毕业设计（论文）-组合式排种器设计说明书.docx

设计说明书设计题目：组合式排种器学生姓名:学号:专业班级:指导教师:20年月曰摘要：玉米作为重要的粮食和饲料作物，在国民经济发展中占有重要地位。我国玉米产量占全世界玉米产量的22.4%以上，种植面积和总产量均居世界第二位。目前，我国农业正面临着从传统农业向现代农业转变的历史时期，玉米种植机械化是其重要的组成部分。玉米精密播种机械化技术是农艺与农机现代科学技术的有机结合，国内外已得到普遍应用与发展。排种器是精密播种机的核心部件，它决定了精密播种性能。如何提高精密排种器工作性能一直是国内外科研攻关的重点和难点。气吸式排种器是一种先进的播种装置，由于其独特的性质而被国内外广泛地应用农作物播种上。本文提出了一种适用于玉米精播机的滚筒式气吸排种装置，介绍了其结构和原理，对其进行深入的研究并自行设计了一款气吸滚筒排种器，其中对传统的的滚筒式排种器进行了一些改进，减少了气腔的漏气性。使其结构更加合理简单。该排种器得结构简单，轴采用空心设计，产生负压差，滚筒上设计三列十二孔每周。关键词:精确农业；精密播种；滚筒式气吸排种器。Abstract：asthemostimportantgrainandgrasscrop,corntakesanimportantroleinthedevelopmentofnationaleconomy.Theeomoutputofourcountryaccountsforabove22.4%ofthatoftheworld,andtheplantingareaandthetotaloutputoccupythesecondintheworld.Atpresent,theagricultureofoureountryarefacingthehistoriealperiodofthetransformformthetraditionalagriculturetothemodemagrieulture,andthemeehzationofthecornplanterisanimportantconstituent.ThemechanizationtechnologyofthecomPrecisionplantingisthecombinationoftheagronomyandthemodernsciencetechnologyofthefarmmachinery,andhasbeenwidelyusedanddevelopedathomeandabroad.Theseedingdeviceisthecorepartoftheprecisionseeder,whichdeterminestheperformanceofseeding.Howtoenhancetheworkingperformanceoftheprecisionseedingmechanismhasbeenthekeypointanddifficultyofresearchprojectsathomeandabroad.Theair-suctionmeteringdeviceisanadvancedseedingdevice,whichismainlyusedintheseedingofthetilledcropandhasbeenwidelyusedathomeandabroadbyitsuniqueadvantage.Thispaperpresentsadrum-tapeair-suetionseedmeteringdeviceadaptedforcorn,anddoesanin-depthstudyandself-designedarollerair-suctionmeteringdevice.Icarryoutanumberofimprovementstooneofthetradionalrollerseed-meteringdevice,reducingtheleakageofair-spacetomakeitmoresimpleandreasonablestructure.Themeteringdevicewassimpleinstructure,whichuseofhollowshaftdesign,resultinginnegativepressure,andthreerolIerdesigntinweeklyandtwelverolIerineverylap.Keywords:preciseagriculture!precisionseeding;rollerair-suctionseedmeteringdevice.目录第1章绪论41.1课题来源41.1.1课题背景41.1.2保护性耕作技术的基本概念41.1.3保护性耕作技术的应用效果51.1.4研究的目的和意义51.2目前国内排种器存在的问题及发展趋势51.2.1 目前我国排种器概况51.2.2几种传统排种器的结构特点及存在的问题5结构特点6存在的问题61. 3国内外精密播种机的研究概况71.3. 1精密播种的基本概念.71.3.2国内外精密播种机的发展情况71.3.3国内外气力式精密播种机的研究现状81.3.4国外气力式精密播种机的研究现状81.3.5国内气力式精密播种机研究现状91.4课题研究内容及技术路线101.4.1本文研究的内容101.4.2技术路线10第2章排种器的理论分析与设计112.1 玉米单播的农艺要求112. 2总体方案的确定112. 2.1组合式排种器的吸附机理123. 2.2种子吸附过程中的受力分析124. 2.3吸室及吸室真空度的确定135. 2.4真空压力值对播种质量的影响136. 2.5影响吸种性能的因素分析14第3章主要零部件的设计157. 1总体结构如图153. 2排种器的设计153. 2.1吸孔孔径的确定153. 2.2吸种孔数的分析及确定163. 2.3刮种器163. 3配气盘17第4章总结17致谢18参考文献19第1章绪论1. 1课题来源1.1.1 课题背景玉米是世界上分布最广的作物之一，从北纬58度到南纬35至40度的地区均有大量栽培。北美洲种植面积最大，亚洲、非洲和拉丁美洲次之。种植面积最大、总产量最多的国家依次是美国、中国、巴西、墨西哥。从栽培面积和总产量看，玉米仅次于小麦和水稻。世界玉米播种面积达20亿公顷，玉米总产量达6000亿kgu我国是粮食生产大国和消费大国。小麦和玉米作为我国两大主要粮食作物，其生产水平对保障粮食安全和种植业结构调整影响巨大。我国是一个玉米生产大国，我国玉米产量占全世界玉米产量的22.4%以上，种植面积和总产量均居世界第二位。玉米用途广泛，作为重要的粮食和饲料作物，在国民经济发展中占有重要地位。玉米是世界上最好的饲料作物，被誉为“饲料之王”，目前全国生产的玉米有70%75%被用作精饲料，玉米秸秆不仅在农区是动物粗饲料的主要来源，同时也大量调往牧区。可以说，玉米已经成为畜牧业发展所依赖的最主要饲料来源。另外，有10%左右的玉米籽粒用于工业加工，被广泛应用于食品、医药、轻化工等行业，加工产品多达500种以上。随着我国城乡居民收入的增加和消费观念的转变，国内肉、蛋、奶类产品市场需求旺盛，增长潜力巨大，农区畜牧业已经成为我国今后畜牧业发展的主要方向。玉米生产的发展，必将极大地推进农区畜牧业的快速发展，随着我国畜牧业的发展和玉米精深加工新技术的开发应用，我国国内市场对玉米的需求也必将越来越大。因此，玉米生产不仅对于保证我国13亿人口乃至全世界的食物安全具有重要的地位，同时还关系到人民生活水平的提高以及相关产业的发展。但是，我国的玉米种植从玉米的生产手段上落后于水稻和小麦，生产过程活劳动投入较多，机械化程度低，特别是玉米种植机械化水平很低，成为了我国农业机械化发展的“瓶颈”。1.1.2 保护性耕作技术的基本概念保护性耕作是一种新型旱地耕作法。它主要包括免耕播种、施肥、深松、控制杂草秸秆及地表处理等内容，核心是免耕播种，主要作业均使用机械完成。保护性耕作的一般定义为农作物播种后，地表的秸秆覆盖量不少于30%的耕作方法。另外一种说法是:相对于传统耕作来说，能够减少水土流失的任何耕作方法。传统耕作也可能减少水土流失，但是，保护性耕作与传统耕作相比，其保持水土的效果更好。我国学者在多年科学研究的基础上，把保护性耕作定义为"以水土保持为中心，保持适量的地表覆盖物，尽量少翻动土层，而又能保证作物正常生长的耕作方法”。保护性耕作的主要内容包括：D在地表覆盖作物的残茬；2）在尽量不翻转土壤的前提下，进行免耕播种和施肥；3）必要时进行深松等作业来改善土壤结构；4）主要利用化学药剂进行除草和防治病虫害。1.1.3 保护性耕作技术的应用效果1）减少地表径流，减轻土壤风蚀水蚀，改善环境，增加水分入渗；2）增加土壤有机质含量，改善土壤结构；3）提高水、土、光等资源的利用率；4）产量提高；5）生产成本下降，收入增加，经济效益改善秸秆覆盖、少耕、免耕是各种保护性耕作共有的基本要素。旱地农业保护耕作的主要优势，是通过将作物残茬保留在地表从而保护水土资源。1.1.4 研究的目的和意义播种是农业生产过程中极为重要的一环，“种好收一半”是长期以来人们进行生产实践得出的对播种重要性的总结。随着播种技术的发展，播种方式、播种工具也在不断的发生变化，从原始的刀耕火种，经过了撒播、条播、普通穴播，到精密播种；从瓠、楼开始,在不同阶段先后创制出结构形式众多的撒播机、条播机、穴播机和精播机。然而，不论是什么样的播种机，它都有一个共同点，那就是都有一个排种部件或排种装置，它是播种机主要的构成部分，而不同的只是这个构成部分的简易复杂程度悬殊而已。在现代免耕播种机上，这一排种部件即称为排种器。排种器是播种机的核心部件，其性能的优劣直接影响着播种质量。由于育种学和种子加工技术的快速发展，谷物播种的技术要求愈来愈高玉米的精量播种和半精量播种在工艺技术上已成为可能。但与其相匹配的播种机械十分的稀少，究其原因很多。例如：玉米种子形状的不规则性、压紧摩擦力过大、现有排种器对种子适应性差等。上述问题是影响玉米等谷物精量或半精量播种实施的重要原因。另外，随着大中型拖拉机保有量的增加和节水灌溉技术的广泛应用，以及保护地作业要求，高效率大宽幅耕播联合作业机组的研制，应用与推广势在必行。因此，研制一种新型的排种器通过中央分配器实现机械定量多行播种作业可大大简化机具整体结构，便于耕整工作部件与排种系统有机结合，为半精量播种和耕播联合作业创造条件。1.2目前国内排种器存在的问题及发展趋势1.2.1 目前我国排种器概况迄今为止，我国的播种机械专家、学者、工程师几乎涉猎了世界上所有的排种器形式。属于引进、仿制、研究、探讨的有：外槽轮排种器、离心式排种器、内侧囊种式排种器、垂直圆盘式排种器、水平圆盘式排种器、倾斜圆盘式排种器、气吸式排种器、气压式排种器等等。属于我国独创特色的获得大量生产应用的排种器有：辽宁70-2型窝眼轮式排种器、鲁抗的摆杆式排种器、张波屏的纹盘式排种器、张波屏的锥盘式玉米精密排种器等等。1.2.2 几种传统排种器的结构特点及存在的问题结构特点1）气吸式排种器气吸式排种器是利用真空吸力原理排种的。当排种圆盘回转时，在真空室负压作用下,种子被吸附一于吸孔上，随圆盘一起转动。种子转到圆盘下方位置时，附有种子的吸孔处于真空室之外吸力消失，种子靠重力或推种器下落到种沟内。这种排种器通用性好，更换具有小同大小吸孔和小同吸孔数的排种盘，便可适应各种小同尺寸的种子及株距要求。2）水平圆盘式排种器水平圆盘式排种器是一种较早使用的播种中耕作物的排种器，它以更换排种盘来实现穴播或单粒点播多种中耕作物。它的主要工作部件是一个位于底部的水平排种圆盘，圆盘周边有根据种子尺寸、穴粒数、粒型和种子排序制成的型孔。当圆盘山地轮通过链轮和锥齿轮转动而回转时，种箱内的种子靠自重充入型孔并随型孔转到刮种器处，由刮种舌将型孔上的多余种子刮去。留在型孔内的种子运动到排种口时，在自重和推种器的作用下，离开型孔落入种沟，完成排种过程。水平圆盘排种器的特点是结构简单、工作可靠、均匀性好:可换装能播带绒棉籽的棉花排种器，作为棉花条播机使用：还可换装磨盘式排种器以条播中耕作物，扩大播种机的使用范围。3）外槽轮式排种器工作时外槽轮旋转，种子靠重力充满槽轮凹槽，并被槽轮带着一起旋转进行强制排种；处于槽轮外面的一层种子在槽轮外圆的拨动和种子粒间的摩擦力作用下也被带动。这一层种子称为带动层。带动层内的种子运动速度不等，位于槽轮圆周界面上的速度最大，但仍低于槽轮速度。距槽轮中心愈远、速度愈小、直至为零。在带动层外的种子不受外槽轮作用，为相对静止层。该层内的种子仅靠重力作用而自流，由槽轮强制带出和带动层带出的种子从排种舌上掉入输种管，然后经开沟器而落入种沟内。外槽轮排种器的播量取决于槽轮的有效工作长度和转速。外槽轮排种器的通用性好，能播麦类、高粱、显类、玉米、粟类和油菜等各种粒型的光滑种子。特别适合播麦类、高粱等粒型的种子。存在的问题水平圆盘排种器的排种盘线速度的许用值较低，从而对高速播种的适用性较差。实验结果表明，当播种速度超过6-7kmh后，空穴率增加，播种质量明显下降。在单粒精密播种时，对尺寸要求严格，种子必须按尺寸分级，增加了播种作业共序。并且这种排种器要按照各种种子的不同尺寸级配各相应的排种盘，增加了各用件制造、选配、使用及保管的复杂性。外槽轮式排种器虽然具有结构简单、工作比较可靠、播量调整方便等优点，但这种排种器在排种过程中，排量有脉动现象，排种均匀性差。此外，它的排种均匀性受机器振动的影响较大。气吸式排种器充种室种子群状态不合理影响排种性能，气室密封要求高，结构复杂，且易磨损。此外，一般气压（或真空度）在300-800cmH20o对风机及其动力传递结构要求较高。1. 3国内外精密播种机的研究概况1.1.1 精密播种的基本概念.精确农业系统是一个综合性很强的复杂巨系统，是实现农业低耗、高效、优质、安全的根本途径。综观近年来世界精确农业发展，其体系包括现代信息技术、现代生物技术和现代工程装备技术。现代工程装备技术是精确农业技术体系的重要组成部分，是“硬件”，其核心技术是“机电一体化技术”，在现代精确农业中，应用于农作物播种、施肥、灌溉、收获等各个环节。精确播种就是将精确种子工程与精确播种技术有机结合起来，要求精确播种机具有播种均匀、精量播种、深浅一致。与传统播种方法相比精密播种具有如下优点:精密播种使田间株距分布、播深均匀一致，达到合理密植，使作物在田间获得最佳分布，为作物的生长、发育创造最佳环境，从而大大提高作物对营养和太阳能的利用率，利于苗期生长，便于机械化田间管理和收获;克服了条播、点播苗期争肥、争水和争光的弊端;播种精度高，播种缺损率低,因此可以节省大量优良种子（玉米可节省1一L5K留亩,大豆可节省1.5Kg亩，棉花可节省5Kg亩，谷子可节省0.3K留亩），利于良种化;节省间苗人工（玉米、大豆每亩节省0.2个工，谷子每亩节省11.5个工）;通风透光性好，能够充分利用土壤的营养、水分达到苗齐、苗壮、抗早衰，能够提高单位面积产量和品质。工厂化育苗的播种条件相对稳定，单粒穴播比较容易实现。对传统条播的大田作物来说实现单粒穴播相对复杂和困难。目前，限于种子发芽率、精播机播种质量等原因，国内还没有广泛使用真正的单粒穴播，多数采用的是1.5-2倍精播量的小粒距均匀点条播方式。这种方式比单粒穴播易保全苗，比条播省籽，缺点是等距间苗比较困难。所以，随着种子质量和精播机质量的提高，单粒穴播是必然发展趋势。1.1.2 国内外精密播种机的发展情况精密播种机是精密播种实现的载体。精密播种机的任务是定量、定距、定深地将种子播入土壤中井给予适当的压实。为了保证田间出苗率和出苗整齐度，播种、株距、播深等量化指标必须满足农艺要求。不同的作物品种有不同的种植要求，而且不同的气候条件、土壤墉情又使播种参数要相应变化所以实用的精密播种机首先要能保证播种量和种子分布均匀度达到规定指标，同时还必须有一定范围内的灵活调控播种深度的功能，有良好的覆土、压实效果。我国从60年代开始研究精播机，到80年代有了较大的发展，研究的原理、结构形式多种多样，除了研究玉米、甜菜、大豆等主要中耕作物的精播机外，还研究了花生小麦、水稻、人参等的精播，并取得了一定成果，许多排种器试验研究效果较好，但应用于实际的不多实际生产中的精密播种机处于机型较老、类型少和性能较落后的状态有待于进一步发展。精密播种机的核心部件是排种器，排种器按照工作原理可分为两大类:机械式排种器和气力式排种器。机械式精密排种器根据种子粒型和大小，利用排种器的型孔将种子从种群中分离出来，充种、清种和卸种等环节靠种子自重或机械装置来完成。具有结构简单，成本低等优点，在生产应用中得到了广泛应用缺点是对种子尺寸要求严格，作业速度较低，常用于中小型播种机上。如阶梯型内窝孔式排种器、内侧充种垂直圆盘排种器、转勺式排种器、磨纹式排种器、水平圆盘式和环带式排种器。气力式精密排种器通常由拖拉机动力输出带动风机产生真空吸力或空气压力，使种子按粒（单粒或多粒）贴附在型孔上，充种或清种环节靠气力来完成。气力式精密播种器按排种原理的不同可分为气吸式、气压式和气吹式等种类播种器。排种器具有适应性强、通用性好、不伤种和对种子尺寸要求不严等优越性，适应高速播种作业，在国内外己广泛用在大中型精密播种机上，近年来气力式精密排种器在我国应用范围逐步扩大。1.1.3 国内外气力式精密播种机的研究现状气力式播种是一种利用气流的吸附力或压附力，将种子从种子堆分离出来，达到单粒或双粒的精量播种技术吸式精密排种器就是利用气流压力差从种子室吸取单粒种子并依次将其排出，它是以气流为载体完成排种的，与机械式精量排种相比，具有省种，不伤种,作业速度高诸多优点，而且对种子相对尺寸要求不严，伤种少，易实现单粒播种，通用性好，作业速度提高潜力大，所以气吸式精密排种器一直是国内外科研的攻关重点。1.1.4 国外气力式精密播种机的研究现状国外己对精密播种机进行了长期的研究，结构样式多种多样，满足了中耕作物和某些蔬菜播种的农艺要求，并己实现系列化、标准化和通用性。气力式精密播种机按排种原理的不同可分为气吸式、压式和气吹式等种类播种机。许多农业先进的国家在50年代就开始推广使用气吸式、压式和气吹式等种类播种机。如南斯拉夫的泼尼玛什一2型气吸式播种机的排种机构采用气吸式垂直圆盘式，盘的一面是真空室与风机吸风口相连，使种子室产生负压。盘的另一面是种子室，作业时排种盘旋转，吸孔在充种区吸附种子，经过刮种器刮掉多余的种子，从而使每个吸孔只保留一粒种子在开沟器上方转出真空室，吸力消失,种子靠自重下落到种沟里。能够节约种子和节省劳力；但也有整机重量大、需要大马力拖拉机配套、使用不方便等缺点。气压式是靠种子重力和刮种器完成排种，如美国的哈维斯特公司的cyclo-500型气压式播种机的排种器fM由排种滚筒、毛刷刮种器、橡胶卸种轮等部件组成，作业时，风机将气流压入排种滚轮和种箱，种子在自重和气压差的作用下，被压附在窝眼内并随之转到上部，多余的种子由自重回落，少数窝眼上存在的多粒种子由毛刷刮下，因而转到上部的各窝眼内仅留下一粒种子，形成单粒精密播种。该排种器工作可靠、均匀度高。与气压式相比，气吹式排种器是用高速气流吹走多余的种子，如德国贝克尔公司的AerOmat-2型气吹式播种机利用增压气流清种圈，使窝眼内仅保留一粒种子，还利用余压充种，播种幅宽大,速度高，生产率也高。在这三种类型的排种器中，垂直圆盘气吸式因结构紧凑，排种性能和通用性较好，可以精密点播、穴播多种作物而被国外许多精密播种机所采用。其工作原理是垂直圆盘上的吸孔利用圆盘两侧形成的负压吸种，随着排种盘的旋转将种子带入无吸力区，种子靠自重落入种沟。国外对小麦精量播种机的研究始于20世纪70年代初是采用对中耕作物的精密播种机加以改进来精播小麦，如1976年前后，德国研制了GS一23气吸式小麦精密播种机，其排种器是由种子室和真空室组成，但是该机难以实现单粒排种，而且播种均匀度很差，重播严重。后来，法国研制出一种单粒气吸式小区播种机，它的排种器是一个安装在转轴上的金属盘，盘的周缘侧布着若干个吸嘴与圆盘内腔的真空负压相连。该机通过更换不同的吸嘴可以播种小麦、玉米，向日葵等作物。但是，由于小麦和中耕作物种子形状的差异,用改进后的中耕作物的精密播种机不能达到小麦精播的技术要求。80年代初，奥地利WinterSteiger公司研制成功了由一个固定的带螺旋槽的圆盘和一个带有径向槽的圆盘相叠的组合吸孔式排种器的小区精密播种机3机通用性好，可播种各种规格的种子，精确性高，无清种装置，具有良好的单粒排种效果，在世界各国的小区育种作业中得到广泛应用，但该机成本高，结构复杂，作业速度低，不能应用大田生产。总之，国外己对精密播种机进行了长期的研究，结构样式多种多样，满足了中耕作物和某些蔬菜播种的农艺要求，并己实现系列化、标准化和通用性。其中Win型排种器更以其独特新颖的结构、良好的通用性、优良的排种性能而深受重视。1.1.5 国内气力式精密播种机研究现状我国从60年代开始研究精播机叫，到80年代有了较大的发展，研究的原理、结构多种多样，除了研究玉米、甜菜、大豆等主要中耕作物的精播机外，还研究了花生、水稻、小麦、人参等的精播，并取得了一定的成果，许多排种器试验研究效果好，但应用于实际得不多叫。实际生产中的精播机处于机型较老、类型少和性能落后的状态，有待于进一步发展。近几年来，国内的气力式精密排种器和精密播种机的研究进人了一个较快的发展时期，先后研制了多种精密播种机WZBQM3型免耕施肥气吸精密播种机（沈阳市通用长青机械厂）。该机采用气吸式，不伤种，适应种子包衣，催芽播种和一次性正侧深施肥等科学种田的要求更换排种盘和链轮可进行玉米、花生、大豆、高粱、向日葵、甜菜等作物的单粒全株距或单粒半株距穴播或条播作业。一次可完成切茎杆破茬，开沟作种床、施肥播种，种床镇压、覆土等工序。该机主要适用于东北地区的播种作业。另外还有一种有代表性的就是辽宁瓦房店生产的垂直圆盘气吸式播种机。该机适用于播种玉米、大豆、高梁、棉花等作物。该机采用V型双圆盘播种开沟器进行种床残茬清理，提高了播种机的通过性;滑刀式施肥开沟器具有较好的破茬和入土性能;一次作业可完成破茬、开沟、分离覆盖物、施肥、播种、覆土、镇压等工序;适用于秸秆切碎覆盖地、豆茬地、小麦茬地免耕播种;主要适用地区为东北、河北等地。农哈哈集团研制的ZBYQF-4玉米气吸播种机。该机采用垂直圆盘气吸式播种玉米，实现了单粒精播;播种机采用单体安装，行距可调，多级变速，满足了不同株距要求.滑刀式开沟器阻力小，省动力，四连杆单体仿形可保证播种机构在平地，凹地，坡地等任何情况都能仿形，保证播种深浅一致;一级多楔带式风机传动形式，结构紧凑传动效率高囚。该机适应性广，能够满足我国北方早田作业地区的农艺要求，作业行距、深度、株距、播种量都能根据要求方便地进行调节。对种子的几何形状要求不严，平均直径在68毫米之内均可播种，并且出苗整齐，平均比其它排种器增收5%左右。气吸排种器靠风机产生气压将种子吸到排种盘上，当转到泄风口处，种子靠自重落入土中，不伤种子，不磕籽，确保播种准确，出苗率高。1990年，黑龙江农科院成功地仿制了ZXJB4型小区精密播种机，并在小范围进行了应用，但没有普及推广。为提高该机的利用率，西北农业大学对其做了用于大田的改进研究，使该机能够连续均匀供种，但还存在作业速度低的问题。另外，还研制出了一批已达到国际先进水平的精密排种器，如吉林工业大学研制了气力轮式排种器1满足大豆的高速小株距播种要求;新疆建设兵团农垦科学研究院设计的ZBJQD一2型气吹式排种器，播甜菜5cm粒距，株距合格率为96%。ZBOYF6硬茬播种机是气压式精密排种器，它采用结构独特的排种盘使充种、携种可靠，而且控制了充种室内的种子群，使种子形成比较合理的充种状态。该机主要适用于小麦高茬地夏播作物的施肥精密播种，在一些地区得到了推广使用。另外，ZBDY-6型大豆气力高速精密播种机所采用的气力轮式精密排种器也属于气吹式，该排种器主要由排种轮、推种片、风嘴等组成。该机具有配套能力强、生产率高，播种均匀等优点。1995年西北农业大学对v/intersteiger公司的气力式小区精密播种机的双吸盘排种器进行了理论研究，简述了该排种器的构造、工作原理，分析了主要工作部件的结构及参数，通过回归分析，建立了极坐标方程，对种子在排种器内的受力及运动进行了分析，同时探讨了影响排种器性能的几个因素。近来，中国农大又对组合吸孔式小麦精密排种器作了改进，其排种性能优于机械式排种器，而且排种器作业速度高，均匀性好，较好地实现了小麦单粒精密播种，但要整机大田推广还有许多工作要做。总体来说，气力式播种机在国内发展较晚，大部分是从国外引进并改造的，而且只是适用于小区作业。1.4课题研究内容及技术路线1.4.1 本文研究的内容鉴于组合式排种器具有结构简单、加工精度低、功率小、成本低、对种子箱无特殊要求、容易实现单粒精播等特点,加之玉米对生种子的不规格形状,故本设计采用了气吸式排种器。气吸排种器具有播量准确、省种、不损伤种子并对种子分级要求不高等特点，在高速作业时仍能保证良好的可靠性，但国内圆盘气吸式排种器的工作速度普遍较低,一般为4飞km-hT,且实现双条排种的结构复杂。故这次设计小型滚筒式气吸排种器。1.4.2 技术路线为了使研究结果建立在科学、严谨的研究基础上，研究方法的原则与运用至关重要，在研究过程中采取了如下技术路线：查找关于免耕播种机的资料图1技术路线图第2章排种器的理论分析与设计2.1玉米单播的农艺要求玉米播种的农艺要求是:播种的行数为3行，行宽40Cnb株距为250mm。播种深度控制在10mm以内。要求播深一致，落籽均匀。2.2总体方案的确定为了满足玉米单条播种的农艺要求，保证播深和播宽以及各行播量一致性。同时克服原有玉米免耕播种机性能上的缺陷，在拟总体方案时，主要考虑了以下几个问题：1）初步选定研制能与2030马力的四轮拖拉机配套的组合式玉米免耕播种机的排种器。2)根据农艺技术要求，设计适合玉米单条精播(作业速度不大于5kmh)气吸式排种器及为气吸式排种器配套的风机及相关部件。性能指标要求玉米气吸式排种器粒距合格指数290%,重播指数W10%,漏播指数W5%,种子破损率W巡。气吸式排种器具有投种精确，对种子的伤害较小的优点。2.2.1气吸式排种器的吸附机理气吸式排种器的吸附部件主要由壳体、排种盘、配气盘、风机(外置)等组成。排种器的工作过程为：配气盘的内腔是一封闭的真空负压室，排种盘表面的排布孔与真空室相通，真空室与空心轴相通，轴与风机相通，风机工作时，真空室形成负压，滚筒转到吸种区时，种子依靠真空室的内外压差通过清种区被吸附在吸孔上，清种区部位有刮种器可将多余种子剔除掉。滚筒继续转动将种子携带至投种区，投种区的滚筒一侧与大气相通，真空度为零，种子在重力的作用下下落，投入漏斗导种管中。2.2.2种子吸附过程中的受力分析在充种区作用在种子上的力及其变化是复杂的，为便于分析，做如下假设：(1)由于吸孔间距离远大于吸孔直径，故忽略各吸孔间相互影响，研究单个吸孔对单粒种子的作用情况。(2)由于吸种过程中，排种器吸室内空气流量基本稳定，所以假设为定常流。(3)种子重心距空心轴中心距离为C,种子质量为m0以滚筒为例，选滚筒上上下两点处种子为研究对象。当排种器工作时，种子所受外力主要有种子重力G、种子旋转惯性力J、吸孔吸附力P及水滴形窝孔产生的支持力No种子离开种子群开始移动时产生的摩擦力可忽略，如图：R图2种子受力图当滚筒等速转动时，惯性力J的大小保持恒定，而其方向不断变化，重力G的大小和方向恒定不变。从受力分析图可以看出，合力的大小在开始吸种时最大，随后减小，到滚筒顶部时所受合力最小，随后又开始增大。当G与J方向相反时，即种子达到滚筒顶部时种子所受外力的合力最小，此时所需吸孔的吸附力最小，要求的真空度亦最小。当种子转过顶部逐渐下降时所受合力又逐渐增大。计算真空室所需最小真空压力时，应以充种区所需真空压力为基准。因此，要使吸孔吸住种子，就必须满足下列条件：Pd2Th其中pa为大气压力；pl为在吸种部分的压力。2.2.3吸室及吸室真空度的确定吸室的真空度直接影响到排种孔吸种的性能，各吸种孔处的均匀程度对排种质量有较大影响。吸室的结构形式主要有两种，即圆环形和梯形。根据气吸式排种器的设计要求选用圆环形吸室结构较为合适，这样有利于结构的布置及室内真空度的一致性。根据文献，吸室所需真空度的最大值计算公式为：Hcmax=2K1K2mgC(1÷v2gr+)sdllh式中：Hcmax-气吸室真空度最大值，kPa；d-滚筒吸孔直径，mm；C一种子重心离空心轴吸孔之间距，mm；m一粒种子的质量，kg；s-吸种孔面积；v一滚筒吸孔中心处的线速度，m./s;r一滚筒吸孔处的转动半径，mm；g重力加速度，m./s2；入一种子的摩擦阻力综合系数，=(6-10)tan,0为种子自然休止角；K1吸种可靠性系数，取1.8-2.0,种子千粒重小、形状近似球形时，取小值；K2外界条件系数，取1.6-2.0,种子千粒重大时，取大值。由计算公式可知，气吸式排种器所需真空度极限值与吸孔直径、滚筒吸孔处线速度及种子物理特性等有关。由此估算播种玉米时气吸室所需真空度为2.819kPa02.2.4真空压力值对播种质量的影响真空压力的大小受种子类型及品种的制约，每一种作物品种都有一个最佳的真空压力范围。真空度减小时，漏吸率会增大，当真空度超过最佳值时，重吸率将会增加。同时，随着真空度的增大，漏吸率减小，重吸率略有增加，排种性能有所改善，但对排种质量影响不明显。原因是气压值过低时吸附力不足以克服种子的重力使囊种率下降漏播增加，反之，重播增加。实际工作中由于风机与排种器之间存在管路压力损失(一般为40%左右)及机器振动的影响，在设计时一般取值稍大。不同作物品种真空压力值见表表一不同作物对真空度的要求品种玉米大豆高粱向日葵真空压力/Mpa0.0027-0.00290.0027-0.00290.0022-0.00240.0059-0.007822. 2.5影响吸种性能的因素分析通过对种子在各区域内的运动进行受力分析，可知影响排种器吸种可靠性的主要因素有：(1)真空度的影响：真空度直接关系到能否精确吸种、携种，当真空度太低时，吸种孔的吸附力不够，就可能吸附不住种子或吸附不稳定，在有振动时会掉落，造成严重的漏播；如果真空度太大，在吸种孔处的吸附力就会太大，会使一个吸种孔同时吸附多粒种子，致使重播率增加,因此在充种区和携种区需要适当高的真空度以保证吸种的可靠性。(2)滚筒转速对播种质量的影响：滚筒的转速应为保证合格排种质量下的最大工作速度。一方面,滚筒转速越高,种子的离心惯性力越大,气吸室所需的真空度越大,为防止出现漏吸,就需要提高风机的转速。另一方面,随着滚筒转速的提高,吸孔与种子的接触时间缩短,使得部分吸孔由于来不及吸种或吸种不充分造成空穴,这也需要提高真空度。但真空度的增加,又会使重播率增大。因此,为保证排种器的排种质量滚筒的转速不能太高。(3)吸种孔面积的影响：在真空度不变的条件下，吸孔面积增大，则对种子的吸力增大，吸孔与种子接触而积大，容易造成一个吸种孔同时吸附多粒种子，重播率增加，并且气流的泄漏损失增大；吸孔面积太小，吸孔与种子接触面积小，吸附力也小，吸附种子的概率就会下降，造成漏播出现。因此要选择一个合适的吸孔以确保精播质量。(4)种子的特性：由于玉米种子形状不规则，不同型号种子的长、宽、厚相差很大，种子之间相互碰撞以及种子和排种器表面之间的碰撞，也会降低播种精度。(5).投种高度：投种高度对播种质量的影响投种高度是决定播种质量的重要参数,对播种均匀性有很大影响。从排种口均匀排出的种子经过落地之前的这段路程后，由于受空气阻力和导种管壁碰撞的影响，无法保持初始时的均匀间距。投种高度愈大,种子经历的路程愈长,所受的干扰就愈大,容易引起种子落点不准。因此,应尽量缩短其导种管长度,减小开沟器高度，降低投种高度。第3章主要零部件的设计3. 1总体结构总体结构主要由以下组成：壳体、配气盘、排种盘、外盖、进料口、出料口、主轴等。3. 2排种器的设计影响排种器吸排种性能的因素主要有:吸孔的形状及大小、排种盘负压的大小、振动系统的频率高低、滚筒转速、投种高度和投种速度等。是否合理选择吸孔的形状大小、滚筒内部负压、振动频率及滚筒转速将显著影响排种器的吸排种性能。滚筒是滚筒排种器的主体，滚筒采用铝合金铸造而成，滚筒的设计参数如下：直径D=300mm,宽B=506mm,滚筒的厚度T=Iomnb3. 2.1吸孔孔径的确定吸种孔形式及孔径的大小对所需的吸室真空度影响很大，直接影响着排种器对种子的吸附能力，吸种孔径越大其吸附种子的能力也越大，但过大的吸孔直径对气压的损失也较大。气吸式排种器的排种性能与滚筒吸种孔径关联性密切。随孔径的增大，孔径面积增大,吸附种子所需要的真空度降低，排种性能逐渐提高；当孔径增加到一定值时，漏气量逐渐增大，排种性能又开始逐渐降低。在保证排种性能的情况下，孔径小需要的真空度较高，相应地要提高风机的性能，但对于一个风机，当达到一定的转速后真空度再有所提高的速度非常缓慢；在真空度相同的条件下，孔径过小而使吸力不足，会使漏播增加；孔径过大而使漏气量增加，排种效果同样会变差。因此，需要选择合适于种子大小的吸种孔径。由试验方法确立的吸孔直径公式：出(0.640.67)小治一种子的平均宽度，mm0叁数长扁杉表2种子的尺寸特征阳形总体长mm'<mnj)nm长mm./nun高Jlnn长mm宽mm高/IiIm最大值14.011.37.512.I10.69.914.011.39.9最小值8.25.53.68.57.05.08.25.53.6平均值11.388.725.3410.168.697.09II.138.715.70标准差0.随0.790.6X0.840.690.891.0.771.02IE态分布均值11.388.725.3410.168.697.0911.138.715.70IE态分布方差0.880.790.680.840.690.891.000.771.02注：供试种子尺寸特征如表3式对于玉米滚筒吸孔尺寸d取为3nun。3. 2.2吸种孔数的分析及确定吸种孔数与播种速度、播种频率及粒距有较大关系，吸孔数量应该在不影响吸孔的吸种、刮种和落种的情况下多一点好，但是吸孔数量受到吸孔