1、湖 南 农 业 大 学湖 南 农 业 大 学全日制普通本科生毕业设计全日制普通本科生毕业设计播量可调式油菜播种机设计播量可调式油菜播种机设计THE DESIGN OF SOWING QUANTITY ADJUSTABLE RAPE SEED DRILL学生姓名：李海平 学生姓名：李海平 学 号：200940615107学 号：200940615107年级专业及班级：2009级农业机械化及其自动化（1）班年级专业及班级：2009级农业机械化及其自动化（1）班指导老师及职称：翁伟 讲师 指导老师及职称：翁伟 讲师 学 院：工学院 学 院：工学院 湖南长沙提交日期：2013 年 05 月湖南农业大学
2、全日制普通本科生毕业设计诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计作者签名：年 月 日目 录摘要.1关键词.11 前言.12 油菜播种机发展现状与趋势.22.1 我国油菜播种机发展现状.22.2 研究的目的意义.22.3 研究内容.32.4 油菜播种机的发展前景.32.4.1 播种机迅速发展.32.4.2 播种
3、机的通用性和适应性不断提高.32.4.3 油菜播种机向高速宽幅发展.42.4.4 广泛采用联合作业.42.4.5 新技术的应用不断普及.43 油菜播种机总体结构设计.53.1 总体结构设计.53.1.1 总体结构.53.1.2 工作原理.53.1.3 传动机构设计.53.2 排种器的设计计算.63.2.1 排种器总体方案确定.63.2.2 工作原理.73.3 窝眼轮轴的相关参数.73.3.1 同一圆周上窝眼的数量 n.83.3.2 充种时间 t.83.3.3 窝眼轮轴同一母线上型孔的几何位置的确定.93.4 地轮结构设计.93.4.1 总体方案的确定.93.4.2 工作特点.93.5 实验结果
4、.103.5.1 主要技术参数.104 播种机理论分析.114.1 播种理论分析.114.2 充种机理.114.2.1 充种方式.114.2.2 充种过程的受力分析.114.2.3 充种极限速度.134.3 清种机理.144.3.1 清种机理.144.3.2 清种过程中种子受力.144.4 护种投种.164.4.1 护种投种机理.164.4.2 护种过程中的种子受力分析.164.4.3 投种阶段种子受力分析.174.5 伤种的机理.174.6 排种器排种质量分析.184.6.1 进种口尺寸.184.6.2 投种口尺寸.184.7 播种机地轮的运动学分析.184.7.1 刚性土壤地轮上各点的位移
5、、速度、加速度方程.184.7.2 塑性土壤中地轮上各点的位移、速度、加速度方程.195 其他工作部件和机构.215.1 种子、肥箱.215.2 种子、肥料箱容量计算.225.3 轴的校核.226 保养与保管.247 结论.25参考文献.26致谢.270播量可调式油菜播种机设计播量可调式油菜播种机设计学 生：李海平指导老师：翁 伟(湖南农业大学工学院，长沙 410128)摘 要：本设计就油菜机械化栽培技术中播种技术进行了研究，创新设计了一种播量可调的播种机。根据国内外播种机的发展趋势，通用性和适应性不断提高以及本着结构简单操作灵活的原则，而设计的一种能同时完成播种施肥工作的播量可调式油菜播种机
6、。本例着重对播种机排种器、地轮等结构进行设计选择。关键词：播量可调；播种机；播种；地轮；排种器；The Design of Sowing Quantity Adjustable Rape Seed DrillStudent:Li HaipingTutor:Weng Wei(College of Engineering,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China)Abstract:In this thesis,the mechanically sowing technology on rape cultivation was studi
7、ed,and variable-drop sower was creatively designed.According to the the Planter trends at home and abroad,the versatility and adaptability and continuous improvement principle of simple structure,flexible operation,and the design of a can be completed at the same time the amount of broadcast seeding
8、 and fertilization adjustable rape seeder.This example focuses on the fdde run,and wheel structure.Key words:Sowing Quantity;Sower;Planting;Wheel;Feed Run;1 前言本文就油菜机械化栽培技术中播种技术进行了研究,创新设计了一种播量可调的播种机。播种机是农业生产中关键作业环节，必须在较短的播种农时内，根据农业技术要求，将种子播到田地里去，使作物获得良好的发育生长条件。播种质量的好坏，将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮，因而对产量的影响很大。由于油
9、菜播种机可以保证种子在田间最合理分布，播种量精确，株距均匀，播深一致，为种子的生长发育创造最佳条件，可以大量节省种子，减少田间间苗用工，保证作物稳产高产。因此，现1代农业对播种机械的要求越来越迫切【1】。2 油菜播种机发展现状与趋势2.1 我国油菜播种机发展现状我国的油菜精量播种施肥机具的研制起步较晚，发展较快。苏省镇江市农业机械技术推广站研制的东风12 型手扶拖拉机配套 2GB6B 型油菜精播机，能一次完成悬耕碎土、开沟播种、施肥、覆土等多道工序，边播种边施肥。扬州市江都地区采取复合肥拌种，用 2GB6A 型条播机进行直播油菜。南京农业机械化研究所利用东洋 P600四轮驱动底盘，在水稻牙种直
10、播机基础上改进而成的 2BZ6 型油菜直播机。该所研制的专用精密播种机，适用于问世大碰的拨苗盘播种，性能先进，但不能适用于大面积的油菜田间播种作业。高校的研究方面，迄今为止，我国学者几乎涉猎了世界上所有的排种器形式，如外槽轮式排种器、离心式排种器、内侧囊种式排种器、各种圆盘式排种器、气吸式、气压式、气吹式排种器等，而具有我国独创特色的窝眼轮式排种器【2】、纹盘式排种器、锥盘式精密排种器获得了大量应用。我国在精密播种技术上的研究方面可以说是方兴未艾，新式精密排种器不断出现。实践证明，新的机具的出现将使得油菜的作业出现好的前景。机械化直播油菜省工节本显著，可以大幅提高劳动生产率，有利于加快油菜产业
11、的发展。但是目前油菜播种是也存在一些问题。播种机性能不完善、播种质量有待进一步提高。由于我国专用的油菜播种机还很少，目前所使用的大部分播种机具由于没有充分结合到油菜种子粒小和油菜植株高大、分枝能力强等特性，尽管可以满足油菜播种某些方面的要求，但不能满足油菜播种的全部要求，导致播种质量还待进一步的提高。同时，油菜机械化播种配套技术不完善，成果转化慢。我国油菜机械化播种技术刚刚起步，所使用的大部分机型还处于试验阶段，在施肥、灌水等配套技术的研究上还不完备。另外，我们在油菜机械化的宣传、推广方面做得还不够，而且农民对新技术的认识和接受也有一个过程，加之现在的机具价格比较昂贵等因素，就导致目前已经研究
12、出来的成果由于转化速度缓慢而没有得到有效的转化。要改变这一局面就必须加大宣传、推广力度，促使成果的有效转化。因此对油菜的施肥播种进行进一部的研究显得尤为重要。2.2 研究的目的意义本课题的研究能够研制出专门用于油菜作业的施肥播种装置，播量及其施肥量能够满足实际工作要求，工作可靠稳定，能较好地满足油菜作业的要求。尤其适应长江中下游的作业环境，将能大大缩短油菜的作业成本，提高效率，节省时间。2面对我国油菜作业长期以来机械化程度低，油菜的质量很产量较低的情况，一个能够集开沟播种施肥于一身的油菜播种机显得极为重要。因此该机具必须满足结构简单，性能稳定可靠，能够使用通用零部件，兼顾经济效益的优良机具。同
13、时必须对其中的关键机具施肥播种装置进行结构及其参数的设计，达到稳定可靠，具有良好的适应性，达到农艺要求【3】。2.3 研究内容在现有的开沟器上设计一台适用于在免耕稻茬田或农闲地带、荒地播种油菜的条播播种机。通过对播种机主要工作部件排种器的工作原理进行理论分析,研究种子在各阶段的工作机理,分析各阶段的种子受力以及对播种机工作性能的影响。地轮是播种机的主要工作部件,地轮设计的的好坏直接影响播种机的播种质量,因此从运动学的角度分析地轮的运动形式及各阶段的运动方程、速度方程、加速度方程。确定地轮在各阶段的运动规律。从能量消耗的角度用几何学方法从理论上分析了地轮刺孔的形成过程,并确定地轮钉齿的相关几何参
14、数。分别进行单因素和多因素实验,找出影响播种机播种性能的主要因素,为播种机的设计提供理论依据。2.4 油菜播种机的发展前景2.4.1 播种机迅速发展在国外，中耕作物如甜菜、玉米、棉花和某些蔬菜、豆类的播种都已大量采用精密播种，主要采用机械式和气力式两种精密播种机【4】。由于气力式播种机对种子尺寸要求不严，不需精选分级，容易达到单粒精播，而且通用性较好，又能适合较高速播种，因此使用气力式播种机越来越多。为了达到单粒精播，提高株距均匀性，大多采用可精调的刮种器，将多余的种子清除掉；为了降低投种高度，减小种子下抛速度与前进速度之间的相对速差，而设置导种轮或导种管。2.4.2 播种机的通用性和适应性不
15、断提高大多数精密播种机都可以播多种作物，通过更换不同孔径的排种盘(轮)或排种滚筒，使排种器能适应多种作物种子的播种要求。改变型孔大小或增加成穴机构，使之能达到穴播的要求；改变排种器工作转速以达到不同株距的要求。所有这些均提高了播种机的通用性。为了适应不同地区、不同土壤、不同整地条件的要求，大多数播种机上配有多种类型的开沟器(双圆盘式、滑刀式等)和镇压轮(橡胶轮、钢板冲压轮、铸铁轮、宽轮、窄轮等)，供选用。同一型号的精密播种机又成系列，有多种行距和行数的变型。如美3国 CYCLO 气压式播种机有牵引式和悬挂式，有 4、6、8、12、16 行等共 16 种机型，可为多种功率的拖拉机配套。2.4.3
16、 油菜播种机向高速宽幅发展为了在最适宦的农业技术条件下、用最短的时间做到适时播种，以及随着拖拉机功率不断增大，为了充分利用其功率，因此要求提高播种机作业的生产率。影响提高播种机组生产率的因素很多。除了提高机组的工作可靠性、减少故障、简化操作以减少辅助作业时间、提高纯工作时间的利用率外，提高生产率的最主要途径是增大播种机的工作幅宽和提高作业速度。增大播种机工作幅宽虽能直接有效地提高生产率，但加大工作幅宽使机体庞大，消耗金属多，成本高。同时，庞大的机体将受到田块大小、地头转弯以及道路运输的限制，使用不方便。因此，国外很重视提高作业速度的研究【5】。但是，播种机高速作业带来一些问题，如排种性能下降，开沟深度变浅，种子在沟里弹跳、滚动加剧，以及驾驶条件恶化等等。因此，目前作业速度不能太高。2.4.4 广泛采用联合作业播种同时进行联合作业的方式发展很快，形式也比较多，主要有两种：一是在大多数中耕作物精密播种机上都配置排肥器、施肥开沟器以及施撒农药和除莠剂的装置。如西德、法国和美国的几种精密播种机都可以在播种同时施化肥、撒农药和除莠剂。二是播前整地和播种联合作业，如旋耕播种机、犁播机以及有的在开沟
