地膜覆蓋穴播機的機構(gòu)和參數(shù)設(shè)計的研究論文

分類世密級Y 7741359單)=代碼：10019學(xué) 毋：99046弋蛾寰-t夭雜碩士學(xué)位論文地膜覆蓋穴播機的機構(gòu)和參數(shù)設(shè)計的研究Study of Framework and Parameter of Film Mulching HillDrop Planter(本課題研究得到山東省教委項目資助)研 究 生： 王金蓮指 導(dǎo) 教 師： 奎邀塞熬援合，作指導(dǎo)教師： 王擔友熬援申請學(xué)位f-I類級別： 王堂亟專 業(yè) 名 稱： 壅些扭越化工程研 究 方 向：扭璉毽魚型翅陛型盜邀所 在 學(xué) 院： 王堂院2005年3月摘要地膜覆膜是在干旱、半干旱地區(qū)推廣使用的一種現(xiàn)代化種植工藝，適用于小麥、棉花、玉米和花生等農(nóng)作物，能夠達到節(jié)水、延長作物的生長期、增產(chǎn)等目的。本課題研究2BFXLol型覆膜穴播機，目的在于解決農(nóng)作物地膜覆蓋與穴播機械的配套問題，對穴播機構(gòu)進行深入研究，進一步完善我國的農(nóng)機具，使之適合不同地區(qū)和不同農(nóng)作物的種植制度。本文主要從兩個方面對覆膜穴播機具進行分析：一是鴨嘴式成穴器的成穴機理；二是外槽輪式排種器的分析。研究鴨嘴式成穴器穴孔的形成過程和運動分析，優(yōu)化穴搔機的技術(shù)參數(shù)；鴨嘴形狀、鴨嘴大小及開啟方向、成穴輪半徑、入土器高度及機器前進速度等。排種機構(gòu)采用外槽輪式排種器向成穴器內(nèi)連續(xù)供種、巧妙地利用了輪盤分區(qū)分種、由成穴器間歇打開成穴部件成穴投種。新型的2BFXL-1型花生覆膜穴擂機，具有結(jié)構(gòu)簡單、所需動力小、牽引阻力小等優(yōu)點，適合與小四輪拖拉機配套。理論分析和試驗結(jié)果袁明，該機具有良好的鋪膜、打穴、播種性能，能顯著地提高地表溫度。降低地表水的蒸發(fā)，基本滿足了農(nóng)作物對農(nóng)機具的要求。關(guān)鍵詞：地膜覆蓋，穴播機，設(shè)計AbstractPlastic film is a modernization planting technique in droughty and semiarid area，it is adapted towheat，cootten，corn，peanut and so oilPlastic film can save water,protract crops vegetal time，increaseproductionThe test study 2BFXL-1 style of film mulching hill-drop planter,the purpose is to solve theproblem between plastic film and hill-drop planter,We study in-depth about hill-drop planter is toperfect mechanization of farming1et it fn for diffent area and diffent cropsThe test mostly analyse the film mulching hill-drop planter from two aspects：One is mechanism ofduckmouth type punching-opener,One is analyse of metering deviceThe test study the holes formingand movement ofduck-mouth type punching-opener,optimze the technic parameter ofhill-drop planter：the duck-mouth figure,size，direction，rotary table radii，puncher length，and marching speedSced-metering device continuously supply seeds to hole former，utilize rotary table subareaing anddistrubiting seedls，hole former intermissionly put in seedsThe new-style 2BFXL-1 having these strongpoints：fiame briefness，having little power，littletraction resistance，fitting small four tyte tractorThe theoretical analysis andexperiments shows that this machine have many functions，for example，favourable mulching stiletto and seeding，it can notability increase upper temperature,reduce the uppewaters lapseIt basically suffice crop for farming machineKey words：Plastic film mulching,Hilldrop planter,Design獨創(chuàng)性聲明y 774059本人聲明所呈交的論文是我個人在指導(dǎo)導(dǎo)師和合作導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得中國農(nóng)業(yè)大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。研究生簽名：j全軍 時帆時年j月叫曰關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解中國農(nóng)業(yè)大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。同意中國農(nóng)業(yè)大學(xué)可以用不同方式在不同媒體上發(fā)表、傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。(保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議)研究生簽名： 金薄 時問：塒年；月2日導(dǎo)師簽名：二譬王、 時間：五。r年；月j，日中國農(nóng)業(yè)人學(xué)頂I學(xué)位論文 第一章緒論第一章緒論地膜覆蓋穴播作業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)展早地農(nóng)業(yè)和節(jié)水農(nóng)業(yè)的一項非常有前途的技術(shù)。由于全球自然環(huán)境的惡化和科學(xué)技術(shù)的進步，導(dǎo)致降水量的逐漸減少和水資源的嚴重污染，地球上人們可以直接取到的淡水中用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的越來越少。而地膜覆蓋能充分利用土壤深層水，對土壤有明顯的增溫保墑作用，強化了農(nóng)作物的生長發(fā)育，延長了作物的生育期。地膜覆蓋穴播是指在地膜覆蓋的土壤上播種時，成穴部件只是在橘種位置上將地膜切開在土壤上形成穴孔，對土壤的擾動較小，有利于土壤的保墑和抗旱播種。因此，地膜覆蓋穴播技術(shù)對提高農(nóng)作物產(chǎn)量、搞好旱地農(nóng)業(yè)及鹽堿地農(nóng)作物高產(chǎn)開發(fā)有著極為重要的意義【11。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)在整個國民經(jīng)濟發(fā)展中占有十分重要的地位，而我國人均擁有水量2200多立方米，是世界上13個缺水國家之一。我國現(xiàn)有耕地面積12億hm2人均耕地占有量O08hm2，僅為世界平均水平的三分之_1-21，人多她少是我國的特點，并且我國許多省區(qū)地處千旱半、干旱地區(qū)，有相當耕作物處于高寒區(qū)，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植技術(shù)不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。嚴峻的形勢警告我們：農(nóng)業(yè)節(jié)水是節(jié)水的關(guān)鍵，實現(xiàn)規(guī)?；?、自動化的農(nóng)業(yè)播種生產(chǎn)勢在必行a這就需要我們研制出可以實現(xiàn)鋪膜、覆土、打孔、播種以及隨后再覆土的一套自動化操作設(shè)各。為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供可靠的保障。11課題研究目的和意義西方國家可耕土地資源豐富、氣候資源較好，農(nóng)作物生長環(huán)境較好，美國年取水量不足5000億立方米國民生產(chǎn)總值超過8萬億美元左右而我國年取水量6000億立方米國民生產(chǎn)總值僅1萬億美元左右?？梢娢覈且粋€水資源浪費極為嚴重的國家之一，我國農(nóng)業(yè)用水利用率僅為40到50t31。此外，隨著全球自然環(huán)境的進一步惡化，科學(xué)技術(shù)的進步給人們帶來諸多好處的同時也帶來了危害，影響了我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，我國7大水系重點流域地表水普遍受到污染，達到I、II類的水質(zhì)流域極少。地球上人類可以直接取到的淡水中，用于生活的不足l巧，而用于農(nóng)業(yè)的至少占到35。在我國農(nóng)業(yè)人口占很大比重，人多地少，土地資源十分匱乏，人均占有可耕土地資源不足一畝并且全國受早面積已由五十年代的01億公頃擴大到現(xiàn)在的幾億多公頃。因而就需要解決農(nóng)業(yè)的增溫、保墑等方面的問題，搞好旱地農(nóng)業(yè)及鹽堿地農(nóng)作物高產(chǎn)開發(fā)，無疑是農(nóng)作物種植史上的一次理論和實踐上的重大突破。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植業(yè)生產(chǎn)中種植工藝不斷更新，少耕、免耕、地膜覆蓋和秸稈還田等措施正在推廣，而地膜覆蓋穴播技術(shù)是實現(xiàn)旱地農(nóng)業(yè)，大幅度提高農(nóng)作物產(chǎn)量的有效途徑。當前我國灌溉水和降水在內(nèi)的農(nóng)田水利用低，灌溉工程不配套，造成水分浪費嚴重。因此，研究適宜不同地區(qū)，不同作物的綜合節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)，并將這些技術(shù)組裝配套，高度集成，推廣應(yīng)用，結(jié)臺農(nóng)業(yè)機械現(xiàn)代化生產(chǎn)而研制出的地膜覆蓋穴插機，對促進我國農(nóng)業(yè)增產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，勞動生產(chǎn)力的提高，實現(xiàn)規(guī)?；⒆詣踊霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)勢在必行，只有在總結(jié)以往覆膜穴播機經(jīng)驗的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新改造，才能解決農(nóng)機具配套難的闊題，使農(nóng)機中國農(nóng)業(yè)火學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章締論具達到農(nóng)藝要求。實現(xiàn)農(nóng)作物的增溫、保墑，基本實現(xiàn)農(nóng)業(yè)播種機械化，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和單位面積的糧食產(chǎn)量，降低工作成本更有利于農(nóng)作物生產(chǎn)過程中的田間管理莆】灌溉，從而從根本上實現(xiàn)增產(chǎn)特別是實現(xiàn)干旱和半干旱地區(qū)糧食作物的增產(chǎn)提供了物質(zhì)保障。因而解決打穴播種機械具有十分重要的戰(zhàn)略意義。地膜覆蓋穴播技術(shù)在現(xiàn)代種植業(yè)生產(chǎn)中的作用主要表現(xiàn)在以下兩個方面：(1)社會效益 地膜覆蓋穴播技術(shù)的使用，使土地的利用率得以提高，一定程度上延緩?fù)恋佧}堿化、沙漠化的速度提高了自然降水的利用并充分利用土壤深層水。在一定程度上為改善土壤的結(jié)構(gòu)、成分，土壤的外環(huán)境起到積極作用，在早作農(nóng)業(yè)發(fā)展中有著不可替代的作用。傳統(tǒng)種植方式，作物對水的利用率只有30，其余70土壤水分通過蒸發(fā)、地下滲漏、地表徑流，而覆膜穴播技術(shù)可大大的提高農(nóng)作物對土壤水分有效利用率。經(jīng)試驗每畝地膜成本35元，每年少澆扣3次水，費用大致與地膜費用相當，經(jīng)地膜覆蓋每茬作物可節(jié)水1500立方米公頃，若推廣0203億公頃，可節(jié)省水300400多億立方米水。(2)經(jīng)濟效益 地膜覆蓋穴播技術(shù)是早作農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收的主要措旅之一，它可以實現(xiàn)鋪膜、覆土、打孔、播種以及穴孔或膜上覆土，從而基本實現(xiàn)農(nóng)業(yè)播種機械化，從根本上減輕傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中繁重的勞動強度，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和單位面積的糧食產(chǎn)量，降低工作成本，達到增產(chǎn)增收。我國北方旱地冬小麥適宜覆膜面積達01億公頃，如能推廣005億公頃，可增產(chǎn)小麥100億公斤。我國北方旱她、鹽堿地春播槐花適宜覆膜面積達02億公頃，每公頃增產(chǎn)450公斤皮棉，就能增產(chǎn)90億公斤。12覆膜穴播機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀121覆膜穴播國內(nèi)研究現(xiàn)狀1211國內(nèi)覆膜穴播研究發(fā)展現(xiàn)狀地膜覆蓋是旱作農(nóng)業(yè)的重要技術(shù)。地膜覆蓋與機械化播種是一對難以解決的矛盾。近幾年我國對地膜覆蓋栽培機械化進行了一些研究，取得了一定的進展。吉林大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院已對鴨嘴式打孔播種機、沖孔式打孔播種機、鏟式打孔播種機進行理論研究和部件設(shè)計，但尚存在問題，致使堵土現(xiàn)象嚴重，空穴增加，滑移率增加，未能形成產(chǎn)品。甘肅省農(nóng)業(yè)機械推廣站和甘肅省農(nóng)科院于1997年研制成功了垅西“勰B)0A型小麥覆膜穴播機”，在西北地區(qū)有較大的推廣應(yīng)用，取得了較大的經(jīng)濟效益，但由于鴨嘴結(jié)構(gòu)以及開啟方式所限，只適用于西北沙質(zhì)土壤小粒作物覆貘穴播。山東臨沂市農(nóng)機所及萊陽譚格莊農(nóng)機廠也對小麥等小粒種子作物的覆膜穴播機械化聯(lián)合作業(yè)進行研究與機械試制，取得了一定經(jīng)驗，但未得到大面積推廣應(yīng)用。1988年，汪遵元等人發(fā)表了“滾輪式膜上打孔精量播種機”一文。1989年，馬尷等人在“地膜覆蓋播種機成穴器的研究”一文中，對成穴器鴨嘴的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)進行了優(yōu)化，是指在地膜上能夠以最小的穿孔在土壤上形成穴孔。在早作區(qū)，如我國的西北地區(qū)，小麥地膜覆蓋技術(shù)正在推廣，在1997年淄蹲市農(nóng)業(yè)科學(xué)研2中國農(nóng)業(yè)大學(xué)顧士學(xué)位論文 第一章緒論究所進行了地膜覆蓋穴播早期田間試驗研究。田問試驗研究表明：“小麥地膜覆蓋穴橘栽培畝增產(chǎn)120千克左右，可節(jié)水、保墑、增溫，增產(chǎn)幅度大，一般在2530，由于小麥地膜覆蓋可增加有效積溫，故可晚播10一15天，也可使我國冬小麥種植區(qū)北移。這對于生長期較長的前茬作物的成熟和擴大小麥種植區(qū)非常有利”。然而，地膜覆蓋與機械化播種是一對難以解決的矛盾。目前的小麥機械化條播方式，無法實現(xiàn)地膜覆蓋。為實現(xiàn)小麥地膜覆蓋，就必須進行新的機械化種植工藝和機具的研究。目前我國對機械化地膜覆蓋栽培技術(shù)已經(jīng)進行了不少研究。在機械化種植方面先期主要側(cè)重于覆膜、播種等單功能機械的研究：在生產(chǎn)工藝上，仍沿襲先播種后覆膜的傳統(tǒng)，只好在麥芽即將出土?xí)r劃膜放苗。這種落后的工藝不能實現(xiàn)高生產(chǎn)率。因而難以大面積推廣。對于覆膜后播種，已經(jīng)研制出的機械只適宜于在砂壤土條件下作業(yè)。沒有研制出可大面積推廣的復(fù)式作業(yè)機具。1212覆膜穴播存在的問題目前，國內(nèi)生產(chǎn)應(yīng)用的覆膜穴播機不能完全達到覆膜播種質(zhì)量的農(nóng)藝要求。主要表現(xiàn)在以下幾點：1、錯位：播入土壤的種子與膜孔罐開，從而造成幼苗被壓在膜下，必需用人工掏苗，人工摳膜存在以下缺點：(1)人工摳膜放苗易損傷幼苗、頂芽及其真葉，造成缺苗、斷垅現(xiàn)象。(2)人工摳膜破膜面積不均勻，不規(guī)則過大，水分及熱量散失過大，地膜增溫保墑作用降低。(3)播種面積大，來不及放苗出膜，使幼苗過大。易造成地膜燙傷幼苗頂芽及其真葉。(4)人T摳膜、鋪膜勞動強度較大。(5)對于播種密度較大作物的地膜覆蓋技術(shù)，大都采用先播種后人工覆膜，作物出苗后，挺膜難度較大。掌握不好人工摳膜放苗易造成地膜摳爛、覆蓋作用大大降低。現(xiàn)有的輪式穴播器大都采用滾輪式鴨嘴前開式成穴器，當滾輪在外力作用下，鴨嘴成穴器隨滾輪轉(zhuǎn)動，鴨嘴成穴器插入土壤中，隨著滾輪轉(zhuǎn)動，鴨嘴的彈簧壓板與土壤接觸鴨嘴打開，其開啟方式為前開式，隨后種子捧出落入穴孔或膜面。其主要原因：(1)滾輪式鴨嘴穴播器，其運動軌跡為余擺線而產(chǎn)生種穴與膜孔錯位：(2)覆膜機在覆膜時將膜拉長打孔后，膜回縮產(chǎn)生錯位。2、播種的均勻度和整齊度較差現(xiàn)有的穴播機雖然可調(diào)整每公頃的播量，達到不同公頃播粒數(shù)的農(nóng)藝要求，但由于外槽輪排種器排出的種子要在滾輪中重新要分配到各個充種器(鴨嘴)中，這個過程帶有很大的隨機性，使每穴種子不能均勻分配，有的一穴多這幾十粒種子，有的只有二、三粒，甚至出現(xiàn)空穴。3、播種深度不可調(diào)在千旱和半干旱播種的均勻度和整齊度較差的條件下，冬小麥和春播作物，在播種時由于土壤水分狀況、土壤質(zhì)地、土壤費力和施肥水平縛條件不同。要求有不同的播種深度和不同的穴粒數(shù)(小麥)4、空穴空穴如同缺苗斷壟，必然影響產(chǎn)量，造成空穴的主要原因：(1)目前現(xiàn)有的穴播機對土壤質(zhì)地、土壤濕度、整地質(zhì)量要求過高。質(zhì)地粘重、濕度較大的地塊，播種對泥士易堵塞鴨嘴，3造成空穴：(2)滾筒中=次分種的隨機性使充種器內(nèi)有時分不到種子，造成空穴：(3)耕作層不疏松鴨嘴則不能入士張開，種子排不出來，造成空穴：(4)鴨嘴前開式成穴鴨嘴內(nèi)夾進硬土塊，分到充種器內(nèi)的種子撒落在地膜上邊，造成空穴；(5)特別是在粘質(zhì)土壤中，鴨嘴的彈簧壓扳與七壤接觸，表面沾結(jié)粘十，鴨嘴剛?cè)胧畯椈蓧喊逵捎诒砻嬲唇Y(jié)牯土高度增加，鴨嘴朱達到規(guī)定的播種深度，鴨嘴提前打開，甚至，鴨嘴一觸地或朱觸地，鴨嘴就打開，致使種子散落在膜上或膜內(nèi)地面，造成空穴。122覆膜穴播國外研究現(xiàn)狀1961年(國家)Hunt報道了一種能夠在鋪膜地面上進行蔬菜精密播種的打穴播種機14J。這種“蔬菜播種機”與鋪膜機聯(lián)合作業(yè)，可播種南瓜、黃瓜和西瓜等種子。該打穴播種機是由排種器、持種盤和柱塞式成穴器等組成。播種的深度和行內(nèi)種距可通過改變成穴柱塞的結(jié)構(gòu)尺寸和數(shù)目調(diào)節(jié)。為了克服蔬菜種子出土能力較弱造成的出土困難。Cap在1967年利用銷釘在土壤上形成60ram深的穴孔，將蔬菜種子投入到穴孔中，并在穴孔上面不實施覆土和鎮(zhèn)壓，使出苗率得到了提高。Jafari和Fomstrom在1969年研制了一種用于播種甜菜的打穴播種機，這是一種典型的異步打穴播種機，它的成穴器是在由一個在徑向裝有圓錐形突起的滾輪所組成。滾輪的后部配有排種器。在成穴器打穴的同時，排種器將種子投入到已形成的穴孔中。這種播種機的特點是：成穴器結(jié)構(gòu)簡單，但若地面不平或播種機在工作中發(fā)生振動，會影響投種的準確性：若土壤水分過高會造成土壤粘結(jié)在成穴器的滾輪上，將使成穴器無法正常工作；若土壤水分過低又會使形成的穴孔發(fā)生坍塌，造成排種器的種子不能投入到孔穴中而影響到排種的質(zhì)量。1973年，Heinamann等人研制了“氣力打穴播種機”這種播種機由氣動柱塞式成穴器和排種器組成。播種時成穴器柱塞由氣力驅(qū)動在土壤上打出穴孔，后面的排種器將種子投入到穴孔中。通過調(diào)節(jié)氣動閥的開閉頻率可以改變成穴柱塞在土壤上形成穴孔的間距，并通過傳動機構(gòu)控制排種器的排種頻率可在行內(nèi)改變種距垮I。在打穴播種機研制的最初階段，主要研究的機型是異步打穴播種機。這種播種機在土壤上形成穴孔和投種之問的配合相對較困難。特別是在地面條件較差時，播種機的滑移和振動都會導(dǎo)致排種器排出的種子不能落入成穴器形成的穴孔中。因此，人們逐漸將注意力轉(zhuǎn)移到同步打穴播種機的研制上。1978年，Shaw和Wijewardene提出了利用鏟斗式成穴機構(gòu)在土壤上形成穴孔，同時將種子投入到穴孔中。并設(shè)計研制了相應(yīng)的鏟斗式打穴播種楓，成穴部件徑向安裝在滾輪上，當機器前進時鏟斗在土壤上形成穴孔并同時打開鏟斗的活門使預(yù)先輸入到鏟斗中的種子落入到穴孔中16J。Kromer等人對此進行了改進，并將其用在塑料薄膜覆蓋條件下蔬菜和玉米的播種。Wijcwatdcne在1978年研制了一種轉(zhuǎn)動注射式播種機，這是為人力推動或畜力牽；j所設(shè)計的小型播種機，用于在鋪膜地面或免耕條件下的谷物播種，結(jié)構(gòu)緊湊1979年Wilkins等人研制了一種磁性打穴播種機，播種時分種器將用Fe30。包衣的種子送入磁化的中空成穴柱塞中，成穴桂塞在滾輪帶動下在土壤上形成穴孔的同時，通過機構(gòu)傳動將桂塞內(nèi)的融子擠壓烈土壤穴孔中。根據(jù)柱塞式同步打穴播種機的工作原理Flake等人研制了一4中國農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論種用于播種包農(nóng)甜菜種子的柱塞式精密播種機，這種同步播種機結(jié)構(gòu)緊湊，但成穴部件對十壤狀況要求較高I”。為了在免耕條件下播種，Srivastava等人在1981年研制了沖孔式播種機，這種播種機是由氣力式排種器首先將種子投入到四棱錐形的成穴部件內(nèi)，當成穴器滾輪在地面上滾動形成穴孔的同時打開成穴部件活門使種子落入土壤穴孔中吼1986年，Hezroni設(shè)計的管式播種機，當播種機在牽引F前進時，排種器將種子送入伸縮套筒下部的成穴機構(gòu)中，當套簡在偏心輪驅(qū)動和機器前進的作用下使得成穴部件以擺線運動方式在地面上形成穴孔時，控制機構(gòu)打開活門使種子落入到穴孔中【910這種播種機的特點是行內(nèi)種距理論上可以通過改變偏心輪和排種器的轉(zhuǎn)速在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，但成穴的質(zhì)量受播種機前進的速度的影響。同時成穴機構(gòu)對土壤狀況要求較高。13課題研究內(nèi)容和方法131課題的主要研究內(nèi)容(1)覆膜穴播機參數(shù)設(shè)計進行覆膜穴播的理論研究，確定影響穴播質(zhì)量的各種基本岡索，如入土器大小、入土器形狀、成穴輪半徑及機器滑移率等對膜iL大小的影響，確定穴播輪盤的半徑、回轉(zhuǎn)角速度和機器行進速度等參數(shù)：確定播種機構(gòu)采用外槽輪式排種器連續(xù)供種、輪盤扇區(qū)分區(qū)分種、成穴器間歇成穴投種方案。(2)機具設(shè)計根據(jù)理論研究和對機具的具體要求，設(shè)計并制作工作樣機五個，包括成穴器的主要工作部件和排種工作部件。(3)田問試驗對樣機進行具體試驗，在測定的土壤狀況下，進行成穴性能試驗和播種性能試驗，測出每穴的穴粒數(shù)、穴距、膜孔實際大小等；對各類種子進行試驗。(4)數(shù)據(jù)分析對試驗數(shù)據(jù)進行具體分析，確定出機器不同行走速度對穴粒數(shù)、膜孔大小、形狀、滑移率等的影響，確定相應(yīng)的工作參數(shù)，并進行方差計算和回歸分析，建立各種參數(shù)的數(shù)學(xué)關(guān)系模型。設(shè)計出適合不同地區(qū)不同農(nóng)作物覆膜穴播機械，以滿足旱作地區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求。132課題采取的研究方法由于不同的入土器形狀、大小以及開啟方向，直接決定著對膜孔大小、膜孔形狀、空穴率、播種一致性、均勻性等指標的影響，根據(jù)不同地區(qū)以及不同的農(nóng)作物要求和農(nóng)藝要求，設(shè)計并制作不同開啟方式和不同形狀的入土器并逐一進行部件試驗和相關(guān)理論分析，參數(shù)設(shè)計，建立相應(yīng)理論方程(穴孔的曲線方程、孔深方程)及模型。 根據(jù)不同作物播種要求，設(shè)計一機多用的排種機構(gòu)，保證排種精度和可靠性。傳統(tǒng)方式的排種器多采用二次排種方式。隨機性大，灘以保證每穴穴粒數(shù)，過程為：排種器排種一內(nèi)側(cè)囊種一向鴨嘴刷種，主要排種器有內(nèi)側(cè)充種垂直圓盤排種器、內(nèi)側(cè)充種水平直圓盤排種器、內(nèi)側(cè)囊種排種器、組合式窩眼排種器、輪盤窩眼成穴排種器。在大量的試驗基礎(chǔ)上，設(shè)計和試制出兩種分區(qū)集種成穴機構(gòu)葉輪式分區(qū)集種成穴機構(gòu)、輪盤扇區(qū)集種成穴機構(gòu)。這兩種機構(gòu)試5中國農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論義 第一章緒論驗效果都很滿意。由于輪盤扇區(qū)集種成穴機構(gòu)最簡單、可靠、構(gòu)思巧妙并結(jié)合成穴機構(gòu)設(shè)計而成，成為連續(xù)供種和分區(qū)分種成穴排種系統(tǒng)最佳首選。鑒于現(xiàn)有穴播機存在的的難以克服的缺點，為了滿足生產(chǎn)上對地膜覆蓋迫切需求，我們準備設(shè)計出一套新穎的，較為理想的地膜覆蓋穴播機構(gòu)“舵輪式成穴播種器”。該播種器主要采用連續(xù)供種、分區(qū)分種、凸輪雙套筒內(nèi)投種成穴的播種原理。(1)舵輪式穴播器排種系統(tǒng)的設(shè)計根據(jù)成穴播種要求，必須保證種子按每穴播種粒數(shù)準確地投入穴內(nèi)，投種要均勻、不能產(chǎn)生空穴。排種系統(tǒng)的設(shè)計關(guān)系著播種機的播種精度。排種系統(tǒng)與穴播器密不可分。選用外槽輪式排種器向成穴器內(nèi)連續(xù)供種，由舵輪特殊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)分區(qū)分種，成穴器間歇打開，成穴器將種子投入穴內(nèi)排種系統(tǒng)。(2)舵輪式成穴播神器原理播種機前進，帶動大輪盤在地面上作滾動，同時帶動排種槽輪排種，種子通過輸種管直接進入入土器，入土器進入土壤時，在凸輪的作用下被打開，種子進入穴孔；當入土器出土?xí)r在彈簧的作用下自動關(guān)閉。我國有一半以上耕地受到干旱威脅，涉及近1100個縣市，早區(qū)人口占全國總?cè)丝诘?3。近十多年來，全國每年平均受災(zāi)面積約為047億hm2，其中一半以上受旱災(zāi)影響，為此糧食減產(chǎn)300億kg“。因此旱地節(jié)水保墑農(nóng)機具的研究在我國尤為重要。目前影響旱區(qū)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的主要問題1111：(1)由于持續(xù)干旱少雨，產(chǎn)量低而不穩(wěn)，造成北方作物產(chǎn)量大幅度減產(chǎn)。其中由于不科學(xué)的作物種植方式，使得作物無法保持生長所需要水分，是造成上述減產(chǎn)的主要原因之一。(2)水土流失、浪費嚴重，大量水土流失不僅導(dǎo)致土壤貧瘠，逐漸鹽堿化，而且蠶蝕耕地，威脅著農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。14本耄小結(jié)(1)通過了解全球自然環(huán)境的惡化和降水量的地區(qū)茬，對我國人多地少、土壤條件差、農(nóng)業(yè)機械落后和不配套，特別是覆膜穴播農(nóng)機具等存在的問題有了更深刻的認識，我國是一個農(nóng)業(yè)大國，振興我國農(nóng)業(yè)，發(fā)揮農(nóng)業(yè)在國民經(jīng)濟生產(chǎn)中的作用。對我國農(nóng)業(yè)工作者來說是刻不容緩的。(2)國外農(nóng)機具的發(fā)展較快，但我國的地理環(huán)境和氣候與國外不盡相同，所以我們要吸取他人之長，在此基礎(chǔ)上研究更適合中國農(nóng)業(yè)發(fā)展，適合不同地區(qū)、不同農(nóng)作物的配套農(nóng)機具。(3)本章簡單介紹了本課題覆膜穴播機研究所采用的初步方法，在此基礎(chǔ)上使機具的設(shè)計和進展逐步得以完善。6第二章覆膜穴播機參數(shù)設(shè)計覆膜穴播作業(yè)是一項針對干旱地區(qū)節(jié)水、保墑、提高作物產(chǎn)量的很有前途的農(nóng)藝技術(shù)，如花生、高梁、玉米等作物傳統(tǒng)的種植方式都是穴播。近年來，隨著有機早作農(nóng)業(yè)的發(fā)展，穴播機械的研究也隨之益顯重要。覆膜穴播能充分利用土壤現(xiàn)有水份、減少水份的蒸發(fā)和水資源的流失，提高土地利用率、提高土壤的經(jīng)濟、生態(tài)效益，實現(xiàn)早作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，發(fā)揮覆膜穴播在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的巨大效應(yīng)。覆膜穴播機是一種生產(chǎn)效率較高，集覆膜、打孔、穴播、覆土四功能于一機的復(fù)式作業(yè)的種植機械，以實現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械化的覆膜種植Il“。根據(jù)覆膜、膜上打孔、穴播、覆土四功能復(fù)式作業(yè)要求，覆膜穴播機總體布置設(shè)計如圖21。圈中1為牽目I裝置：2為機架，牽引裝置與機架結(jié)為一體；3為覆膜機構(gòu)：4為膜上打孔和穴播機構(gòu)：5為覆土機構(gòu)。機器作業(yè)功能單元分三段布局：以穴播機構(gòu)4為核心覆膜機構(gòu)中的膜邊開溝器開溝壓膜輪和膜邊覆土板將地膜平整地覆蓋在修整好的地表，完成覆膜工序，以減小地表水份蒸發(fā)，提高地溫，為出苗創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境。成穴播種機構(gòu)的成穴器在機器的帶動下在鋪好的地膜上滾動時，按照規(guī)定的行距和穴距準確地打出種穴，在穴孔輪廓將要完成時排種器將種子通過鴨嘴準確、適時地投入到穴孔當中。鎮(zhèn)壓覆土機構(gòu)隨后在種子上面覆土鎮(zhèn)壓。本論文主要研究成穴播種機構(gòu)的理論分析和參數(shù)設(shè)計。21 成穴器的理論分析和參數(shù)設(shè)計211 幾種或穴器方案的理論分析由于不同的入士器形狀、大小以及開啟方向，直接決定著膜孔大小、膜孔形狀、空穴率、播種一致性、均勻性等指標。打孔器基本可以分為三種類型：鴨嘴式、沖穴式、鏟式【13l。其中人們研究的最多的是鴨嘴式打孔器，鴨嘴式打孔器根據(jù)開啟方向不同又可分為前開式、后開式、側(cè)開式。為尋找理想的覆膜穴播成穴器，我們設(shè)計了三種成穴器方案。從而找出最優(yōu)設(shè)計方案。方案一：曲柄連桿式穴播器其工作原理(如圖22)是：機架在拖拉機的牽引下前進，播種機地輪在地面上滾動；曲柄1在地輪驅(qū)動下作同轉(zhuǎn)運動；在曲柄1的驅(qū)動和連桿2的作用下。入7圍21覆膜機整機布置方案1一牽引裝置 2一機架3一覆腆機構(gòu) 4一穴播機構(gòu)5-疆土機構(gòu)J壅2-2曲柄連桿直插式穴播器1一曲柄 2連扦3一入土成穴器土成穴器3作入土、出土的上下往復(fù)運動：同時整個機構(gòu)與機組一起沿前進方向作直線運動：曲柄l回轉(zhuǎn)一周成穴器3往復(fù)一次，完成一次成穴、投種。機器運動過程中，入士器總是與機架平面保持垂直，入士端除強制打開時外總處于常閉狀態(tài)。在曲柄連桿式插播器的上方設(shè)置外槽輪式排種器。外槽輪式排種器由地輪鏈條驅(qū)動，排出的種子通過導(dǎo)管落入入土器的管內(nèi)。在入土器端部關(guān)閉的時間內(nèi)流入的種子集成一穴。當入士器3插入土壤到達預(yù)定深度時，內(nèi)投種裝置自動將其端部的鴨嘴打開，將一穴種子投入穴內(nèi)。曲柄連桿式穴播器理論分析：如圖22所示，以入土器端點為原點。機器前進方向為x軸，豎直向上為Y軸方向，則入土器入士端的運動軌跡參數(shù)方程為：fx；J：V(f)dl1yasinfo(f渺+F丙再面一t一播種機組運動的時間(s)甜一曲柄回轉(zhuǎn)的角速度(rads)口一曲柄的長度(cIll)b一連桿的長度(cm)其入土端軌跡曲線如圖23所示。方案二：回轉(zhuǎn)式穴播器其工作原理(如圖24)是：機架在拖拉機的牽引下前進，播種機地輪在地面上滾動；主動曲柄4在地輪驅(qū)動下作回轉(zhuǎn)運動，同時帶動從動曲柄2和入成穴器3作回轉(zhuǎn)運動；主動曲柄4回轉(zhuǎn)一周，入土成穴器3也回轉(zhuǎn)一周，完成一次成穴、投種過程。機器運動過程中，入土器總是與機架平面保持垂直，入土端除強制打開時外總處于常閉狀態(tài)。在回轉(zhuǎn)式插播器的上方設(shè)置外槽輪武攤種器。外槽輪式排種器粗電輪鏈條驅(qū)動，排出的種子通過導(dǎo)管落入入土器的管內(nèi)。在入土器端部關(guān)閉的時間內(nèi)流入的種子集成一穴。當入土器3插入土壤到達預(yù)定深度時，內(nèi)投種裝置自動將其端部的鴨嘴打開，將穴種子投入穴內(nèi)。6【孑(21)圖2-3曲柄連桿直播式穴播器入土端運動軌跡圈固24回轉(zhuǎn)式成穴播種器1機架 2從動曲柄3一入成穴器4一主動曲柄回轉(zhuǎn)式穴播器理論分析：設(shè)兩曲柄回轉(zhuǎn)中心連線曲延長線上、從上曲柄回轉(zhuǎn)中心起向下距離等于插播桿長度的點為原點，與地蕊平行且以機器前進方向為正方向的坐標為X軸，與地面垂直、方向向上的坐標為Y軸：主動曲柄與x軸平行且指向x軸正方向時的運動狀態(tài)為初始狀態(tài)。則入士成穴器入土端的運動軌8J”如m Rc0SJ：郇渺 (2_2)ly=Rsin J：呻)出式中一曲柄轉(zhuǎn)速(tads)t一播種機運動時間(s)v一播種機運動速度(eras)尺一曲柄半徑(cm)工一入土器沿前進方向的位移(cm)Y一入土器垂直方向的位移(era)團25回轉(zhuǎn)式成穴播種器入端運動軌跡圖由于插播器用地輪驅(qū)動，因此V與u成線性關(guān)系，即在勻速作業(yè)條件下v與u都是常數(shù)。根據(jù)2-2式參數(shù)方程，入土器入土端的運動軌跡是一條余擺線，如圖25。方案三：舵輪式穴播器其工作原理(如圖26)是：播種機組前進，帶動大輪盤在地面上作滾動，同時帶動排種槽輪排種；種子通過輸種管落入輪盤環(huán)帶，由環(huán)帶上分區(qū)分種裝置分配到各入土成穴器的囊種腔內(nèi)；入土成穴器的鴨嘴為常閉狀態(tài)，構(gòu)成囊種腔，當入土成穴器插入土壤到達預(yù)定深度時，在凸輪的作用下鴨嘴被強制打開，種子進入穴內(nèi)：在土壤中，鴨嘴自打開時一直保持最人開度，不關(guān)閉，當入土成穴器出土離開土壤一定距離后，滑塊在彈簧的作用下沿凸輪下滑帶動導(dǎo)桿回縮，鴨嘴自動關(guān)閉。舵輪式穴播器理論分析：以舵輪的中心為原點，機器的前進方向為X軸，豎直向上為Y軸，則入土端的參數(shù)方程為：I工。JIVo渺+(月，+h)cosJI甜(f)疵IY。“t+)sin；to(t)&式中v一播種機前進速度風(fēng)一大輪盤半徑甜一大輪盤轉(zhuǎn)動的角速度t一播種機運動的時間石一入土端沿播種機前進方向的位移Y一入土端垂直方向的位移h一入土器在輪盤外的長度入土器入土端的運動軌跡為擺線，如圖27所示。三種成穴器方案分析9!磐4一：，f bz、藏，圖2-6舵輪式穴播器1舵輪輪盤2輪盤蓋3一輪軸 4一凸輪5一入土成穴器總成(23)遂壘固27舵輪式穴播器入土端運動軌跡固對于曲柄連桿式成穴器方案設(shè)計來說，取曲柄a=65em，連桿b=235cm，拖拉機前進速度為：v=2800mh=778cms，其入土頻率f=7，=2f44rads，將已知條件代入式(2-1)得fx=778tJ I y：65sin 44t+4552254225cos2 44t一226剛開始入土?xí)r，y=2cm代入上式得：t1：o0069s，t2=O0645s則膜孔的縱向尺寸為：Xq2一xtl V(t2-h)=778(00645-00069)448cm。對于回轉(zhuǎn)式成穴器方案設(shè)計來說，取曲柄R=45mm，u=44mds，將己知條件代入式(22)得f工=778t+45cos44tIy一45sin44t從初始狀態(tài)入土，t1-0，出土?xí)rt2=O0714s，則膜孔的縱向尺寸為：Xt2-xII=v(t2-h)+R(cos44t2cosZt4h)4344cm。對于舵輪式穴播器方案設(shè)計來說，取lk-220mm，b=80mm，=v(R+L)=26rads，將己知條件代入式(23)得：fx；778t 4-30COS26tI y一30sin26t某一入土器開始入土?xí)ry=22cm，則tz=03166s，出士時刻t2=O8917s，mq膜孔的縱向尺寸為：Xt2一Xtl=V(t2tO+(R3+h)x(cos26h-cos26h)”395cm a綜合比較上述三種成穴器設(shè)計方案，在拖拉機速度恒定28kinh)的情況下，其各自的優(yōu)缺點比較如下表所示：表21 三種成穴磊方案的優(yōu)缺點l 方案 膜孔大小 排種難易程度 工作阻力 作業(yè)平穩(wěn)性 制造難易程度l曲柄連桿式 448cm 較易 大 波動 難回轉(zhuǎn)式 3A4cm 難 中 波動較大 最難I 舵輪式 395 難 小 平穩(wěn) 難通過對三方案的比較，確認方案三最優(yōu)、方案一次之、方案二再次之。經(jīng)對比試驗，發(fā)現(xiàn)曲柄連桿式穴播器在正常機組作業(yè)速度下入土頻率需要5_7次渺，且土壤比阻較大時由于力矩大，造成上下運動摩擦力大。因此需要較大的入土力，這就要求地輪附著性能很好。頻率高、阻力和入土力大、地輪附著性能要求高都不利于工程實現(xiàn)或?qū)е略靸r過高。因此設(shè)計方案優(yōu)先采用方案三，而且方案三的膜孔大小比較適中，通過在輪盤內(nèi)部設(shè)置攤種環(huán)帶巧妙地解決了排種難的問題，完全能夠滿足排種的精度要求11”。212成穴器的運動方程10中國農(nóng)業(yè)人學(xué)碩士學(xué)位論文 第一二章覆膜穴播帆參數(shù)設(shè)計成穴器是地膜覆蓋播種機的關(guān)鍵部件之一，當舵輪式穴播器工作時，成穴輪沿鋪在地面上的塑膜滾動，入土器依次戳破薄膜壓入土中，在膜上打孔并擠壓出一定深度的穴坑。穴孔的形狀和大小與成穴器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運動參數(shù)有關(guān)【151。B圈28成穴器運動簡囝凡為成穴輪半徑 a為鴨嘴后面角，h為入土器在輪盤外的長度，H為播深， 日為鴨嘴轉(zhuǎn)角， Rh為鴨嘴最外端半徑，Rh-如+h=R+H， R為滾動半徑，R=RJ(18)，8為成穴輪滑移率， 滑移量AS=I。-2凡n1。：成穴輪轉(zhuǎn)ri圜時實際通過的距離， L為鴨嘴的寬度若成穴輪在地膜上滾動時作純滾動，則成穴輪輪緣上各點的運動軌跡是一擺線【1，而入土器是安裝在成穴輪外的錐體，所以入士器上各點的運動軌跡屬于余擺線。通過實際觀察及理論分析得知，成穴輪滾動時并非作純滾動，而是有一定量的滑移。如果考慮成穴輪的滑移對成穴器穴孔輪廓的影響，則入土器上各點的運動軌跡會因滑移量ks的不同而變化。為了對穴孔形成的過程便于分析，首先建立坐標系如圖2-8，X0t平面垂直于輪盤軸線，坐標原點O位于輪盤軸線以下R處，R=RJ(1-8)，在XOY平面上，輪盤的滾動實際上相當于半徑為R的圓沿OX的純滾動。那么打孔過程中鴨嘴上任一點的運動方程為其參數(shù)方程IX=等-Rsin扣r) 。2-4)16 、 (1y。墜一R+cos(oy)【 16 。式中R為鴨嘴上該點與輪盤軸心的距離；y為鴨嘴上任一點與輪盤軸心的連線，與鴨嘴中點與輪盤軸心連線之間的夾角。當鴨嘴上任點取在鴨嘴中點與輪盤軸心連線的右側(cè)時y角前取負號；當鴨嘴上任一點取在鴨嘴中點與輪盤軸心連線的左側(cè)時，y角前取正號。213穴孔形成過程分析2131特殊點的運動方程在打孔過程中，如圖2-8所示，四個特殊點A、B、C、D的運動方程-q-通過以F方法求出因為A、D兩點都在輪盤的圓周上，所以有RA=RD=R5 f 、h吖。叫媯ml面j(2-5)由此A點的運動方程為卜=等試sm p仇)h而R s-R s cos如叱) 犯吖D點的運動方程為fx。=而RsO-R s sin p+r。)k魯-R s cos p乃同理利用解析幾何可求出R。；墨竺!d絲(2-8)cos r日以跏怫忝甕百(2-9)尺c 4sinyc (210)yc 2口rctgc唧川一Ltga)】 (2-11)因此B點的運動方程為C點的運動方程為佗一12)(2-13)攀醬嗇一d蟣肌擊毒醬告一陬限2132穴孔的形成根據(jù)四個特殊點的運動方程，通過計算機可以得到不同掃值時成穴器打孔過程的模擬。從口=60。時的模擬圖可以得知，此時孔是由入土器近似于垂直地表的插入形成的，即近似于直插：并且只有在入土器達到穴孔最底端的時候，凸輪機構(gòu)才將鴨嘴打開，投種結(jié)束后凸輪機構(gòu)又將鴨嘴關(guān)閉。因而可以避免鴨嘴入士和出土過程中土壤自下而上地進入鴨嘴內(nèi)。當成穴輪盤半徑Rs一定時，隨著入土器高度h的不同和滑移量的不同，入土器打出穴孔的形狀也不相同，圖29為不同入土器高度在輪盤半徑Rs一定時所形成的穴形。影。、吣，f g，心 ，( 必 W 7(3) 【” (c) 【d)圖29入土器軌跡簡圈(a)SRo(b)S2 n h t(h+Rs)sin日=R0(c)S2Hh t(h+Rs)sine tRx e(d)s2h，h+RsR由圖2-9可以看出，成穴器穴形主要由鴨嘴外廓各點在土壤中運動軌跡的保絡(luò)線構(gòu)成。在穴孔輪廓形成的過程中，鴨嘴后面BC的作用是：在入土過程中擠壓土壤，在出土的過程中形成穴孔的左下方輪廓。鴨嘴后面CD的作用是：在入土的過程中形成穴孔的左上方輪廓，在出士的過程中不與土壤接觸【18l。鴨嘴前面AB的作用是：在入土的過程中擠壓土壤，形成穴孔右方輪廓。由穴孔形成過程可知，不同的滑移率形成穴孔的大小不同，當滑移率較大時，土壤塌陷的可能性較大，且鴨嘴出土?xí)rB點刮土的可能性較大。為使鴨嘴尖端B點出土?xí)r不刮土，應(yīng)使入土器運動的圈套形交點在地表以上I。那么入土器的參數(shù)應(yīng)滿足圖2-9(a)的運動要求，即)詈一膨一畈ji 。，由上式可知，隨著輪盤半徑R。和滑移率6的增大，保證入土器出土?xí)r尖端不刮土的h值也增加。214成穴器參數(shù)的分析與確定2141成穴輪線速度虬和機組前進速度由圖2-8和2-9可以看出，鴨嘴運動軌跡曲線形狀取決于成穴輪半徑Rs，入士器高度h回轉(zhuǎn)角速度u和機組前進速度t，。等參數(shù)。如果成穴輪的線速度等于機組的前進速度，即成穴輪中國農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章覆膜穴播機參數(shù)設(shè)計作純滾動則鴨嘴尖部的運動軌跡如圖29(a)所示，如果機組前進的速度太下成穴輪滾動的線速度，當此速差過大時，就會形成圖29(d)所示的鴨嘴運動軌跡說明鴨嘴在插入和拔出土壤的過程中存在水平方向的位移，存在擴張和撕裂膜孔的問題。要使鴨嘴不擴張或不撕裂膜孔、不挑膜，必須使鴨嘴在播深H時無水平方向的位移或位移很小。取機組前進速度為u。=28kmh。2142成穴輪半徑R。在覆膜穴播作業(yè)中，成穴輪的鴨嘴在膜上打出的膜孔的大小是衡量作業(yè)質(zhì)量的重要參數(shù)。為了有利于保溫和防風(fēng)，在不影響出苗的前提下，膜孔尺寸越小越好。理想膜孔直徑應(yīng)小于5cm，若膜孔尺寸過大，挑膜嚴重，覆土不良，將影響膜的保溫性和抗風(fēng)性，膜孔的橫向尺寸基本相當于入土器的物理尺寸，與機組前進運動關(guān)系不大，可不予比較。膜孔的縱向尺寸與機組前進運動及入土機構(gòu)運動形式關(guān)系較大，以下重點進行比較。為了減小膜孔尺寸的計算難度，先做以下假定：穴播機的速度的變化和成穴輪的下陷只對滾動半徑有影響；不計膜孔寬度的變化。據(jù)此條件建立膜孔模型。膜孔的大小可以用面積來衡量(由圖29)S；EdK式中：Ed膜孔縱長 K膜孔寬度因為假定K的變化不計，所以膜孔的面積由膜孔縱長決定。Ca=lX。一xa膜孔的最大長度置、可分別由下式計算得到其中(215)由29圖可看出。膜孔縱長為(216)卜。=告一等s帆axra) cz邗，阻一8amax=-arccosigis五C歷os YB+y。 (218)cosy+矗 、由式(2-17)和(2-18)可以得出，當心、L、h、6、口發(fā)生變化時，膜孔縱長j0郡將發(fā)生變化。其中當咫、6、a增大時，蘆0減少：當L、h增大時，C。增大；但是成穴輪半徑玩和鴨嘴高度h對膜孔縱長的影響較小，而、6和口對孔長的影響較大。從以上分析還可知設(shè)計穴播器時一般先確定輪盤半徑B和鴨嘴的個數(shù)，設(shè)給定的花生株距為f，滑移率為6則R。型墊二生! (219)” 勱由式2-19可知當鴨嘴個數(shù)屯增加，雖然可以提高成穴器滾動時的平穩(wěn)性，也可適當?shù)販p小膜孔的尺寸，但是輪盤半徑凡的增加，使穴播器的結(jié)構(gòu)和投種難度增加。因此選取fd=12t可得尺s=220ram。2143鴨嘴后面角a的確定14由圖2-9(a)可以看出，此時孔是近似于垂直地表的插入形成的，因而可以避免十壤白F而上進入入土器內(nèi)。在保證鴨嘴工作時不堵土不挖土的情況下鴨嘴后面角a可按下式確定s志 (220、經(jīng)計算后選取口=60。2144入土器高度h的確定入土器高度不僅影響孔深還影響出土?xí)r的尖端刮土，根據(jù)花生的插深要求H=50mm，據(jù)式h=k1Hcos(90。一口) (221)其中k121520，經(jīng)計算后選取h=80ram。2145入土器賁度L(入土管直徑)的確定根據(jù)成穴器的直徑和保證種子下落過程中不與打穴鏟發(fā)生碰撞口”在一般情況下取Lkzhtan90。一a J f222)其中七2=1112，經(jīng)計算后選取L=32mm。22排種器的理論分析與設(shè)計舵輪式穴播器所采用的排種器是一種外槽輪式排種器，它具有結(jié)構(gòu)簡單、充種性能好、種子尺寸適應(yīng)能力強等特點。221進種過程分析播種機工作時，成穴器大輪盤向前滾動，帶動外槽輪排種器使種箱內(nèi)的種子經(jīng)箱底漏種口、輸種管直接進入輪盤扇區(qū)，輪盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，帶動種子運動在鴨嘴進入到穴孔晟底端之前，種子在輪盤內(nèi)臟堆積，隨著輪盤的轉(zhuǎn)動種子堆積的形狀發(fā)生變化。如果種箱內(nèi)的漏種口寬度較小，則進入到入土器中的種子數(shù)量少；如果將漏種口寬度加大。則有足夠的種子從種箱進入到入土器囊種腔中等待播種。為了保證播種時每穴的穴粒數(shù)，確定種箱內(nèi)漏種口寬度為40ram。通過試驗和分析還可知當輪盤轉(zhuǎn)動時，對于長扁形種子來說(如玉米)，由于種子與輪盤的摩擦力足夠大(因為輪盤上有充填孔及充填孔內(nèi)充入種子的影響)。再加上長扁形種子不易回轉(zhuǎn)，因而在充種區(qū)緊貼輪盤內(nèi)徑一層種子，其重心運動的角速度u近似等于輪盤轉(zhuǎn)動的角速度。即t=對于圓形種子(如大豆，花生也可近似)，由于其易于回轉(zhuǎn)，因而在充種區(qū)緊貼輪盤內(nèi)徑一層種子，其重心運動的角速度u。近似為-=u2矧222充種過程分析排種器工作時，在重力作用下經(jīng)輸種管進入穴播器輪盤環(huán)帶的種子由環(huán)帶上分區(qū)分種裝置分配到各入土器的囊種腔內(nèi)，稱為充種。為保證充種完全、可靠，充種區(qū)應(yīng)有足夠的弧長，即當內(nèi)15套筒充填孔在充種區(qū)時，應(yīng)保證充填孔完全被種子覆蓋。設(shè)充種區(qū)開始位置角為吼，終止位置角為口2，則在充種區(qū)有蘭!墜型，一d (223)180 R。式中R為輪盤內(nèi)徑，d為內(nèi)套筒充填孔直徑充種開始位置角口。一般根據(jù)投種口的位置決定。當已知8時，即可由上式求出以，然后根據(jù)輪盤靜止時內(nèi)腔種子面的形狀可確定最低進種口位置11。圖210分析可知，保證充種的區(qū)域有一定的范圍，也即充種區(qū)終止位置角日：有一極限值口2。，。在此范圍內(nèi)作用在種子上的重力、離心力、摩擦力的合力背向輪盤軸心，使種子充入充填孔。而在巴。處，作用在種子上各力的合力在輪盤半徑方向的投影滿足下面韻平衡方程【矧仁 、弋 。，圖2-10島。分析簡圖012mRscos(三一日：)tan妒。g sin(三一日z。；)+i2R 224式中吼一種子與型孔的摩擦角g一重力加速度由此可得充種區(qū)終止位置角的極限值為 口：。訓(xùn)csin(迦g)一妒。+要 r225)由式2-25可知，隨輪盤內(nèi)徑R的增大、種子與型孔摩擦角妒，的減小、輪盤角速度鐘的增大日2。值增大，且i的變化對口2一值影響較大，而R的變化對口2。值影響較小。知道了82。后根據(jù)輪盤轉(zhuǎn)動時種子面的形狀，就可確定最高進種口位置【19l。223種子在輸種管內(nèi)的運動狀態(tài)輸種管是機械化穴搔機上的一個重要組成部分。了解和控制種子在輸種管內(nèi)的運動狀態(tài)是非常重要的。在試制了2BFXL-1型穴播機的排種器后，通過計算機模擬確定了較合適的輸種管形狀和尺寸，通過高速攝影，對花生種子在該輸種管內(nèi)的運動狀況進行了觀察和分析，最后可以歸結(jié)為，種子在輸種管內(nèi)的運動過程分成三段124l：從箱底漏種日出口到與輸種管接觸的階段；在輸種管內(nèi)運動的階段：從輸種管的出口到著地前階段。2231種子從漏種口出口到與輸種管接觸階段在箱底漏種口中，花生種子的長軸與槽輪的軸線方向一致并沿著該軸線方向運動。當種子離開排種輪的瞬間種子的運動狀態(tài)有以下幾種：當輪盤轉(zhuǎn)速較低時，種子按短軸方向傾斜落下：當輪盤轉(zhuǎn)速增加時仍有前一種狀態(tài)出現(xiàn)，16且有個別種子產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)之后落在輸種管上：當輪盤轉(zhuǎn)速再增加時，除部分種子按前面兩種狀態(tài)運動外，大部分種子則順著落在輸種管上。2232種子在輸種管內(nèi)的階段下面分析3種排種輪轉(zhuǎn)速下種子在輸種管內(nèi)的運動狀態(tài)。(11排種槽輪轉(zhuǎn)速為202 rmin時：此時的種子都是按短軸方向傾斜落在輸種管上。種子在輸種管上的運動大部分是滑動，也有滾動的種子。種子滑動時先是一端與輸種管接觸作傾斜滑動，然后逐漸增加接觸面積，直至接觸最大，在滾動時種子并不是純滾動，而是滾動的同時大部分都有滑動。種子在輸種管內(nèi)是滾動還是滑動與種子和輸種管接觸時的狀態(tài)有關(guān)，在接觸時，由丁種子與輸種管的碰撞而產(chǎn)生滾動，或?qū)幸欢ǖ哪Σ亮κ沟梅N子下部的運動速度比上韶要小，當上部的運動使其重心偏離出法線時，就會出現(xiàn)滾動的現(xiàn)象。f2)排種槽輪轉(zhuǎn)速為284rm in時：此時種子是斜著落下或翻轉(zhuǎn)后落在輸種管上，種子在輸種管上的運動狀態(tài)仍是滑動或滾動加滑動，滑動占大部分，滾動占小部分。滑動狀態(tài)有主要有兩種；一種狀況同(1)所述；另種狀況是種子翻轉(zhuǎn)著落在輸種管上，因此，種子在輸種管上滾動1-2次后開始滑動。滾動的情況則不同，有的種子在滾動時有彈跳旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。(3)排種槽輪轉(zhuǎn)速為381 rmin時：此時順著落在輸種管上的種子較多，滑動的比例減少，滾動的比例增加，由此可見，滾動的數(shù)目增加滑動時有(2)所述的兩種情況出現(xiàn)，但滾動情況F，有的種子有彈跳現(xiàn)象，有的種子在彈跳時有旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。2233從輸種管的出口到著地前階段在前面3種轉(zhuǎn)速下，種子在輸種管的投種口處都發(fā)生旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。224種子在輸種管內(nèi)的運動時間和速度表22種子在輸種管內(nèi)的運動時間和在輸種管投種口處的速度假設(shè)種子在輸種管內(nèi)的運動時問服從正態(tài)分布，將所得數(shù)據(jù)進行皮爾遜x 2檢驗，檢驗結(jié)果為：轉(zhuǎn)速為202 rmin和284 rmin時，在顯著性水平a_o01下接受假設(shè)；轉(zhuǎn)速為381fmfn時，在a：0005下接受假設(shè)?？傻贸鼋Y(jié)論：種子在輸種管內(nèi)的運動時間服從正態(tài)分布。由上表可以看出，種子在輸種管內(nèi)運動的時間隨著排種輪轉(zhuǎn)速的增加而減少，但由于在3種排種輪轉(zhuǎn)速下種子從種箱的漏種口排出時的初速度雖然不同，但由于碰撞的作用。使得它們的速度差別有所減小-又加之摩擦力的作用，使得它們在輸種管內(nèi)的運動時間有趨于一致的傾向。由表中的數(shù)據(jù)還可以看出，3種轉(zhuǎn)速下，種子在輸種管投種IZl處的速度是隨著排種輪轉(zhuǎn)速的增加而加大的但它們的差別不是很大。由于設(shè)定的機器前進速度為2。8kmh，經(jīng)過分折最后確定輸種管的長度為30mm，常規(guī)經(jīng)驗，排種管的水平傾角一般不能小于60。，所以取75。23本章小結(jié)f11三種穴播成穴器的方案設(shè)計都有各自的特點，但是經(jīng)過理論分析和實際的試驗效果，我們得出舵輪式成穴器設(shè)計方案工作可靠性高，實際作業(yè)平穩(wěn)，是一種比較理想的有前途的工作部件，這也是今后穴播機械設(shè)計發(fā)展的方向。(2)對入土器的工作過程進行理論分析和研究建立了八十器上各點的的運動軌跡方程：對穴形進行了理論分析，確定了影響穴孔大小的幾個參數(shù)：成穴輪半徑、鴨嘴的大小和形狀、機器前進速度、入土器高度等。(3)該穴播器采用外槽輪式排種器，排種槽輪使種箱內(nèi)連續(xù)排下的種子經(jīng)過輸種管落入輪盤分區(qū)分種環(huán)帶，然后進入內(nèi)套筒，它具有結(jié)構(gòu)簡單、充種性能好、種子尺寸適應(yīng)能力強等特點。(4)為了研究種子在輸種管內(nèi)的運動狀況，通過高速攝影，觀察和分析了幾種不同轉(zhuǎn)速下花生種子在潺種口、輸種管內(nèi)、從輸種管投種口到著地前3個階段的運動狀態(tài)，經(jīng)分析和檢驗可知，花生種子在輸種管內(nèi)的運動時間服從正態(tài)分布。18第三章凸輪的設(shè)計當舵輪式穴描器工作時，由于凸輪的轉(zhuǎn)動，推動V型塊帶動導(dǎo)桿產(chǎn)生上下運動，在穴孔最底端點將鴨嘴打開投種，投種結(jié)束后關(guān)閉鴨嘴出土，準備進行下一次充種，所以凸輪是投種過程最重要的一個零部件，凸輪的輪廓形狀就間接地決定了打孔和播種的準確性和一致性。凸輪設(shè)計就是根據(jù)功能需求確定從動件的運動規(guī)律，然后計算凸輪的輪廓曲線”。31凸輪機構(gòu)的尺度綜合凸輪的輪廓型形狀是由從動件所需要的運動規(guī)律決定的。從動件需要什么樣的運動，凸輪就相應(yīng)地有什么樣的輪廓形狀。一定的凸輪形狀，就決定從動件一個相應(yīng)運動規(guī)德。凸輪輪廓形狀與從動件的運動規(guī)律之間存在著一定的依存關(guān)系。圖3-1所示為尖端直動從動件盤狀凸輪機構(gòu)，最小向徑rn稱為基圓，e稱為偏距，為從動件的最大行程，u為凸輪的旋轉(zhuǎn)角速度由4。到占。凸輪旋轉(zhuǎn)角度用氐表示，由曰，到島凸輪旋轉(zhuǎn)角度用6，表示。圍31凸輪機構(gòu)32從動件常用運動規(guī)律Bt &圍32等速運動規(guī)律321等速運動規(guī)律見圖3-2所示，等速運動規(guī)律是指從動件在運動過程中作等速運動。在推程階段凸輪以等述o轉(zhuǎn)動并轉(zhuǎn)過運動角6。時，從動件等速完成的升程為h，從動件的運動方程為19s：生660hU=一60n=0o=。：=o對于回程階段，凸輪轉(zhuǎn)角由0到氏，從動件等速回到原位，其運動方程為S=而(166。)hV=I一氏口=0dSd6=一h60d 2sld#2=0322等加速等減速運動(拋物線)(31)(32)等加速等減速運動規(guī)律是指從動件在推程或回程中作等加速等減速運動，一般加速段和減速段加速度絕對值相等，相應(yīng)的運動時間，位移相同或凸輪角相等，如圖3-3。從動件運動規(guī)律如下：jj。一、7、j 、j&z I島I ；!圖3-3等加速等減速運動推程：等加速度段，凸輪轉(zhuǎn)角6由0到甌2，從動件運動2的距離。其運動方程為等減速階段，凸輪轉(zhuǎn)角由60Iz至,16。，方程為回程：，。絲d z60。；竺66；4h018=6j(33)dsld6 I 4h6 f6jd 2sd6 2-4h6；從動件繼續(xù)運動h2的距離到達最高點。從動件的運動s=hV_4hoJo口=一酊dsd6一攀蘆d 2sd6 2一一撕6：(34)等加速運動段，凸輪轉(zhuǎn)角由0到do2 ，從動件由最遠點返回h，2的距離。從動件的運動方程為鰳一睪礦一等64hta2扣一可出，枷-一萬4h 6d 2sld6 2一枷6：2(35)等減速運動階段，凸輪轉(zhuǎn)角由602到巧。1，從動件繼續(xù)運動h2的距離回到原位。其運動方程為21卵一一帆蛾魚意百扣籌”礎(chǔ)2一等”嘲4hc02 (36)”rdsld6：4h(6了百-一6：)0n323余弦加速度運動(簡諧曲線)余弦加速度運動規(guī)律是指從動件在推程或回程運動時加速度按余弦規(guī)律變化。其運動表示如下圖3-4所示。、 、，：，6。、，。，j，：=；圖3-4余弦加速度運動規(guī)律推程：凸輪轉(zhuǎn)角6由0到氏，從動件運動一個h的距離到達最遠位置。從動件的運動方程為一h-2【1_cos(博。-6)V。哿26 s洫隆)。 l氏Ja。等cos”1萬娜【瓦o J刪扣去26 sn隆) I d。 Jd Zsld6 2騫262 cosI 6。 J(37)回程：凸輪轉(zhuǎn)角6由。到氏，從動件由最遠位置回到原位。從動件的運動方程為弘h-：【1+cos博(旦-6)摯等COS26口=一_IO Io佗 l 60 Jdsd6 ah26叫刊o Id01 J擴sd6 2=-嘉cos324正弦加速度運動(擺線)(38)正弦加速度運動規(guī)律是指從動件在推程或回程運動時其加速度按正弦規(guī)律變化。其運動規(guī)律表示如下圖35所示：一4F一61 一、 ：I 。、jl囝3-5正弦加速度運動規(guī)律推程：凸輪轉(zhuǎn)角6由0到60，從動件運動一個h的距離到達最遠位置。從動件的運動方程為s=言一去stn(署a)V；等一。s(籌a)a。警咖俐 p。，出，d6=j；【-一。s【署6)如腳2。爭tn睜)回程：凸輪轉(zhuǎn)角6由。到，從動件回到原位，從動件的運動方程為式2375FG圍415懸掛狀態(tài)米所以拖拉機可懸掛機構(gòu)注：艷套機構(gòu)重心距離后輪支點095m由于O點受的彎曲應(yīng)力晟大，所以以O(shè)點計算，如圖415彎曲截面系數(shù)W。3335cm3=Fmawv=1120335=3155Mpa查強度取40#鋼再計算受拉強度A=31415Dt=31415003=FO拉A=126MPa遠小于所選材料的強度極限。經(jīng)過以上分析可知，泰山一12拖拉機可懸掛該覆膜穴播機。452機具在生產(chǎn)實踐中的效益(一)機具生產(chǎn)成本分析I、生產(chǎn)成本材料費：按使用鋼材240千克、平均價格4元千克計算，材料費用為：240千克臺4元千克=960元臺加