway appear first Taiwan centrifugal machine, 50 s gradually developed all kinds of precision machine.
China in the 1950 s introduced from abroad grain suitable drill, cotton machine, the '60 s and has successfully developed suspension type grain machine, centrifugal machine, universal frame and gas suction style such as machine machine DuoZhong models, and has developed grinding lines of the device. In the 70 s, has formed the seeding machine general machine and grain joint seeder two series and production. For grain and intertillage crops, grasses, and all kinds of vegetables with suitable drill and XueBo machine are already widely used. At the same time, also has developed DuoZhong precision machine.
Corn is uniform, sowing machine depth is consistent, stable, cover earth good row spacing, save seeds, work efficiency higher characteristic. The correct use of machine should pay attention to the following points: master 10
1 in the maintenance of the field before operation to clean up the trash and sowing the device on the open ditch the winding grass, clay, ensure good condition, and the tractors and the transmission, the rotation of the machine parts, according to the requirements of the manual filling lubricating oil, especially every time before operation should pay attention to the transmission chain lubrication and a tight situation on the fastening bolts and sowing.
2 frame can't tilt seeder and tractors to hook up may not be tilt, work should make frame a state level before and after.
3 do well adjusted according to the instructions of the rules and regulations of the main requirements, the rate, open ditch is the spaced, open ditch crackdown on the depth of the wheel turns the soil suitable.
4 attention and good seed to join the seeds of seeds, where there is no box small, Bi, miscellaneous, to ensure the effectiveness of the seeds; Second seed box with kind of quantity of at least to add to that cover the box of entrance, in order to ensure the smooth.
5 test broadcasts to ensure the quality of the large area, seeded before sowing, must hold to test broadcasts 20 meters, observe the machine work. Please agricultural technology personnel, local farmers consultation, testing confirmed that meet local agricultural demands, and then carry on large area sown.
6 note of uniform linear driving NongJiShou choose the assignment walking routes, should guarantee and kind of and mechanical in and out of convenience, planting time to pay attention to more uniformly and in a straight line, line, not fast and slow or stop the leak, lest the replay, broadcast; To prevent the open ditch jams, the rise and fall of machine to are on the march, when turning back or operation should be filed seeder.
7 was the first out first broadcast to rolling out, out, was hard by deep too shallow.
8 often observed planting time constant observation of the device, open ditch device, the cover and transmission's work, such as the clogging, clay, winding grass, seed cover lax, shall be ruled out in time. Adjustment, repair, lubrication or cleaning the winding grass, etc, must be in after parking.
9 protect parts of the machine work, it is strictly prohibited to scale back or sharp turn and the ascension of the machine should slow or land, lest attaint parts.
10 note seed box when the seeds of the homework seed shall be not less than 1/5 of the seed case volume; Transportation or transfer in the plot, when the seed shall not be equipped with seeds, the more can pack other weight.
Corn seeder troubleshooting
1 the device not discharge. The main reason is the transmission gear meshing, or no shaft head the row gear square hole to wear, the adjustment, maintenance or replacement.
2 individual the device does not work. The reason is the individual the box seed the scaffolding or the device to be sundry congestion, mouth should clean up sundry; The shaft and individual the tank round of connection pin broken, should be replaced pins; Individual the box of plug-in boards should not open, pull open plug-in boards.
3 the device to the individual, but a groove no seed. The reason is the open ditch or lose jam (occurs in pipe by land wheel of the open ditch device on), should be clear, forming and take corresponding measures to prevent sundry fall into the open ditch.
4 the constantly, out of control. The reason is the separation of the poles clutch fall off or separation clearance sales is too small, and should be put on pins and to lock, or adjust the separation clearance.
5 the intermittent, seeded not divide evenly. The reason is transmission gears mesh clearance is too large, gear sliding, should be adjusted; The clutch spring bounce is too weak, gear to ski, should be adjusted or replace the spring.
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播種機歷史及簡介
公元前1世紀，中國已推廣使用耬，這是世界上最早的條播機具，今仍在北方旱作區(qū)應(yīng)用。
1636年在希臘制成第一臺播種機 。1830 年俄國人在畜力多鏵犁上制成犁播機。 1860年后，英美等國開始大量生產(chǎn)畜力谷物條播機。20世紀后相繼出現(xiàn)了牽引和懸掛式谷物條播機，以及運用氣力排種的播種機。50年代發(fā)展精密播種機。中國從20世紀50年代引進了谷物條播機、棉花播種機等。60年代先后研制成懸掛式谷物播種機、離心式播種機、通用機架播種機和氣吸式播種機等多種類型，并研制成磨紋式排種器。到70年代，已形成播種中耕通用機和谷物聯(lián)合播種機兩個系列，同時研制成功了精密播種機。
歐洲第一臺播種機于1636年在希臘制成。1830年，俄國人在畜力多鏵犁上加裝播種裝置制成犁播機。英、美等國在1860年以后開始大量生產(chǎn)畜力谷物條播機。20世紀以后相繼出現(xiàn)了牽引和懸掛式谷物條播機，以及運用氣力排種的播種機。1958年挪威出現(xiàn)第一臺離心式播種機，50年代以后逐步發(fā)展各種精密播種機。
中國在20世紀50年代從國外引進谷物條播機、棉花播種機等，60年代先后研制成功懸掛式谷物播種機、離心式播種機、通用機架播種機和氣吸式播種機等多種機型,并研制成功了磨紋式排種器。到70年代,已形成播種中耕通用機和谷物聯(lián)合播種機兩個系列并投入生產(chǎn)。供谷物、中耕作物、牧草、蔬菜用的各種條播機和穴播機都已得到推廣使用。與此同時，還研制成功了多種精密播種機。
大豆播種機的使用方法
大豆播種機具有播種均勻、深淺一致、行距穩(wěn)定、覆土良好、節(jié)省種子、工作效率高等特點。正確使用播種機應(yīng)注意掌握以下10要點：
1 進田作業(yè)前的保養(yǎng) 要清理播種箱內(nèi)的雜物和開溝器上的纏草、泥土，確保狀態(tài)良好，并對拖拉機及播種機的各傳動、轉(zhuǎn)動部位，按說明書的要求加注潤滑油，尤其是每次作業(yè)前要注意傳動鏈條潤滑和張緊情況以及播種機上螺栓的緊固情況。
2 機架不能傾斜 播種機與拖拉機掛接后，不得傾斜，工作時應(yīng)使機架前后呈水平狀態(tài)。
3 搞好各種調(diào)整 按使用說明書的規(guī)定和農(nóng)藝要求，將播種量、開溝器的行距、開溝覆土鎮(zhèn)壓輪的深淺調(diào)整適當。
4 注意加好種子 加入種子箱的種子，達到無小、秕、雜，以保證種子的有效性；其次種子箱的加種量至少要加到能蓋住排種盒入口，以保證排種流暢。
5 試播 為保證播種質(zhì)量，在進行大面積播種前，一定要堅持試播20米，觀察播種機的工作情況。請農(nóng)技人員、當?shù)剞r(nóng)民等檢測會診，確認符合當?shù)氐霓r(nóng)藝要求后，再進行大面積播種。
6 注意勻速直線行駛 農(nóng)機手選擇作業(yè)行走路線，應(yīng)保證加種和機械進出方便，播種時要注意勻速直線前行，不能忽快忽慢或中途停車，以免重播、漏播；為防止開溝器堵塞，播種機的升降要在行進中操作，倒退或轉(zhuǎn)彎時應(yīng)將播種機提起。
7 先播地頭 首先橫播地頭，以免將地頭軋硬，造成播深太淺。
8 經(jīng)常觀察 播種時經(jīng)常觀察排種器、開溝器、覆蓋器以及傳動機構(gòu)的工作情況，如發(fā)生堵塞、粘土、纏草、種子覆蓋不嚴，及時予以排除。調(diào)整、修理、潤滑或清理纏草等工作，必須在停車后進行。
9 保護機件 播種機工作時，嚴禁倒退或急轉(zhuǎn)彎，播種機的提升或降落應(yīng)緩慢進行，以免損壞機件。
10 注意種子箱 作業(yè)時種子箱內(nèi)的種子不得少于種子箱容積的1/5；運輸或轉(zhuǎn)移地塊里時，種子箱內(nèi)不得裝有種子，更不能裝其他重物。
大豆播種機故障排除
1 排種器不排種。主要原因是傳動齒輪沒有嚙合，或者排種軸頭排種齒輪方孔磨損，調(diào)整、維修或更換。
2 個別排種器不工作。原因是個別排種盒內(nèi)種子棚架或排種器口被雜物堵塞，應(yīng)清理雜物；排種軸與個別排種槽輪的連接銷折斷，應(yīng)更換銷子；個別排種盒插板未拉開，應(yīng)拉開插板。
3 排種器排種，但個別種溝內(nèi)沒有種子。原因是開溝器或輸種管堵塞（多發(fā)生在靠地輪的開溝器上），應(yīng)清理堵塞物，并采取相應(yīng)措施防止雜物落進開溝器。
4 排種不停，失去控制。原因是離合撐桿的分離銷脫落或分離間隙太小，應(yīng)重新裝上銷子并加以鎖定，或調(diào)整分離間隙。
5 排種時斷時續(xù)，播種不勻。原因是傳動齒輪嚙合間隙過大，齒輪打滑，應(yīng)進行調(diào)整；離合器彈簧彈力太弱，齒輪要滑，應(yīng)調(diào)整或更換彈簧。
6
機電工程 學(xué)院 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)
xxx 學(xué)生：
現(xiàn)把 2007-2008 學(xué)年，第 2 學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計安排下達給你，你本學(xué)期承擔的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)如下：
1、依據(jù)本任務(wù)書中設(shè)計題目、設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計要求及主要技術(shù)參數(shù)完成進度計劃表。
2、按照進度計劃表的要求按期完成畢業(yè)設(shè)計各項工作的實施。
3、完成畢業(yè)設(shè)計說明書的撰寫和圖樣的繪制（或計算機程序的編寫）。
4、完成畢業(yè)設(shè)計的答辯。
請按相關(guān)要求完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。
教師簽字：
年 月 日
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書
學(xué) 院： 機電工程學(xué)院
教師姓名： 馬洪亮 魏淑艷
職 稱： 副 教 授
2008 年 3 月 5 日
專業(yè)名稱
機械設(shè)計制造及其自動化
設(shè)計
題目
內(nèi)充種氣吸玉米免耕播種機的設(shè)計——鎮(zhèn)壓部分的設(shè)計
題目
來源
C
設(shè)計內(nèi)容：（可另附紙）
內(nèi)充種氣吸玉米免耕播種機的設(shè)計要求，確定玉米播種鎮(zhèn)壓的設(shè)計方案，鎮(zhèn)壓論的設(shè)計計算、校核及裝配圖、零件圖。
設(shè)計要求及主要技術(shù)參數(shù):（可另附紙）
1、主要技術(shù)參數(shù)：
1、配套動力20-30馬力的拖拉機，播種行數(shù)3行，行寬40cm。機組前進速度不大于5km/h。
2、播種深度最大為10mm。
2、設(shè)計要求：
完成必要的設(shè)計計算，完成部件裝配圖和部分重要的零件圖設(shè)計和繪制，總圖量達到3.5張零號圖，撰寫說明書。
進度安排：（可另附紙）
見進度計劃表
專家意見：
專家簽字：
年 月 日
學(xué)院意見:（是否同意立題）
院長：
年 月 日
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計進度計劃表
學(xué)生姓名
xxx
專業(yè)班級
機制0403
學(xué)號
26
設(shè)計題目
內(nèi)充種氣吸玉米免耕播種機的設(shè)計——鎮(zhèn)壓部分的設(shè)計
起止日期
工 作 任 務(wù)
3月5日
至
3月23日
前期準備工作，通過查閱資料及瀏覽相關(guān)方面網(wǎng)頁了解此方面信息
3月24日
至
3月31日
對設(shè)備進行現(xiàn)場測繪，熟悉其基本結(jié)構(gòu)并繪制零件草圖用計算機繪制零件圖
4月1日
至
4月15日
用計算機繪制零件圖。
4月16日
至
5月23日
對一些易損件進行強度分析校核，并進行結(jié)構(gòu)改進。
4月24日
至
5月7日
對各零件進行裝配
5月22
至
6月1日
撰寫設(shè)計說明書，完成畢業(yè)論文并校核，完成畢業(yè)設(shè)計。
指導(dǎo)教師意見：
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
2008 屆畢業(yè)設(shè)計階段檢查表
學(xué) 院
機電工程學(xué)院
專 業(yè)
機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名
xxx
學(xué) 號
2006212010126
題 目
內(nèi)充種氣吸玉米免耕播種機的設(shè)計——鎮(zhèn)壓部分的設(shè)計
計劃完成時間
2008年6月1號
工
作
進
展
情
況
(學(xué)生填寫)
截至第十周。對設(shè)備進行現(xiàn)場測繪，熟悉其基本結(jié)構(gòu)并繪制零件草圖用計算機繪制零件圖。
五月中旬零件的裝配。五月底開始撰寫設(shè)計說明書，六月初完成畢業(yè)論文并校正。
教 師 檢 查 情 況 及 意 見
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
備 注
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評閱書
學(xué)生姓名：xxx 學(xué) 號：26
專業(yè)班級：機制0403 所在學(xué)院：機電工程學(xué)院
設(shè)計題目：內(nèi)充種氣吸玉米免耕播種機的設(shè)計——鎮(zhèn)壓部分的設(shè)計
導(dǎo)師對設(shè)計的評語：（1、對學(xué)生基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識、獨立工作能力及學(xué)風(fēng)的評語；2、對設(shè)計的選題意義、引用資料；創(chuàng)新點及圖樣的規(guī)范性；設(shè)計質(zhì)量；設(shè)計的不足之處等進行詳細說明）
是否同意答辯：
指導(dǎo)教師（簽名）：
年 月 日
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計專家評閱書
學(xué)生姓名：xxx 學(xué) 號：2006212010126
專業(yè)班級：機制0403 所在學(xué)院：機電工程學(xué)院
設(shè)計題目：內(nèi)充種氣吸玉米免耕播種機的設(shè)計——鎮(zhèn)壓部分的設(shè)計
對設(shè)計的評語：（包括選題意義；引用資料；創(chuàng)新點及圖樣的規(guī)范性；設(shè)計質(zhì)量；設(shè)計的不足之處等進行詳細說明）
修改意見：
是否同意安排設(shè)計答辯：
評閱教師（簽名）：
年 月 日
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計答辯評分表
評分指標
分
值
評 價 內(nèi) 容
得分
設(shè)計選題
10
選題有重要理論意義或?qū)嵱脙r值。立題依據(jù)充分。
文獻引用
8
閱讀、引用文獻資料較廣泛，較全面了解本領(lǐng)域?qū)W術(shù)動態(tài)，綜合分析能力較強。
設(shè)計難度
及工作量
13
難度較大，工作量大。
設(shè)計成果
的創(chuàng)新性
13
有獨到見解，有較大的創(chuàng)新性成果。
理論基礎(chǔ)與科研能力
16
具有堅實的基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)的專門知識，具有較強地獨立從事科研工作的能力，設(shè)計方法和技術(shù)體系能實現(xiàn)設(shè)計內(nèi)容。
設(shè)計能力
20
1、設(shè)計說明書條理清楚，層次分明，語句通順，語法正確；設(shè)計概況簡明扼要，計算數(shù)據(jù)準確，表述正確。
2、圖樣符合國家標準，圖面整潔、線條清晰、字跡工整。
答辯報告
10
能簡明扼要、重點突出地闡述設(shè)計的主要內(nèi)容，有新見解，結(jié)論明確；時間掌握恰當。
回答問題
10
思維敏捷，邏輯性強，準確流利地回答各種問題。
總 分
100
注：本表為答辯小組成員評分用表，評分標準參照《河北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量評定參考標準》。
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
2008 屆畢業(yè)設(shè)計答辯記錄表
所在學(xué)院：機電工程學(xué)院 專業(yè)班級：機制0403 時間： 年 月 日
學(xué) 生 姓 名
xxx
學(xué) 號
2006212010126
指導(dǎo)教師姓名
馬洪亮 魏淑艷
職 稱
副教授
畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：內(nèi)充種氣吸玉米免耕播種機的設(shè)計——鎮(zhèn)壓部分的設(shè)計
答 辯 小 組 成 員
姓 名
職 稱
備 注
姓 名
職 稱
備 注
答辯小組評語：
答辯小組組長：（簽字）
年 月 日
答 辯 成 績：
注：本表與學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計）一同在學(xué)院存檔（必須用鋼筆書寫）
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計
題 目：內(nèi)充種氣吸玉米免耕播種機的設(shè)計—鎮(zhèn)壓部分的設(shè)計
學(xué) 院： 機電工程學(xué)院
專業(yè)班級： 機 制 0403
學(xué) 號： 2006212010126
學(xué)生姓名： xxx
指導(dǎo)教師姓名： 馬洪亮 魏淑艷
指導(dǎo)教師職稱： 副 教 授
二OO八年 3 月 5 日
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
2008 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告記錄表
所在學(xué)院：機電工程學(xué)院 專業(yè)班級：機制0403 時間： 2007 年 3 月 23 日
學(xué) 生 姓 名
xxx
學(xué) 號
2006212010126
指導(dǎo)教師姓名
馬洪亮 魏淑艷
職 稱
副教授
畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：內(nèi)充種氣吸玉米免耕播種機的設(shè)計——鎮(zhèn)壓部分的設(shè)計
審 核 小 組 成 員
姓 名
職 稱
備 注
姓 名
職 稱
備 注
開題報告記錄：
審核小組評語：
審核小組組長：（簽字）
年 月 日
學(xué)院意見：
院長：
年 月 日
編號NO：
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計
設(shè)計題目 內(nèi)充種氣吸玉米免耕播種機的設(shè)計——鎮(zhèn)壓部分的設(shè)計
學(xué)生姓名 學(xué)號 26 成績
學(xué)院 機電工程學(xué)院 專業(yè)班級 機制 0403班
指導(dǎo)教師姓名 馬洪亮
指導(dǎo)教師職稱 副教授
材料目錄：
1、任務(wù)書 （ 1 ）份
2、進度計劃表 （ 1 ）份
3、文獻綜述 （ 1 ）份
4、翻譯文章及外文原文 （ 1 ）份
5、開題報告記錄表 （ 1 ）份
6、階段檢查表 （ 1 ）份
7、指導(dǎo)教師評閱書 （ 1 ）份
8、專家評閱書 （ 1 ）份
9、答辯評分表 （ 1 ）份
10、答辯記錄表 （ 1 ）份
11、設(shè)計說明書 （ 1 ）份
12、其它材料
分類號： 單位代碼：10086
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計
題 目：內(nèi)充種氣吸玉米免耕播種機的設(shè)計—鎮(zhèn)壓部分的設(shè)計
學(xué) 院： 機 電 工 程 學(xué) 院
專業(yè)班級： 機械設(shè)計制造及其自動化0403班
學(xué) 號： 2006212010126
學(xué)生姓名： xxxx
指導(dǎo)教師： 馬洪亮
職 稱： 副教授
二OO八 年 六 月 十 日
摘 要
針對一年兩熟地區(qū)夏玉米整稈覆蓋下免耕直播冬玉米易產(chǎn)生堵塞這一難題，提出了對行播種思路，研制了玉米對行免耕施肥播種機。根據(jù)玉米免耕播種的特定農(nóng)藝要求，闡述了氣吸式玉米免耕播種機的設(shè)計原則和思想，介紹了其結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)參數(shù)，并對切茬開溝器部件和鎮(zhèn)壓部分提出了合理的工作參數(shù)及設(shè)計。該機能在留茬地上一次完成破茬開溝、施肥、播種以及覆土鎮(zhèn)壓等作業(yè)工序。作業(yè)時，土壤擾動少，并可滿足高速精量播種質(zhì)量要求。；對播種機構(gòu)進行了改進，設(shè)計了單圓盤和雙圓盤兩種播種鎮(zhèn)壓單體，采用單體仿行，田間防堵性能試驗表明雙圓盤播種單體結(jié)構(gòu)簡單，防堵性能好，播深一致性好，有效解決了原樣機相鄰兩組種管之間的壅堵問題。
樣機試制成功后進行了整機播種性能試驗，試驗表明改進后的機具在玉米整稈覆蓋下對行免耕播種玉米防堵效果顯著，種、肥播深變異系數(shù)較改進前明顯變小，整機結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，為一年兩熟地區(qū)冬玉米免耕播種提供了技術(shù)支持。
關(guān)鍵詞： 保護性耕作； 一年兩熟；內(nèi)氣吸玉米免耕播種機；防堵；設(shè)計
目錄
第一章 緒論……………………………………………………………1
1.1 國內(nèi)外耕播種機的研究概況…………………………………………1
1.2 精密播種的發(fā)展趨勢…………………………………………………4
1.3 課題研究的意義與內(nèi)容………………………………………………5
1.4 課題研究內(nèi)容與技術(shù)路線……………………………………………6
第二章 內(nèi)氣吸玉米免耕播種機單體的設(shè)計…………………………8
2.1 開溝器性能分析及設(shè)計……………………………………………………8
2.2 播種單體整體結(jié)構(gòu)分析……………………………………………………12
2.3 鎮(zhèn)壓機構(gòu)的總體設(shè)計………………………………………………………13
參考文獻………………………………………………………………17
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第一章 緒論
第一章 緒論
1.1 國內(nèi)外播種機的研究概況
1．1．1 保護性耕作技術(shù)的基本概念
保護性耕作是相對傳統(tǒng)耕翻、裸露休閑的一種新型耕作技術(shù)，它的前身叫“免耕法”，隨著研究的深入和推廣的擴大，發(fā)現(xiàn)免耕只能適應(yīng)部分土壤和自然條件，1980年以后逐步改為保護性耕作法[1]。國外定義為：“用大量秸稈殘茬覆蓋地表，將耕作減少到只要能保證種子發(fā)芽即可，主要用農(nóng)藥來控制雜草和病蟲害的耕作技術(shù)”。我國學(xué)者在多年科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，把保護性耕作定義為“以水土保持為中心，保持適量的地表覆蓋物，盡量少翻動土層，而又能保證作物正常生長的耕作方法” [3]。2002年農(nóng)業(yè)部為了使廣大農(nóng)民容易理解，按照保護性耕作的內(nèi)涵和目標，將其定義為“對農(nóng)田實行免耕、少耕，并用作物秸稈覆蓋地表，以減少風(fēng)蝕、水蝕，提高土壤肥力和抗旱能力的先進農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)” [1] 。
保護性耕作的基本技術(shù)包括四項內(nèi)容：一是免耕播種施肥。與傳統(tǒng)耕作不同，保護性耕作的種子和肥料要播到有秸稈覆蓋的土壤里，有些還是免耕地，所以需要特殊的免耕施肥播種機；二是秸稈殘茬管理。收獲后秸稈和殘茬留在地表做覆蓋物，是減少水土流失、抑制揚沙的關(guān)鍵；三是雜草及病蟲害防治。能否成功的控制雜草和病蟲害是保護性耕作能否成功的關(guān)鍵；四是深松與表土作業(yè)。深松即疏松深層土壤，基本上不破壞土壤結(jié)構(gòu)和地面植被，打破硬底層，可提高天然降雨入滲率，增加土壤含水量 [1] [4]。
美國、加拿大、澳大利亞等旱地農(nóng)業(yè)大國相繼開展了保護性耕作的研究，經(jīng)過長期試驗證明保護性耕作有以下優(yōu)點：①減少地表徑流，減輕土壤風(fēng)蝕、水蝕，改善環(huán)境，增加水分入滲[5] [6]；②增加土壤有機質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)[7]；③提高水、土、光等資源的利用率[8]；④作物根系發(fā)達，干物質(zhì)積累多，產(chǎn)量提高[9]；⑤生產(chǎn)成本下降，收入增加，經(jīng)濟效益改善[10]。根據(jù)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位在山西10余年的系統(tǒng)試驗，保護性耕作與傳統(tǒng)翻耕相比較，具有顯著的效益：①社會效益。減少徑流60％、水蝕80％、減少風(fēng)蝕60％。抑制沙塵暴。不燒秸稈、減少大氣污染。②生態(tài)效益。休閑期土壤貯水量增加14％～17％，水分利用率提高15％～19％；提高土壤肥力，土壤有機質(zhì)年提高0.03％～0.05％，速效氮和速效鉀提高。③經(jīng)濟效益。提高玉米、玉米產(chǎn)量13％～17％；減少作業(yè)工序，降低作業(yè)成本10％～20％；增加農(nóng)民收入20％～30％ [1] 。
1．1．2 國內(nèi)外播種機的發(fā)展現(xiàn)狀[11]
我國的播種機以傳統(tǒng)的谷物條播機為主，與小型拖拉機配套的播種機及畜力播種機目前仍占主導(dǎo)地位。全國有500家左右的企業(yè)生產(chǎn)播種機，其中只有10家生產(chǎn)與大中型拖拉機配套的播種機，與小拖配套的播種機和畜力播種機的產(chǎn)量已占到全國播種機產(chǎn)量的90%以上。近幾年，我國的聯(lián)合作業(yè)播種機發(fā)展也較快，其機具主要有播種一拖肥聯(lián)合作業(yè)機、耕作—播種聯(lián)合作業(yè)機、松土—施肥—覆膜—穴播聯(lián)合作業(yè)機和施水—播種聯(lián)合作業(yè)機等，目前又發(fā)展了鋪膜播種聯(lián)合作業(yè)機。另外，精少量播種機具推廣勢頭強勁，玉米精少量播種機和中耕作物精密播種機推廣應(yīng)用迅速。
目前國外精密播種機已達到相當完善的程度，在精密播種機上除了設(shè)有完善的整地、覆土、鎮(zhèn)壓及施肥、灑農(nóng)藥裝置外，其排種裝置多采用新的工作原理，包括各種氣力式排種原理與機械式排種原理，以保證單粒精密播種。另外，液壓技術(shù)及電子技術(shù)也在播種機上得以應(yīng)用。20世紀80年代，美國、澳大利亞、加拿大、法國等西方國家開始研制并廣泛使用氣力式精密播種機械，其中氣流一階分配式集排排種系統(tǒng)大量應(yīng)用在谷物條播機上。
1．1．3 氣吸式播種機的特點[12]
粘玉米粒小，普通槽輪播種機的下?？拙惋@得大，一個輪孔里有時就容納兩粒，播下去，了后期不好間苗，又浪費種子資源增加了費用；甜玉米粒雖大，但薄得很，不耐機械磨損，不適宜用普通播種機播種。以上兩種玉米播種時需催芽的，催芽后的種子是無法用槽輪播種機播種的，只能改用機械播種為半機械播種或手工播種。氣吸式播種機就能解決了這些問題。這種播種機是目前國產(chǎn)的可用于播種甜、粘玉米等小粒作物的最理想機械，是被實踐證明了的。其好處是：
1、快，保證作業(yè)進度，一次播兩壟，一天可播5公頃。
2、省，省種子。單粒下粒，粒粒之間距離自行設(shè)定，每粒之間可3寸、4寸，也可
6寸等近十多種距離體現(xiàn)形式。
3、勻，株距設(shè)定是人為的，要多遠有多遠，均勻一致。
4、安，播種質(zhì)量高，利于出苗，十分安全；催過芽的種子到保護，新生根不受破
壞，沒有傷口，安全有效。
5、廉，價格低。每次播兩壟的，每臺造價3800－4000元多，四壟的、六壟的，
而且壟距可調(diào)?。???
1．1．4 國內(nèi)免耕播種機的現(xiàn)狀
我國地塊比較小，免耕播種機一般都設(shè)計為懸掛式的，且不能設(shè)計得太重，否則國內(nèi)目
前拖拉機的液壓機構(gòu)將舉不起來播種機；但是免耕地表有殘茬覆蓋，土壤容重一般較高，故要求播種機單體又必須有一定的重量才能達到入土開溝的目的。同時，在我國拖拉機功率有限，播行不能太多，否則由于播種機工作阻力太大拖拉機將拉不動。由于以上制約因素，國外的免耕播種機從結(jié)構(gòu)和工作性能等方面均不能在我國目前條件下使用，這就要求我們在我國現(xiàn)有的條件下，選擇或設(shè)計合適的免耕播種機。[13]
我國免耕播種機的研究起步比較晚，20世紀90年代以前，我國科研工作者對免耕播種機的研究主要集中在玉米免耕播種機的土壤工作部件研究。如原北京農(nóng)業(yè)大學(xué)施森寶等人（1990年）設(shè)計的2BQM-6和它的改進型2BQM-6D（圖1-7），大連農(nóng)牧機械制造廠生產(chǎn)的2BQM-6A型免耕播種機（圖1-8）是目前較為成熟的一種[14]。該機主要是采用了鑿形刀式破茬松土裝置，其工作原理為推力分茬[15]，鑿形刀因其入土性能好，工作時不需增加配重，因此整機重量小，可采用懸掛式。石家莊農(nóng)機廠生產(chǎn)的2BFY－3型，山西省新絳機械廠生產(chǎn)的2BGM－3等。
圖1-7 2BQM-6D型免耕精量播種機
圖1-8 2BQM-6A型玉米免耕播種機
20世紀90年代以后，為設(shè)計出適合我國國情、結(jié)構(gòu)合理的優(yōu)良免耕播種機，以中國農(nóng)業(yè)大學(xué)保護性耕作研究中心為代表，在玉米、玉米免耕播種機方面研究較多。
我國玉米免耕播種機在產(chǎn)業(yè)規(guī)模上、品種上、質(zhì)量上，遠遠不能滿足推廣保護性耕作技術(shù)的生產(chǎn)實際需要，另外不同地區(qū)、不同條件下實施免耕播種作業(yè)對機具的要求也相差很大，所有的免耕播種機都有其適宜作業(yè)的條件，因而結(jié)合不同地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際條件及要求開發(fā)研制適宜的免耕播種機，才能滿足在不同地區(qū)推廣保護性耕作技術(shù)的需要。
1．1．5 國內(nèi)播種機存在的問題
?。?）效率低。①工作速度低。目前國外谷物播種機的工作速度已達到15km/h，個別機型甚至達到20 km/h，由于受整地質(zhì)量、土壤各方面條件的限制，工作速度大多采用8~12 km/h。目前我國的谷物播種機的速度大約為4~7 km/h，常在5~6 km/h范圍內(nèi)使用。②播種機工作幅寬小。目前西歐谷物播種機的工作幅寬一般為5~6m，而美國、加拿大、前蘇聯(lián)等國家，不少機型可達10~15m，現(xiàn)在我國生產(chǎn)和使用的谷物播種機工作幅寬較大的達到3.6m。③排種器的排種效率低。因為傳統(tǒng)的排種器都是“一器一行”，即一個排種器播一行種子。
?。?）外槽輪排種器工作效果不理想。目前國內(nèi)谷物播種機大多是以外槽輪式排種器為核心工作的部件，型號雖然很多，但由于外槽輪排種器的結(jié)構(gòu)所限，排種脈動性和種子溝內(nèi)分布不均勻性，是半精密播種難以實現(xiàn)的主要因素。為了克服傳統(tǒng)的外槽輪排種器的缺點，采用新的排種器，其種類很多，有水平圓盤式排種器、離心式排種器、擺桿式排種器、錐盤式排種器、氣力式排種器和氣壓式精密排種器等。
1．1．6 播種機的發(fā)展趨勢
?。?）發(fā)展聯(lián)合作業(yè)的直接播種。播種聯(lián)合作業(yè)是指在播種的同時，完成耕整地、施肥、噴灑液等作業(yè)，其優(yōu)點是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，可以充分利用配套動力，節(jié)省能源，降低作業(yè)成本，與傳統(tǒng)播種方法相比，聯(lián)合播種的勞動消耗的作業(yè)費用約降低30%。同時，可以減少機組進地次數(shù)，使土壤免受機具的過度壓實。直接播種是指將作物種子直接播在留茬地里，用于直接播種的機具稱為免耕法或少耕法播種機。直接播種機與一般播種機相比，其結(jié)構(gòu)特點主要是在開溝裝置上，通常在播種機組前面加裝一個種床式開溝器，用以切斷地表的殘茬和硬稈或耕出窄帶作為種床，然后再由裝在后面的種溝開溝器在其上開出種溝。
?。?）進一步推廣精密播種。目前在歐美國家，播種已基本實現(xiàn)了精密化。我國自20世紀70年代初開始研究精密播種，目前全國精播的面積還很少，迄今精密播種的作物基本局限于中耕作物。谷物精播的難度較大，至今國內(nèi)尚無成熟的機型。氣力式播種機由于對種子尺寸要求不嚴，不需精選分級，傷種少，易達到單粒點播，通用性較好，同時它也具備高速作業(yè)的性能，滿足了對大功率拖拉機的配套和寬幅作業(yè)的要求，作業(yè)速度可達10~12 km/h，工作幅寬也可加大到8~12m以上。因此，氣力式播種機應(yīng)用越來越廣泛。可以說，氣力式精密播種機是21世紀播種機械的發(fā)展方向。
（3）廣泛采用新原理新技術(shù)。目前國外正在發(fā)展一些新的播種技術(shù)，如日本提出適合蔬菜的靜電播種，英國提出適合于蔬菜的液體播種、適合于牧草的超音速播種，還有目前廣泛應(yīng)用的種子帶播種等。例如液壓等新技術(shù)在國外播種機的應(yīng)用也日益廣泛。美國塞科爾5000型氣壓式播種機用液壓馬達驅(qū)動風(fēng)機；東德A—697型精密播種機裝有供驅(qū)動排種錐體的液壓馬達，當?shù)剌喕瑒訒r，液壓馬達啟動，以保證排種錐體的轉(zhuǎn)速與機器前進速度相協(xié)調(diào)，現(xiàn)時也用以操作開溝器的升降，在大寬幅的播種機上還用液壓折疊機架，以便安全運輸。[11]
1．2 精密播種的發(fā)展趨勢[16]
1．2．1 精密播種的發(fā)展現(xiàn)狀
近年來，精密播種已成為播種作業(yè)中一個最具研究潛力的熱門話題。精密播種是提高糧食單產(chǎn)的一項現(xiàn)代化綜合性技術(shù)措施，涉及到育種、種子加工、精密播種機具、土壤精細耕作、植保、施肥和灌溉等一系列技術(shù)。精密播種技術(shù)的實施,可節(jié)省大量優(yōu)良種子，可節(jié)省田間間苗、定苗用工，種子分布合理，減少肥料和光能損失，可增加作物產(chǎn)量，經(jīng)濟效益顯著，已成為國家“九五”計劃和2010年遠景目標綱要內(nèi)容之一。隨著育種、種子加工處理技術(shù)、農(nóng)藥、除草劑和水利灌溉技術(shù)的不斷發(fā)展與完善,使種子的發(fā)芽率和保苗率有了一定的保證，從而使精密播種技術(shù)有了更可靠的保證,所以,精密播種機已成為現(xiàn)代播種技術(shù)的主要特征和主要發(fā)展方向[5]。精密播種機是決定播種精度的關(guān)鍵性設(shè)備，精密排種器是精密播種機的核心部件，它的作用是將種箱或儲種室內(nèi)的種子分成單粒并定時排出。精密排種器按排種原理可分為機械式和氣力式兩大類[6]，機械式精密排種器的特點是結(jié)構(gòu)相對簡單，成本低，但對種子尺寸要求嚴格，排種機構(gòu)在充種和刮種時容易傷種，且單粒排種效果差，受排種器性能的限制，不適于高速作業(yè)，作業(yè)速度一般不超過6km.h-1。而氣力式精密排種器，能克服上述機械式播種裝置的缺點，而且對種子尺寸要求不嚴，不需要精選分級，傷種少，易實現(xiàn)單粒點播，作業(yè)速度提高潛力大，作業(yè)速度可達10km.h-1以上，但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，成本較高，如何提高精密排種器工作性能一直是國內(nèi)外科研攻關(guān)的重點和難點。近年來國內(nèi)氣力式精密播種機發(fā)展迅速，但其播種質(zhì)量及工作速度一直是制約氣力式精密播種機械發(fā)展的障礙。因此，為了實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的精密播種，必須認真研究氣力式排種器的工作機理并正確選擇排種器形式。目前大豆、玉米等中耕作物播種多采用機械式精密播種，易傷種、工作效率低，部分采用氣力式精密播種機的工作效率也不高，多在6km.h-1左右。因此，研究性能優(yōu)良、價格合理、操作方便的氣力式排種器在我國有著廣闊的發(fā)展前景。
1．2．2 目前精密播種技術(shù)中需要解決的關(guān)鍵問題
(1) 農(nóng)機與農(nóng)藝相結(jié)合。為了真正實現(xiàn)精密播種的經(jīng)濟效益, 要求農(nóng)機必須和農(nóng)藝相結(jié)合。根據(jù)農(nóng)藝要求, 設(shè)計的播種機要保證作物的播種量、種子在田間分布均勻合理, 保證行距株距符合要求, 種子播在濕土層中且用濕土覆蓋, 播深一致, 種子損傷率低, 施肥時要求肥料施于種子的下方或側(cè)下方。
(2) 提高精密播種機的作業(yè)速度。當前, 精密播種機的作業(yè)速度普遍偏低, 最佳作業(yè)速度大都不超過8km?h, 如中國農(nóng)機院等單位聯(lián)合設(shè)計的2BJ—6 型氣吹式播種機、黑龍江省友誼農(nóng)場研制的2BJQ —12 型氣吹式播種機、黑龍江省農(nóng)機所研制的勺輪式播種機, 均為5～ 7km? h。提高精密播種機的作業(yè)速度, 可以使精密播種具有高效、節(jié)能、提高單機利用率、保證不誤農(nóng)時的作用。從原理與結(jié)構(gòu)上開發(fā)設(shè)計新型精密排種器和播種機, 考慮實際生產(chǎn)作業(yè)需要, 在滿足精播要求的前提下降低成本, 提高精播機作業(yè)速度, 已迫在眉睫。
(3) 降低排種器的投種高度。精密播種技術(shù)的3 個指標中, 粒距的均勻性與播種深度是影響精密播種的兩個關(guān)鍵因素, 而排種器的投種高度恰是影響粒距均勻性的重要因素, 其原因之一是投種高度過高, 種子落入溝底時, 易發(fā)生彈跳, 影響了粒距的均勻性與播種深度。原因之二是為了減少彈跳的發(fā)生, 加裝排種管, 種子在管內(nèi)運動時由于與管壁相碰撞, 使在輸送的過程中相鄰兩子粒間的距離發(fā)生變化, 從而影響了種子在溝底內(nèi)粒距分布的均勻性。所以, 降低排種器的投種高度是精密播種得以實現(xiàn)的一個關(guān)鍵因素。[17]
1.3 課題的目的和意義
免耕播種的意義重大，并且在我國得到一定的推廣一，但是播種機仍存在不成熟的地方，不適應(yīng)生產(chǎn)需要。國外免耕播種機雖比較成熟，卻與我國的實際情況不適應(yīng)，具體表現(xiàn)為:
①價格昂貴，與我國的生產(chǎn)水平不適應(yīng);②工作幅寬較寬，與我國地塊小，以家庭為基礎(chǔ)的
小規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，地形復(fù)雜等情況不適應(yīng);③一般體型大，質(zhì)量大，多采用牽引式，需要大功率拖拉機配套，與我國以小中功率拖拉機為主不相適應(yīng);④大都不能種肥分施，只能種肥混施，與我國施肥量大不適應(yīng)。目前國外的圓盤開溝器在玉米和玉米免耕播種機上均能采用，有很好的通過性，但它需要較大的正壓力才能保證入土。若配重太大，播種機則不能被懸掛起來，從而播種機必須設(shè)計成牽引式的，這勢必增加機具的復(fù)雜性，增加成本。許多圓盤開溝器外側(cè)有一輪子，如圖l一12所示JohnDeere免耕播種機上的開溝器。該輪不僅對圓盤開溝器起限深作用，而且起著圓盤的刮 土作用，因此其作用非常重要。該輪與圓盤安裝相對位置雖然可調(diào)的(根據(jù)播深要求調(diào)整)，由于地表秸稈分布不均勻時，當遇到秸稈厚度大時，種子就會播在秸稈上。因此在我國高產(chǎn)量、秸稈量大的地區(qū)，無法使用。由上面分析可知，無論整機還是國外使用較好的圓盤開溝器都難以在我國使用，因此要借鑒國外經(jīng)驗研制中國實用的免耕播種機。
分析我國現(xiàn)有的播種機的使用情況，結(jié)合我國地塊小、以小功率拖拉機為主及我國的經(jīng)濟狀況等現(xiàn)狀，可知懸掛式小型整體仿形免耕播種對我國
比較實用。①懸掛式的播種機在作業(yè)時，無播種機回轉(zhuǎn)半徑，容易播種到地邊，充分土地資源，提高畝產(chǎn)量，這對解決我國人多地少，土地資源缺乏等現(xiàn)實問題有著重大意義;②大型機器雖勞均生產(chǎn)率高，但機器單位功率生產(chǎn)率并不一定高，相反，當?shù)貕K小時，由于大型機器轉(zhuǎn)彎半徑大，直行距離(工作形成)短，機器生產(chǎn)率降低。同時，當?shù)乇聿黄蕉容^大時，特別是北方高原丘陵地帶，地表起伏較大，使用大型播種機播種，若是單體仿形式的，機具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，若是整體仿形式的，則種子的播深較難保持一致。但當機型較小，其幅寬較窄，則同時播種的區(qū)域橫行地表相對較平坦，簡單的整體仿形也能達到不同行的播深一致;③與我國農(nóng)村以小功率拖拉機較多較適應(yīng)，可充分利用農(nóng)民現(xiàn)有資源，減少農(nóng)民開支;④整體仿形結(jié)構(gòu)簡單、成本低。
綜合上述分析，為解決秸稈量大、大根茬等給播種帶來不便的實際問題，滿足我國實際生產(chǎn)的需要，小型整體仿形免耕播種機的研制是十分必要的。
1.4 課題研究內(nèi)容與技術(shù)路線
1.4.1 圓盤播種鎮(zhèn)壓單體結(jié)構(gòu)的改進設(shè)計
針對播種過程中發(fā)現(xiàn)在相鄰兩種管間易產(chǎn)生壅堵，采用圓盤播種鎮(zhèn)壓單體，增強防堵性能。分析圓盤開溝器播種原理，設(shè)計單圓盤播種機構(gòu)、雙圓盤播種機機構(gòu)。圓盤播種鎮(zhèn)壓單體為單體仿形，包括圓盤開溝器、限深鎮(zhèn)壓輪。由鎮(zhèn)壓輪控制圓盤開溝器的播種深度，保證單體仿形。
1.4.2 其它關(guān)鍵部件及整機結(jié)構(gòu)的改進設(shè)計
根據(jù)玉米行距窄、玉米覆蓋量大等特點，對開溝器鏟柄受力分析，合理設(shè)計開溝器鏟柄；設(shè)計合理的仿形地輪，減少其打滑率，提高播種質(zhì)量；對整機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，機器作業(yè)故障率降低50%以上。其它裝置如機架、傳動系統(tǒng)等等，這些大都己比較成熟，只需根據(jù)實際情況改變它們零部件的尺寸即可。
1.4.3 技術(shù)路線
查找關(guān)于免耕播種機的資料
對原機具進行田間試驗，提出問題
文獻調(diào)研 理論分析
確定解決這些問題的方案
確定最佳改進的方案，設(shè)計出要改進部分的圖紙
設(shè)計樣機并進行加工
對改進后的機具進行實地試驗
分析試驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)論
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第二章 內(nèi)氣吸玉米免耕播種機單體的設(shè)計
2.1開溝器性能分析及設(shè)計
免耕播種機在工作過程中，粉碎刀軸能將秸稈、雜草打碎，刀片的回轉(zhuǎn)半徑能將短翼尖角開溝器鏟柄完全包住，因此鏟柄上不會纏繞秸稈，肥管和鏟柄焊接在一起，也不會掛秸稈，但要保證種肥分施，種肥管不能焊接在一起，前后要有一定的距離。在試驗過程中發(fā)現(xiàn)在相鄰兩組種管之間會發(fā)生壅堵，導(dǎo)致堵塞，因此需要對播種部分進行改進，這也是玉米對行免耕播種機改進的關(guān)鍵部分。
目前在免耕播種機中最常用的開溝器主要是圓盤式開溝器和尖角型開溝器。圓盤式開溝器屬于鈍角開溝器，包括單圓盤開溝器、雙圓盤開溝器和三圓盤開溝器，目前雙圓盤開溝器是美國、巴西、歐洲最為常用的一種開溝器，被廣泛用于免耕播種機中。尖角開溝器屬于銳角開溝器，包括標槍式、鴨腳式、矛尖式開溝器等[18]，這些開溝器在中國、澳大利亞被廣泛用于免耕播種機中。
從國內(nèi)使用情況來看，由于圓盤開溝器入土困難，需要較大的配重，特別是在免耕播種地區(qū)，由于秸稈、根茬、雜草的存在，進一步增加了圓盤開溝器入土的難度。我國拖拉機動力小，機具以懸掛式為主，現(xiàn)有拖拉機可懸掛重量一般不能滿足圓盤開溝器入土要求，加上圓盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此國內(nèi)在免耕播種中很少使用圓盤開溝器。目前我國用于示范區(qū)主要使用的玉米免耕播種機開溝器均為尖角開溝器。尖角開溝器屬于銳角開溝器，其入土角為銳角，工作時土壤垂直反力的方向向下，其入土能力強。尖角鏟式開溝器開出的種溝是“U”形種溝，能夠?qū)崿F(xiàn)種肥分施。相比圓盤開溝器，尖角鏟式開溝器動土量大，土壤擾動性大，消耗的功耗大，工作效率低。
國外免耕播種機以大型牽引式為主，由于圓盤開溝器防堵性好，破茬能力強，適應(yīng)性廣，所以國外免耕播種機采用圓盤開溝器的較多。圓盤開溝器屬于鈍角開溝器，開出“V”形種溝，采用種肥混施，播種深度比較均勻，土壤擾動小，水分流失少。工作過程中圓盤為滾動前進，能有效切斷秸稈、雜草，防堵效果好，工作效率高。但圓盤開溝器入土角為鈍角，入土阻力大，工作時的土壤垂直反力向上，這就要求作用在圓盤開溝器上的重力足夠大，才能保證其入土。尤其是在免耕地，由于秸稈根茬雜草的存在，更增加圓盤開溝器的入土困難性[28]。
目前從圓盤開溝器工作情況來看，無論國外還是國內(nèi)的大都只能播種或只用來施肥，或種肥混施，一般不能實現(xiàn)種肥分施。綜合圓盤開溝器與尖角開溝器的優(yōu)缺點，玉米對行免耕播種機采用短翼尖角開溝器破茬、開溝同時施肥，在松散的土壤中開溝播種，需要的正壓力小。
2.1.1 短翼型尖角開溝器的設(shè)計
2.1.1.1開溝鏟尖的選擇
免耕地表較傳統(tǒng)翻耕整地后的地表堅實，且有大量的秸稈覆蓋，開溝器入土困難，阻力大，要求開溝器有良好的破茬入土性能。開溝鏟是直接與土壤接觸發(fā)生作用的部件，它為施肥播種創(chuàng)造適宜的溝帶。其結(jié)構(gòu)不僅決定種肥溝的形狀，而且影響開溝器的入土性能和整個播種機工作阻力。
分析了目前生產(chǎn)中使用的各種開溝器，結(jié)合國際旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)先進國家的經(jīng)驗，在我國免耕播種機上選用了從澳大利亞引進的尖角型開溝器。共有寬翼型、窄翼型、平底型和短翼型四種類型。通過對這四種尖角開溝器的工作性能進行了測試，分析了開溝器的工作性能和對種行土壤物理特性的影響[19]，試驗證明，除寬翼型開溝器不適合免耕播種要求以外，其它三種均可基本滿足要求[20] [21]。
h1-壟高； h2-溝深； l-種行寬度； S1–松土面積（實線所圍面積）； S2–動土面積（虛線所圍面積）
圖 2-1 種溝剖面示意圖
圖2-2 尖角式短翼型開溝器結(jié)構(gòu)示意圖
對于免耕播種來講短翼型是最佳開溝器。它不僅開溝窄，入土深，動土量小，回土好，而且所需牽引力、垂直壓力較小。從其整體結(jié)構(gòu)來看（見圖2-1，2-2 ），“前窄中寬后窄”＋“上窄中寬下窄”，這種形狀不僅易入土，而且起土方便、回土性能好、不易攪混土層。同時由于后窄，使它在鏟柄上固定時，減小固定部件與土壤的接觸面積，從而減小刮土、掛草。這些優(yōu)點在最近幾年的實踐中也已得到證實[21]。
綜合幾種尖角開溝器的優(yōu)缺點，玉米對行免耕播種機采用短翼型尖角式開溝器破茬開溝。
圖2-3 鏟柄結(jié)構(gòu)示意圖
2.1.1.2鏟柄基本參數(shù)優(yōu)化
短翼型尖角開溝器的鏟柄由厚度為25mm的45＃鋼板，調(diào)質(zhì)HRC35～40加工而成。結(jié)構(gòu)見圖2-3
① 鏟柄傾角β角 在工作過程中，鏟柄上面的秸稈隨傾角β的減小而越容易滑動。但是，在k值不變的情況下，β越小，s值越大，從而使整機縱向尺寸增大，重心后移，影響播種機的懸掛性能。為了使秸稈在鏟尖與鏟柄有一合理過渡，免除秸稈在此連接處卡住，結(jié)合開溝鏟入土角α（見圖2-2）為45o，將β角設(shè)計為45o。
② 相鄰固定孔間距z 在種子播深最佳值時，z越小越容易根據(jù)施肥量將種肥調(diào)節(jié)為最有利于作物生長的距離，但太小在調(diào)整開溝深度時容易將各開溝器固定在不同深度的緊固孔上，導(dǎo)致各開溝器入土深度不一致，這樣不僅影響各行播深的一致性，而且會使整機受力不平衡。開溝深度雖不是播深，但它對播深有直接的影響，因此根據(jù)農(nóng)藝要求播深h等于或大于3cm（北方旱地玉米播深要求4cm）時，實際播深是h±1.5cm為合格[22]這一條件，將h上下偏差作為間距，即z＝1.5cm。
③ S與K的確定 粉碎刀軸上直刀的回轉(zhuǎn)半徑為260mm，短翼型尖角開溝器m1＝103mm，s1＝73mm，k1＝73mm，粉碎刀軸工作過程中，刀尖離地50cm，鏟柄尖在粉碎刀軸的正下方。工作過程中刀片與鏟柄有100mm重疊，以打掉纏繞在鏟柄上的秸稈、雜草。因此S=160mm，K＝160mm。
④ 其它參數(shù) 鏟柄厚x=25mm，寬y=80mm，長l=650mm。
其中：x－鏟柄的厚度，mm；
y－鏟柄的寬度，mm；
l－鏟柄的長度，mm；
2.1.1.3鏟柄強度校核
不同的土壤、不同的秸稈覆蓋量導(dǎo)致免耕地地理環(huán)境差異大。分別?、佗谔杻傻赝寥雷霾シN試驗。①號土壤質(zhì)地為壤土；0～10cm土壤含水率為15.23%，土壤堅實度平均為222.5×104Pa；②號播種土壤質(zhì)地為粘土，0～10cm土壤含水率為15.059%；土壤堅實度平均為439.3×104 Pa。在這兩種不同土壤播種過程中發(fā)現(xiàn)，在①號土壤試驗時開溝器鏟柄沒有發(fā)生變形，但在②號土壤試驗時開溝器鏟柄橫向、縱向均發(fā)現(xiàn)有微小變形，即已經(jīng)達到或者超過材料的許用切應(yīng)力。
圖 2-4鏟柄受力分析示意圖圖
圖2-5鏟柄截面示意圖
圖2-4為尖角開溝器受力情況，在播種過程中，鏟尖受到平均阻力、平均垂直反力和側(cè)向力。理論上鏟尖受到兩側(cè)土壤的側(cè)向力相等，即鏟柄不會發(fā)生側(cè)向彎曲，但實際播種過程中，當尖角開溝器鏟尖碰到玉米根茬或者石塊，瞬間必然會導(dǎo)致鏟柄兩側(cè)受力不均，引起鏟柄彎曲。根據(jù)短翼型所受平均垂直反力與平均阻力之比14.18/182.97[27]，即 為13倍的 ，由于垂直反力相對牽引阻力很小。所以在進行各項校核時可忽略不計，只需安全系數(shù)加大一些即可。
圖2-6鏟柄彎矩示意圖
如圖2-4，鏟柄的懸臂點為固接器的最下端，即O點。由鏟柄的受力圖畫出彎矩圖（圖2-6）。從鏟柄受力圖和彎矩圖可以看出，在前進阻力和側(cè)向力的作用下，最大值在原點O處，即鏟柄的危險點在固接器最下端。
對懸臂點O分析：
O點剪切應(yīng)力為：
（2-1）
O點的彎曲應(yīng)力為：
（2-2）
其中 －前進平均阻力，N；
－鏟尖受到土壤的側(cè)向力，N；
－懸臂點到鏟尖的距離，mm；
、－抗彎截面系數(shù)；
（2-3）
（2-4）
其中 b－鏟柄橫截面的寬度，mm；
h－鏟柄橫截面的長度，mm；
由上面分析可得，在鏟柄的前進阻力和側(cè)向力一定的情況下，危險點處的影響因素有：懸臂點O到鏟尖的距離L,鏟柄的橫截面的b和h。
改進前鏟柄的參數(shù)為：材料Q235，L＝520mm，b＝16mm，h＝60mm，Q235的＝185～235MPa，
在試驗過程中發(fā)現(xiàn)鏟柄有微小變形，因此認為鏟柄受到的力達到或者超過材料的許用應(yīng)力，
即，
（2-5）
（2-6）
取＝185MPa，將參數(shù)L＝520mm，b＝16mm，h＝60mm代入式（2-3）、（2-4）、（2-5）、（2-6）中，得
3415.28N
910N
由上式可知，鏟柄發(fā)生變形時受到的側(cè)向力要遠遠小于前進阻力，在工作過程中，當鏟尖碰到玉米根茬時，瞬間受到的側(cè)向力為前進阻力，即= ，因此鏟柄易發(fā)生側(cè)向彎曲。同時因在上面計算時，力及截面都采用近似值，為有足夠強度安全性，將算出的擴大一倍，?。?對改進后的鏟柄進行校核。
改進后鏟柄的參數(shù)為：材料45號鋼，L＝480mm，b＝25mm，h＝80mm，45號鋼的＝355MPa，調(diào)質(zhì)HRC35～40后，能增加到500～800Mpa。
將＝2＝6830.56N以及L、b、h的值代入式（2-2）得：
＝393.44Mpa <＝500～800Mpa
即當鏟柄瞬間受到的側(cè)向力提高到原來前進阻力的2倍，對鏟柄校核后，鏟柄的強度能夠滿足要求，在播種過程中，鏟柄碰到玉米根茬時，瞬間受到的側(cè)向力不會使鏟柄發(fā)生彎曲，因而就鏟柄本身結(jié)構(gòu)來講，能夠保證較高的可靠性。
2.2 播種單體整體結(jié)構(gòu)
玉米對行免耕播種機采用短翼尖角開溝器破茬開溝并施肥，單圓盤開溝器在肥溝上開溝播種，實行種肥同溝垂直分施。為保證播種機的平衡，播種單圓盤為左右對稱排列。單體結(jié)構(gòu)如圖2-2。整個播種單體由肥管、短翼尖角開溝器、固接器 、彈簧 單圓盤開溝器、鎮(zhèn)壓輪 、播深調(diào)節(jié)裝置 、排種裝置等組成。
單圓盤在肥溝上開溝播種，土壤比較松軟，開溝阻力小，同時需要的下壓力也小。短翼尖角開溝器開溝時將少量的土翻在肥溝的兩側(cè)，播種單圓盤在前進過程中與前進方向有一定的夾角，開出“V”形溝進行播種的同時將肥溝一側(cè)的土切回溝內(nèi)；而鎮(zhèn)壓輪與地面有一定的傾角，鎮(zhèn)壓時可以擠壓肥溝另一側(cè)的土。鎮(zhèn)壓原理如圖2-7，鎮(zhèn)壓輪有覆土、鎮(zhèn)壓、限深等作用。
1 肥管 2 短翼尖角開溝器 3 前固接器 4 后固接器 5彈簧 6單圓盤開溝
器 7鎮(zhèn)壓輪 8播深調(diào)節(jié)裝置 9排種裝置
圖2-7 單圓盤播種單體結(jié)構(gòu)示意圖
1 鎮(zhèn)壓輪 2 單圓盤
圖 2-8播種鎮(zhèn)壓單體的原理示意圖
短翼尖角開溝器開出的肥溝深約8～10cm，保證肥的覆土深度在7～9cm。單圓盤開溝器開出深約4～6cm、寬約3～4cm的“V”形溝，保證種子的覆土深度在4～5cm。如圖2-8所示，種肥間距h1為4～5cm，避免燒苗現(xiàn)象。
2.3 鎮(zhèn)壓裝置的總體設(shè)計
2.3.1 鎮(zhèn)壓裝置分析
播種同時鎮(zhèn)壓可減少土壤中的空隙，減少水分蒸發(fā)，以使土壤保墑;可加強土壤毛細管作用，使水分沿毛細管上升，起著“調(diào)水”和“保墑”的作用:可使種子與土壤緊密接觸，有利于種子發(fā)芽和生長;春播鎮(zhèn)壓還可適當提高地溫[23]。特別是免(少)耕法開的溝窄，土層的顆粒較大，不能保證土壤與種子的貼合及其所需緊度。因此播種鎮(zhèn)壓是非常有必要的。
鎮(zhèn)壓輪是免耕播種機的一個重要部件，合適的鎮(zhèn)壓，可減少土壤中的大空隙，減少水分蒸發(fā)，使土壤保墑，加強土壤毛細管作用，起到“調(diào)水”和“保墑”的作用。普通玉米對行免耕播種機在工作過程中由于短翼尖角開溝器的回土效果一般，可能在肥溝內(nèi)會出現(xiàn)大的土塊，單圓盤播種后，種溝一側(cè)的土也需要擠壓到種溝，將種子覆蓋、壓實。
2.3.2 設(shè)計要求
①轉(zhuǎn)動靈活，不奎土;
②仿形性好，鎮(zhèn)壓力可調(diào);
③粘土少，鎮(zhèn)壓后地表不產(chǎn)生鱗狀裂紋。
2.3.3 總體設(shè)計
總體結(jié)構(gòu)包括固定機構(gòu)、連接機構(gòu)、鎮(zhèn)壓輪和壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)四部分(如圖2一25)。這種結(jié)構(gòu)不僅壓力充足、可調(diào)，而且整體重量較輕，壓力調(diào)節(jié)只需改變機構(gòu)上部的開口銷限位即可，無需另加限位裝置。
2.3.4 鎮(zhèn)壓輪設(shè)計
①形式確定
鎮(zhèn)壓輪的形式較多，經(jīng)對比研究后，決定采用零壓輪胎式鎮(zhèn)壓輪(如圖2一26)。其優(yōu)點:
(l)具有凸面鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓特點，即對種子上方土壤的壓密作用強，使種子與土壤密接，適用于干旱地區(qū)及單子葉作物;
(2)材料為橡膠的，從而鎮(zhèn)壓輪不易粘土;
(3)結(jié)構(gòu)類似沒內(nèi)胎的輪胎，橡膠胎氣室與大氣相通，在滾動過程中變形與復(fù)原交替作用，使?jié)裢岭y以粘結(jié)在輪胎表面上。即使有小部分土壤粘上，由于振動及濕土與膠圈的附著力小，也很容易將粘土脫落。
因此，這種形式的鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓質(zhì)量好，壓后地表產(chǎn)生鱗狀裂紋較少，是最佳設(shè)計形式。
②直徑確定
鎮(zhèn)壓輪正常轉(zhuǎn)動的條件:
R≥ωr∕Q·f (m)
式中:
f —土壤對鎮(zhèn)壓輪的摩擦系數(shù);
ωr —軸套中的摩擦力矩(N.m);
R — 鎮(zhèn)壓輪半徑(m);
Q —鎮(zhèn)壓輪重力及其附加載荷(N)。
本設(shè)計采用了滾動軸承，件較小，所以算出的值較小，但實際工作條件較惡劣，有較大土壤顆粒，為了使它有較大翻越性，增大土壤的壓碎率，減少土壤的移動，使播種后種行較平整，覆土一致，將鎮(zhèn)壓輪直徑設(shè)計為367mm。為將土壤有效擠壓到種溝，將種子覆蓋、壓實，鎮(zhèn)壓輪必須與前進方向有一定的夾角，同時與垂直方向有一定的傾角。設(shè)置初始夾角為14°，傾角為15°，可以根據(jù)不同的土壤進行調(diào)節(jié)。
2.3.5 壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計
設(shè)計要求:
①鎮(zhèn)壓力調(diào)節(jié)合理，滿足需要;
②轉(zhuǎn)動靈活，無卡死現(xiàn)象。
根據(jù)理論分析彈簧的彈簧剛度k，越小，鎮(zhèn)壓力越容易達到最佳值，彈簧壓力F的力臂d2與地面支撐力N的力臂試d1之比為1/4(圖2一25)(當然此比例可以增大，但結(jié)果不僅使整個結(jié)構(gòu)龐大，而且剛度不是太好。)，即只有小部分彈簧力產(chǎn)生壓力，因此壓力彈簧需要有大的彈簧剛度Kp。
由彈簧剛度公式:
Kp= Gd/8 C3n
G—彈簧材料的切變模量
d—彈簧絲直徑;
C—彈簧指數(shù);
n—彈簧的有效工作圈數(shù)。
由上式可知，其中c對Kp，影響最大。由于整體尺寸有限，以及為了使變形時彈簧有一好的導(dǎo)向，根據(jù)彈簧桿直徑確定彈簧內(nèi)徑20mm(彈簧桿直徑為17mm)，選用Φ4mm的碳素彈簧鋼絲，即c=24/4=6所以，Kp可達(其中G=79000MPa，n設(shè)計為20圈。)9.I N/mm，以及適當調(diào)節(jié)預(yù)緊力，可滿足播種鎮(zhèn)壓的需要(壓強要求為3一8 N/cm2，壓緊后的土壤容重一般為0.8一1.2g/cm3[24])。
該結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動靈活性如同連接機構(gòu)一樣重要。其卡死與連接機構(gòu)卡死一樣均導(dǎo)致地輪不能上升或下降，從而不能得到合理鎮(zhèn)壓力。因此，將固定機構(gòu)上面的鎮(zhèn)壓輪彈簧座，由一般的焊接得到改為由圓棒車削得到(見圖2一27)，使它具有較好的同軸度，表面光滑，從而保證有好的轉(zhuǎn)動靈活性。
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 參考文獻
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