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1、目录1. 绪论1 1.1 概述11.2 设计内容1 2. 研究的目的与意义2 2.1保护性耕作技术的基本概念22.2 国内外免耕播种机的发展状况2 2.2.1 国外发展慨况2 2.2.2 我国的发展情况5 2.3 研究意义7 3. 确定方案8 3.1 总体方案构成83.2 具体子方案83.2.1 动力传动装置的确定8 3.2.2限深轮位置的确定9 3.2.3 秸秆粉碎防堵装置11 3.2.4 开沟器12 3.2.5 种肥箱的总成173.2.6 仿形地轮17 4. 机架设计19 4.1 机架截面选择19 5. 悬挂机构20 5.1 悬挂机构选型205.2农具悬挂的设计准则20 5.3 机组的悬挂
2、参数215.3.1 前机架悬挂参数的确定21 5.3.2 机架悬挂参数的确定22 5.4 销轴的校核25 5.5 液压油缸的计算26 6. 作业机的机动图28 7. 使用说明29 7.1.结构及工作原理29 7.2.工作方式297.3.主要技术参数307.4.安装与调整30 7.4.1 安装30 7.4.2 调整31 7.5.使用与保养31 7.5.1机具的使用方法31 7.5.2维修与保养31 8. 总结32 参考文献33 附 录35 致 谢40 1. 绪论1.1 概述为解决我国北方一年两熟地区秸秆覆盖较多，玉米免耕施肥播种时出现的易堵塞，播种质量不稳定，且在秸秆粉碎后的全覆盖的地表播种后容
3、易发生出苗不全，苗生长不壮的问题，因此本次设计一种秸秆粉碎覆盖玉米免耕施肥播种机，在前茬秸秆和大量的杂草覆盖地表直接进行免耕播种，与66KW拖拉机配套，全悬挂作业，一次性完成秸秆粉碎还田，开沟施肥，播种，镇压等多道作业工序，解决作业防堵问题，确保播种质量，提高作业效率，减少拖拉机重复进地对土壤造成的过度压实破坏，因此具有通用性好，播种质量稳定，可靠性高，能减少作业成本，减轻劳动强度，缩短作业时间等特点。表1-1主要技术要求项目单位数值配套动力KW66作业行进速度km/h35作业幅宽m1.5行数与行距行cm360播种深度cm57施肥深度cm同位较种子深46cm 1.2 设计内容2. 研究的目的与
4、意义2.1保护性耕作技术的基本概念农业是国民经济的基础，是人民生活与发展的基础。从古至今我国都是一个干旱缺水的国家，随着全球干旱和荒漠化趋势的进一步加大，改变干旱地区的生存与发展，开发有效地利用资源，改善生态环境，是可持续发展的内在要求，在当前人口和环境压力日益增加的现实条件下，强调发展保护性耕作技术，在我国具有重要的的意义。保护性耕作是以机械化作业为主要手段，采取少耕或免耕方法，将耕作减少到只要能保证种子发芽即可，用农作物秸秆及残茬覆盖地表，并主要用农药来控制杂草和病虫害的一种耕作技术。国外定义为：“用大量秸秆残茬覆盖地表，将耕作减少到只要能保证种子发芽即可，主要用农药来控制杂草和病虫害的耕
5、作技术”。我国学者在多年科学研究的基础上，把保护性耕作定义为：“以水土保持为中心，保持适量的地表覆盖物，尽量少翻动土层，而又能保证作物正常生长的耕作方法”。2002年农业部为了使广大农民容易理解，按照保护性耕作的内涵和目标，将其定义为：“对农田实行免耕、少耕，并用作物秸秆覆盖地表，以减少风蚀、水蚀，提高土壤肥力和抗早能力的先进农业耕作技术”。1-4保护性耕作的特点主要有：（1） 用其所长作物秸秆或残茬覆盖地表，以减少雨水在地表径流和水分蒸发，提高雨水利用率。（2） 深松打破犁底层，有利于雨水的下渗和作物的生长，提高雨水的贮量。（3） 秸秆腐烂形成大量的有机质，增加土壤肥力，改善土壤团粒结构。（
6、4） 利用免耕、少耕技术、减少对土壤耕作层的破坏。（5） 减少作业次数，降低了生产成本。3-42.2 国内外免耕播种机的发展状况2.2.1 国外发展慨况 保护性耕作的研究始于20世纪30年代的美国，当时在美国和加拿大中西部地区，由于铧式犁的大量使用，使土壤过度翻耕，在两次尘暴横扫大平原后，刮走了510 cm的地表土层，然而在土壤表面有残茬覆盖的地方，表层土却留了下来。于是人们发现地表残茬对保水有很大的作用。这样，美国农业部土壤研究室与美国的一个农业实验站于1937年共同开始研究作物秸秆的覆盖作用，开始了保护性耕作技术的系统研究。经过半个多世纪的研究和发展，一种以作物残茬覆盖技术与少(免)耕耕作
7、技术紧密结合的新的耕作方法即保护性耕作法逐步形成，这种方法成为目前世界上公认的最有效的保水保土、增产增收的方法，从而形成了一套机械化保护性耕作技术。为此，1942年美国成立了土壤保护局，在土壤学家、农学家、农机专家共同努力下，总结开发出了保护性耕作法。目前，在欧美发达国家已经基本取消了翻耕的传统耕作方式，采用了机械化的保护性耕作，取得了良好效果。 国外生产保护性耕作机具技术水平较高的公司有美国的约翰迪尔(John Deere)、Great Plain等公司，澳大利亚的John Shearer公司以及巴西、加拿大的一些公司等。1-4表2-1国外的一些播种机播种机简介图2-1John Deere7
8、100玉米免耕播种机John Deere 7100型12行免耕精播机，由73.6kw拖拉机牵引，其作业质量良好，采用双圆盘开沟，双限深轮仿形但结构复杂、机器质量大、价格昂贵。图2-2 John Deere 小麦免耕播种机John Deere 752型小麦免耕播种机，我国于1993年引进，在玉米秸秆覆盖地上免耕播种小麦，该机采用单圆盘开沟器，结构复杂、体型大、气力输送种子、价格昂贵。图2-3 John Deere 1560 免耕条播机John Deere 1560免耕条播机，牵引型，波纹式单圆盘开沟，破土角度小，对土壤扰动小，不破坏土壤内部结构，自身质量大，机架离地间隙大，秸秆通过性好，开沟压力
9、大，还可通过液压系统调节压力。图2-4 705NT型 免耕播种机GREAT PLANIS 705NT型免耕播种机，配套动力为55kw，开沟器为双圆盘开沟器，前边装有波纹形破茬圆盘，还有4速可调链轮盒，T形播种深度控制手柄，配有小粒种子播种附件，3种开沟圆盘可选，整机质量656kg。该机同样只能施少量种肥。图2-5 Case SDX30 型 免耕播种机Case公司生产的SOX3O型免耕播种机。该机采用单圆盘开沟器，排种方式为气力式，可以在高茬覆盖地作业，由于有压缩空气系统，气力式排种方式可以适用于多种植物播种。整机结实的结构和很大的重量是高速播种和高效率的保证，但是难以在我国农业生产中应用。图2
10、-6 巴西SPD3000 播种机巴西生产的SPD3000玉米秸秆覆盖地小麦播种机，该机采用双圆盘开沟，整机质量大，切土能力强，开沟深度最大可达12cm。能在每亩2t玉米粉碎秸秆下顺利播种，气力排种装置不损伤种子，其作业性能很好，被称为世界上最成功的免耕播种机。从以上分析可知，目前国外的免耕播种机已基本一次性的完成破茬、松土、开沟、施肥、播种等多项作业。国外农场的耕地大而平整，拖拉机的功率也较大，免耕播种机一般都是牵引式的，播种机横梁多，多排开沟器，各开沟器之间间隔大，多用圆盘开沟器；机具宽而重，一般都是气力式排种，土壤工作部件也做得比较复杂。而我国耕地较小，免耕播种机通常为悬挂式，且质量较小，
11、否则拖拉机的液压机构难以提升播种机；但是免耕地表有残茬覆盖，要求播种机单体有一定的质量才能达到入土开沟。同时，我国拖拉机功率有限，行数不能太多，否则因工作阻力大拖拉机将无法工作。所以国外的免耕播种机基本不适应我国，所以我们要选择或设计合理的免耕播种机。2.2.2 我国的发展情况我国干旱及半干旱耕地面积占52.5，遍及北方16个省市区。西北干旱地区存在产量低、土壤贫瘠、水土流失、风蚀沙化等严重问题，因而更需要既保持高产，又减少资源消耗、降低成本和减少大气污染的可持续耕作技术。1-4我国旱地保护性耕作研究始于90年代初期。 1991年，原北京农业工程大学与山西农机局合作，研究了旱地农业保护性与带状
12、耕作技术。1997 年开展了旱地农业持续机械化生产体系研究，在山西寿阳和临汾分别建立了春玉米和冬小麦保护性耕作试验基地。2002年5月，农业部在山西省召开了保护性耕作现场会，启动了保护性耕作示范推广项目，分阶段、有重点的在北方旱区逐步推进保护性耕作。1-4第 1阶段：从 20022005年，以京津地区为核心建立两条保护性耕作带。第2阶段：在北方特别是华北、西北、东北地区大面积推广应用保护性耕作，计划用710年的时间，基本上在北方旱作区全面实施保护性耕作。到了2007年，在北方15个省市区共建立国家级示范县173个、省市级示范县328个，示范推广面积204万公顷，应用免耕播种机8万多台。2010
13、年保护性耕作面积推广已到400万公顷。目前这些措施已经取得了明显成效，为促进北方旱区粮食稳产增产，提高农业综合生产能力，促进农业可持续发展发挥了积极作用。1-4我国是主要的干旱国家之一。目前我国北方由于过度的开垦以及不适当的耕作，造成植被破坏，土地沙漠化越来越严重，沙尘暴的频率越来越高。其原因，不仅与大量开荒、林草植被减少有关还与耕作方式不当密切相关，例如旱地采用铧式犁翻耕、火烧秸秆的传统耕作。由于翻耕后地表裸露疏松、蒸发严重、水土流失、导致荒漠化严重。为了改变旱区面貌，需要大力发展保护性耕作法。目前我国的机械化的保护性耕作，也取得了一定的效果。我国的保护性耕作机具主要有如下一些机具1-4。表
14、2-2 国内的一些播种机播种机简介图2-7 2BQM-6 型玉米免耕播种机图示为2BQM一6A型玉米免耕播种机。该机采用凿形刀式破茬松土装置，其工作原理为推力分茬，凿形刀因其入土性能好，工作时不需增加配重，因此整机质量小，可采用悬挂式。图2-8 2BMQF一4C轮齿拨草型玉米免耕覆盖精播机采用“切草盘+轮齿式拨草器”防堵装置，切草盘先将秸秆切开，在切草盘后安装成“八”字形的两个轮齿在机器前进时将秸秆分到两边，然后进行开沟播种。这种排堵装置排堵能力强,有利于保墒；开沟器选用尖角形，沟形窄、入土性能好、可以自动回土。另外还可以实现种肥垂直分施。单体平行四连杆仿形，播深均匀性好;圆柱V型组合镇压轮镇
15、压效果理想，有利于种子出苗、保墒、通过性好。图2-9 2BMF-6型小麦免耕覆盖播种机2BMF6型小麦免耕覆盖播种机。采用了双排梁结构，使同一排梁上的开沟器间距达到40cm，在开沟器前安装限深切草圆盘，能在一定的秸秆量覆盖下顺利播种，采用“复合型开沟器”实现种肥垂直分施，适应了我国地块小、播种的同时施肥量大要求;开沟器安装在平行四连杆仿形机构上，能在地表不平的条件下保证播种质量。图2-10 2BMFS一6/12型带状浅旋小麦覆盖施肥播种机该机的最大特点是实行宽窄行播种，在两个窄行小麦播种开沟器前面加装了旋耕刀具，实行条带旋耕，可以将开沟器前的秸秆旋耕粉碎并与土壤混合，因而可在大量的玉米秸秆覆盖
16、地上直播小麦。配套动力为65KW拖拉机，动力消耗较大，效率较低，同时对地表破坏严重，目前作为一种过度机型使用。图2-11 9MSB-2.10型草地免耕松播联合机9MSB一2.10型草地免耕松播联合机组。该机采用专用破茬开沟器，能一次完成松土、播种、施肥、覆土镇压等作业，适应于大面积草原改良建设。主要适用于干旱、半干早地区。上述免耕播种机可以满足玉米、小麦等基本作物的播种，使用范围包括沙尘暴地区，免耕播种机的主要技术指标也达到使用要求。但是不同地区、不同条件下得免耕播种作业对机具的要求不同，因而根据当地农业条件开发合适的免耕播种机，才能满足在不同地区推广保护性耕作技术的需要。2.3 研究意义经过
17、多年的研究推广，说明保护性耕作在我国是可行的，具有节约资源、节本增收、保护环境的良好综合效益，且保护性耕作的具有适应范围广，适合土壤干旱缺水、侵蚀严重、能源消耗较大的地区的特点。我国的推广保护性耕作是在生态环境逐渐恶化的情形下起步的，受到党的高度重视，政府的政策和经济引导起到了很大的推动作用。我国的保护性耕作以保护环境、保护资源、实现农业可持续发展为出发点，将生态、经济和社会效益三者很好的结合，同时作为保护性耕作的关键机具免耕播种机，在研究、消化吸收国外机具先进技术的基础上，将积极研制和开发适合全国需求的中小型机具。因此，免耕播种机机具有很广阔的市场前景，向着提高作业效率的方向，提高工作质量方
18、向发展。因此为解决我国北方一年两熟区秸秆覆盖较多的情况下，夏季玉米免耕播种时出现的易堵塞，播种质量不稳定，同时在直立杆茬地播种后容易出现苗不全，在秸秆粉碎后的全覆盖的地表播种后容易出现苗生长不壮的问题，所以设计一种秸秆粉碎还田玉米免耕施肥播种机。该机与66kw 拖拉机配套，全悬挂作业，可一次性完成秸秆粉碎还田覆盖、施肥和播种的新型保护性耕作机具。具有通用性好，播种质量稳定，可靠性高，能减少机器作业成本，减轻劳动强度，缩短作业时间等特点。3. 确定方案3.1 总体方案构成本次设计一种秸秆粉碎覆盖玉米免耕施肥播种机，在前茬秸秆和大量的杂草覆盖地表直接进行免耕播种，与66kw拖拉机配套，全悬挂作业，
19、一次性完成秸秆粉碎还田，开沟施肥，播种，镇压等多道作业工序，秸秆粉碎覆盖玉米免耕施肥播种机总体可分为两部分，前机架与机架，如下图所示。3.2 具体子方案3.2.1 动力传动装置的确定动力传动装置是一种在一定距离间传递能量并兼实现某些其他作用的装置，这些作用有：1）能量的分配；2）转速的改变；3）运动形式的改变，等等。此设计中传动装置把拖拉机的动力通过万向节传递给减速器的输入轴，然后通过减速器变速后传递给破茬刀的刀轴，从而旋转切割破茬。机械传动主要有链传动，带传动，齿轮传动三种。方案一，链传动1.从动轮 2.链 3.主动轮图3-1 链传动 链传动有许多优点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平
20、均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。 链传动的缺点主要有：仅能用于两平行轴间的传动；成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声，不宜用在急速反向的传动中。方案二，带传动图3-2 带传动（半交叉传动）带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点。带传动能过载打滑、运转噪声低，但传动比不准确且传动比小。传递同样的圆周力时，轮廓尺寸和轴上的压力都比啮合传动大。且带的寿命短。
21、方案三，齿轮传动（锥齿轮）图3-3 齿轮传动齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。5由于链传动仅能用于两平行轴间的传动且其成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性差；带传动虽然传动平稳，且其造价低廉、维护容易，但传动比不准确且传动比小，且带的寿命短；而齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。综上本次设计采用方案三齿轮传动。3.2.2限深轮位置的确定限深部件在整个机构中起到一
22、个辅助的作用，其轮辐有开式和闭式两种形式，分别应用于沙质和粘质土壤。开式是由钢圈和中置幅板构成，闭式则是用钢板制成密封的空腔轮。农机轮子按制造材料的不同可分为钢铁轮和橡胶轮两类。（1）钢铁轮 价格便宜 阻力较大。（2）橡胶轮 接地面积较大，在松软的地上，轮辙较浅，行走不易破坏土表，行走轻便，不易黏结土壤，前进阻力小。为了减小前进阻力，保护土表，提高行走稳定性，本设计采用橡胶轮。关于限深轮位置的确定方案如下：方案一 限深轮居两边1 限深轮图3-4 限深轮居两边当限深轮居机架两边时，机架设计较简单而且制造相对简单，而且相对防堵能力较好，但对于田间地头与地边因为有垄等因而无法破茬，无法开沟施肥播种，
23、所以无法耕种。方案二 限深轮居后边1 限深轮图3-5 限深轮居两边当限深轮居后边时，机架设计较简单，又因为轮子前面有破茬分粉碎装置，所以其防堵能力很好，又可以对田间地头与地边进行免耕，且限深轮居悬挂架后边，距离整机中心较近，因而旋转力矩最小，从而有利于整机结构。方案三 限深轮居前边1 限深轮图3-6 限深轮居两边当限深轮居前边时，机架设计较简单，田间地头与地边可以免耕，但是防堵能力较差，且限深轮居悬挂架前边，距离整机中心较远，因而旋转力矩较大，对整机结构强度要求加大，不利于整机结构。综上 ，由于方案一与方案三不能对田间地头耕作，且防堵能力较差，而方案二即限深轮居后边，既可以对田间地头耕作又有很
24、好的防堵能力，而且有利于整机结构，因此选择方案二限深轮居后边。3.2.3 秸秆粉碎防堵装置免耕播种机在残茬覆盖地作业是否具备良好的防堵性能, 已成为影响免耕播种机生产效率和播种质量的关键因素之一。在我国旱地免耕播种, 免耕播种机播种的前茬可能是小麦秸秆, 也可能是玉米秸秆，都很容易引起免耕播种机作业时的堵塞发生。且我国免耕播种机一般为中小机型, 机架主梁较低, 在高茬、大秸秆覆盖量下作业, 容易造成梁架推草拥堵, 这些因素决定了免耕播种机必须具有性能良好的防堵装置, 以解决前茬作物秸秆和其他植被对机具的堵塞, 保证作业质量与通过性2。国内外用于免耕播种机的防堵技术主要有以下几种型式: 切断型、
25、分开型。切断型是利用旋转工作部件的刃口切断覆盖层、开出缝隙, 从而使开沟器顺利通过 。而分开型是利用扫、拨和绕流等方式清除播种单组前方秸秆层, 清理出无覆盖层的播种条带 ,保证免耕播种机良好的通过性。表3-1 破茬器类型秸秆粉碎装置特点切断型圆盘刀式切茬器圆盘刀主要有三种形式: 光盘圆盘刀、缺口圆盘刀和波纹圆盘刀。工作时圆盘刀随机架滚动, 靠重力切茬, 工作时须有加力装置, 这类装置当垂直载荷足够时才能切断秸秆, 但不能分草。限深轮圆盘刀式切茬器这种切茬器将光刃的圆盘刀和限深轮作成一体, 利用限深轮压紧覆盖物, 以增强圆盘刀的切茬效果。其切茬效果好, 但防堵能力有限, 当切断秸秆通过两个单体之
26、间的“瓶颈”处时, 仍容易壅堵。旋转刀式破茬器利用机器驱动刀片高速旋转以破茬, 其防堵能力强, 但 耗能大。锯切式防堵装置利用锯齿圆盘切刀低速锯切, 将播种机前方的秸秆切碎, 能将高速砍切变为低速锯切, 降低转速和功率消耗, 提高免耕播种机的通过性能。分开型锄铲式破茬器其特点是重量轻而入土能力强, 成本低, 开沟和播种深度容易控制, 但用于覆盖地播种时易挂草粘土而发生堵塞旋转叉式分草器机组前进时, 旋转拨叉在地轮的驱动下绕轴旋转, 当拨叉经过种行时, 将播种行上的覆盖物拨向一侧。该机构结构复杂, 且只能将70%左右的覆盖物拨开, 不能有效解决堵塞现象。针轮式分草器机器前进时, 钢轮上的钢针抓住
27、覆盖物向后向外抛开, 清出播种带, 使播种机顺利通过。用于粉碎覆盖物效果较好, 但在整秆覆盖状态下, 钢针易缠草堵塞刷轮式分草器利用“V”型布置的两个尼龙刷轮扫清播种行上的残茬, 仅适用于在覆盖物较少的地面上作业。本次设计考虑在保证其功能的前提下，尽量使机器结构简单，且减少对土壤的扰动，从而保水增加土壤湿度，选择立轴旋转刀式破茬器，采用三组高速旋转的立式粉碎刀盘，将秸秆残茬与杂草粉碎，并将粉碎后的碎杆在刀盘旋转离心力和撞击力的双重作用下，均匀的抛洒在地表，一次性将玉米秸秆粉碎还田，所以选择立轴旋转刀式破茬器。3.2.4 开沟器开沟器是免耕播种机的重要部件之一,玉米免耕施肥播种机在工作过程中，粉
28、碎刀轴能将秸秆、杂草打碎，刀片的回转半径能将尖角开沟器铲柄完全包住，因此铲柄上不会缠绕秸秆;但要保证种肥分施，种管和肥管前后要有一定的距离，由此造成播种作业时在相邻两组种管之间发生秸秆拥堵，因此需要选择合理的播种开沟形式。6一、免耕播种机开沟器的技术要求(一) 破茬入土功能在保留地表残茬覆盖物的前提下, 免耕播种机开沟器必须具备较强的破茬功能。在未经翻耕的耕地实施播种，由于地面土壤硬度较高, 免耕播种机开沟器必须具备较强的入土和切土功能。(二) 开沟器开沟直度、深度免耕播种机开沟器的开沟直度、深度要能在一定范围内进行调节, 以适应不同作物的播深要求。开沟器的开沟直度、深度要尽量保持一致, 不乱
29、土层, 并且具备自动回土能力, 以增强对土壤的适应性。(三) 开沟器结构要求开沟器结构必须具备良好的清草排堵功能, 能够有效防止残茬和秸秆对机器的堵塞。特别在不利条件下实施免耕播种通过性能良好。开沟器还需要材料耐磨程度较高, 结构简单实用, 工作阻力小, 调整维护方便。二、国内几种免耕播种机开沟器的分析(一) 单圆盘开沟器 1.开沟单圆盘 2.导种管 3.管头图3-7 单圆盘开沟器单圆盘开沟器曲率半径一般为600 mm700 mm ,与机器前进方向有一个偏角r。工作时圆盘滚动, 以刃口切开土壤, 土壤沿周围凹面升起抛向一侧, 形成椭圆形沟底, 开沟宽度在3050 mm。单圆盘开沟器在整地条件较
30、差和土壤湿度较大时, 也能正常工作, 开沟整齐, 能适应较高的作业速度, 沟底不平,不适于浅播, 破茬能力较差。与双圆盘开沟器相比, 单圆盘开沟器重量较轻, 入土能力强, 结构也较为简单, 开沟时土壤沿凹面容易抛起形成上下干湿土层搅混, 在干旱的北方地区使用对种子吸收发芽水分有些不利, 单圆盘开沟器适于在墒情较好的地区使用。(二) 双圆盘开沟器的开沟宽度示意图图3-8 双圆盘开沟器双圆盘开沟器由两个平面相互倾斜对称安装形成夹角的平面圆盘构成。两个圆盘边缘交点在圆盘前沿下方的m处, 在土壤反力作用下各自绕自己的轴线旋转。圆盘滚转时两个平面将土壤向两侧推挤而形成种沟,导种板将种子导入沟底, 它的特
31、点是类似滑刀切削入土, 能切断土壤中的残根, 适应较高的作业速度, 有一定的覆盖能力, 上下土层相混现象较少, 沟底不平, 不适宜浅播, 由于双圆盘开沟随机具的前进而滚动, 属于被动旋转, 但是真正用于免耕播种, 特别北方干旱地区使用, 遇到土壤硬度较高时, 入土能力较差, 不适宜未耕地秸秆直立时播种。(三) 尖角形开沟器1.铲柄 2.铲图3-9 尖角开沟器尖角形开沟器如图3-9所示。此开沟器结构简单, 开沟动土量小, 可以自动回土, 不用复土, 最大程度上减少凉晒时间, 开沟宽度3040 mm。(四) 楔刀型免耕开沟器的结构示意图1.前刀刃 2.侧翼连接 3.螺接镙栓 4.底座图3-10 楔
32、刀型免耕开沟器楔刀型免耕开沟器由锋利的前刀刃和带有侧翼的底座两部分组成,前刀刃与底座之间采用内螺栓连接,磨损后能够方便更换。且对拖拉机的动力消耗较少。(五) 锯齿式圆盘开沟器图3-11 锯齿式开沟器锯齿式圆盘开沟器如图所示。此开沟器结构上沿圆周分布8 个左右交错锯齿状刀刃, 主要用于天然退化草场的免耕松土补播, 也可用于已耕整地的人工草场播种。工作过程中, 主动旋转的刀盘将坚实而又草根盘结的板结草层锯切出一道窄沟, 沟壁整齐, 不破坏沟外的土层及植被, 不易引起草场沙化, 沟内土壤松碎, 有利于出苗, 刀盘转速较高, 具有充分的碎土性能并把被切碎带根的土块在向后抛掷的同时能得以翻转。调整地轮相
33、对于机架侧板的高低, 可以调节开沟深度。(六) 错开式双圆盘开沟器1.圆盘 2.安装快 3.导种管图3-12 错开式双圆盘开沟器错开式双圆盘开沟器如图3-12所示。针对免耕播种时, 田间玉米根茬较大, 开沟器出现挂茬、堵塞问题, 采用错开式双圆盘开沟可一次完成切断秸秆, 劈开根茬, 开沟施肥, 播种功能, 根据试验, 其切断桔杆的能力、入土能力和机具质量密切相关, 当整机配重增加到350 kg时, 播种效果好,入土能力有所不同的提高。(七) 波纹式圆盘开沟器外形图3-13 波纹圆盘开沟器波纹式圆盘开沟器如图3-13所示。此开沟器具有50mm纹深的波纹, 能开出50 mm宽的小沟, 然后由双圆盘
34、式开沟器加深, 波纹圆盘式开沟器主要用于切割秸秆残茬, 机械通过性能良好, 可靠性强, 适应高速, 宽幅作业, 在湿度较大土壤中作业时, 也能保证良好的工作质量, 但机器结构较为复杂且价格昂贵。转弯半径较大。大面积推广比较困难。综上开沟施肥选用尖角开沟器，播种开沟选用双圆盘开沟器。因为施肥采用尖铲式同位分层施播开沟器，施肥过程中对部分秸秆覆盖物也有一定的分离作用，似的紧跟其后的双圆盘播种开沟器行走在无秸秆的地表，从而非常有效的解决了秸秆覆盖条件下易出现草土混杂易堵塞，低出苗率的问题。但由于播种与施肥同沟，且施肥深度相对较深，使得种床松散，不利于种子萌发，但播种后采取了镇压轮镇压，从而解决了这一
35、问题。3.2.5 种肥箱的总成种肥箱的排种、排肥由地轮与地面之间的摩擦力提供动力，通过链轮和链条传递动力。种(肥)箱为整体结构，中间用隔板相隔，种(肥)箱通过支撑板固定在机架上方，其主要功用是在播种作业时用来盛放种子和肥料。材料选用厚度为1 mm的铁板。排种排肥器，选用标准系列中的多功能外槽轮式排种，排肥器。材料是硬质塑料，排种器由排种盒、槽轮、阻塞轮、排种舌及清种舌等组成。排种、排肥轴驱动管、排量调节手轮、排量调整锁止手轮、排量调节管、排种肥器轴、种肥驱动装置法兰、传动轴支承管等都选用Q235A钢。 输种、输肥管，用塑料制成，其主要功用是将排种、排肥器排出的种子和肥料导入开沟器，或直接导人种
36、沟。本次设计方案主要对排种排肥轴的同轴与不同轴进行对比，得出最佳方案。方案一，种肥两轴优点：通过两根轴分别控制排种排肥，较方便控制。缺点：空间跨度大，对机架结构要求较高。方案二，种肥同轴优点：播种机空间排布紧凑。缺点：与种肥两轴相比其排种排肥播施量的调整结构复杂。本次设计在满足其基本功能的前提下，为使播种机结构紧凑，空间跨度小，选用方案二即种肥同轴。3.2.6 仿形地轮仿形地轮是从动轮，靠地面的摩擦力驱动，且带有载荷播种装置地轮是现有免耕播种机播种的主要部件之一，由地轮带动链轮并驱动排种肥盒中的传动系统，种子经排种管、开沟器进入土壤，化肥由肥箱经外槽轮、排种管排至沟中，再镇压覆土。4免耕机中地
37、轮是排种排肥的主动轮，所以对地轮有一定的要求：（1） 满足刚度强度等机械性能。（2） 比较小的打滑系数，提高播种的均匀性。（3） 对地表具有仿形功能，能在地表高低不平的情况下，地轮不空转，以免造成不排种、肥的问题。现有地轮装置分析41. 固定式地轮 采用该种地轮的播种机一般采用两个地轮在机架的两端固定，分别带动排种排肥箱，为了播种均匀，以免地轮被架空不转动，在轴端安装一自行车飞轮，然后再与种肥箱的链轮连接，这样只要有一个地轮转动，就能保证轴转动，从而提高播种的均匀性，较少漏播现象。2. 浮动式地轮该种播种机的地轮在弹簧的作用下，与地表接触，从而避免因地表的高低不平而造成地轮被架空不转动现象，造
38、成不排种肥的问题，从而增加了播种的均匀性。虽然以上两种地轮理论上解决了免耕播种机的播种均匀性问题，但是实际应用观察发现，其防堵能力有限，对玉米的免耕过程中很容易发生堵塞，影响生产应用。所以本次设计，采用橡胶摩擦轮，利用压缩弹簧使其与橡胶轮相接触。且保证有足够的摩擦力通过链条传动以驱动种肥箱排种排肥。表3-2 最终方案选取如下子方案备选方案最终选取动力传动装置链传动半交叉带传动锥齿轮传动锥齿轮传动限深轮位置居前居中居后居后秸秆粉碎防堵圆盘刀式切茬器旋转刀式破茬器锯切式防堵装置针轮式分草器立轴旋转刀式破茬器开沟器单圆盘开沟器双圆盘开沟器尖角形开沟器波纹式圆盘开沟器排肥：尖角排种：双圆盘种肥箱的总成
39、种肥两轴种肥同轴种肥同轴仿形地轮固定式地轮浮动式地轮橡胶摩擦轮橡胶摩擦轮4. 机架设计机架是在机器中支承或容纳零、部件的零件。机架的设计主要满足强度、刚度和稳定性。机架设计的一般要求71.在满足强度和刚度的前提下，机架的重量应要求轻、成本低。2.抗振性好。3.噪声小。4.温度场分布合理，热变形对精度的影响小。5.结构设计合理，工艺性良好，便于铸造、焊接和机械加工。对于玉米免耕施肥播种机，依据行距以及各部件之间的位置要求，减速器固定在主梁上，限深轮布置在挂接部分的后侧，排肥排种开沟器依据行距固定在作业机架上，考虑到本机结构较大跨度较长，所以采用框架式结构，从而减轻整机重量。机架材料的选用，根据玉
40、米免耕施肥播种机的使用要求，本设计采用焊接机架。焊接机架具有制造周期短、重量轻和成本低等优点，所以机器制造行业，焊接机架日益增多。4.1 机架截面选择根据截面的构成方式可分为实腹式截面梁、空腹式截面梁和组合梁等结构形式，其各自特点如下：1实腹式截面梁 型钢梁通常采用工字钢（I形钢）或宽翼缘工字钢（H型钢），槽钢和冷弯薄壁型钢等。工字钢和H型钢的材料在截面上的分布较符合受弯构件的特点，用钢较省。槽钢截面单轴对称，剪力中心在腹板外侧，绕截面受弯时易发生扭转。焊接组合截面梁由若干钢板或钢板与型钢连接而成。它截面布置灵活，可根据工程的各种需要布置成工字形和箱形截面，多用于荷载较大、跨度较大的场合。 2
41、空腹式截面梁空腹梁就是一个砼结构的梁，实腹柱是指用钢板围焊成的矩形，中间为空心状可以减轻构件自重，也方便了建筑物中管道的穿行。 3组合梁用钢筋砼和轧制型钢或焊接型钢构成。其中作为建筑物楼面、桥梁桥面的砼板，也作为梁的组合部分参与抵抗弯矩。 用于受弯构件的截面形式，不用于机械行业。由于机架断面通常为空心管状，包括环形、矩形以及工字型。且机架主要承受弯曲应力，又因为矩形截面的抗弯强度要高于圆形截面，而工字型钢不易连接破茬装置以及减速装置，所以玉米免耕播种机的机架采用矩形钢管。5. 悬挂机构 5.1 悬挂机构选型为了提高机械的利用率与通用性，通常田间作业机械与拖拉机配套使用。拖拉机与农机具的连接机构
42、统称为挂接装置，其连接方式可分为悬挂式、半悬挂式和牵引式等。牵引式机具与拖拉机的连接机构称为牵引装置，悬挂式机具与拖拉机的连接机构称为悬挂装置。7悬挂机组是用拖拉机上的悬挂机构将作业机具与拖拉机连接在一起构成作业机组，悬挂装置不仅起传递牵引力的作用，而且还有升降机具、控制工作深度的作用。目前这种连接方式不仅在移动式作业机而且在移动的固定式作业机中都有着广泛的应用。悬挂式机具相对于牵引式机具，有以下优点：（1）机动性能好：由于机组在地头转弯或道路运输时，可非常方便地将作业机具升起，因此，拖拉机不会因挂接农具而影响它的机动性能。故悬挂机组具有转向方便灵活、回转半径小、空行时间短、道路行驶速度高、通
43、过性能好等优点。（2）结构简单，重量轻：悬挂机具可直接与拖拉机挂接，机具本身不需设置行走、牵引、升降等机构，因此，悬挂机具具有结构紧凑、金属用量少、重量轻、 制造成本低等优点。（3）可改善拖拉机的牵引性能：由于悬挂机具与拖拉机结合成一体，因此作业机具的重量和工作阻力的铅垂分力，都可能转移到拖拉机的驱动前轮上，增加驱动前轮的载荷，从而 提高拖拉机的牵引性能。综上，本机具采用悬挂式结构，根据悬挂机构与拖拉机机体的连结数，又可分为两点悬挂和三点悬挂。两点悬挂结构，只有两个铰接点与拖拉机机体连接，农具相对于拖拉机可有较大的偏摆，对于本机不适合。采用三点悬挂时，农机具在工作过程中，相对于拖拉机有较小的的
44、摆动，不影响工作性能，农具随拖拉机直线行驶稳定性相对较好。而我们的作业机具要求有很好的直线行走功能，所以悬挂方式选择三点悬挂。5.2农具悬挂的设计准则机具悬挂参数的合理性对机组性能影响极大。农机具悬挂设计应满足以下要求：8（1）机具具有良好的入土性能，即在没有强制外力的作用下，农具平稳且迅速地达到预定的耕深，入土行程短。入土性能主要取决于入土角和入土力矩的大小。（2）具有良好的耕深稳定性和对不平地表的适应性。即应合理布置纵向垂直的瞬心位置，选用合适的更深调节方法。（3）农机具在行驶时，要具有良好的通过性和稳定性。（4）在正常作业时，液压装置油缸的负荷及轮胎的承载不应超过允许值。 （5）农机具在
45、工作时，能保证良好的直线行驶性和耕宽的稳定性。（6）农机具在工作时，要具有良好的操纵性和牵引性能。（7）装卸、操作及调节轻便，具有良好的视野。5.3 机组的悬挂参数拖拉机的悬挂杆件的长度、位置角和固定点的坐标以及机构的提升高度、杆件位置的变化范围等参数在拖拉机设计时己确定。本次配套的是66kw的拖拉机，所以选取中国一拖的东方红LX900型拖拉机，采用图解法确定参数。5.3.1 前机架悬挂参数的确定首先，对于轮式拖拉机后置式三点悬挂装置，依据国家标准GB/T 1593.1一1996，根据配套拖拉机动力输出轴功率类别和拖拉机悬挂杆件尺寸，确定悬挂机构尺寸类别。表5-1动力输出轴功率类别(GB/T
46、1593.1一1996)类别发动机标定转速时动力输出轴功率1482923801854150350因为配套的是66kw的拖拉机，所以选择类别2。表5-2与拖拉机有关悬挂点尺寸类别2项目第2类（mm）上悬挂点连结销直径25.5球接头宽度51max锁销孔距离93min下悬挂点连结销直径28.7球接头宽度45.0表5-3与农具相关的三点悬挂装置尺寸类别2项目第2类（mm）上悬挂点联结销孔直径25.7下悬挂点连接销直径28锁销孔距离49min 其次，依据东方红LX900的杆长，绘出机组在铅垂面内的投影图，确定铅垂面内的悬挂点，如下图所示，以拖拉机的下连杆为半径画弧，再以拖拉机的上连杆的中间位置画弧。图5-1投影图然后，假定农具位于设计更深处，即施肥开沟器入土15cm时，设定两下拉杆处于水平状态，这样就定出两个下悬挂点的中心线对耕作地面的水平高度h。参照GB/T 1593.2-2003标准推荐的上、下悬挂点之间的垂直距离H（立柱高度）数值，取H=610mm，和配套拖拉机上拉杆中间位置的长度，即定出垂直面内悬挂点的位置，农具上悬挂点一般在下悬挂点的正上方及其附近。最后，根据配套拖拉机的下悬挂杆件的位置绘出机组在水平面内的投影图，确定水平面内的悬挂点。5.3.2 机架悬挂参数的确定首先，假定农具位于设计更深处，
