机械大粒种子覆膜穴播机的设计与研究毕业论文（可编辑） .doc

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1、机械大粒种子覆膜穴播机的设计与研究-毕业论文 目 录摘要课题的来源 2二、课题的目的和意义2三、大粒种子覆膜穴播机介绍 3四、大粒种子覆膜穴播机技术研究概况4 4.1大粒种子覆膜穴播机技术研究内容5 4.2国内外大粒种子覆膜穴播机技术6五、方案论证 5.1研究的思路7 5.2主要方法和技术路线8 5.3 现有基础设计条件 9六、设计过程 6.1设计过程10 6.2切膜刀弹簧的设计、计算及校核12 6.3 整平器弹簧的设计、计算及校核 14 6.4覆土滚筒内部螺旋叶片的设计、计算及校核15七、总结17八、谢辞18摘要: 本文介绍了大粒种子覆膜穴播机的设计过程。新型节水、增产机械化地膜覆盖穴播机具

2、有整地覆膜、膜上打孔播种、膜孔覆土功能,而且穴播器设计新颖,能够直接实现精量播种。该穴播机适用范围广泛,可用于小麦、旱稻、玉米、花生等多种农作物的播种。节水农业、旱作技术已被国家列为“十五”期间重点攻关项目之一。据农业部信息中心资料,全国长江以北适于地膜覆盖的土地面积可达2亿亩,因而,推广地膜覆盖穴播技术具有广阔的前景。关键字:穴播机;覆膜;精密播种机; Abstract: This article has carried on the simple introduction to the design progress of the big seed film mulch hole form

3、ing planter.This new type of mechanized film mulch planter, which feathers economizing water and increasing production,has such functions as soil preparation, film mulch, hole forming, seeding and earthing. Its hole former is designed uniquely and can perform precise drilling directly. It can be app

4、lied to many kinds of crops, including wheat, rice, corn and peanut. Economizing water has been listed as one of the important projects. According to references of ministry agriculture, spreading film mulch has a wide prospect because of the 200 millions mu all over the country. The use of this kind

5、 of machine can increase social profit and economic profitKeyword: machine of hole forming ;film mulch ;Exactitude Planter machine 课题的来源 地膜覆盖农作物种植技术是发展旱作农业和节水农业的一项非常有前途的技术,该技术具有如下特点: 1 增温、保水保肥、防草。在冬春季节,膜内05厘米地温可提高24,近地层气温提高48。覆膜减少了土壤水分蒸发,起到蓄水保土的效果。在地膜覆膜的保护下,施入土壤的肥料不会因风吹、日晒、雨淋而损失。因地膜的覆盖,杂草的生长受到抑制,有效地

6、控制了杂草的生长。 2 改善植株生长的小环境。无色薄膜反射光的能力很强,可使距地面15厘米高处的阳光增加10%,改善近地面气层的光热条件。覆膜栽培还促进土壤微生物活动,加快有机物质的分解,改善土壤物理化学结构,为农作物生长创造了适宜的生态环境。 3 延长了作物适宜播种时间。因地膜覆盖栽培的增温、保温作用,使作物生产的播种期提前或延后成为可行。 4 省工、节水、节肥。因地膜覆盖栽培要求重施底肥底水,和所具有的防杂草功能,有效的减少了生产管理前期的施肥、除草、松土等用工;其保水保肥的效应,使同样产出的水、肥投入量减少,特别是在水份紧缺的干旱地区,节水功效尤其显著和重要。由于地膜覆盖种植技术其对土壤

7、的增温、保墒作用和充分利用土壤深层水,因此能有效促进农作物生长发育、节约农田用水,增产、增收效益十分显著,在我国已经得到大面积推广。 自1994年以来,我国地膜覆盖面积以每年1000万亩左右的速度递增,目前地膜覆盖面积已达1400万公顷以上,我国适宜推广地膜覆盖的农田面积约为3700万公顷,仅地膜覆盖面积仅占适宜推广面积的38%,由此可见推广地膜覆盖技术的潜力还是很大的。但目前地膜覆盖种植机械化程度很低,基本上采用先耕整地、播种、施肥、再覆膜、然后待出苗前划膜放苗的农艺过程。上述过程中,只有一两个环节能够实现机械化作业。这种机械化程度低、播种质量差的农艺,已经制约了地膜覆盖种植技术的推广应用,

8、更不利于实现集约经营,妨碍广大农村增产、增收。可以这样说,造成目前地膜覆盖率低的一个很重要的原因,就是地膜覆盖的机械化水平,尤其是联合机械化作业几乎为零,严重制约地膜覆盖技术的劳动生产率的提高,增加了地膜覆盖技术的生产成本。 为此,特提出“大粒种子穴播机研制”课题,拟通过研究,解决两个方面的问题:一是提出先进的、更适合机械化作业的花生、棉花覆膜、穴播、施肥机械化联合作业新农艺;一是研制出与新农艺相适应的机械化联合作业装备。课题的目的和意义 地膜覆盖农作物种植技术是发展旱作农业和节水农业的一项非常有前途的技术,由于其对土壤的增温、保墒作用和充分利用土壤深层水,因此能有效促进农作物生长发育、节约农

9、田用水,增产、增收效益十分显著,在我国已经得到大面积推广。 充分发挥地膜覆盖技术的优越性,必须采用穴播技术,然而,地膜覆盖的技术的应用对机械化的实施带来一定的困难,一方面要求覆膜机械化,另一方面要求播种机械化,一次行程完成这两种作业。 花生、棉花两种主要作物,绝大部分都采用地膜覆盖种植,面积达2000多万亩。但目前地膜覆盖种植机械化程度很低,基本上采用先播种、再覆膜、然后待出苗前划膜放苗的农艺过程。上述过程中,只有一两个环节能够实现机械化作业。这种机械化程度低、播种质量差的农艺,已经制约了地膜覆盖种植技术的推广应用,更不利于实现集约经营,妨碍广大农村增产、增收。 农艺与装备结合研究、统筹考虑,

10、是一项系统工程。在拟研究的系统中,涉及耕作方式、土壤整平、施除草剂、覆膜、播种、施种肥、穴坑覆土、膜上压土等诸多要素。这些要素的不同组合会产生多种农艺方案,比如将所有作业环节用一个联合作业机组一次完成,是一种农艺方案;将土壤整平、施除草剂、施种肥三个环节用一个机组联合作业,然后用另一个机组进行覆膜、播种、膜孔覆土、膜上压土等联合作业,又是一种农艺方案;等等。采用何种农艺方案要从作业质量、机器装备实现的可行性、作业效率、作业成本等各个方面进行系统考虑,优化选出一种最佳方案。 在机械化装备的研究中,要实现下述关键技术的突破:要实现高效率的机械化作业,就必须先覆膜后播种。像花生、棉花这类大粒种子,先

11、覆膜后播种的难度较大,主要原因是种子尺寸大、穴播器投种难度大。膜上作业穴播器是核心技术。 如果覆膜前施种肥,则难以控制种与肥的位置,因此播种、施肥最好用一个机组来完成。但由于种肥不能直接接触,因此不能用一个穴播器投将种子和肥料同时播入土壤;如果另置播肥器,则势必造成机器过长、膜孔过多,增加机器研制难度、提高机器成本、导致机组转弯困难、行程效率下降。要有巧妙的机构来克服上述矛盾。 覆膜后播种、施肥,由入土器形成的穴坑需要填平、膜孔需要压土,以免刮风鼓膜、降低保墒效果。在作业幅宽较大的情况下,中间各行的穴坑覆土和膜上压土难度较大 。 经过较长时间的研究,已解决上述难题,期望通过进一步研究,在老师和

12、同学们的帮助下取得更加理想的成果,将花生、棉花覆膜播种机械化提高到一个崭新的水平,真正进入自动化阶段,为规模种植奠定基础。大粒种子覆膜穴播机介绍 大粒种子覆膜穴播机是播种机的进一步向综合性的发展。播种机的功能主要是将作物种子按农业技术要求,即以一定的播种形式、适当的播量和均匀一致的播入一定深度的土层,保证潮湿细碎的土壤覆盖种子,有时还要求播种的同时施肥和适当的镇压,为种子发芽创造良好的条件。 因此,播种机作业包括开沟、排种和覆土三项主要步骤。所以一般播种机都应具有适当的开沟器、排种器和覆土器等主要部件。此外还应有排肥器、镇压轮和其它许多附属设备来保证播种工作很好完成。 近代播种机的型号种类繁多

13、,其分类方法也很多。按作物种类分非中耕作物播种机和中耕作物播种机两大类。属于非中耕机的其中有可分谷物播种机主要播麦式、牧草播种机和亚麻播种机等。属于中耕机的又分甜菜播种机,棉花和玉米播种机、蔬菜播种机、通用播多种中耕作物播种机等。按播种方法分为条播机、点穴播机和洒播机三种。按与拖拉机连接形式分为牵引式、全悬挂式和半悬挂式播种机三种。按可完成的作业项目有可分为联合播种机如播种、施肥、施农药和播前整地等联合作业和播种耕通用机采用通用机架环不同工作部件,用于播种、中耕、起垄等作业等。 此外,还可安排中期的形式份槽轮式、圆盘式、窝眼轮式、指夹式、气流式和离心式播种机等。而大粒种子穴播机属于中耕类大粒种

14、子玉米、棉花播种机的多种功能机械的联合作业机械。 地膜覆盖小麦穴播已被国家三部委列为我国“九五”期间十大科技攻关项目之一。地膜覆盖小麦具有节水、保墒、增产、改良盐碱地土壤等显著优点,是实现旱作农业和节水农业的有效措施,增产幅度大,为我国旱地冬小麦的高产开辟了一条新途径。通过几年试验,研制了直插式覆膜、打孔、播种、覆土小麦穴播机,可以实现覆膜、打孔、播种、覆土一次完成。该机具与农艺的研究推广,是我国农作物种植史上的一次重大的技术突破,可以从根本上实现旱作农业和节水农业的迫切要求。该技术应用与推广增产幅度大,是抵御干旱的重要手段和有效措施,是改良盐碱地土壤和创高产的重要技术措施,节省水资源,缓解城

15、乡工业和生活用水紧张局面。随着地膜小麦大面积推广,现有的轮式穴播机,难以适应各种土壤要求特别是粘土地,出现播种深度浅、空穴率高、鸭嘴常被泥土堵死,播种深度不可调,撕裂地膜现象严重,播种穴错位,造成出芽困难。直插式覆膜、打孔、播种、覆土小麦穴播机,可以实现覆膜、打孔、播种、覆土一次完成,克服了轮式穴播机的缺陷。 该机性能特点如下: 1 地膜覆盖:覆膜之前,先用浮动式刮土板将被覆膜地面刮平,开沟深度一般为6?,地膜压入深度为5?,覆土厚度应大于4?,地轮应将覆土压实。 2 打孔、播种:直插式覆膜、打孔、播种、覆土小麦穴播种,在原理上,采用新机构直插式提高播种效率,满足不同土壤要求;在性能上,采用联

16、杆机构播种杆强制打开弹簧压嘴,播种杆有清理功能,解决了泥土堵塞压嘴的现象,采用压膜机构,使地膜始终与土壤紧密接触,防止出现刮膜和撕膜,播种筒倾斜715,机器作业时阻力小,不夹膜带膜,播种机构在运动行程一定时,打孔播种时间缩短,解决了撕膜问题。该穴播机解决了轮式穴播机错位和刮膜、撕膜现象。 播种均匀度高:直插式小麦穴播机,在每次打孔播种之前,都相应有三次排种排种的次数由联轮传动比来确定,排种量大小通过调节排种轮距离来实现,每次排种粒数应为9粒81粒。而现有的轮式穴播种二次排种,使滚筒中要分配到各个充种器中种子不能均匀分配,造成播种不均匀和空穴现象。 3 播种深度、穴距和行距可调性:我国北方土壤类

17、型差异较大,不同的地区在同一时期由于土壤水分、土壤质地、土壤地力条件等不同,要求有不同播种深度、穴距和行距。直插式小麦穴播机,通过调节地轮,可改变播种深度播种深度的范围为37?,穴距大小可以调节联轮传动比来实现,小麦穴距为101?。行距通过调节联杆长度来实现。该机具可以实现一机多用。 4 空穴率低:小麦栽培中,若行距大于12?为缺苗,空穴率高势必影响小麦产量。直插式覆膜、打孔、播种、覆土小麦穴播机,在原理上,有突破性改革,采用直插式方式,避免了因土壤质地、土壤湿度、整地质量等因素造成播种时鸭嘴堵塞而造成的空穴;排种方式的改革,增加了排种次数,减少了空穴;播种杆强制打开弹簧压嘴,播种杆有清理功能

18、,解决了泥土堵塞压嘴的现象,也减少空穴。直插式覆膜、打孔、播种、覆土小麦穴播种机适用于各种不同的土壤条件。 5 增加覆土功能:直插式覆膜、打孔、播种、覆土小麦穴播机,因增加了覆土功能,减少播种孔水分蒸发,具有保墒作用,并防止地膜被大风刮起。 6 一机多用:该机不仅适用播种小麦,而且还可应用于其他农作物的地膜覆盖穴播。 7 机型多:有适合12马力拖拉机悬挂穴播机和适合山区人力穴播机。大粒种子覆膜穴播机技术研究概况4.1大粒种子覆膜穴播机技术研究内容 主要研究内容分为以下两个方面: 1、覆膜、穴播、施肥机械化联合作业农艺研究。根据种子的尺寸把种子划分为大粒种子如花生、玉米、大豆、棉花等和小粒种子小

19、麦、绿豆等,依据播种农艺技术要求分别研究大粒种子和小粒种子的覆膜、穴播、施肥机械化联合作业的可行性和作业方式,形成机械化联合作业方案。联合作业可以有一次联合作业方案和分步联合作业方案,为减少机组进地次数、提高作业效率,在机组动力允许的情况下,尽量选择集成度高的联合作业方案;要从作业质量、机器装备实现的可行性、作业效率、作业成本等各个方面进行系统考虑,优化选出一种最佳方案。 2、为了保证铺膜播种质量,充分发挥地膜覆盖效应,以满足铺膜播种农艺要求为重点,以实现覆膜、穴播、施肥一次联合作业机械为主要目标。根据研究确定的机械化联合作业方案,研制关键作业机械,以研究覆膜、穴播、施肥单项作业为起点,最终融

20、合单项功能,用某一机构实现多项功能,巧妙地实现一次性联合机械作业。覆膜后立即进行播种、施肥,要求协同性高,覆膜、播种、施肥质量符合农艺要求。因此,作业协同性和各农艺环节的关键作业部件或机构是联合作业机研究的重点和难点。 在机械化装备的研究中,要实现下述关键技术的突破:要实现高效率的机械化作业,就必须先覆膜后播种 象花生、棉花这类大粒种子,先覆膜后播种的难度较大,主要原因是种子尺寸大、穴播器投种难度大。膜上作业穴播器是核心技术。播种、施肥联合机组的研制 如果覆膜前施种肥,则难以控制种与肥的位置,因此播种、施肥最好用一个机组来完成。但由于种肥不能直接接触,因此不能用一个穴播器将种子和肥料同时播入土

21、壤;如果另置播肥器,则势必造成机器过长、膜孔过多,增加机器研制难度、提高机器成本、导致机组转弯困难、行程效率下降。要有巧妙的机构来克服上述矛盾。穴孔覆土覆膜后播种、施肥,由入土器形成的穴坑需要填平、膜孔需要压土,以免刮风鼓膜、降低温度和保墒效果。在作业幅宽较大的情况下,中间各行的穴坑覆土和膜上压土难度较大。联合作业的各环节作业协同也是难点。 在有限的机架空间,安装各作业部件,并使之能够协调工作,在实现联合机械化作业任务条件下,追求结构紧凑,以便于使用较少动力完成预期目标。4.2国内外大粒种子覆膜穴播机技术 目前,国内关于覆膜穴播的研究,基本处于单项技术研究阶段,对机械化覆膜技术的研究,由于技术

22、难度相对低,已经形成一些成熟技术。西安农业机械厂生产的2MBF-2/4型和山西省永和县通达农机公司生产的畜力2BM-1/2型等铺膜播种机具适合麦垄盖膜际条播栽培技术。 对于穴播技术的研究,理论上已经比较成熟,但真正实用的机械很少。关于穴播理论研究,从二十世纪八十年代在农业工程学报、农业机械学报、山东理工大学学报等刊物,相继发表了一些理论文章,主要对“鸭嘴式打孔播种机”、“楔杆式打孔播种机” 、“冲孔式打空播种机” “铲式打空播种机” 、“回转式覆膜穴播机”等进行理论研究,分析其成穴规律,探讨设计参数的确定方法。原吉林工业大学、山东理工大学、甘肃省农业机械推广站等的研究处于领先水平。 甘肃省农业

23、机械推广站和甘肃省农科院于1997年研制成功了“2FBX-A型小麦覆膜穴播机”,在垅西地区有较大的推广应用。但因其“鸭嘴”式打孔播种方式是一种被动开启投种方式,容易沾土、堵土,空穴率高,只适用于沙壤土,只有在土壤非常理想的情况下才能基本保证播种质量;由于 “鸭嘴”开度小,不能播种花生、棉花等大粒种子;膜上播种时撕膜现象严重。我省临沂市农机所及莱阳谭格庄农机厂也研制了小麦等小粒种子作物的覆膜穴播机,取得了一定经验,但由于采用了与甘肃省类似的“鸭嘴”式打孔播种器,不适用于我省的土壤类型,未得到推广应用。 山东理工大学于2002年研制出了“2BFL-1舵轮式覆膜穴播机”本课题组主要成员研制,并取得一

24、项发明专利和一项实用新型专利,由于设计了“双套筒内投种式入土成穴器”,成功地解决了“鸭嘴”式打孔播种器的不足,处于国内领先水平。因山东省没有推广小麦覆膜穴播种植,故该技术仅作为技术储备而未推广应用。 多种铺膜播种方式。目前地膜覆盖播种机可进行窄膜覆盖与宽膜覆盖作业;可条播也可穴播;可先铺膜,再播种分段作业,也可铺膜与播种同时完成;可进行地膜平铺播种作业,也可进行开沟播种、平铺地膜作业。 地膜覆盖技术不是单纯的铺膜作业或穴播技术。为了保证铺膜播种质量,充分发挥地膜覆盖效应,必须实现多种农业增产栽培技术的机械组合,只有这样才能减少机组作业次数,提高机械化作业的效率。 地膜覆盖播种机将整地、铺膜、播

25、种、种肥分施技术组合在一起,一次完成膜床整地、开沟铺膜、打孔穴播、覆土镇压作业、穴孔覆土;平整沟播机则将磨床平整、开沟播种、镇压整形、地膜覆盖组合在一起,保证了播种、铺膜的作业质量。 目前,国内对于系统集成、联合作业技术的研究,尚处于起步阶段,还没有成熟的机组供农民选择。 国外由于不太重视精耕细作,亦未见小粒种子和大粒种子作物覆膜穴播施肥机械化联合作业机械的报道。 综上所述,目前国内外尚未出现覆膜、穴播、施肥机械化联合作业机械的报道。方案论证5.1研究的思路 图5-1 功能分析图 主要研究内容分为以下两个方面: 1 花生、棉花覆膜、穴播、施肥机械化联合作业农艺研究。分别根据花生、棉花播种农艺技

26、术要求研究覆膜、穴播、施肥机械化联合作业的可行性和作业方式,形成机械化联合作业方案。联合作业可以有一次联合作业方案和分步联合作业方案,为减少机组进地次数、提高作业效率,在机组动力允许的情况下,尽量选择集成度高的联合作业方案;要从作业质量、机器装备实现的可行性、作业效率、作业成本等各个方面进行系统考虑,优化选出一种最佳方案。 2 根据研究确定的机械化联合作业方案,研制关键作业机械,以研究覆膜、穴播、施肥一次联合作业机械为主要目标。覆膜后立即进行播种、施肥,要求协同性高,覆膜、播种、施肥质量符合农艺要求。因此,作业协同性和各农艺环节的关键作业部件或机构是联合作业机研究的重点和难点。5.2主要方法和

27、技术路线5.2.1. 技术路线 图5-2设计研究流程图5.2.2.主要研究方法 按照上述技术路线,主要研究方法如下: 1进行花生、棉花联合作业农艺的资料收集和调研,优化设计联合作业农艺方案; 2进行联合作业机具功能模块的优化组合,寻求最优设计方案; 3进行关键工作部件原理设计及结构优化设计,并应用虚拟现实技术进行模拟仿真。 4试制关键工作部,进行室内试验、田间试验,改进设计与试制; 5进行系统集成和功能协调,完成机架和悬挂装置的组装和调试,进行室内试验、田间试验,改进整机设计与试制。5.2.3、主要经济、技术指标 1.穴距cm: 花生161,棉花 331 2. 行数: 花生6, 棉花3 3.

28、行距cm: 花生20, 棉花60 4. 播种深度cm 花生2cm, 棉花2cm 5 穴粒数粒: 花生2,棉花31 6. 空穴率%: 2 7.种子机械破损率%:2.5 9.地膜纵向拉伸率%:425 10. 采光面机械破损量% 2.8 12. 生产率亩/h: 4.0 13. 配套动力Kw: 8.8 14. 单台制造成本: 3000元/台5.3 现有基础设计条件5.3.1 已完成的部分 关于大粒种子作物播种联合作业,进行了部分调查研究和查新工作,对联合作业已经做出了初步方案。 由本课题组成员完成,并于2002年经山东省教育厅组织鉴定的“2BFL-1舵轮式覆膜穴播机”的整机结构和部分部件,可作为本课题

29、研究的参考。 已经进行了“大粒种子作物穴播器”的概念设计,经虚拟试验能够实现大粒种子作物的覆膜穴播。 课题承担了山东省自然基金项目“流体射种播种”的研究,进行了初步试验,成功后可作为播种部件。 同时还承担了山东省教育厅的“气动射种装置及设计参数研究”和学校重点学科建设项目“气动射种理论与方法研究”和“流体射种成穴机理及射种器的研究”等项目5.3.2、基础设计条件 山东理工大学“农业机械设计与制造学科”是山东省重点学科,播种机械研究是其主要研究方向之一,经过长期的建设与发展,形成了一支学术水平较高的学术队伍、较好的学科研究条件,积累了丰富的经验,取得了多项高水平研究成果。可用于本研究的试验仪器设

30、备有:排种器试验台、移动式工作部件试验台、室内土槽及部分检测设备。山东理工大学机械厂具有较强的机械制造能力,能够为课题研究提供试制条件。 各位老师长期从事农业机械化工程领域的科学研究,职称和学历结构合理,近年来主要致力于覆膜穴播机械的研究,取得了较高水平的成果,积累了较为丰富的经验。已研制成功的“2BFXL-1型舵轮式覆膜穴播机”较好地解决了小麦等小粒种子作物的覆膜穴播机械化联合作业问题,通过该项目研究,积累了覆膜穴播联合作业机械设计的经验。其他相关成果有: 舵轮式穴播器,发明专利,申请号“ 02135209” 活塞式地膜覆盖农作物穴播机,专利号“ZL97 2 45391.1 活塞式地膜覆盖农

31、作物穴播机,专利号“97 1 06116.5 面向产品初期设计阶段的建模方法研究,山东省自然科学基金,Z99F04;协作单位泰安特种车辆厂原泰安拖拉机厂,具有较强生产加工能力,过去已经成功地进行“2BFXL-1型舵轮式覆膜穴播机”研制合作。该厂对花生、棉花覆膜穴播机械化联合作业非常重视,对其市场前景信心十足,确定了专门力量参与合作攻关,承诺给予试制资金支持。设计过程6.1设计过程6.1.1 穴播机的功能及其功能分解 顾名思义,大粒种子覆膜穴播施肥联合作业机械的总功能是一次完成覆膜、播种和施肥三个农艺操作,其中“覆膜”子功能可以分解为“土地整平”、“地膜两端开沟”、“覆膜”、“压膜”、“膜沟覆土

32、”和“压实”6个功能元。“播种”子功能可以分解为“播种”和“穴覆土”2个功能元。“施肥”即为功能元。 图6-1 大粒种子覆膜穴播施肥联合作业机械的功能分解6.1.2 各部分功能分析 “土地整平”功能元的功效是平整土地,便于覆膜、播种和施肥。在覆膜之前由于拖拉机牵引作用,产生两个轮辙,必须寻找一个结构能够把轮辙附近的土运送到轮辙位置,已达到平整土地的目的。作者设计出M型整平器,该整平器的连接方式有刚性连接,和浮动的平行四边形连接。刚性连接理论上讲,可以很好获得平整效果,但通过实验阻力较大。通过改进,在M型整平器连接部分加上两个弹簧,这样既可以获得很好的整平效果,又可以减小阻力,取得了良好的效果。

33、 “地膜两端开沟”功能元的功效是为了把地膜两端覆盖到地下,达到较好的密封效果。使用两个正反犁,分别安装在机架两端向外翻土开沟。 “覆膜”是由膜轮轴和压膜轮共同完成。压膜轮压驻地膜静止不动,膜轮轴随拖轮机沿前进方向平移运动,膜轮就会受到不动的地膜的拉力使膜轮绕膜轮轴转动,从而完成覆膜。 “压膜”是由压膜轮把地膜两端分别压到左右的沟中。 “膜沟覆土”把压入沟中的地膜再覆些土压住,覆土可以使用相反的犁,把开沟时翻出的土再翻回到沟里。作者设计出一种新型覆土器,不用开沟把开沟是抛出的土再收回来,使用覆土器可以降低能量消耗,降低阻力。 “压实”翻回来的土有些松软,通过压实轮进行压实。“播种”和“施肥”两个

34、功能元进行综合,目的为了简化功能元的结构解。使用播种施肥轮盘来实现这两个功能元。播种轮盘刺,一个播种子,一个播化肥。 “穴覆土”功能元的目的是压膜以免被风吹起,另外是堵穴保温。该功能元由覆土滚筒实现。6.1.3大粒种子覆膜穴播联合作业机械的组成 1 整平器 2 开沟犁 3 膜棍 4 切膜刀 5 压膜轮 6覆土器7 穴播器8 镇压轮 9圆盘耙 10覆土滚筒 11机架12 种箱图6-2 大粒种子覆膜穴播施肥联合作业机械的组成6.1.4联合作业机械的工作原理 在拖拉机的牵引下,联合作业机组通过与拖拉机相联的杠杆,起限位作用。由于拖拉机所产生的轮辙,在覆膜之前最好整平,整平器1把凸出部分的土壤传输到轮

35、辙处,以达到整平土壤的目的。整平器1可以在前进方向的纵向平面内作平行四边形运动,当整平器输土量少时,其所受阻力小,在拉簧的作用下整平器的吊杆与机架水平方向几乎为垂直。当整平器输土量多时,其受阻力增大,整平器要往后摆动使弹簧拉力增大以克服整平器的阻力,但是整平器不能过度往后摆动以至于碰到膜辊影响正常覆膜,把开沟犁作整平器的限位装置。开沟犁2被固定在机架上,工作时向外翻土。膜棍3安装在上端固定在机架上下端开槽的吊杆上,以便于当土地不平整时上下浮动,使膜辊能够正常转动。覆膜是通过压膜轮5把膜压入沟中静止不动,机架继续前进来实现的。覆土器6把开沟犁翻出的土回收到膜沟里,此时播种轮盘7轮齿刺透地膜进入土

36、壤,鸭舌打开进行播种或施肥。镇压轮8对覆盖地膜边缘的土进行压实,以免风吹起地膜。由于幅宽较宽,播种后中间应压一些土以免地膜被风吹起,另外穴播后产生的穴孔直接与外界接触,不能很好的保温、保墒,因此应覆土盖住穴孔。覆土滚筒10把分左右两个,其中的卷龙的旋转方向相反,圆盘耙9分为左右两个,传输到覆土滚筒6.2切膜刀弹簧的设计、计算及校核6.2.1切膜刀弹簧设计要求 切膜刀是在腹膜完毕后通过手动机构、轮轴机构和切膜机构共同作用里完成切膜工作。切膜刀弹簧变形30mm可得到5千克的力以切断薄膜。温度为常温。无其它要求。其外形图如图示 图6-3 自动切膜刀外形图6.2.2切膜刀弹簧设计过程: 1 因弹簧在一

37、般载荷条件下工作,可以按第III来弹簧考虑,现选用B级强度的碳素弹簧钢丝。根据34-304,估取弹簧丝直径为d3mm。 由表21-12查得1370MPa再由表21-15查得0.41370548MPa。根据强度条件计算弹簧丝直径 去旋绕比C10则由式21-2得k4C-1/4C-4+0.6151.14F5kg9.850N根据式21-4得1.61.61.6 由于计算所的 值与原估值相近,估原取,可用将 圆整取弹簧丝标准直径为d3mm.计算弹簧的基本几何参数 Cd10330mm +d30+333mm-d30-327mm故所的尺寸与题目要求相同取值合适。2 刚度条件计算弹簧圈数n由刚度的定义求弹簧刚度为

38、 kF/49/401.63N/mm 由表21-11取G7910MPa则 nG/8K79000/81.6318.17 取n20圈 此时弹簧的实际刚度为 k18.171.63/201.4N/mm 图6-4 弹簧丝截面应力分布3 验算极限工作应力对于III类弹簧1.12,取1.121.12548MPa613.76MPa确定极限工作载荷由可确定该弹簧的极限工作载荷d /8DK3613.76 /8301.14190.28N 因此通过计算得弹簧丝直径为3mm.螺旋弹簧钢丝中径为30mm,选取碳素弹簧钢丝为GB/T4357-19896.3 整平器弹簧的设计、计算及校核6.3.1整平器弹簧设计要求 在拖拉机的

39、牵引下,其后部的整套覆膜穴播作业机构也随之前进。其中整平器受到土层的阻力,为防止整平器受力过大而受到损害,设计在其连接处加上两弹簧保证在复杂情况下可以正常工作。现需要确定其受最大阻力为500N,温度为常温。无其它要求。其图如图示 图6-5整平器弹簧装置外形图6.3.2整平器弹簧设计过程 1 因弹簧在一般载荷条件下工作,可以按第III来弹簧考虑,现选用B级强度的碳素弹簧钢丝。根据35-305,估取弹簧丝直径为d5mm。 由表21-12查得1320MPa再由表21-15查得0.41320528MPa。根据强度条件计算弹簧丝直径 得旋绕比C5则由式21-2得k4C-1/4C-4+0.6151.31F

40、500N 根据式21-4得 1.61.63.9mm 由于计算所的 值与原估值相近,估原取,可用将 圆整取弹簧丝标准直径为d5mm. 计算弹簧的基本几何参数Cd5525mm+d25+530mm-d25-520mm 故所的尺寸与题目要求相同取值合适。2 刚度条件计算弹簧圈数n由刚度的定义求弹簧刚度为 kF/500/3514N/mm 由表21-11取G7910MPa则 nG/8K79000/81.6328 取n30圈 此时弹簧的实际刚度为 k2814/3013N/mm3 验算1极限工作应力对于III类弹簧1.12,取1.121.12528MPa591MPa 2确定极限工作载荷由可确定该弹簧的极限工作

41、载荷 d/8DK5591/8251.31885.82N 因此通过计算得弹簧丝直径为5mm.螺旋弹簧钢丝中径为25mm,选取碳素弹簧钢丝为GB/T4357-19896.4覆土滚筒内部螺旋叶片的设计、计算及校核6.4.1覆土滚筒内部螺旋叶片设计要求 覆土滚筒式大粒种子覆膜穴播机的重要部分,它在所有部件中被安装在此联合装置机构的最后,但它的作用也是十分重要的。他可使种子与土接触,以利于保墒和种子发芽。 因该机械是改造完的覆膜穴播机,它完成三排穴播器播种后覆土工作。 1 滚筒 2 滚筒辐 3覆土滚轴承4 螺旋叶片图6-6 大粒种子穴播机覆土滚筒6.4.2覆土滚筒内部螺旋叶片设计过程 覆土滚筒式有焊合在

42、滚筒上的螺旋叶片与滚筒构成。 螺旋叶片一般有垂直与轴的元件绕轴等速回转并沿轴向等速转动而形成。工作时土进入壳内,在旋转的螺旋叶片作用下向一侧推,进而完成覆土工作。在圆盘耙把土放入覆土器中后,两侧所需覆土从滚筒上钻的口中流出,而中间则有两侧滚筒一起产生。两侧滚桶内螺旋叶片螺旋方向相反。 图6-7 螺旋叶片的形成 由于螺旋叶片同一元线上各点半径不同,故各点螺旋角也不同,外径处螺旋角最小,内径处螺旋角最大。螺旋角大,运送速度快,太小时甚至影响不能升运。为试土能较顺利地输送,覆土器半径处螺旋角和输送叶片平均半径处螺旋角应满足如下条件: 根据要求螺旋叶片外径选择D为250mm,螺距t为200mm,查表9

43、.9-1的等厚叶片厚度为2.5mm。 螺旋输送器的生产率Q可按下式计算: Kg/s 式中 ?输送器叶片外直径mm ?输送器叶片内直径mm t?输送器叶片螺距 mm ?输送器叶片与外壳间隙 mm n ? 输送器转速r/min ?输送物料的充满稀疏,一般取0.30.4 ?谷粒或杂物单位容量的质量kg/ C?输送器倾斜输送系数表9.9-2 1.7kg/s 经检验满足要求。 因此,下料所需铁板厚度为2.5mm,将其割成外径为250mm内径为170mm的圆环,在将其拉伸,其螺距为200mm,因由需要,覆土滚筒内叶片是两片铁片一起焊制覆土滚筒上。 总结 在刁老师的悉心指导和严格要求下,近四个月来对毕业课题

44、的进行了深入研究。我们在对大粒种子覆膜穴播机机械的基本设计原理和其机械的工作原理的学习过程中,对自己所学过的专业知识有了更深一步的认识,同时也发现了自己在专业知识方面的不足。在刁老师的帮助和指导下,通过全面的补充自己专业知识,终于了解到大粒种子穴播机机械的设计原理,同时也使自己的能力得到了提高。 一套比较完整的覆膜穴播机械可以降低农民播种覆膜时的劳动强度和尽量提高工作效率,通过理论分析和试验,该机具基本能够满足使用要求。由于个人水平有限,设计中仍有需要改进的地方,希望将来在具体的实践学习中得到解决。八、谢辞 本文是在老师刁培松教授的悉心指导下完成的。在毕业设计期间刁培松老师在学习、研究等方面都

45、给了我精心的指导和莫大的帮助。刁培松老师渊博的知识、严谨的治学态度、为人师表的品格、孜孜不倦的进取精神和富于创新的科学精神,一直感染并激励着我,给我留下了深刻印象,并将使我终身受益。至此论文完成之际,谨向老师致以诚挚和深切的谢意! 感谢在毕业设计中给与我们帮助的所有老师和同学们!同时也向所有曾经传授过我们知识的任课老师表示感谢!毕业设计时间安排第一周 进行资料的收集,并初步完成超过5000字符的外文资料的翻译工作;第二周 进行相关机具的参观和调研,以及相关资料的整理;第三周至第四周 确定方案、开题并着手设计。第五周至第十四周进行结构设计并且完成图纸的绘制;第十五周至第十七周 撰写15000字符毕业论文,准备毕业答辩