毕业设计（论文）小颗粒包衣小颗粒包衣种子排种器设计（含全套CAD图纸）.doc

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1、由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706小颗粒包衣种子排种器设计 摘 要：排种器是实现精密播种技术的核心部件，其工作性能的好坏直接影响着播种精度、均匀性、种子的出苗率等。由于气吸振动式排种器具有对种子尺寸要求不高、不伤种子、通用性好、适应性强的优点，且易于提高播种速度，实现自动控制，是一种较为先进的排种装置，已成为当前国内外精密排种器发展的主要方向之一。本文在对国内外现有的精量播种装置进行深入研究的基础上，分析了多种形式的排种装置的优缺点，完成了气吸滚筒式包衣种子精量播种装置的机理。通过建立种子在吸种孔处受力的力学模型，得到了播种装置设计的主要结构参

2、数。关键字：气吸滚筒式;精密播种;包衣种子Design of Seeder for Small Packed-grain Seed Student: Tutor: (Oriental science & Technology College of Hunan Agricultural University , Changsha 410128)Abstract：As a core component of precision sowing technique, seeders working performance directly influenced the sowing accuracy,

3、 seed spacing uniformity and emergencerate . Vacuum-vibration seeder has become the major development trend of precision seeder because of its advantages including lower requirement of seeds size, lower harmful tosseds , higher universality, widely adaptability, easy to improve the working efficienc

4、y and realize automatic controlThis paper analyzed the merits and shortcomings of diversified plant devices, to accomplished the theory of mechanism for suction drum. Through build the dynamics model of the seed received force near the suction pore，gained the principal structural parameters to desig

5、n the seeder device.Key words: vacuum-vibration; precision seeder; lagging cover seed1 前言 播种是农业生产中的关键性作业环节，由于播种的季节性，必须要在较短的农时内，根据农艺的要求将种子播到地里。播种质量的好坏将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮。精密播种是为了适应现代农业发展的需要而提出的，精密播种可以保证种子在田间拥有最合理的分布，播种量精确、株距均匀、播深一致。为种子的生长发育创造了最佳条件且可以大量节省种子并保证作物稳产高产，同时也给后续的收获机械化提供了方便。世界各国都很重视精量播种技术，发达国家以

6、基本实现大、中粒作物的精量播种，节本增效显著。由于其籽粒小，力学性能差，易破碎等原因，同时精良排种困难、排种后均匀性较差、容易破碎等难题，有些技术已应用于生产，但由于结构复杂、成本高，至今还没能实现大规模的推广1。因此对烟草等小颗粒作物的精播技术有待进一步研究。本文以烟草包衣种子为例，探讨小颗粒种子的精播问题。1.1 研究目的及意义1.1.1 种子包衣的作用 (1)能有效地防治作物苗期病虫害。目前我国推广的种衣剂型中多含有呋喃丹、甲拌磷、辛硫磷、多菌灵、粉锈宁等农药，对多种作物病虫害有明显的防治效果，可保证苗齐、苗全、整齐度好。 (2)能明显促进幼苗生长。有些种衣剂中含有微量元素、生物菌剂及植

7、物生长激素等，因此，包衣的种子表现为发芽快、长势旺、苗色绿、植株健壮，为丰产打下了基础2。 (3)能降低环境污染程度。采用包衣技术改变了传统的农药喷洒方式，可以避免空气污染。 (4)能显著增加作物产量。各种作物种子包衣后一般产量可增加 5一20。 此外，有些种衣剂包衣种子后还可起到防草、抗旱、提高种子的播种品质、改善潮湿土壤中的出苗效果等作用。 小颗粒种子具有籽粒小，自重轻，摩擦角和剪切力小等特点。在排种过程中，较比大颗粒种子，小颗粒种子具有精良排种困难、排种后均匀性较差、容易破碎等难题，因此对小颗粒包衣种子排种器的设计有更高的要求。1.1.2 精密播种的特点： （1）精密播种可以节约大量种子

8、 （2）节省田间间苗定苗用工。精密播种苗齐苗壮，不拥挤，可提高田间间苗定苗工效， 甚至可以取消间苗定苗工作。 （3）可增加作物产量。精密播种的苗分布均匀，透风透光性好，能充分利用土壤中的水分营养。苗期发育好，苗齐苗状，可增产10%30%3。随着精密农业的发展，精密播种机由于节约良种、不用间苗、田间植株均匀等优点，正受到越来越多的关注和研究，现在种子直径较大的如棉花、小麦、玉米、土豆等中耕作物的排种器研究已很深入，但是对于小颗粒种子的排种器的研究还有待加强。现有排种器产品也存在不少问题，例如机械式的排种器存在对种子尺寸形状要求高、伤种严重和播种效率低等缺点，而气吸式的排种器存在型孔堵塞、排种不精

9、确、漏气等问题。同时小颗粒种子更多的是涉及到了经济作物和油料作物如烟草、油菜、苜蓿、谷子、芝麻等，所以小颗粒种子排种器的设计具有重要的发展前景和广阔的应用领域。为了满足日益增长的种苗需求量，各地开始建立育苗工厂，引进世界先进的穴盘育苗技术，进行种苗工厂化生产。在育苗工厂中传统的手工操作方式是不能满足人们对生产的需求的，育苗工厂需要有精确、便捷、高效的现代化的育苗设备，来完成育苗的各项工作4。精密排种器技术的落后是制约我国小颗粒种子种植机械化发展的重要原因，研究小颗粒包衣种子精量播种装置对促进我国小颗粒种子的生产机械化进程具有现实意义。1.2 国内外排种器研究现状1.2.1 国外研究现状 欧美等

10、国家对精密排种器的研究从20世纪40年代开始，初期主要集中在机械式，目前在玉米、甜菜等中耕作物以及麦类等条播或半精量播种作物中仍有使用，其结构形式主要有窝眼轮式、垂直圆盘式、水平圆盘式、倾斜圆盘式。50年代后期开始出现气力式精密排种器。近10年来，新机型不断涌现，通用性、播种精度和效率不断得到提高。 法国Monosem公司20世纪90年代末开发的NGPLUS气吸式精密播种机，其核心工作部件(排种器)采用多种材料偶联技术，排种器壳体和排种器盖均采用铝合金精密压铸，排种盘采用不锈钢板和激光钻孔新工艺，具有平面度精度高、耐磨性好和抗腐蚀等优点，在排种器上还采用了高强塑料减磨密封环、黄铜精铸剔种刀、清

11、种刀和搅种轮，不仅确保了种盘与吸气通道的密封性，而且提高了排种器的播种性能和使用寿命。 德国Amazone公司最新研制生产的ED系列气吸式单粒精密播种机能够满足不同土壤条件、不同作物和不同农艺要求的播种作业，具有较高的生产率及可靠性，播种机上的吸风机除了使用动力输出轴驱动外还可用液压马达驱动5。 JohnDeere公司在20世纪90年代末生产的Maxemerge planters系列高速气吸式精密播种机装备了“精准农业高新技术系统，将卫星定位、地理信息、专家智能和遥感技术相融合，可根据土壤肥力和含水量等条件的变化，实施变量播种和施肥，达到节约种肥、优化生态环境和降低成本的目的，它采用了高性能、

12、低噪音的马达液压驱动风机，实现了风机转速的无级调速，可适应不同作物、不同压差的播种需要，提高了排种器的吸排种性能。 国际上先进的精密排种器普遍采用了气力式工作原理，正朝着大型、高效、操控电子化方向发展，先进的液压技术、电子技术、通讯技术以及新型材料、加工工艺正逐步应用到精密排种器上，工作效率和精度不断得到提高6。1.2.2 国内研究现状我国精密排种器的开发和研究开始于20世纪70年代初，早期主要研究了机械式精密排种器，至今仍然被广泛应用，如少量条播小麦使用的密齿槽轮式、锥盘式，精播玉米使用的内窝眼式，精播大豆使用的型孔式，精少量条播水稻使用的搅龙式等。20世纪80年代初期开始气力式精密排种器的

13、研发工作，最近几年这一技术得到了迅速发展。江苏大学和南京农机化研究所共同研制的2QB330型气吸振动式秧苗盘精量播种机，应用振动气吸的原理，每穴1.2粒种子的播种合格率达到了90以上。中国农业大学和广西北海市农机化研究所研制的气吸式双层滚筒水稻播种器，采用双层滚筒结构有效地解决了小颗粒种子堵塞吸孔的难题。广西林科所研制的4Ut乙10000型流动式育苗作业线，播种装置采用的也是气吸式滚筒型排种器，漏播率小于5，但工作效率比较低，每小时播种约10000穴。中国农业大学研制了新型组合吸孔式小麦精播机排种器，排种性能远远优于机械式精密排种器，作业速度高，播种均匀性好，实现了小麦单粒精密播种7。吉林工业

14、大学研制的气力轮式精密排种器可高速精播小粒距作物，粒距合格率达91，所需气源全压仅为4.1kPa，具有结构简单、制造容易、操作方便等优点。黑龙江省农机研究院研制的2BJQ系列高速气吸式精密播种机，采用了精密压铸铝合金制造工艺，能够精确播种玉米、大豆、棉花、瓜子、高梁等十多种作物。采用气吸式工作原理也是我国精密排种器发展的主要方向之一，经过努力，已经成功研制了多种机型，工作性能得到显著提高，但与国际先进水平相比，整体的技术水平和专业化水平还有比较大的差距，作业速度、播种精度和制造工艺水平都比较低。1.3 研究内容 1）种子的物理特性研究。以为例进行物料特性的研究，分别测试它们的三轴尺寸、千粒重、

15、休止角、内外摩擦角特性等，为气吸滚筒式排种器的结构参数设计和运动参数设计提供依据8。 2）确定滚筒式气力精量播种装置的工作原理、工艺及结构设计。 3）滚筒体的设计。根据标准种盘尺寸和种子物理特性来确定滚筒体的设计参数。 4）负压吸种机理。基于气固耦合理论，分析种子在气流场中的受力情况，建立种子受力、负压差、吸孔集合形状之间的数学关系，确定吸孔的有效吸种区域和种子瞬间吸附过程，并对吸孔结构参数进行优化设计。在此基础上，分析种层厚度及其空间离散分布状态对种子受力的影响，揭示振动和负压作用下的吸种机理。 5）传动装置设计计算。 根据机械设计的相关知识来设计计算链传动。 6）相关组件的设计和校核。运用

16、机械设计和材料力学的相关知识对轴及轴承的强度进行校核。2 总体方案的确定2.1 工作方案 根据气力式排种器的工作原理，所设计的排种器密封性要好，而且还要能够实现负、常压的转换。本文的设计主要是针对排种器的排种器的滚筒体以及滚筒体内负压室、常压室的设计9。2.2 传动方案滚筒转速的大小应保证在排种质量合格条件下的最佳工作速度。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，就需要适当提高风机的转速；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脱落造成空穴，合格率下降，也需要适当提高真空度，但真空度的增加，有能使

17、重播率增大，进而增加清种的压力。因此，为保证气吸式排种器的排种质量，滚筒的转速应综合选择。变速器具有结构简单，制造方便，工艺要求不高，操纵非常简单的特点。根据需要滚筒式排种装置将采用链轮传动，滚筒转速和传送带的传送速度之间的传动比，加上一个减速器连接到调速电机上，再通过传动轴带动链轮传动使滚筒转动。根据本设计装置的需要，传动装置主要由调速电机、轴、减速器、链轮、链条组成如图1所示，调速电机提供动力，通过减速器，链轮传动将动力传送到滚筒上。其选用的主要参数为节距为19.05，滚筒轴上的链轮选用13齿，减速器轴上的链轮选用13齿的链轮。链条的链号选用12A的链条。调速电机减速器链传动滚筒图1 传动

18、方案Fig1 Transmission scheme3 总体结构及工作原理3.1 气吸滚筒式精密排种器总体结构及原理3.1.1 气吸滚筒式精密排种器总体结构 本文设计的滚筒排种器结构如图1、2所示，它主要由吸排种滚筒、振动种盘、传动系统、和机架等组成，其中电动机由变频器控制，并通过链条、链轮驱动滚筒，使滚筒能实现无级调速。种盘由电磁振动器激励，通过调节振动频率来改变种盘的振动状态。链条、链轮驱动滚筒，使滚筒能实现无级调速10。图2 总体结构图Figure 2 Overall structure1、机架 2、支承座 3、中心轴 4、紧定螺钉 5、平键 6、密封圈 7、左端盖 8、滚筒9、螺钉 1

19、0、右端盖 11、轴承 12、链轮 13、紧定螺钉 14、隔板15、壳体 16、接种斗图3 排种器结构示意图Fig 3 The drawing of seeder3.1.2 气吸滚筒式精密排种器的工作原理农业物料种子通常呈现散体颗粒状，其机械特性介于固体和流体之间，自然状态下，种子之间存在着负载的挤压和摩擦作用力，力的大小与种层厚度、摩擦系数有关，且特定种子的内摩擦系数为常数。通过给种盘施加小幅高频振使种群在种盘内产生向上的抛掷运动而相互分离，则种子之间的作用力由静摩擦转变为动摩擦，流动性增强。通过合理调节种盘振动参数，种子呈现“沸腾”状态，可以显著减小吸种阻力11。 根据排种器的设计，排种器

20、的滚筒被隔板分为负压吸种区和零压排种区。滚筒为悬臂梁结构，一端与转动端盖用紧定螺钉连接，通过端盖与链轮相连实现转动，另一端与固定端盖间隙配合，通过密封圈密封。固定端盖上焊接隔板，通过隔板与大气相通，形成常压腔。滚筒表面的吸孔与真空室相通。零压区通过隔板、固定端盖与大气相通。播种时，空气压缩机通过空心轴上的吸孔吸走滚筒内腔的空气，产生负压，使滚筒上吸孔的两端形成负压差。滚筒绕固定轴转动，当吸孔经过种子箱时，种子在吸孔负压差的作用下被吸附在吸孔上随滚筒一起转动。当滚筒转至正下方隔气板所形成的零压腔时，筒内外压差为零，种子在自重的作用下落入育苗盘穴孔中，实现精密播种，工作原理如图3所示。 滚筒体主要

21、是由无缝钢管经过加工而成，滚筒通过钻床钻出对应穴盘的吸种孔，通过链轮实现转动。 滚筒轴固定，主要作用是实现抽气作用形成负压室及支撑滚筒的作用。图4 工作原理图Figure 4 Principle of operation3.2 主要设计参数此处已删除7 结论回顾整个毕业设计过程，虽然充满了困难与曲折，但却让我感到受益匪浅。本设计是学完所有大学期间本专业应修的课程和完成毕业实习以后所进行的，是对我三年半来所学知识的一次大检验，也是对我实习过程的再学习。使我能够在毕业前将理论与实践更加融会贯通，并且学到了书本上没有提及的知识点，加深了我对理论知识的理解，扩展了我对农业机械和生产工艺的认识，强化了实

22、际生产中的感性认识。总的来是说，这次设计使我明白很多经典的设计其关键部分很简单却能巧妙的实现工作要求，同时在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题方面得到依次较好的锻炼，提高了我独立思考问题、解决问题以及创新设计的能力，缩短了我与工厂技术人员的距离，为我以后从事工程技术工作奠定了一个良好的基础。参考文献1 许剑平、谢宇峰、陈宝昌国外气力式精密播种机技术现状及发展趋势J农机化研究2 廖庆喜、黄海东、吴福通我国玉米精密播种机械化的现状与发展趋势J农业装备技术 2006 32(1)：473 刘桂兰我国气力式播种机的发展J农村牧区机械化，1996(4)：174 杜 辉、樊桂菊、刘 波气力式精量播种机与

23、排种器的研究现状J.农业装备技术 2002(3)：13l45 石宏，李达目前国内外播种机械发展走向J农机机械化与电化2002(2)：426 徐东蔬菜穴盘育苗滚筒式气力精量播种装置研究沈阳农业大学硕士论文20077 张敏气吸滚筒式水稻精量播种装置的理论与试验研究江苏大学硕士论文20068 赵湛气吸振动式精密排种器理论及试验研究江苏大学博士论文20099 王希强气吸振动式精密排种器的结构优化及实验研究江苏大学硕士论文200710王朝辉气吸滚筒式超级稻育秧播种器的基本理论及试验研究吉林大学博士论文201011李耀明，赵湛基于遗传算法的气吸式排种器工作参数优化J中国科技论文在线;2009.12;25-

24、3512廖庆喜，李继波，覃国良气力式油菜精量排种器气流场仿真分析*J农业机械学报2009.7;78-8213王希强，陈进，李耀明精密排种器吸孔吸种半径的理论分析与建模J农机化研究.2007.214张波屏播种机械设计原理M.北京：机械工业出版社.198215小颗粒种子静电播种机J.农机推广与安全.1995.616刘鸿文材料力学M.北京：高等教育出版社.200817吴宗泽，罗圣国机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社.200918濮良贵，纪名刚机械设计M.北京：高等教育出版社.200919王先逵.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社200620 Sunage T,et al.Differe

25、ntal reducers using internal gears with small tooth number difference(The first report,fundamentals of design)J.Bulletin of JSME,1994,(108).21 Shu Xiaolong.Determination of load sharing factor for plametary gearing with small tooth number differenceJ.Mechanism and Machine Throry,1995,30(2).致 谢为期一个学期

26、的毕业设计业已经结束。回顾整个毕业设计过程，虽然充满了困难与曲折，但我感到受益匪浅。本次毕业设计课题是小颗粒包衣种子排种器的设计。本设计是为了解决实际生产过程中的生产力低的问题，因此厂方对我的要求很高。本设计是学完所有大学期间本专业应修的课程以后所进行的，是对我三年半来所学知识的一次大检验。使我能够在毕业前将理论与实践更加融会贯通，加深了我对理论知识的理解，强化了实际生产中的感性认识。通过这次毕业设计，我基本上掌握了包衣种子排种器设计的方法和步骤，以及设计时应注意的问题等，另外还更加熟悉运用查阅各种相关手册，选择使用工艺装备等。总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的锻练，提高了我独立思考问题、解决问题以及创新设计的能力，缩短了我与工厂工程技术人员的差距，为我以后从事实际工程技术工作奠定了一个坚实的基础。本次设计任务业已顺利完成，但由于本人水平有限，缺乏经验，难免会留下一些遗憾，在此恳请各位专家、老师及同学不吝赐教。此次毕业设计是在翁伟老师的认真指导下进行的。翁老师经常为我解答一系列的疑难问题，以及指导我的思想，引导我的设计思路。在历经一个学期的设计过程中，一直热心的辅导。在此，我忠心地向他们表示诚挚的感谢和敬意！附录：附录1：（总装图x1）附录2：（零件图x1）附录3：（零件图x3）附录4：（零件图x6）