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新型小麥播種機的設計 張新 賀小偉 1 塔里木大學機械電氣化工程學院 阿拉爾 843300 摘要 由于播種機播種質(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) 量的播種機械是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的迫切要求 盡管我國大部分地區(qū)早已實現(xiàn)播種機械化 但目前的播 種機質(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)量的進一步提高 生產(chǎn)實踐證明 解 決這一問題的關鍵在于實行均勻播種 本課題的目的是針對現(xiàn)有小麥播種機播種中存在缺苗斷 壟現(xiàn)象嚴重 存在疙瘩苗 設計制造了一種裝配有窩眼式穴播器的小麥播種機一 12 行小麥網(wǎng)狀 播種機 該小麥播種機能夠顯著提高小麥播種的均勻性 達到了節(jié)種 增產(chǎn)的目的 關鍵詞 精量播種 小麥 施肥 中圖分類號 TD451 文獻標識碼 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 基礎上給小麥一個適合種植密度和土壤生長 環(huán)境 保證小麥的健康成長 設計一個適合 大型農(nóng)場作業(yè)的中大型小麥播種機 來滿足 大型農(nóng)場的作業(yè)強度 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 簡稱兩度 是小麥高產(chǎn)栽培技術的重要內(nèi)容 是實現(xiàn)高產(chǎn)指標的重要措施 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)量的進一步提高 生產(chǎn)實踐證明 解決這一問題的關鍵在于實 行精密播種和均勻播種 這是提高 兩度 實現(xiàn)高產(chǎn)的基礎和前提 但現(xiàn)在小麥生產(chǎn)中 使用的播種機達不到精密勻播要求 從而影 響了這一技術的推廣應用 1 群體質(zhì)量一方面受作物本身遺傳特性的 影響 同時也是栽培技術和環(huán)境條件共同作 用的結(jié)果 播量對小麥生長之所以能夠產(chǎn)生 影響是因為播種密度必然造成個體生長發(fā)育 的差異 而個體的分菜數(shù)量 生長狀況 成 穗情況對群體結(jié)構 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 有利于作物正常生長 發(fā)育 為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奠定基礎 2 1 總體設計思路 避免現(xiàn)有播種機播種后出現(xiàn)嚴重的漏播 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 在設計制造能夠提高播 種均勻性的相關裝置時 盡量降低其成本 各項技術指標應達到國家頒布的谷物播種標 準 保證整機結(jié)構穩(wěn)定性 3 1 1 設計原理 作業(yè)時 小麥播種機通過三點懸掛掛接 在 20 馬力的拖拉機上 播種機在拖拉機的牽 引下工作 地輪的轉(zhuǎn)動通過傳動裝置帶動肥 箱的中的排肥軸轉(zhuǎn)動 排肥螺旋轉(zhuǎn)動時將肥 料推入出料口 肥料掉進開溝器 開溝器采 用雙圓盤開溝器開溝同時施肥 在雙圓盤上 設計安裝一刮土裝置 以防粘土 在播種過 程中 穴播器的腰盤轉(zhuǎn)動過程中 取種器將 進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) 動時將圖層壓實 覆土板將土覆蓋均勻 完 成播種工作 1 2 設計總體結(jié)構 新型小麥播種機的整體結(jié)構示意圖 如 圖 1 所示 新型小麥播種機由地輪 鏈輪鏈 條支架 三點懸掛 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 保證動力輸出 在地輪 一周裝有長方形鐵片 使播種機在行進的過 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 小麥播種機通過三點懸掛掛接 在 20 馬力的拖拉機上 播種機在拖拉機的牽 引下工作 地輪的轉(zhuǎn)動通過傳動裝置帶動肥 箱的中的排肥軸轉(zhuǎn)動 排肥螺旋轉(zhuǎn)動時將肥 料推入出料口 肥料掉進開溝器 開溝器采 用雙圓盤開溝器開溝同時施肥 在雙圓盤上 設計安裝一刮土裝置 以防粘土 在播種過 程中 穴播器的腰盤轉(zhuǎn)動過程中 取種器將 進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) 動時將圖層壓實 覆土板將土覆蓋均勻 完 成播種工作 圖 1 新型小麥播種機的整體結(jié)構示意圖 1 地輪 2 鏈輪 1 3 鏈條 1 4 支架 5 鏈條 2 6 三點懸掛 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 關鍵部件的設計 2 1 機架的設計 機架是機體重要的組成部分和支撐部分 機架配合各部件與拖拉機相連 承受拖拉機 施加的拉力 完成移動 其只要是與鋼材焊 接而成 2 2 穴播器的設計 穴播器工作時 種子在穴播器內(nèi)隨著腰 帶轉(zhuǎn)動 在前進過程中利用種子的重力和慣 性 通過取種器拾取種子 達到精量播種的 目的 取種器進入種子群 種子進入充種腔 取種器經(jīng)過橡膠刷時 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 此時種子在充種腔內(nèi)排成整齊 的一隊 底盤上方的撥齒撥動取種器的撥桿 撥桿的轉(zhuǎn)動 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入 取 種器繼續(xù)運動 當取種器運動到滾筒上方時 多余種子滑落 通過定種孔的種子大部分己 經(jīng)進入到攜種腔不會滑落 當取種器經(jīng)過最 高點 開始往低處運動時 種子從攜種腔的 投種孔進入到鴨嘴成穴器等待排出 2 3 取種器的設計 取種器是機械式精量小麥穴播器實現(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 2cm 寬 0 5cm 深 0 5cm 假設小麥種粒的 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 取種器的整個取種過程分為 3 個階段 取種器進入種子群充種腔開始充種 毛刷刮 種 目標種子側(cè)充到攜種腔 充種范圍 小麥種是散粒體 穴播輪 工作時種子在種子室內(nèi)圈的帶動下聚集在 充種區(qū) 假設此時種子群面為平面 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)域為種子群橫端面 以種子室中點 O 為原點建立直角坐標系 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 A B 的坐標 分別為 sin co Ar sin co r h ai rBcs 其中 A B 分別為 A B 兩點對 應的 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 而轉(zhuǎn)動 種子室內(nèi)的種子在滾筒帶動下 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 部分由徑向進入 小部分種子由軸向進入 種子進入充種腔的方式有兩種 取種器 經(jīng)過種子群時 種子在重力 離心力和種 子群力的作用下填補空間的形式進入 種子從最高點沿種子面下落到種子室底面 后 以一定的速度直接進入 呈環(huán)流群狀 態(tài)的種子從最高點滑落時的角速度 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)流中種子的動能聯(lián)合作 用下以填補空間原理給充種腔充種 由徑 向進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度 ti 一沖力的作用時間 t 一種子充入時間 g 一重力加速度 m 一種子質(zhì)量 從環(huán)流群最高點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 部分種子可軸向進入充種腔 2 4 開溝器的設計 2 4 1 雙圓盤開溝器結(jié)構 圖 2 2 雙圓盤開溝器結(jié)構示意圖 1 支架 2 進肥口 3 主軸 4 導肥板 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相互傾斜對稱安 裝形成夾角的平面圓盤 兩個圓盤的交點 在圓盤前沿下方的 m 處 工作時在土壤反 力的作用下各自繞自己的軸線旋轉(zhuǎn) 圓盤 滾轉(zhuǎn)時兩個平面將土壤向兩側(cè)推擠而形成 的種溝 導種板將肥料導入溝底 它的特 點是類似于滑刀切削入土 能切斷土中殘 根 對土壤的適應能力較強 工作可靠 雙圓盤開溝器在播種作業(yè)時 m 點的位 置一般取在地面稍上方 它的開溝寬度 b 在圖中為 B1B2 兩點間的距離 設圓盤的直 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 兩個圓盤各開出一條凹 溝 而在兩凹溝之間形成一個凹埂 在開溝 寬度不大時 此凹埂對播種深度的影響可忽 略不計 但在開溝寬度比較大時 凸埂將影 響種子在溝內(nèi)的橫向分布 因此 m 點的位置 即 角的大小應合理選擇 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 方面進行了相應的改進來提高播種均勻性 1 對排種器分析后采用窩眼式穴播器 2 對目前圓盤開溝器存在的問題進行了分析 并進行了相應的改進 3 通過對現(xiàn)有鎮(zhèn)壓 輪存在的問題進行了分析比較 確定了既能 減小打滑率又能對行鎮(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 1 靳樹中 陳紹文 陳利平 等 2BJM 型 小麥精密播種機試種情況與增產(chǎn)原因初析 J 內(nèi) 蒙古農(nóng)業(yè)科技 1996 1 25 26 2 張文靜 播種密度與氮肥運籌對冬小麥 產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究 D 安徽 安徽農(nóng)業(yè)大 學作物栽培學與耕作學 2004 3 張波屏 國內(nèi)外小麥精密播種機技術縱 橫 J 農(nóng)牧與食品機械 1992 4 37 40