马铃薯播种机设计

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）01 绪论1.1 设计的目的和意义马铃薯是粮食、蔬菜、饲料及工业原料兼用的重要农作物，是我国包括大豆在内的第五大粮食作物。2008 年种植面积 6 995.1 万亩，总产量达 1 415.6 万吨，均位列世界第一，占世界的近 1/41。马铃薯用途已渗透到我国工农业的多方面，市场需求旺，增值潜力大，是最具多功能的作物。提高马铃薯综合生产能力，促进马铃薯产业发展，对保障我国食物安全，促进农产品加工业发展，优化农业结构，实现农业增效和农民增收，满足市场需求，意义十分重大 2。机械化播种可以省种 10 公斤/亩，采用机械化规范化栽培，可增产 250 公斤/亩。与人工作业相比，马铃薯机播可提高工效 3 倍。发展马铃薯生产机械化，对提高马铃薯综合生产能力，保障食物安全，增加农民收入，建设现代农业有十分重要的意义。但是我国马铃薯种植工艺机械化水平低，生产效率低，作业质量差，生产成本高，农民劳动强度大。目前的播种形式还是步犁(或小四轮配用的两铧犁)加人工点种，其作业效率很低，不易于大面积播种，制约了马铃薯种植的发展速度 3。据调查研究，现在还没有适宜的马铃薯种植机械。研制出能够满足马铃薯种植农艺要求的马铃薯播种机，能够大幅度的提高我国马铃薯种植的劳动生产率，减轻农民的负担。随着农业机械化促进法的公布施行和国家农机购置补贴政策的实施，广大农民购置、使用马铃薯生产机械的积极性不断提高，马铃薯生产机械化得到了长足发展。本设计在现有机型的研究总结上，发现问题、研究问题、解决问题。着力提高劳动生产率，解放劳动力，设计出一种新型的马铃薯播种机对于改善现在的问题具有重要的意义 4。1.2 马铃薯播种机的发展现状1.2.1 国内发展现状近年来，随着马铃薯在我国大量的种植、研发并推广与马铃薯的生产相适应的机械取得了很大的进展,尤其是在马铃薯种植机械方面，尽管我国机械研制和生产水平同欧美发达国家相比还有一定的差距，但是随着我国科研人员的共同奋斗，这个差距正在不断地缩小。各种先进的马铃薯播种机不断问世，并在全国进行大量地推广应用，这个还是值得国人骄傲的。青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）1到目前排种装置仍然是播种机最为关键的部件，先进的排种器以及排种原理对播种机的效率的提高还是有着很重要的作用的，到现在，世界上所有的排种器像离心式排种器、外槽轮式排种器、以及各种圆盘式排种器等几乎都被我国的学者们涉猎了；而具有我国独创特色的链条定格式精量排种器、纹盘式排种器、链轮窝眼轮式排种器也获得了相当广泛的应用，但是在马铃薯播种机械上，先进的排种器以及排种方式依然是制约播种机效率的瓶颈问题。因此在已经解决现有播种方式的情况下研制与我国现状相应的播种机显得是非常重要。显然，在大型排种器方面，我国应该朝着孔带式精密排种器、气流输送式条播排种器以及倾斜圆盘指夹式排种器、气力式精密排种器的方向直线发展。新的排种原理包括机械式排种原理和气力式排种原理等，要想在这方面发展新的排种原理也应得到广泛的采用（陈兴田，2001） 5。图 1-3、1-4 为我国主要的马铃薯播种机械。图 1-3 2MB-2/1 型双垄单行播种机 图 1-4 2BXSM2B 型马铃薯施肥播种机 9图 1-5 2MB-1/2 型大垄双行覆膜播种机 图 1-6 2MB-1/2 型大垄双行覆膜播种机1.2.2 国外发展现状国外马铃薯播种机发展较早，成型较快，现已初具规模。发达国家马铃薯播种效率的提高其根本原因实现了播种机械化、集约化生产。进入 20 世纪 90 年代，发达国家的马铃薯播种机械产品更加多样化、性能更可靠。计算机、机电一体化、自动化等高科技青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）2领域技术的应用，使马铃薯播种作业更加精确化，更能满足人们使用的方便性、安全性与舒适性的要求 5。马铃薯播种机在美、苏、日、意、德等国家得到了充分的发展。其主要部件即排种装置主要发展了穿札针式、舀上杯链式、舀上倾斜板铲斗式、输送带斗式等 6。经过多年的发展它们的结构功能已比较完善，有很多值得我们学习的地方。图 1-1、1-2 为国外一些马铃薯播种机：图 1-1 德国 VL- 20L 型四行马铃薯播种机 7 图 1-2 意大利自动式马铃薯播种机 81.3 设计任务现在有的机械已经能够在耕整过的地上一次完成开沟、播种、喷药、覆土起垄及镇压等联合作业，但是通过对各种产品的具体对比，发现其主要部件运用原理大体相同，且都存在问题。首先播种机不能满足各种地区不同的需求，有的对整地要求过高，有的不能变换行距，有的不是很成熟，需要太多人力配合。其中明显的缺陷有以下几点：1、种箱排种器仍然需要人力监视种子充种与漏种情况。2、覆膜压实后膜上需要人力覆土从而促进种子能够顶破薄膜。本设计的目的是结合马铃薯薯种的结构特点和种植要求，借鉴国内外研究成果，一次性完成马铃薯的播种、施肥、喷药、覆膜、覆土，并实现马铃薯的精密播种。实现播种的稳定均匀性，解决漏播的问题。将现代的传感器技术应用其中，增加播种的精度，以及对化肥农药播撒量的精确控制。改进播种勺的形状，力求完善播种的完整性，从根本上解决漏播的问题。青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）02 总体结构设计2.1 设计原则总体方案拟将喷药装置、排种装置、覆土装置、镇压装置及施肥装置与选用拖拉机融为一体，使之能够一次性的顺利完成开沟、施肥、播种、覆盖、镇压等功能。基本要求是悬挂机构要有效的控制工作部件作业时的播深以及运输时的通过性。排种装置要确保在播种过程中出现漏播、重播等现象的几率一定不能不超过 2%。另外开沟器能开出平整的地沟外还要具备一些独特的功能即自动覆土功能。覆土装置能够完全覆盖种沟以及开出两边垄沟。镇压轮的作用就是保持土壤湿度，所以要求镇压效果好，当然作业后的地面要平整。覆膜装置后的覆土犁能够将一定的土覆盖到膜上，起到压实的作用。2.2 基本结构该马铃薯播种机的结构在传统的播种机上有所改进。但有传统机型上的开沟器、输肥管、种箱、肥箱、覆土器、排种器等部件，它还增设计了镇压轮、覆膜、覆土装置，在机架的前梁上有上、下悬挂架用于与拖拉机连接，并且有拖拉机的主轴输出动力给旋转爪式覆土器。种、肥箱侧板固定在机架中间横梁的上方，前边为肥箱，后边为种箱。下边固定排肥、排种装置。在肥箱前面有一根安装开沟器的梁，通过 U 型螺栓将开沟器的扁钢锁住从而可以调节开沟深度。开沟器在横梁上可根据需要进行横向移动来调节行距，机架的后梁用来连接镇压轮。2.3 方案原理拖拉机通过三点悬挂连接播种机在田间行走。由地轮限制高度。施肥开沟器开出肥料沟。化肥落入沟内。播种开沟器开出种沟，种子落入沟内。施肥与播种的动力都来源于地轮，地轮上安装两个链轮，分别连接排种器的链轮，排肥器的链轮。用旋转爪式覆土器对播种沟进行覆土，动力来自于拖拉机的主轴输出。用刮平板将垄面处理平整，然后由镇压轮镇压密实。薄膜挂在挂膜辊上，随着机器的前进滚动。拉出的薄膜首先经过压膜辊的铺平，然后被压膜轮压在垄壁上，再由覆土圆盘犁覆土。覆土圆盘犁翻起的一部分土经膜上覆土器盖在薄膜上。青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）12.4 总体方案的确定通过对多种方案的研究对比，得出以下方案，见图 2-1。图 2-1 马铃薯施肥播种机 1、肥箱 2、取种器 3、种箱 4、药筒 5、挂膜棍 6、覆膜辊 7、压膜轮 8、覆土器 9、链条 10、机架11、施肥开沟器 12、播种开沟器 13、地轮 14、覆土器1）具体工作方式：拖拉机通过机架上的悬挂装置连接播种机在田间行走；起垄单向犁开出宽为 90cm 的垄；施肥开沟器开出肥料沟，化肥落入沟内；播种开沟器开出种沟，薯块落入种沟。施肥播种的主要动力来自于地轮，地轮上安装有 2 个链轮，分别连接排种轮、排肥轮。施肥播种后由刮板器将垄土整平，然后由镇压轮镇压。薄膜挂在挂膜辊上，随着机器的前进滚动，将薄膜附在垄上。拉出的薄膜首先经过压膜辊的铺平，然后被压膜轮压在垄壁上，再由覆土圆盘犁覆土。覆土圆盘犁翻起的一部分土经膜上覆土器盖在薄膜上。同时自动补种装置能检测到需要补种的种勺，自动补种，减少人力的工作量。2）方案分析：（1）本方案能达到所有的性能指标。 。（2）种箱下部安装部件太多，结构复杂。（3）传动方案简单，距离短，由此产生的误差小。（4）自动补种装置能彻底解放人力劳动。此机器功能比较完善，几乎能够完成所有农艺要求的工序。对地块的适应性也比较青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）2好，只是要求播种前地已耕整好即可。播种机的垄距、垄高、行距、行宽、株距、播深、施肥深度的参数都可调，且调节方便。另外，本机尽量减少重要加工面，从而减少成本，真正做到低成本高效率。此方案有众多优点。首先保证了所有的工作能够完成，其次在其结构上进行优化设计。采用自动检测补种装置，能够彻底解放劳动力。不再需要任何人坐在机架上进行人工补给。再者加入膜上覆土装置，省掉后面尾随的人工膜上覆土人员，提高出芽率。2.5 主要工作参数表 2-1 马铃薯施肥播种机主要工作参数Tab.2-1 Potato Planter main operating parameters配套动力 1823kw作业速度 6kmh播种行数 2行距 36cm50cm 可调株距 15cm20cm 可调播深 10cm15cm 可调施肥深度 13cm18cm 可调比播深大 3cm垄宽 60cm90cm 可调覆土厚度 1.5cm垄高 20cm25cm 可调青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）33 主要零部件参数理论分析与设计3.1 传动装置参数确定为了能够保证传动比的正确，选用链传动。链传动是一种挠性传动，它由链条和链轮组成，通过链条和链轮的啮合来传动。与摩擦型的带传动比较，链传动无弹性打滑和整体打滑现象，因而能保证平稳的传动比输出输入，传动效率高，节省能源，保证设计要求的各种标准。同时它比带传动的轴向压力小，从而不需要选择更粗的轴，节省材料。与齿轮传动相比较链传动的制造成本和安装成本要比齿轮传动低很多，因此综合考虑选用链传动 14。总体传动路线：本播种机主要有两条传动路线。一条是排肥链所需要的动力输入，一条是排种链需要的动力路线。排钟链轮与排肥链轮各放置于机架的一侧。保证了机器整体的受力以及动力性能，安装简便。传动装置主要由轮胎，轮胎轴，排肥链轮组，排种链轮组等结构组成。现确定其主要工作参数。3.2 传动装置的设计3.2.1 地轮在该播种机中，行走轮的作用是限深，而且还是排种、排肥的主动轮。因而在设计时，应该满足的条件是：（1）滑移系数要求要小，一般尽量不要超过 9%，这样就能提高播种的均匀性；（2）具有较大的刚度、强度、韧性等机械性能；（3）对各样的地表都有较强的适应性，并且避免在地表高低不平的情况下作业，出现行走轮轮被架空而不转动，造成不排种、不排肥的问题， 。地轮主要参数如下：1）为了保证 60cm 到 90cm 的垄宽，地轮间距应能够在地轮轴上的调节范围为70cm90cm。即每侧地轮在轴上的轴向移动距离应保证达到 15cm。青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）42）地轮轴径：参考其他播种机考虑到机器载荷不大，选用安装地轮处轴径为30mm。3）地轮宽度：20cm4）地轮直径：根据设计的使用条件和性能指标，根据经验值确定为 D 80cm。地轮的转速 N1 = =0.66 （3-1）式中： D地轮轴直径N1地轮轴、地轮转速Vm机器行进速度根据以上的设计计算，根据拖拉机的外形尺寸，以及行与行之间的沟的宽度，查阅相关的标准轮胎型号。3.2.2 链轮设计1）排种链轮设计（1）链轮齿数 Z3 和 Z4由机械设计 14知，链节数通常为偶数，为使链条和链轮磨损均匀，常取链轮数为奇数，并尽可能与链节数互质，取 Z1=17，Z 2 25。（2）传动比i= = =1.512z75（3）选择链条型号和节距参照其他播种机选择型号 12A 节距为 19.05mm 的滚子链。（4）计算链节数和中心距查机械设计 14知，初选中心距 32P= 32p= 602mm （3-2） 0a由机械设计 14式（916）计算链节数LP0 0.07 123为了避免使用过度链节，应将计算出的链节数圆整为偶数 Lp=124。（5）确定链轮主要参数青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）5查机械设计 14表 91 和表 93，表 94 得齿宽 bf10 .95 b1 0.95 12.57=11.94mm齿侧半径 rx 公称 =P=19.05mm齿侧倒角 ba 公称 =0.13P=0.13 19.05=2.48mm齿全宽 bfn （n-1）p t+bf1 11.94mm分度圆直径 dZ1=17 代入上式得 d1 103.7mmZ2=25 代入上式得 d2=151.9mm齿根圆直径 df d d1d1 115.7mm 代入上式得 df1 103.8mmd2=188.3mm 代入上式得 df2 176.4mm齿顶圆直径 da d+1.25P-d1d1 103.7mm 代入上式得 da1 127.6mmd2=151.9mm 代入上式得 da2 200.2mm直径 dk1 为地轮轴处相应安装直径 30mm，直径 为排种链轴处相应的安装直径2k30cm，其余相关参数见附录。 2） 排肥链设计（1）链轮齿数 Z1 和 Z2由机械设计 14知，链节数通常为偶数，为使链条和链轮磨损均匀，常取链轮数为奇数，并尽可能与链节数互质，取 Z1=17，Z 2 25。（2）传动比i 1.51z75（3）选择链条型号和节距参照其他播种机选择型号 12A 节距为 19.05 的滚子链。青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）6（4）计算链节数和中心距查机械设计 14知，初选中心距 23P30p 425mm （3-3）0a计算链节数LP0 0.12 79.4为了避免使用过度链节，应将计算出的链节数圆整为偶数 Lp=80。（5）确定链轮主要参数滚子链轮主要尺寸及齿廓尺寸示意图如下图 3-1 链轮查机械设计 14表 91 和表 93，表 94 得齿侧倒角 ba 公称 =0.12P=0.12 19.05=2.28齿宽 bf1=0.95 b1 0.94 12.57=11.81mm齿全宽 bfn=（n-1）p t+bf1 11.94mm齿侧半径 rx 公称 =P=19.05mm分度圆直径 dZ1=17 代入上式得 d1 103.7mmZ2=25 代入上式得 d2=151.9mm齿根圆直径 df d d1d1 103.7mm 代入上式得 df1 103.8mmd2 151.9mm 代入上式得 df2 176.4mm青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）7齿顶圆直径 da d+1.25P-d1d1 103.7mm 代入上式得 da1 127.6mmd2 151.9mm 代入上式得 da2 200.2mm内径 dk1 为地轮轴处相应安装直径 30mm，d k2 为排肥链轮轴处的直径 17cm。其余相关参数见附录。3.2.3 地轮轴地轮轴刚性的连接在机架上，传递一部分弯矩。轮胎轴的内部有轴承，负责轴的转动。因此将地轮轴刚性的连接在机架上，用螺栓连接。同时将地轮轴的链轮部分焊接在地轮上，使得传递的转矩能够通过链轮传递给排种器。1）查机械设计 14 表 151 得轴的材料选用 45 钢正火、回火处理。2）轴上零件的装配方案为：排肥链轮、轴承座、轴承、轴承座盖、排种链轮、地轮依次从轴的左侧装入。两个链轮、地轮通过螺母紧固；轴承通过轴承座紧固定位。3.3 肥箱总成肥箱总成由肥箱、排肥装置、固定零件组成。3.3.1 肥箱容积由农业机械设计手册 17第 393 页知，种肥箱的容量根据播种工作幅宽、播种量或施肥量、播种行程和种子或化肥密度而定。工作时，不宜将箱内种子肥料全部用完，否则会因箱内种子肥料太少而影响排肥排种性能，至少应留有 10 。查农业机械设计手册 17393 页，肥箱尺寸由下式确定式中 L装满一箱种子或肥料所能播种的距离。至少应等于一个往返行程，即地块长度的两倍。此处取 200mB工作幅宽（m）：0.9m青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）8Qmax单位面积最大播种量或施肥量（kghm 2）此处为 1500 kghm 2肥料的密度（kg L） ，此处取 1.8 kg L16.5L3.3.2 排肥装置查农业机械设计手册 17第 370 页表 642 得，此处选用外槽轮式排肥器。无需设计选用即可，外形尺寸 100 110mm 120mm 。该排肥器排量稳定均匀，排肥量调节灵敏准确，调节范围能适应不同的施肥需要。同时工作阻力小，使用调节方便。选用钢丝弹簧式叶片进行排肥螺旋，从而不易被肥料粘上，排潮湿肥料的能力较强。3.3.3 肥箱尺寸由设计综合优化种箱外形大体为 1600 300mm 500mm排肥箱的内部做成倾斜的形状，以便于肥料的下落。同时肥箱选用 3 毫米的钢板焊接而成，不易被肥料等腐蚀。肥箱的紧固用在直接焊接在机架上。从而是肥箱的稳定性进一步加强。也使机架的整体性能加强。对内部的排肥器也有一定的遮挡土壤的作用。3.4 种箱总成3.4.1 种箱结构参数的设计种箱尺寸的确定：为了满足种箱足够的容积，使播种机每次回到地头才进行再一次的加种，一般种箱设计需要足够的容积。但是一般种箱的容量也不能设计的过于大，那样很可能会增加机器的负担，从而对播种机的的稳定性产生不利的影响，可能还会影响机组的纵向移动性，从而影响播种机的效率。除此以外，种箱还应该具有坚固耐用的特点，设计轻巧，并具有一定的刚性和韧性，也得具备防水和防潮的能力；另外种箱要便于加种、卸种和清种，因此该机所选的种箱形状为锥台型（上口直径大，下口直径小） 。这样便于种子向下滑落，有利于取种勺的取种。种箱容积的计算：由经验值得种子的平均直径为 5cm，则单个种子体积为青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）91 3一个往返行程所需种子N 30002.03总体积为 3000 35 110L实际中种箱的容积往往要比设计数值稍微大一些，因此本次设计取种箱的容积为130L。本次设计的种箱大体形状如图所示。只是为了便于取种，不必加种箱盖。3.4.2 排种器的选型及结构的选定（1） 根据马铃薯种块的结构特性，决定选用单排式升运链式排种器来应用在该马铃薯播种机上。（2）排种器的工作原理：播种机向前进，带动地轮旋转，从而带动地轮上的轴转动。安装在轴上的排种链主动轮也随之转动，通过链轮将固定的传动比传递给从动轮。从动轮与排种器主动轮共同安装在同一根轴上，从而排种器便被驱动开始运转，通过链条带动主动轮转动。链条上装有种勺，将种子从种箱中取出。升运到从动轮处转动放下，下落中经过挡板的保护，便准确的掉入种子开沟器。（3）升运链式排种器的工作性能及结构参数参考马铃薯播种机的设计要求和参考有关文献，得出主要结构参数如下： 马铃薯播种机的行进速度受排种链轮的限制。防止因链速过快而使种子甩出种勺，同时要保证播速不能太慢。由经验值得最佳播种速度为 3.2km/h，既为 Vm 0.89m/s。青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）10作业速度应该与取薯勺线速度一致，若要播种质量比较好，则取薯勺的速度不应超过 0.6m/s；取种勺的速度增加，则会降低取种的精确性，出现漏播和重复播种的现象。大大降低播种的效率。因此，选取取种勺的线速度为 0.6m/s。拖拉机的行进速度为1.67m/s,则取种链轮组的传动比为 i 0.83/0.6 1.5 链条的工作长度 L：如果12v链条的长度太大，将会增大两链轮之间的距离，从而增大输种的长度；如果链轮的长度太短又会造成输种时的种薯来不及缓冲而从取薯勺滑落，从而影响了排种的均匀性。因此链条的工作长度应该是根据最合适的中心距来选取的。一般链条长度在 200cm 左右，种子的升运高度不超过 50cm取薯勺的形状：对于单边最大尺寸为 40mm 的马铃薯种块，需要保证取薯勺载种薯块的过程中不出现滑落的情况，而且背面要均匀光滑，不能损伤薯种因此选择倾斜角为30；另外取薯勺要轻，因此要求取薯勺都是用厚度为 1.2mm 的铁皮冲压而成。3.4.3 升运链相关系数的确定（1）最开始设定的理论株距为 200mm，因此在行走轮转动一圈后所需要播种的个数n 可以通过公式 22 计算得到：（2-2）250DLn式中：L行走轮的周长；D行走轮的直径。通过已知数据 D 80cm。算得 n 11 个（2）取薯勺之间的间距即株距 B本次设计决定选用链条节距 p=19.05mm，长度为 1.6m 的 12A 型滚子链，链条的速度略为 0.27m/s，是最佳速度 v=0.5m/s 的 0.54 倍，因此可以通过缩小株距来满足排种的需要，即将株距缩小到原来的 0.54 倍，再根据节距和链条长度来进行调整。通过计算，整个链条共有 88 节，为了达到最佳的排种效果，需要 24 个取薯勺，因此其中 16 个取薯勺由 4个链结组成，另外 8 个由 3 个链结组成。因此每个取薯勺之间的平均距离也就是株距B=88/2419.0570mm，能保证有足够的空间来克服充不上种的情况。（3）取薯勺尺寸的确定对于取薯勺所要求的尺寸标准，为了满足种子位于取薯勺的中间，取薯勺能够完整青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）11的取薯，同时又不会将多余的种薯取进，所以将取薯勺的形状设计为碗状。因为种子的尺寸规格为 40mm40mm40mm，这里取取薯勺的宽度应半径为 40mm 的碗状结构，下部有托盘组成。托盘为边长为 50mm 的正方形。整个取种勺的高度为 40mm，完全可以将种子置于其中。3.5 种子自动补偿装置在取种勺的取种过程中，由于机器的震动，以及取种勺的不稳定性，一定会造成取种勺的漏取的情况，从而会造成种子的漏播，严重影响马铃薯的产量。在以往的装置中，常常会选用人工补偿漏种的方式进行补偿操作，不仅费时费力，增加拖拉机的负载，而且也具有一定的危险性，作业环境十分恶劣，也不利于机械化的推广。因此设计一种能够自动补偿漏种的装置，从而达到彻底解放劳动力的目的。3.5.1 设计原理现在较多的引用传感器自动检测技术。由测试技术 17第 122 页知，光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线的光能量并能将光能转换成电信号的器件。由于光通量是随被测量而变化，所以光电流就成为被测量的函数。选择遮光式的光电传感器，其工作方式如下所示：图 33 检测装置原理图 1、光源 2、取种勺及种薯 3、光电元件被测物体位于恒定光源与光电元件之间，光源发出的光通量经被测物遮去一部分，使作用在光电元件上的光通量减弱。光电元件检测到光的变化，如果被遮蔽光的长度大于一个种勺的高度，那么说明马铃薯取种成功，而如果被遮蔽的光的长度等于一个种勺的长度，那么说明马铃薯取种勺没有取种。光电元件经过放大器和一系列的信号处理过程，将信号传递给步进电动机。电动机接受到信号，将步进一定的角度，带动电动机所带动的皮带转动输送皮带上的种薯进入到取种器的取种道内，这样就可以补偿种子。所青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）12选取的电动机以及皮带的参数都是标准化的参数，只是需要在皮带上固定安装塑料制的挡板。具体设计如下图所示：图 34 检测装置传动简图1、种薯 2、塑料挡板 3、带轮 4、皮带 5、电动机轴 6、带轮3.5.2 步进电动机的选择因为所带动的种薯个数较少，查机械设计手册第 2689 页，选择 70BF13，具体参数见附录。3.5.3 皮带的选择由于皮带所带动的种薯个数较少，所以皮带的长度不宜过长，结构尽量简单，便于种薯的运输取种。所以选择平带传动。平带传动结构简单，传动效率高，带轮也容易制造，在传动中心距较大的情况下应用较多。根据已经设计的机架结构，结合种薯的实际大小，选择平带的宽度为 60mm，平带长度为 1400mm，带轮直径 80mm。青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）134 土壤工作零部件参数确定土壤工作零部件件主要包括起垄单向犁、施肥开沟器、播种开沟器、刮平器、镇压轮。其设计如下：4.1 施肥开沟器开沟器的作用是在播种机作业时开出肥沟种沟，将种子肥料导入沟内并用湿土覆盖完好。对开沟器的要求是：开沟直、深度一致，符合要求，种子在沟内分布均匀，不刮土层，不让土中杂物造成拥塞，对土壤适应性好，结构简单，阻力小 5。施肥开沟器：采用芯铧式开沟器，它结构简单，造价低。可自己制造，用三块钢板焊接而成，开沟效果较好。 施肥深度为 10cm15cm，开沟宽度设计为 4cm，参考芯铧式开沟器，施肥开沟器用三块钢板焊接而成。如图 3-3图 4-1 施肥开沟器钢板的厚度为 3mm，参考其他播种机选择其它参数。开沟器上方用 4mm 方钢管焊接，方钢具体尺寸有安装条件决定。其具体尺寸见附录4.2 播种开沟器播种开沟器：播种开沟器是在播种机作业时开出种沟，将种子导入沟穴内，并使湿土覆盖完好。并且使得种子在沟内分布均匀，不刮土层，不让土中杂物造成阻塞，结构简单阻力小。根据实际情况，查阅相关资料，最后确定选择双圆盘开沟器，如图 3 所示。该开沟器有两个相互倾斜对称安装成家教的平面圆盘。工作时在土壤反力的作用下绕自己的轴线转青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）14动。该开沟器具有开沟平整，沟宽一致，种子覆盖率好的特点，但是结构稍微复杂，价格相对高。会增加成本。根据该播种机能达到精确播种，完全覆土的特点，选用该型开沟器。4.3 覆土器开沟器只能使少量湿土覆盖种子，不能满足覆土厚度的需求，通常还需要在开沟器后面安装覆土器。对覆土器的要求是覆土深度一致，在覆土时不改变种子深度的位置。根据上述分析，选择覆土圆盘式覆土器，该覆土器能够适应行距较宽、所需覆土量大的工作需求。要求覆土严密并且有一定中耕作用。 4.4 刮平器刮平器的作用是将开沟播种之后的垄表面刮平并有一定的压实作用，同时为后续的铺膜工序做好准备。其尺寸为 700mm 3mm 10mm。弯折处角度为 160 ，上侧用钢材焊接并钻有孔以便安装在机架上。刮平器用弹簧和铰链安装在机架上，起到镇压的作用，当刮平器收到土壤的阻力时，能够较平整的将土壤刮平。同时弹簧选用圆柱螺旋拉伸弹簧，自由高度为 90mm，中径为25mm，截面直径为 4mm，选用半圆钩环形便于安装。4.5 镇压轮由农业机械设计手册 17第 388 页知，播种同时镇压有利于种子与土壤紧密接触，有利于种子发芽与生长；可减少土壤中的大孔隙，减少水分的蒸发，以使土壤保墒，可加强土壤毛细管作用；使水分沿毛细管上升，起到“调水”和“保墒”作用。镇压轮对土壤的压强主要根据土壤性质、水、密度和马铃薯的播种要求决定，一般为 30 50KPa。镇压轮的压力大小取决于镇压轮自身的重力和作用在它身上的机器重力。对镇压轮的要求为转钟灵活、不粘土、不壅土，镇压力可以灵活调整，镇压后地表不产生鳞状裂纹。此处采用圆柱镇压轮，采用 3mm 厚钢板焊接而成，半径 7cm，安装处长 50mm，直青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）15径为 10mm。4.6 除草剂喷洒装置药筒挂接在拖拉机后侧，同时由于机架上取消了人为补偿漏播的座椅，机架上不必坐人。所以药筒起到了增加机器重量，增加抓地力的作用。除草剂的喷头采用的是标准的喷洒装置。喷杆长度选择与马铃薯的垄宽相同，这样可以尽可能的覆盖所有可能生长出杂草的土壤。4.7 铺膜装置铺膜装置包括挂膜辊、铺膜辊、压膜轮及覆土圆盘犁组成。其主要尺寸见下表。表 3-1 铺膜装置主要尺寸Tab.3-1Filming device main dimensions4.8 覆土装置查农业机械学第七十二页可知，选择圆盘式覆土器，该覆土器能够满足行距宽的需要，并且能够保证覆土完整，完全将地膜边缘覆盖。全部采用可旋转，可上下移动的连接方式。4.9 膜上覆土装置此装置是其它机型所没有的。主要包括两个滚动圆筒，它能够将由圆盘犁翻入的土壤经过圆筒的转动覆盖在地膜上，防止种子无法顶破薄膜而被晒死 18。同时要求圆筒不能将薄膜刮破，这就要将圆筒边缘处理卷边。形状见下图 3-4。名称 尺寸 备注挂膜辊 长 600mm 直径 30mm 可调 转动灵活铺膜辊 长 600mm 直径 50mm 转动灵活 对薄膜无伤害压膜轮 半径 110mm 宽 30mm 上下可调 压力适中青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）16图 4-2 膜上覆土机构设计时应注意圆柱断开处应稍微大于播种开沟器的调整幅度。主要尺寸见附录图纸。4.10 机架机架起到安装所有零部件的作用，是整个机器的骨骼。同时机架要有足够的强度支撑起整个机器。设计机架是要考虑到所有零部件的安装调整，考虑到农艺要求。要使各部件在机架上不发生干涉，便于调节。（1）成型方式：考虑到成本及参照目前市场上大部分农业机械的机架结构，采用型钢焊接而成。（2）大体结构：机架前方与拖拉机采用三点悬挂方式挂接，因此需设计悬挂点。要安装起垄单向犁，为了便于上下左右调节，犁安装架与机架采用 U 型螺栓紧固。安装开沟器处要能上下调整。要设计上种肥箱的安装点，镇压轮、挂膜辊、压膜辊、压膜铺膜轮、喷药头、座位、覆土圆盘犁和膜上覆土机构的安装点。青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）175 机器工作参数理论分析与计算5.1 配套动力1）由农业机械学 5第 339 页知犁的牵引阻力为 P kab由农业机械学 5第 339 页表 142 查的土壤的犁耕阻比为 k 4Ncm，因此P 4 12 24 1152N2P=2304N1） 由农业机械学 5第 77 页知开沟器每米平均阻力位 980 1370N，取 1000N。施肥开沟器长度为 20cm，其阻力为P= 1000=200 N2） 由农业机械学 5第 71 页表 34 知，播种开沟器平均阻力为 200 400N，取300N。P 2 300=600N3） 查农业机械设计手册 17第 1856 页，表8 得，土壤对钢的摩擦系数为0.5770.721，查农业机械设计手册 17第 1859 页，表11 得土壤比阻为30000 700000Nm 2，假设刮土厚度为 3cm，宽为 60cm。则P=70000 =1260N4） 查农业机械学 5第 71 页表 34 知单个圆盘犁阻力大约为70 120N，P=120 2=240N由农业机械学 5第 78 页公式（39）得，播种机所需功率P= = 7.18kw所选拖拉机功率应大于 7.18kw。青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）185.2 播种机行进速度马铃薯播种机的行进速度受排种链轮的限制。防止因链速过快而使种子甩出种勺，同时要保证播速不能太慢。已知链勺距离为 20cm，株距为 20cm，则株距 VmVm由经验值知最佳播种速度为 6kmh 19，即 Vm 1.67cms 。得 N1 0 .66 r链轮传动比 i 得 N3 0.418m/s青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）196 结论根据马铃薯播种的农艺要求，设计出集起垄、开沟、施肥、播种、喷药、覆膜、膜上覆膜等工艺的播种机。整机结构合理，使用可靠，维护保养方便，其性能达到了设计和农艺要求，可以获得以下结论。1）所设计的马铃薯播种集起垄、施肥、播种、镇压、喷药、覆膜以及膜上覆土为一体的联合作业马铃薯播种机，大大减轻马铃薯播种的劳动强度，提高了作业效率。2）将机架设计为双层形式，减小机架的成型难度，同时便于人在机架上工作，设计更加人性化。3）将三个开沟器集成到一个机械，在一定程度上增加了加工难度，但是这样为种箱的尺寸及安装提供了不少方便。4）加入膜上覆土机构，在减少一个劳力的前提下提高了成活率，减少了后续人工扣膜的工作。本设计机型还是存在很多问题，主要是对播种前的地况有些特殊要求，需要提前耕整地表，现有排薯装置仍存在空穴重播等技术问题，需进一步解决。青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）20参考文献1 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