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1、毕业设计(论文)开题报告题 目: 多功能播种机设计 (主结构及撒水施肥部分) 学生姓名: 尹海波 学 号: 061615131 专 业: 机械设计制造及其自动化 指导教师: 宁辰校(副教授) 2010 年 3 月 30 日1 文献综述1.1 研究播种机的意义 随着人口的急剧增加,人类生存环境日益恶化,人们赖以生存的土地日渐破坏,在农业生产中实施保护性耕作就显得尤为重要1。多功能播种是保护性耕作的关键技术,通过不耕或少耕地,直接在前茬作物收获后的未翻耕地上,经拖拉机一次进地完成开沟施肥与播种,这样可做到最大限度地减少机具的进地次数,降低拖拉机对土壤的压实和破坏,尽量保持地面覆盖物,不破坏土壤的结
2、构和腐殖质的储存,防止土壤沙化及水土流失。以机械化作业为主要手段,对农田实行免耕,少耕将耕作尽可能减少,能保证种子发芽即可;用作物秸秆,残茬覆盖地表,用化学药物来控制杂草和病虫害的一项先进农业耕作技术。其目的在于克服传统耕作的缺点,以减少土壤的风蚀、水蚀、防止水土流失、减少扬沙、抑制沙尘暴;蓄水保墒、抗旱节水、提高水资源利用率改善土壤结构、增加土壤肥力,提高土壤有机质含量,提高农作物产量,减少劳力,机械及能源的投入提高劳动生产率,增加农民收入;从而实现农业的可持续发展3。大多数作业必须由机械完成,其所用机具种类比传统耕作机具少,但主要机具的结构和性能一般比传统机具复杂且要求高,免耕施肥播种机是
3、保护性耕作的主要机具。并且要同时完成播种和施肥作业,种子和肥料要播施到有秸秆、残茬覆盖的地里,种床条件比传统耕作地要差,所以,免耕施肥播种机除要有传统播种机的开沟、排种、排肥、覆土、镇压功能外,还必须有清茬排堵功能、破茬入土功能、种肥分施功能和地面仿形功能等4。1.2 国内外对播种机的研究概况(1)国内对播种机的研究20世纪90年代以后,以中国农业大学保护性耕作研究中心为代表 ,在小麦免耕播种机方面,原北京农业工程大学王耀发 、李问盈 、杜兵等人对免耕播种机的开沟器和种肥分施机构进行了研究,设计出一种整体式种肥正位分施机构,并研制了免耕播种机的样机,可在残茬地里播种5。于丽娟 、高焕文对传统的
4、单圆盘开沟器进行了改进 ,设计了一种种肥侧位分施机构,可在残茬地里播种。并对相关参数进行了分析 。90年代后国内其它单位进行了免耕播种机的研制。中国农业大学 、山西省农机局和山西新绛机械厂合作,共同开发2BMF-11(9)(中型机) 、2BMF-6(7)(小型机)等系列产品。其共同特点是采用短翼尖角开沟铲和“复合型开沟器 ” ,取消了限深切草圆盘和限深四边杆仿形机构,使得整机重量和价格下降,适应了推广的要求5。此系列播种机 目前已批量生产 。新绛机械厂生产的2BMF-11(9)型小麦免耕播种机,该机除采用短翼尖角铲和“复合型开沟器 ”外,地轮采用充气橡胶轮,可减少在秸秆覆盖地上的打滑现象,也不
5、易粘土 镇压轮为空心橡胶型,也是为了减少粘土 。该机配套动力为上海一 或铁牛一 等拖拉机 ,其 中 行机可适应较大 、较平整 的地块 ,工效较高 行机则适应稍小地块,可减少小地块最后一趟播种时的重播量 ,同时 由于整机幅宽较小,在地表不平的地块上播种时有利于提高播种质量。(2)国外对播种机的研究国外从20世纪年40代初已开始保护性耕作的研究,形成了各种型式的配套机具 。随着化学除草剂和免耕播种机具的研制成功,保护性耕作得到了大面积的推广应用 。目前国外的免耕播种机以联合作业机为主,一次完成破茬 、松土 、开沟 、播种 、施肥 、撒药等多项作业 。国外农场的土地面积一般比较大,拖拉机的功率也较大
6、,免耕播种机一般是牵引式的,采用多梁结构 、多排开沟器,各开沟器之间间隔大,播种机又宽又重,播种机是气力式的,土壤工作部件比较复杂8 。美国John Deer、Case、Great plain的,加拿大Flexi-coil,澳大利亚的John Shearer等著名公司生产的免耕播种机,性能优 良。然而,由于种植方式 、土地条件以及经济发展等多种因素,国外的免耕播种机从其结构和工作性能等方面均不能适应我国生产条件12。美国John Deere 1590 No-till Drill 设计用于普通耕作和保护性耕作情况下的谷物播种。整机开沟器为双排结构,播种行数为16行。排种(肥)器为外槽轮式 ,开沟
7、器为圆盘切刀式 ,为此开沟器单体较重,有利于免耕作业 。开沟器单体仿形,土壤扰动小,坚固耐用 。圆盘切刀直径为45.72cm(18in) ,刃锋角度为20度” ,标准配置为单圆盘开沟器,行距18.4-24.5mm(7.5-10in)可调,如拧松前方固定螺栓则可使行距加大到36.8-49mm(15-20in)。单体仿形为压簧式,压簧可给每个开沟器提供734-2000N(165-450bf)的压力使其人土或用于切割残茬13。1.3 多功能播种机的发展和应用 (1)多功能播种机的发展保护性耕作技术是农机与农艺相结合的一次农业革命,国内已在山西、河北、内蒙古等 10省区开展示范推广与应用。实践证明,保
8、护性耕作具有墒、增加土壤肥力、减少土蚀和风蚀、抑制沙尘暴、减少作业工序、降低作业成本和增加农民收入等显著的经济、社会与生态效益9。目前,推广与应用保护性耕作技术的核心是多功能播种机。由于保护性耕作的特殊性,如地表覆盖有大量秸秆、地下有作物根茬等,对实现北方旱地农业的多功能播种提出了更高的要求。因此,研究开发集节水、精量播种、侧深施肥和药剂灭草的联合作业机具,其前景十分广阔,具有深远的历史意义和重要的现实意义。保护耕地资源可持续利用是农业可持续发展的重要战略。由于人均耕地具有明显减少的趋势,作为农业机械化保护性耕地可持续利用,其主要作用在于提高耕地质量,增加土地产出率。根据我国耕地素质差和污染越
9、来越严重的实际情况,提高耕地质量的重点在于提高地力和防止污染。保护性耕作已经引起有关方面的重视,被列为我国农业“十五”农业重大推广项目之一10。(2)多功能播种机的应用多功能播种机必须要有入土能力很强的开沟装置和防缠绕、防堵塞等功能。山东省农推广人员经过多年的试验与模索证实,选择带状旋耕刀驱动式破茬开沟装置的播种机,不仅破茬开沟效果好,而且利用旋耕刀能及时清理施肥播种器上缠绕的秸秆和杂草,具有很强的防堵能力,尤其是在地表不平的情况下,也能较好地保证播种质量作业时旋耕刀将播种苗带的秸秆和表层相对较干的土分到两边起小垄,沟部形成土壤湿润、松软、细碎的良好种床,非常有利于种子发芽和生长。这种开沟方式
10、把小麦由窄平播,变成大行距宽苗带沟播,播种后形成沟垄相间的微伏地形,雨雪积蓄多,水分蒸发少,抗旱能力强,利于小麦苗全苗壮,通风透光,茎秆粗壮抗倒伏,提高粮食产量11。2 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径2.1 多功能播种机要研究和解决的问题由于人口较多,人口的急剧增加,人类生存环境不断被破坏,人们生存的土地减少,在农业生产中实施保护性耕作就显得尤为重要。主要研究解决的问题有:(1)要实现免耕的功能,避免先焚烧秸秆后再播种,实现改良土壤,保护环境的目的;(2)争得积温,保证株数;(3)播种机种植的深度适当;(4)播种的穴距可调。(5)设计合理的水箱,能保证一定距离的用水要求。(6
11、)播种机的施肥深度合理,避免烧苗。2.2 采用的研究手段及途径2.2.1 播种机的主要结构播种机由机架、动力破茬装置、排种排肥装置、覆土镇压装置、传动装置和行走驱动装置、撒水及覆膜装置等组成。动力破茬装置由直刀型破茬刀、传动轴、破茬刀轴、排种排肥装置由种肥箱、排种器、排肥器、排种肥轴、排种肥管、靴式开沟器、双圆盘式开沟器、撒水箱等组成;覆土镇压装置由单圆盘覆土器、充气橡胶轮、张紧弹簧等组成;传动装置由变速箱、链传动等组成行走驱动装置由行走轮、链传动等组成。多功能播种机与小型拖拉机配套的农用机械,可一次完成垄上破茬、开沟、播种、施肥、覆土和镇压作业。多功能播种机的结构如图所示:1牵引架 2变速箱
12、 3机架 4罩壳 5破茬刀片 6链盒 7靴式开沟器 8排种管 9行走 10双圆盘式开沟器 11排肥管 12单圆盘覆土器 13 镇压轮 14张紧弹簧 15驱动链条 16种肥箱 17.排水管 18.水箱图 多功能播种机的结构示意图2.2.2 技术要求(1)作业行数:2;(2)行距:450550mm(可调);(3)播种穴距:260330mm(可调);(4)播种深度4070mm(可调);(5)水箱容积:300升/只; (6)施肥箱容积:16升/只; (7)配套力1220马力四轮拖拉机。2.2.3 机具总体方案及主要结构形式的确定(1)开沟器的类型和特点类型:锐角开沟器( 锄铲式、箭铲式、芯铧式) ;钝
13、角开沟器( 滑刀式、靴式、船式) ;圆盘式开沟器 ( 双圆盘式、单圆盘式) 等类型)。其中应用最普遍的有锄铲式开沟器、滑刀式开沟器、双圆盘开沟器。特点:锄铲式开沟器的优点是结构简单, 质量轻, 开沟阻力小, 入土能力强, 在物播种机上应用比较普遍; 缺点是容易挂草、粘土, 作业速度高时播深稳定性差, 会搅乱土层, 干土层较厚时不能保证种子与湿土接触。滑刀式开沟器的优点是钝角入土, 开沟时不搅乱土层, 沟型整齐, 沟底平整, 开沟深度稳定, 主要用于中耕作物播种机; 缺点是入土能力差, 对整地质量要求高。双圆盘开沟器开沟时, 不搅动土层, 能使种子落于湿土并用湿土覆盖, 所以在各种播种机均有应用
14、。在本设计方案中初步选定用圆盘式开沟器。(2)破茬、 切土、 开槽、 施肥、 播种、 覆土、 镇压采用独立部件结构形式设计。(3)机架。 机架采用框架式, 支持整机及安装各工作部件。为给大量覆盖的秸秆残茬提供最大的流动空间; 同时由于开沟器前后交错双列配置, 其间距加大, 影响到输种 ( 肥) 管的倾斜角, 故机架高6度的设计应能使种(肥)顺利排出。(4)传动机构。(5)机具与拖拉机连接方式采用三点悬挂式。(6)针对不同的穴播作物施肥机构应设计为可调结构。参考文献1 山西省农业机械化科学研究所 山西油料作物保护性耕作关键机具研究汇编材料.2005.122 高焕文,李问盈.保护性耕作技术与机具M
15、北京化学工业出版社,2004.3 贾洪雷,陈忠亮,马成林等.北方旱作区耕作体系关键技术农业机械学报,2008.39(11)59-62.4 张波屏,播种机设计原理M北京;机械工业出版社,1982.5 高焕文,李问盈,李洪文.中国特色保护性耕作技术J .农业工程学报,2003 ,19 (3) :1 4.6 李洪文,高焕文,周兴祥,等.干旱玉米保护性耕作经济效益分析J .干旱地区农业研究,2000 ,18 (3) :45 49.7 王晓燕,高焕文,李洪文,等.保护性耕作对农田地表径流与土壤水蚀影响的试验研究J .农业工程学报,2000 ,16 (3) :66 69. 8 镇江农机学院.农业机械学(上
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