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1、组 长：孙佳远组 员：何学海 邱进栋 王永超专 业： 农业机械化及其自动化指导老师：设计时间：2012.4.12012.6.20,转盘式马铃薯排种器的设计,目 录,1.前言,2.适用于我国的穴播机精确排种机构,3.技术任务,4.排种器的选型设计,5. 排种盘的设计,6.传动装置的设计计算,7.排种立轴的设计,1.1课题背景和科学意义 马铃薯是一种世界性的经济作物，其产量仅排在小麦、玉米和水稻之后，占第四位。中国已成为全世界栽培面积最大（2010年底）、总产量最多的国家。马铃薯作为粮菜兼用作物，具有生长期短、适应性强、营养丰富、高产稳产、产业链长、开发利用前景广阔等特点，普遍受到人们的重视。因此
2、，大力发展马铃薯生产，对推动农村经济发展，农民增收脱贫，供应城镇居民食用，发展加工工业都具有非常重要的意义。1.2国内外马铃薯播种机的发展现状,1.前言,1.3排种器研究现状链勺式排种器最初应用于德国Gramer马铃薯种植机上，是目前世界上较为流行的全自动化种植机。图1-1所示是链勺式排种器。,图1-1 链勺式排种器,2.适用于我国的穴播机精确排种机构,2.1我国目前铺膜种植的主要方式,1.先播种再覆膜,如图2-1所示为及时放苗与未及时放苗的对比,覆膜用覆膜机覆膜，此种方式在马铃薯薯块发苗后需要人工打孔把苗露出来，而且秧苗露出后要有一段时间的缓苗期，这样会影响作物的收获期。再者，由于发苗期不同
3、，如果不能及时的让秧苗露出，将使秧苗由于膜下温度过高而灼伤，放苗需要完全仍工作业，由于出苗期不一致，放苗必须及时，所以需要耗费大量人力。,2.先覆膜再播种,此种方式是先铺膜后打孔然后点播、覆土。采用机械覆膜，然后用膜上打孔器打孔。如下图2-2所示是机械覆膜过程，图2-3所示为膜上打孔器打孔过程，图2-4所示为打孔后人工点种覆土的过程。,图2-2 机械覆膜,图2-3 膜上打孔器打孔,图2-4覆膜打孔后人工点种、覆土,3.1设计的主要内容（1）种箱的设计（2）排种器的总体设计（3）排种盘的的设计（4）传动装置的设计计算3.2总体方案设计3.2.1 设计原则总体方案是设计一种圆盘式的马铃薯排种机构，
4、与种箱侧面连接，整个排种机构固定在马铃薯播种机机架上，排种盘要求能够实现单粒精量播种，不重播、不漏播。传动装置采用锥齿轮传动，由地轮驱动。3.2.2 基本结构,3.技术任务,4.1排种器的选型,4.排种器的选型设计,图4-1 转盘式排种器结构图,1-种薯筒；2-转盘；3-下种口；4-底座；5-排种立轴；6-地轮轴； 7-大锥齿轮；8-小锥齿轮；9-种薯筒盖；10-种箱,图4-2 推种刮种器,1-刮种舌；2-刮种弹簧；3-调节螺钉；4-刮种器壳体；5-推种弹簧；6-推种轮； 7-排种器底座,工作原理当排种盘由地轮和锥齿轮传动而旋转时，种箱里的种薯靠自重和工作时机构的抖动填充到排种圆盘边缘的型孔内
5、，并随排种盘转到刮种器部位，被刮种舌刮掉多余种薯。保留在型孔被的种子转到排出口时，型孔内的种薯在自重和推种器的作用下，离开型孔落入种沟内，完成排种过程。,4.2种箱结构参数的设计,1.种箱尺寸的确定种箱必须有足够的容量，从而减少加种次数，一般情况下，播种到了地头才加种。但是种箱容量也不能太大，哪样会增加机构的重量，对播种机的稳定性产生不利的影响，还会影响机组的纵向移动性；种箱必须保证箱壁的倾斜角大于种子的自然休止角，以保证种子能顺利滑落到排种器，一般情况下种薯块的自然休止角=2434，这里选择休止角=30。除此之外，种箱还应该坚固耐用，重量轻巧，具有一定的刚性，并具备防水和防潮能力；种箱要便于
6、加种、卸种和清种，因此选择种箱性状为锥台型2.种箱容积的计算种箱的容量由播种的行距、株距、播种量和播种距离共同确定。根据以往试验结论：播种机在工作时不宜播完种子箱内的全部种薯，应该保留至少10%的种子余量，避免箱内种子太少而影响播种质量。预先设定该地块的长度D=1000m，播种机往返一次加一次种子。,5. 排种盘的设计,5.1排种盘相关尺寸的确定排种装置是马铃薯播种机的核心部件,其性能直接影响播种作业质量和效率,播种机的关键技术也体现在排种装置的设计上。型孔盘的排种质量取决于型孔的充种效果。为了获得高的充种率，种子必须精选分级并按尺寸分级，形状不规的种薯进一步加工，以保证种薯大小均匀。（1）转
7、盘的结构1）由于马铃薯种薯尺寸较一般种子大，在排种盘设计过程中种盘厚度较厚，这样会增加排种盘的重量，同时会增加整个机构的重量，要减小排种盘重量，一、可以通过减小排种盘直径；二、在满足设计要求的前提下将排种盘制成半空心，从而减轻重量。,2）本次设计参照有关机具，综合考虑为改进其充种效果，见图5-1,图5-1 排种盘,本次设计中取排种盘直径228mm,内孔直径为140mm,马铃薯株距S=120mm,则排种盘型孔数目为6。为减轻排种盘重量，排种盘底面采取半空，因内孔半径较小，增加肋板会增加加工难度和加工成本，故该排种盘不增加肋板。.具体设计参数如图5-2所示：,图5-2 排种盘,5.2排种盘型孔尺寸
8、确定 在确定型孔尺寸时，要使种薯在填充几率较大的情况下按一定的排列方式就位。型孔盘的线速度 大小对种子充填性能及投种准确性有直接影响，线速度过高，型孔通过充种区时间短，种薯有可能来不及进入型孔，造成漏种。,1.种薯特性作为马铃薯种植机的主要工作对象，马铃薯薯块的下述几种特征参数是十分重要的，它们是：种薯的形状，几何尺寸和重量，摩擦角及自然休止角，弹性和塑性，种薯皮强度，抗挤压强度，种薯的翻转角及沿斜面移动速度等。(1)种薯形状和尺寸对于自动化马铃薯精密种植机，种薯形状和尺寸不仅与种植质量直接相关，而且是种植机设计的依据。马铃薯块茎不仅因品种和生长条件的不同而形态各异，而且在很大程度上与产量有关
9、。产量愈高，薯块尺寸也愈大。当温度和灌水规范急剧变化时，薯块也会变的畸形而疙里疙瘩，外形极不规则。产量相等，品种不同，薯块的重量分布也会差异悬殊（表5-1） 表5-1 薯块品种与重量之间的差异,（2）种薯的摩擦角（3）种薯的翻转角,2.种薯切块大小对生物经济性状的关系,表5-2 种薯切块大小与生育期的关系,表5-3 种薯切块大小对马铃薯产量的影响,从表5-3可以看出，2008、2009年结果基本一致，各年度和2年平均单株产量及折合产量都与种薯切块大小呈正相关。种薯块10g产量除与20g处理差异不显著外，与其他处理均达显著水平。而25100g处理间差异不显著，且增幅呈下降趋势。对2年产量变量分析
10、，结果表明，100、75、45和25g处理间产量差异不显著，而25、45两个处理均与10、20g处理产量差异达显著水平5。,表5-4 种薯切块大小与植株经济性状的关系,从表5-4可以看出，单株结薯个数、块茎重、生长前期日增重都与种薯大小呈正相关。说明种薯愈大，出苗早，前期茎叶生长速度快，在短期内形成较大的光和群体，中后期生长基本定形后植株物质运转快，积累多而赢得高产；种薯小，前期生长慢，但中后期地上部也形成较大的群体，薯块膨大速度也大大提高5。,表5-5种薯切块大小与植株生物学性状的关系,从表5-5可以看出，各时期的株高和茎粗随种薯大小的增加而增高增粗，苗期表现极为明显，随地上部的生长发育，到
11、盛花期后这种差异逐渐缩小。地下匍匐茎的膨大即形成薯块，匍匐茎的个数在一定程度上直接影响产量。匍匐茎的个数随种薯增大而增多，与单株结薯数、块茎增重对产量的影响一致5。,从以上试验数据可以看出，种薯块的大小对产量的影响显著，因此，本设计中最终确定种薯大小为25mm25mm25mm，型孔大小为32mm32mm32mm。为了使种薯顺利排出型孔，型孔底部应比上部稍大，如图5-6所示。通常L 值比L值大12毫米，则L =34mm,B 值比B值大0.5毫米。为了使型孔内多余种薯易被刮去，避免刮伤种薯，型孔后倒角取15，E为9毫米。,图5-6 型孔形状,1. 传动路线的确定传动路线要保证总体传动可靠，不影响其
12、它部件的正常工作。借鉴相关的马铃薯播种机械，将传动路线分为两条线。第一，行走轮随拖拉机的前进而转动，经过轮轴带动主动锥齿轮转动；第二，主动轮将动力通过从动锥齿轮将动力传递给排种机构，驱动排种圆盘转动。2 传动比的计算.3 齿轮传动设计.1） 齿轮材料的选择原则2） 齿轮的设计计算,6.传动装置的设计计算,1.轴的技术要求 轴是机器中最常见的一类零件。它主要起支撑传动件和传递转矩的作用。轴是旋转体零件，主要由内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、花键、及横向孔组成。轴类零件根据其结构的不同可分为光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、十字轴、偏心轴、曲轴及凸轮轴等对轴设计时应考虑是否有足够的强度、刚度。其次
13、,还要结构简单安装方便组件装配时也要有良好的装配工艺性。轴的尺寸精度、位置精度以及形状精度应满足轴的回转精度要求。除此之外，对于有相对运动的表面还应具有良好的耐磨性。另外轴的材料及结构也应有良好的加工工艺性等。 轴的主要技术参数 1）尺寸精度和几何形状洁精度。 2）位置精度。 3）表面粗糙度。2.轴的材料、毛坯及热处理 1）轴的材料。 2）轴的毛坯。 3）轴的热处理。 4）轴的预加工。,7.排种立轴的设计,3.排种立轴的材料及尺寸的确定,本次设计考虑到有相互摩擦作用，材料选用40Cr,调质处理，硬度241HB286HB，平均取260HB。具体尺寸及材料处理如下图7-1所示,图7-1 排种立轴工
14、作图,转盘式排种器的排种圆盘周边可以根据种薯外形制成不同的型孔，圆盘在地轮驱动下旋转，将充入型孔内的种薯带之排种口排出，通过导种管播入土中。在排种圆盘上方装有刮种器和推种器，前者将型孔上的多余种薯刮去，后者将型孔内的种子推出落入排种口，完成排种过程。其优点是结构简单、工作可靠、均匀性好。但由于圆盘线速度的许用值较低，因而对高速播种的适应性较差，特别是在单粒精密播种时，对种薯尺寸要求很严，种薯必须严格按尺寸分级 。,8.此排种器的特点,总结：（1）本设计书较全面的阐述了马铃薯播种机的概况和发展历程，提出了现时存在的问题，并着重分析了排种器的设计思路，提出了转盘式马铃薯排种器的总体设计方案。（2）排种盘转速过高，型孔充填性能降低，易造成空穴。排种器在设计过程中加入了推种刮种器，用以提高排种圆盘的充种性能。（3）转盘式马铃薯排种器的排种圆盘周边可以根据种薯外形制成不同的型孔，可适应不同大小种薯的播种，增大了使用范围。（4）传动系统采用地轮轴作为动力输出轴，通过一对锥齿轮将动力传递到排种立轴以驱动排种盘转动，完成排种过程。（5）由于转盘线速度的许用值较低，因而转盘式马铃薯排种器对高速播种的适应性较差。,谢谢！,
