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新型小麥播種機(jī)的設(shè)計(jì) 張新 賀小偉 1 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 阿拉爾 843300 摘要 由于播種機(jī)播種質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到農(nóng)作物的產(chǎn)量以及農(nóng)產(chǎn)品的成本 因此研制高質(zhì) 量的播種機(jī)械是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的迫切要求 盡管我國(guó)大部分地區(qū)早已實(shí)現(xiàn)播種機(jī)械化 但目前的播 種機(jī)質(zhì)量還不能滿足高產(chǎn)的要求 現(xiàn)在大面積麥田普遍存在著植株疏密不勻 出苗參差不齊 單株個(gè)體之間性狀也表現(xiàn)較大差異等問題 限制了小麥產(chǎn)量的進(jìn)一步提高 生產(chǎn)實(shí)踐證明 解 決這一問題的關(guān)鍵在于實(shí)行均勻播種 本課題的目的是針對(duì)現(xiàn)有小麥播種機(jī)播種中存在缺苗斷 壟現(xiàn)象嚴(yán)重 存在疙瘩苗 設(shè)計(jì)制造了一種裝配有窩眼式穴播器的小麥播種機(jī)一 12 行小麥網(wǎng)狀 播種機(jī) 該小麥播種機(jī)能夠顯著提高小麥播種的均勻性 達(dá)到了節(jié)種 增產(chǎn)的目的 關(guān)鍵詞 精量播種 小麥 施肥 中圖分類號(hào) TD451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 0 引言 研究本課題的目的是提高小麥的播種質(zhì) 量 降低播種成本 在提高小麥播種質(zhì)量的 基礎(chǔ)上給小麥一個(gè)適合種植密度和土壤生長(zhǎng) 環(huán)境 保證小麥的健康成長(zhǎng) 設(shè)計(jì)一個(gè)適合 大型農(nóng)場(chǎng)作業(yè)的中大型小麥播種機(jī) 來滿足 大型農(nóng)場(chǎng)的作業(yè)強(qiáng)度 特別適合和內(nèi)蒙 古這些擁有大量農(nóng)耕地的省份 提高麥田植株分布均勻度和群體整齊度 簡(jiǎn)稱兩度 是小麥高產(chǎn)栽培技術(shù)的重要內(nèi)容 是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)指標(biāo)的重要措施 兩度 情況如 何也是衡量麥田產(chǎn)量高低的重要標(biāo)志 但現(xiàn)在 大面積麥田普遍存在著植株疏密不勻 出苗 參差不齊 單株個(gè)體之間性狀也表現(xiàn)較大差 異等問題 限制了小麥產(chǎn)量的進(jìn)一步提高 生產(chǎn)實(shí)踐證明 解決這一問題的關(guān)鍵在于實(shí) 行精密播種和均勻播種 這是提高 兩度 實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的基礎(chǔ)和前提 但現(xiàn)在小麥生產(chǎn)中 使用的播種機(jī)達(dá)不到精密勻播要求 從而影 響了這一技術(shù)的推廣應(yīng)用 1 群體質(zhì)量一方面受作物本身遺傳特性的 影響 同時(shí)也是栽培技術(shù)和環(huán)境條件共同作 用的結(jié)果 播量對(duì)小麥生長(zhǎng)之所以能夠產(chǎn)生 影響是因?yàn)椴シN密度必然造成個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育 的差異 而個(gè)體的分菜數(shù)量 生長(zhǎng)狀況 成 穗情況對(duì)群體結(jié)構(gòu) 群體環(huán)境 產(chǎn)量和品質(zhì) 形成都有很大的影響 適宜的播種密度可以 獲得理想的群體結(jié)構(gòu) 有利于作物正常生長(zhǎng) 發(fā)育 為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奠定基礎(chǔ) 2 1 總體設(shè)計(jì)思路 避免現(xiàn)有播種機(jī)播種后出現(xiàn)嚴(yán)重的漏播 和如土深度不到位的現(xiàn)象 保證播種均勻性 和出苗率顯著提高 在設(shè)計(jì)制造能夠提高播 種均勻性的相關(guān)裝置時(shí) 盡量降低其成本 各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到國(guó)家頒布的谷物播種標(biāo) 準(zhǔn) 保證整機(jī)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 3 1 1 設(shè)計(jì)原理 作業(yè)時(shí) 小麥播種機(jī)通過三點(diǎn)懸掛掛接 在 20 馬力的拖拉機(jī)上 播種機(jī)在拖拉機(jī)的牽 引下工作 地輪的轉(zhuǎn)動(dòng)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)肥 箱的中的排肥軸轉(zhuǎn)動(dòng) 排肥螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將肥 料推入出料口 肥料掉進(jìn)開溝器 開溝器采 用雙圓盤開溝器開溝同時(shí)施肥 在雙圓盤上 設(shè)計(jì)安裝一刮土裝置 以防粘土 在播種過 程中 穴播器的腰盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中 取種器將 進(jìn)入種腔的小麥種子甩到鴨嘴中 鴨嘴通過 破土定穴將種子排刀適合的土層 鎮(zhèn)壓器轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí)將圖層壓實(shí) 覆土板將土覆蓋均勻 完 成播種工作 1 2 設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu) 新型小麥播種機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖 如 圖 1 所示 新型小麥播種機(jī)由地輪 鏈輪鏈 條支架 三點(diǎn)懸掛 肥箱 種箱 鎮(zhèn)壓 輪 覆土板 穴播器 開溝器等組成 為了防止打滑 保證動(dòng)力輸出 在地輪 一周裝有長(zhǎng)方形鐵片 使播種機(jī)在行進(jìn)的過 程中增加整體的抓地力 保證撥肥螺旋有穩(wěn) 定的轉(zhuǎn)速 使得播肥能夠均勻 作業(yè)時(shí) 小麥播種機(jī)通過三點(diǎn)懸掛掛接 在 20 馬力的拖拉機(jī)上 播種機(jī)在拖拉機(jī)的牽 引下工作 地輪的轉(zhuǎn)動(dòng)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)肥 箱的中的排肥軸轉(zhuǎn)動(dòng) 排肥螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將肥 料推入出料口 肥料掉進(jìn)開溝器 開溝器采 用雙圓盤開溝器開溝同時(shí)施肥 在雙圓盤上 設(shè)計(jì)安裝一刮土裝置 以防粘土 在播種過 程中 穴播器的腰盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中 取種器將 進(jìn)入種腔的小麥種子甩到鴨嘴中 鴨嘴通過 破土定穴將種子排刀適合的土層 鎮(zhèn)壓器轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí)將圖層壓實(shí) 覆土板將土覆蓋均勻 完 成播種工作 圖 1 新型小麥播種機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖 1 地輪 2 鏈輪 1 3 鏈條 1 4 支架 5 鏈條 2 6 三點(diǎn)懸掛 7 鏈輪 2 8 肥箱 9 種箱 10 鎮(zhèn)壓輪 11 覆土板 12 穴播器 13 開溝器 2 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) 2 1 機(jī)架的設(shè)計(jì) 機(jī)架是機(jī)體重要的組成部分和支撐部分 機(jī)架配合各部件與拖拉機(jī)相連 承受拖拉機(jī) 施加的拉力 完成移動(dòng) 其只要是與鋼材焊 接而成 2 2 穴播器的設(shè)計(jì) 穴播器工作時(shí) 種子在穴播器內(nèi)隨著腰 帶轉(zhuǎn)動(dòng) 在前進(jìn)過程中利用種子的重力和慣 性 通過取種器拾取種子 達(dá)到精量播種的 目的 取種器進(jìn)入種子群 種子進(jìn)入充種腔 取種器經(jīng)過橡膠刷時(shí) 多余的種子被清掉 毛刷的末端和充種腔形成很小的空間 只容 下一排種子 此時(shí)種子在充種腔內(nèi)排成整齊 的一隊(duì) 底盤上方的撥齒撥動(dòng)取種器的撥桿 撥桿的轉(zhuǎn)動(dòng) 離開撥桿后完成取種工作 橡 膠刷擋在定種孔不讓接下來的種子進(jìn)入 取 種器繼續(xù)運(yùn)動(dòng) 當(dāng)取種器運(yùn)動(dòng)到滾筒上方時(shí) 多余種子滑落 通過定種孔的種子大部分己 經(jīng)進(jìn)入到攜種腔不會(huì)滑落 當(dāng)取種器經(jīng)過最 高點(diǎn) 開始往低處運(yùn)動(dòng)時(shí) 種子從攜種腔的 投種孔進(jìn)入到鴨嘴成穴器等待排出 2 3 取種器的設(shè)計(jì) 取種器是機(jī)械式精量小麥穴播器實(shí)現(xiàn)小 麥精密播種的核心部件 其工作性能的好壞 直接影響播種質(zhì)量和出苗率 新型取種器由 并排排列的充種腔和攜種腔構(gòu)成 充種腔和 攜種腔之間通過定種板隔開 取種器的底端 截面是 O 型槽 取種器的底端位于攜種腔一 側(cè) 定種板的后端下部開有定種孔 用于精 量取種 取種器的 O 型槽的尺寸為 長(zhǎng) 2cm 寬 0 5cm 深 0 5cm 假設(shè)小麥種粒的 平均體積為 0 1cm2 那么 O 型槽在充滿的狀 態(tài)下能容下 5 6 粒小麥種 圖 3 3 取種器結(jié)構(gòu)示意圖 1 橡膠刷 2 撥桿 3 取種圓柱 4 種槽 5 基體 2 3 1 取種過程分析 取種器的整個(gè)取種過程分為 3 個(gè)階段 取種器進(jìn)入種子群充種腔開始充種 毛刷刮 種 目標(biāo)種子側(cè)充到攜種腔 充種范圍 小麥種是散粒體 穴播輪 工作時(shí)種子在種子室內(nèi)圈的帶動(dòng)下聚集在 充種區(qū) 假設(shè)此時(shí)種子群面為平面 種子 在種子室內(nèi)的形態(tài)如圖 3 4 所示 10 圖 3 4 中 圓 O 為種子室 直線 AB 為種子面 ABC 區(qū)域?yàn)榉N子群橫端面 以種子室中點(diǎn) O 為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系 種子室的半徑 為 r 則直線 AB 的方程為 2 1 tancosrhyx 其中 h 為種子深度 為種子室半徑 為種子面與水平面的夾角 圓 O 的方程為 2 2 其中 為方程角度參數(shù) O 直線 AB 與圓 0 的交點(diǎn) A B 的坐標(biāo) 分別為 sin co Ar sin co r h ai rBcs 其中 A B 分別為 A B 兩點(diǎn)對(duì) 應(yīng)的 角 圖 3 4 充種范圍示意圖 充種速度 取種器隨著穴播器的滾動(dòng) 而轉(zhuǎn)動(dòng) 種子室內(nèi)的種子在滾筒帶動(dòng)下 呈半月型環(huán)流群 在重力 離心力和種子 間推擠力聯(lián)合作用下 充種腔中的種子大 部分由徑向進(jìn)入 小部分種子由軸向進(jìn)入 種子進(jìn)入充種腔的方式有兩種 取種器 經(jīng)過種子群時(shí) 種子在重力 離心力和種 子群力的作用下填補(bǔ)空間的形式進(jìn)入 種子從最高點(diǎn)沿種子面下落到種子室底面 后 以一定的速度直接進(jìn)入 呈環(huán)流群狀 態(tài)的種子從最高點(diǎn)滑落時(shí)的角速度 ki 0 離心力 p mRki2 0 重力 mg 在下落種 子的沖擊力 F i 及環(huán)流中種子的動(dòng)能聯(lián)合作 用下以填補(bǔ)空間原理給充種腔充種 由徑 向進(jìn)入充種腔的種子速度為 2 3 gtmsghxibi 2 式中 hi 一種子在環(huán)流中被拖帶的高度 F b 一種間摩擦力 s 一種子在種堆上的滑移長(zhǎng)度 ti 一沖力的作用時(shí)間 t 一種子充入時(shí)間 g 一重力加速度 m 一種子質(zhì)量 從環(huán)流群最高點(diǎn)沿滾筒端部間隙落下 的種子在種子室底部發(fā)生種子之間推擠碰 撞 部分種子可軸向進(jìn)入充種腔 2 4 開溝器的設(shè)計(jì) 2 4 1 雙圓盤開溝器結(jié)構(gòu) 圖 2 2 雙圓盤開溝器結(jié)構(gòu)示意圖 1 支架 2 進(jìn)肥口 3 主軸 4 導(dǎo)肥板 5 圓盤 6 分土板 2 4 2 雙圓盤開溝器 雙圓盤開溝器有兩個(gè)相互傾斜對(duì)稱安 裝形成夾角的平面圓盤 兩個(gè)圓盤的交點(diǎn) 在圓盤前沿下方的 m 處 工作時(shí)在土壤反 力的作用下各自繞自己的軸線旋轉(zhuǎn) 圓盤 滾轉(zhuǎn)時(shí)兩個(gè)平面將土壤向兩側(cè)推擠而形成 的種溝 導(dǎo)種板將肥料導(dǎo)入溝底 它的特 點(diǎn)是類似于滑刀切削入土 能切斷土中殘 根 對(duì)土壤的適應(yīng)能力較強(qiáng) 工作可靠 雙圓盤開溝器在播種作業(yè)時(shí) m 點(diǎn)的位 置一般取在地面稍上方 它的開溝寬度 b 在圖中為 B1B2 兩點(diǎn)間的距離 設(shè)圓盤的直 徑為 D 則溝底的寬度 b 為 b B1B2 2mB2sin 2 4 2 5 2 1sin m 2 6 2b 圖 4 1 雙圓盤開溝器的開溝寬度 如圖 4 1 所示 兩個(gè)圓盤各開出一條凹 溝 而在兩凹溝之間形成一個(gè)凹埂 在開溝 寬度不大時(shí) 此凹埂對(duì)播種深度的影響可忽 略不計(jì) 但在開溝寬度比較大時(shí) 凸埂將影 響種子在溝內(nèi)的橫向分布 因此 m 點(diǎn)的位置 即 角的大小應(yīng)合理選擇 一般的雙圓盤開 溝器 角為 12 度到 16 度 角約為 12 度 D 為 350mm b 為 1 5 4mm 3 總結(jié) 本課題要在排種器 開溝器 鎮(zhèn)壓輪等 方面進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)來提高播種均勻性 1 對(duì)排種器分析后采用窩眼式穴播器 2 對(duì)目前圓盤開溝器存在的問題進(jìn)行了分析 并進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn) 3 通過對(duì)現(xiàn)有鎮(zhèn)壓 輪存在的問題進(jìn)行了分析比較 確定了既能 減小打滑率又能對(duì)行鎮(zhèn)壓的鎮(zhèn)壓輪方案 并 通過受力分析確定了鎮(zhèn)壓輪的主要參數(shù) 參考文獻(xiàn) 1 靳樹中 陳紹文 陳利平 等 2BJM 型 小麥精密播種機(jī)試種情況與增產(chǎn)原因初析 J 內(nèi) 蒙古農(nóng)業(yè)科技 1996 1 25 26 2 張文靜 播種密度與氮肥運(yùn)籌對(duì)冬小麥 產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究 D 安徽 安徽農(nóng)業(yè)大 學(xué)作物栽培學(xué)與耕作學(xué) 2004 3 張波屏 國(guó)內(nèi)外小麥精密播種機(jī)技術(shù)縱 橫 J 農(nóng)牧與食品機(jī)械 1992 4 37 40