畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-中耕施肥機(jī)的設(shè)計(jì)【中耕施肥作業(yè)機(jī)】

引言1.1研究或設(shè)計(jì)的目的和意義中耕松土除草是我國(guó)農(nóng)業(yè)精耕細(xì)作中非常重要的過(guò)程。中耕是將地表鋤松、翻土壤、消滅行間與苗間雜草，提高地溫促使有機(jī)肥料分解，還可將土壤毛細(xì)管切斷，減少水分蒸發(fā)，起到蓄水保墑作用，既保持了地面疏松干燥，減少植株周圍的空氣相對(duì)濕度，減少病害發(fā)生的機(jī)會(huì)，又可保持地表下土壤有一定濕度；另外，中耕可消除土壤板結(jié)，改善土壤的物理化性狀，增加土壤的透氣性，為作物生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造良好的條件。農(nóng)作物的行間中耕作業(yè)主要包括：松土、表土破板結(jié)、間苗、除草、追肥及行間開溝培土等。中耕作業(yè)用工量多、時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大，在棉區(qū)約占總用工量的30-50%。作物行間采用機(jī)械中耕，不僅是為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，還在于達(dá)到增產(chǎn)、增收的目的。作物行間的深中耕、培土、追肥等項(xiàng)中耕作業(yè)，由人、畜力進(jìn)行往往因無(wú)法達(dá)到作業(yè)質(zhì)量好、管理及時(shí)的要求而影響產(chǎn)量。因此，中耕施肥機(jī)的研究，是發(fā)展高產(chǎn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。我國(guó)東北，新疆地區(qū)農(nóng)墾系統(tǒng)國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)是糧食，棉花，有作物的主要生產(chǎn)基地，農(nóng)產(chǎn)的一個(gè)機(jī)務(wù)隊(duì)的作業(yè)服務(wù)規(guī)模而在萬(wàn)畝以上，地塊長(zhǎng)度超過(guò)800m。使用大型中耕施肥機(jī)組有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)及其經(jīng)濟(jì)效益，是田間作業(yè)的主要裝備之一。廣大農(nóng)村的農(nóng)戶科技致富，經(jīng)濟(jì)收入逐年增加，科學(xué)種田觀念的神話，將促進(jìn)農(nóng)戶對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)具加大投資力度。物美、價(jià)廉、質(zhì)優(yōu)的中耕施肥機(jī)具產(chǎn)品，將成為農(nóng)村的暢銷產(chǎn)品。因此，提高中耕施肥機(jī)械產(chǎn)品科技含量的研究，必須提到日程。在進(jìn)一步提高提案件作業(yè)性能與質(zhì)量，減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善人的勞動(dòng)條件，也可以加強(qiáng)環(huán)保1.2研究或設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外中耕施肥機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)(1)國(guó)外中耕機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)國(guó)外中耕機(jī)械種類較多，主要用于休閑地管理及作物行間的中耕。在干旱地區(qū)或丘陵地帶為防止土壤水分蒸發(fā)和水分流失，使用重型中耕機(jī)滅茬取得較好效果。這種全面中耕機(jī)耕深38cm左右。工作部件有彈性及剛性鋤齒，鏟柄裝有安全彈簧，保險(xiǎn)螺栓或保險(xiǎn)銷等安全裝置。鏟多呈S形，鏟的安裝距離為16~25cm，分為3~4排安裝，以增強(qiáng)土壤通過(guò)性和防止堵塞。寬幅為牽引式，分3~5組，運(yùn)輸時(shí)折疊。行間中耕機(jī)大多采用后懸掛式，也有前懸掛式的機(jī)具。廣泛用于糧棉中耕的通用型中耕機(jī)品種很多，如丹康斯基爾公司生產(chǎn)的VRC系列懸掛式中耕機(jī)，有2~12行5種規(guī)格。其中8~12行的為折疊型，幅寬2.5~9.5m，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的平行四連桿仿形機(jī)構(gòu)及無(wú)壓橡膠仿形輪，工作部件有S形振動(dòng)彈齒，作業(yè)速度在深15cm時(shí)為8~12km/h，每根彈齒需功率1~2馬力。驅(qū)動(dòng)型中耕機(jī)在歐美國(guó)家使用越來(lái)越多。這種工作部件碎土性好，不易纏草，耕后地表平整，與其他部件容易組合成松土、滅茬、除草、施肥等復(fù)式作業(yè)。意大利旋轉(zhuǎn)中耕機(jī)生產(chǎn)廠約有14家，有多種類型刀片，刀軸轉(zhuǎn)速119~270r/min，行走速度2.5km/h左右，通過(guò)增減刀片可改變幅寬，機(jī)架裝有可調(diào)的限深輪，耕深10~12cm。刀片有鉈形、直角形、葉形、L型和弧形。中耕機(jī)的機(jī)架，牽引的為框架式，懸掛式的多為單梁式，普遍采用矩形鋼管;折疊及耕深調(diào)節(jié)采用液壓油缸操作。工作部件主要是鏟式部件，為中耕機(jī)的基本型。大多數(shù)鏟式工作部件均已安裝彈簧松脫裝置，及各種類型的彈性鏟柄，最大的松脫力達(dá)100kg。S形彈齒工作時(shí)能產(chǎn)生前后中均勻的作用保證耕深均勻，抖松草根并拋擲地表，達(dá)到碎土，滅草的良好效果。單雙翼鏟張角趨于減小，以增強(qiáng)鏟子排除雜草的能力，中耕后的地表平整。單翼鏟由于入土性差，側(cè)壓力不平衡，近年來(lái)中耕機(jī)趨向不用單翼鏟，而代之采用各式護(hù)苗器。旋轉(zhuǎn)鋤主要用于作物苗期苗行的松土，直徑350~500mm，滾動(dòng)阻力小。(2)國(guó)外中耕機(jī)械發(fā)展趨勢(shì)向?qū)挿咝Оl(fā)展。為了提高生產(chǎn)率，大力發(fā)展大功率高效機(jī)具，提高作業(yè)速度(有的可達(dá)12km/h)，增加機(jī)組耕幅。如加拿大莫里斯公司生產(chǎn)的桿式中耕機(jī)，幅寬15m，該國(guó)用于少耕法的全面中耕機(jī)幅寬達(dá)18m。當(dāng)前重點(diǎn)解決最佳機(jī)器工作速度與幅寬如何配置使功率利用率最高。發(fā)展聯(lián)合機(jī)組。采用行間中耕與噴霧、噴灑除草劑聯(lián)合作業(yè)、中耕播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)等。采用電子等高新技術(shù)。采用電子攝像機(jī)裝在拖拉機(jī)機(jī)架下，監(jiān)視器和顯示管置于機(jī)手可見處，監(jiān)視后懸掛中耕機(jī)的作業(yè)狀況，便于機(jī)手操作。反射鏡監(jiān)視裝置，拖拉機(jī)手通過(guò)兩個(gè)可調(diào)節(jié)的平面鏡看到作物苗在中耕機(jī)護(hù)苗器內(nèi)的狀況。國(guó)外正在研究火焰除草、微波除草等技術(shù)，這樣就沒(méi)有化學(xué)藥劑殘留和空氣污染。德、丹麥在研究一種振動(dòng)式中耕機(jī)，利用振動(dòng)將雜草除掉并拋擲土表枯死。另外，采用專業(yè)化程度較高的自走式中耕機(jī)是機(jī)械化水平較高地區(qū)的一種趨勢(shì)，雖然機(jī)具費(fèi)用較高，但是用調(diào)節(jié)及作業(yè)前準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單方便。(3)國(guó)外施肥機(jī)械現(xiàn)狀及技術(shù)水平美國(guó)1987年平均施化肥93kg/hm2，法國(guó)達(dá)299kg/hm2，德國(guó)487kg/hm2。施用肥料是國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要環(huán)節(jié)。除播種機(jī)械帶有施肥裝置外，國(guó)外還大量使用專用的施肥機(jī)械用于整地前撒播、中耕施肥、改良土壤等。該類機(jī)具有化肥施肥機(jī)和有機(jī)肥施肥機(jī)。固體化肥撒肥機(jī)有全幅式、轉(zhuǎn)盤離心式、擺動(dòng)式等，廣泛使用的是離心式撒肥機(jī)，有單、雙圓盤，生產(chǎn)率高。液體化肥在美國(guó)30年代首先使用，現(xiàn)在已在加拿大、丹麥等國(guó)普遍使用。液氨易揮發(fā)，一般采取深溝施肥和注入施肥。美國(guó)生產(chǎn)的700型液氨施肥機(jī)用施肥刀開深溝將液氨施入其中，這種方法易傷作物根系。最好的方法是注入施肥，如前蘇聯(lián)的MBY-3型施肥機(jī)，工作部件用旋轉(zhuǎn)式針狀注肥器。美國(guó)新研制了一種液氨注施裝置，即液氨由耕作機(jī)械后面的槽經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器進(jìn)入轉(zhuǎn)換器，在其中受冷達(dá)－33℃，形成85%的液體和15%的蒸汽，然后通過(guò)分配導(dǎo)管撒到較淺的土中，耕作機(jī)具立即覆土。有機(jī)肥料能夠給作物增加養(yǎng)分，又能調(diào)節(jié)土壤微生物的營(yíng)養(yǎng)、改善土壤物理化學(xué)狀態(tài)，提高肥力，有機(jī)肥比化肥便宜，因此世界各國(guó)都很注意有機(jī)肥料的生產(chǎn)和使用。家畜糞尿用固液分離機(jī)將液體與固體成分通過(guò)擠壓或分離篩分離，固狀物經(jīng)與土及粉碎了的植物秸稈混合發(fā)酵，晾干后施用或制成顆粒肥料施用。分離的液體肥料置于儲(chǔ)罐直接施用。一般采取土壤耕作部件與液肥罐掛在一起，一邊深開溝一邊施肥。施肥深度達(dá)40cm。配18~37kw拖拉機(jī)，加工能力為200~250kg/h。固體廄肥采用輸送帶式和甩鏈?zhǔn)綆嗜霾C(jī)施用。典型的有前蘇聯(lián)生產(chǎn)的1-TY-325型單軸半懸掛廄肥撒肥機(jī)及雙軸式，還有側(cè)向牽引式底架撒肥機(jī)、堆肥堆條撒肥機(jī)，及德國(guó)門格勒公司生產(chǎn)立式四列擊肥軸撒肥機(jī)均屬輸送帶式撒肥機(jī)。英國(guó)霍華德公司生產(chǎn)的SPR250型甩鏈?zhǔn)蕉逊嗜龇蕶C(jī)便屬于后一種型式。(4)國(guó)外施肥機(jī)械發(fā)展趨向增大播幅，增加裝載量。荷蘭施維格斯公司的雙圓盤離心式撒肥機(jī)撒幅17m;日本有光工業(yè)公司生產(chǎn)的背負(fù)式萬(wàn)能撒肥機(jī)撒幅20~30m;前蘇烏克蘭研制的化肥氣動(dòng)撒肥機(jī)，幅寬達(dá)20~50m。裝載量的增加也是目前國(guó)外施肥機(jī)械發(fā)展的一個(gè)趨向，如蘇聯(lián)生產(chǎn)的施肥機(jī)械牽引式達(dá)10t，液體廄肥撒肥機(jī)達(dá)22~24t。改善運(yùn)肥裝肥機(jī)械。法國(guó)呂卡公司生產(chǎn)一種牽引式自走式裝肥撒肥機(jī)，撒肥機(jī)的轉(zhuǎn)輪既可裝肥又可撒肥。尤其利用自走式施肥機(jī)以提高生產(chǎn)率，并同時(shí)配備自卸式運(yùn)輸設(shè)備，如美國(guó)Rikel公司生產(chǎn)的TwinLouder型雙箱式汽車裝載機(jī)，1min可往施肥機(jī)裝肥4t，Killebur公司的汽車液壓裝載機(jī)具有單獨(dú)的傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)用以帶動(dòng)裝載部件給正在田間作業(yè)的自走式和牽引式機(jī)具肥箱裝肥。國(guó)外使用的自走式施肥機(jī)裝備大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)(150~350)，并用寬斷面低壓輪胎及低位重心，以保證在坡地作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定。作業(yè)速度可自己選擇，達(dá)40km/h。發(fā)展聯(lián)合作業(yè)機(jī)組，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。聯(lián)合作業(yè)機(jī)組始終是國(guó)外農(nóng)機(jī)具發(fā)展的趨勢(shì)。施肥機(jī)械同時(shí)與耕耘、作畦、平壟等作業(yè)一起進(jìn)行。改進(jìn)工作部件的使用性能，和通過(guò)更換工作部件，使施肥機(jī)械可以進(jìn)行施化肥、廄肥、撒石灰、運(yùn)牧草及給畜舍供給草，使施肥機(jī)一機(jī)多用。1.2.2國(guó)內(nèi)中耕施肥機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題（1）國(guó)內(nèi)中耕機(jī)械存在的問(wèn)題品種單一，不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。目前生產(chǎn)上應(yīng)用的中耕機(jī)基本上就是后懸掛式行間中耕機(jī)一種。這種機(jī)型存在問(wèn)題是①四桿鉸接處易磨損，磨損后易晃動(dòng)，影響作業(yè)質(zhì)量;②鑿式松土鏟工作時(shí)易掛帶殘膜、作物殘茬(稈)，從而損壞作物幼苗。同時(shí)，鑿式深松鏟工作時(shí)碎土能力差，易掀起大的土塊，容易損壞作物幼苗且易跑墑;③工作速度慢，效率低，不能滿足深中耕的農(nóng)業(yè)要求。驅(qū)動(dòng)型中耕機(jī)碎土性能好，不易纏草。我國(guó)曾進(jìn)行過(guò)研究，但未在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)這一機(jī)型的研究。另外，應(yīng)加強(qiáng)中耕與噴霧，噴灑除草劑，中耕與收膜等聯(lián)合作業(yè)機(jī)的研究。（2）國(guó)內(nèi)施肥機(jī)械現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題目前的施肥方式有①與犁地相結(jié)合的全層施肥，即將肥料撒于地表，然后由犁耕翻入土;②播種時(shí)施種肥;③中耕追肥;④葉面施肥。將肥料撒于表，然后翻入土的全層施肥方式存在的問(wèn)題是，①撒肥與翻地兩道作業(yè)之間間隔時(shí)間較長(zhǎng)，肥料在地表容易揮發(fā);②翻地時(shí)由于扣壟不嚴(yán)，有一部分肥料仍在地表或淺土層，容易揮發(fā)，造成損失。種肥按要求應(yīng)施于種子5cm以下，種側(cè)3~5cm，目前的施肥機(jī)構(gòu)很難達(dá)到這一要求，造成種肥的浪費(fèi)。液氨施肥與等量的氮肥相比，可使棉花增產(chǎn)10%以上，液氨施肥操作方便，適于大面積機(jī)械化作業(yè)，可降低成本30%，尚有待于進(jìn)一步推廣。（3）中耕施肥機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)東北、新疆地區(qū)農(nóng)墾系統(tǒng)國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)是糧、棉、油作物的主要生產(chǎn)基地，農(nóng)場(chǎng)一個(gè)機(jī)務(wù)隊(duì)的作業(yè)服務(wù)規(guī)模約在萬(wàn)畝以上．地塊長(zhǎng)度超過(guò)800m。使用大型中耕施肥機(jī)組有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)及經(jīng)濟(jì)效益，是田間作業(yè)的主要裝備之一。廣大農(nóng)村的農(nóng)戶科技致富，經(jīng)濟(jì)收入逐年增加，科學(xué)種田觀念的深化，將促進(jìn)農(nóng)戶對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)具加大投入力度。物美、質(zhì)優(yōu)、價(jià)廉的中、小型中耕施肥機(jī)具產(chǎn)品，將成為農(nóng)村的暢銷產(chǎn)品。因此，提高中耕施肥機(jī)械產(chǎn)品科技含量的研究，必然提到日程。在進(jìn)一步提高田間作業(yè)性能與質(zhì)量、減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度、改善人的勞動(dòng)條件、增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)等方面的技術(shù)課題，也勢(shì)必受到關(guān)注。我國(guó)中耕施肥機(jī)械主要產(chǎn)品的研究設(shè)計(jì)水平，經(jīng)過(guò)幾十年的努力，在產(chǎn)品品種和設(shè)計(jì)技術(shù)水平上，完全可以與國(guó)外同類產(chǎn)品當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)媲美。但在制造工藝技術(shù)水平方面，仍需多方努力去突破、提高。制造出性能一流、價(jià)格合理、外觀上乘的名牌產(chǎn)品，創(chuàng)造打人國(guó)際市場(chǎng)的硬優(yōu)勢(shì)。展望新世紀(jì)開頭十年，中耕施肥機(jī)械產(chǎn)品的研制，應(yīng)當(dāng)在以下的新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展和探索，①寬幅、高效的大型中耕施肥機(jī)，會(huì)繼續(xù)使用發(fā)展，仍是方向性的產(chǎn)品。②采用新技術(shù)，提高調(diào)節(jié)、保養(yǎng)和操作的自動(dòng)化水平。研究解決行間中耕施肥機(jī)自動(dòng)調(diào)行、自動(dòng)避讓、自動(dòng)調(diào)節(jié)耕深、自控施化肥、電子選優(yōu)間苗等新機(jī)型。③增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，研究發(fā)展環(huán)保型防除雜草的產(chǎn)品體系減少或消滅化學(xué)除草劑所造成的環(huán)境污染。④新材料、新工藝的研究，在中耕施肥機(jī)產(chǎn)品上的采用將有更多新的突破。1.3任務(wù)要求及目標(biāo)中耕、施肥是我國(guó)農(nóng)業(yè)精耕細(xì)作的重要環(huán)節(jié)之一，是保護(hù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)不可缺少的重要措施。中耕的主要作用是疏松土壤，增強(qiáng)透氣性，提高地溫；切斷土壤中的毛細(xì)管，保墑抗旱；改善土壤的物理性狀，提高土壤肥力；消滅蟲害。近年來(lái)，農(nóng)田大量使用除草劑除草，因除草劑降解產(chǎn)生有毒物質(zhì)造成環(huán)境的污染越來(lái)越引起人們的關(guān)注，除草劑的使用還會(huì)影響小麥分蘗，減少成穗率．中耕施肥多采用噴施法，肥料噴灑于作物葉片上，肥料利用率低，經(jīng)濟(jì)效益差．針對(duì)以上問(wèn)題，有必要設(shè)計(jì)一種新型高效的保護(hù)性耕作的中耕除草施肥機(jī)械。2中耕松土除草施肥機(jī)械的構(gòu)造與工作原理2.1中耕除草的作用及農(nóng)業(yè)技術(shù)要求我國(guó)農(nóng)田雜草種類繁多，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是利用栽培管理措施如翻耕、中耕、手拔等方法來(lái)防除農(nóng)田雜草，這些方法花工多、勞動(dòng)強(qiáng)度大?，F(xiàn)在，花絮二除草劑廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物滅草，既省工又節(jié)本，對(duì)農(nóng)業(yè)豐收起了很大的作用。但有些農(nóng)戶在施用除草劑后，以為草已除掉，就不要中耕了。其實(shí)，除草劑只能除草，代替不了中耕，中耕除了除草外，還有其他多種作用：（1）增加土壤通氣性。中耕松土后，大氣中的氧氣不斷進(jìn)入土層，二氧化碳不斷從土層中排出，因?yàn)檗r(nóng)作物的呼吸作用旺盛，吸收能力加強(qiáng)，從而生長(zhǎng)更加茂盛。（2）增加土壤有效養(yǎng)分含量。中耕松土后，土壤微生物因氧氣充足而活動(dòng)旺盛，大量分解和釋放土壤潛在養(yǎng)分，提高土壤養(yǎng)分的利用率。（3）調(diào)節(jié)土壤水分含量。干旱時(shí)中耕，能切斷土壤表層的毛細(xì)管，減少土壤水分向土表運(yùn)送，減少蒸發(fā)散失，提高土壤的抗旱能力。（4）提高土壤溫度。中耕松土，能使土壤疏松，受光面積增大，吸收太陽(yáng)輻射能增強(qiáng)，散熱能力減弱，并使熱量很快向土壤深層傳導(dǎo)，提高土壤溫度。尤其對(duì)粘重緊實(shí)的土壤進(jìn)行中耕，效果更為明顯，可使種子發(fā)芽，幼苗快長(zhǎng)。中耕的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求是除凈雜草、松土并追施化肥。因此中耕機(jī)工作部件既需要有良好的除草性能又不被雜草纏結(jié)，同時(shí)耕后土表必須平整，以減少土壤水分蒸發(fā)。此外，在選擇土壤部件的形式時(shí)，須保證其松土而不粉碎、不亂土層的性能。中耕機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)行距和松土深度，工作部件應(yīng)能調(diào)節(jié)。同時(shí)工作部件還應(yīng)能適應(yīng)土表起伏，保證耕作時(shí)工作部件的穩(wěn)定性。農(nóng)作物苗期行間中耕時(shí)，有可能被工作部件損傷或被土壤掩埋，為了避免發(fā)生這種情況，應(yīng)將中耕機(jī)工作部件配置于距苗行一定距離處。護(hù)苗帶的寬度取決于作物的種類及品種，生長(zhǎng)程度，松土深度，播種質(zhì)量（苗行的直線性）以及當(dāng)中耕機(jī)作業(yè)時(shí)工作部件在垂直面上的水平偏斜度。顯然，中耕機(jī)工作部件于水平面內(nèi)越穩(wěn)定，則護(hù)苗帶的寬度可減小。2.2中耕施肥機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理中耕施肥機(jī)采用三點(diǎn)懸掛方式與拖拉機(jī)后懸掛相連，作業(yè)開始前，要根據(jù)谷子中耕農(nóng)藝要求和谷子行距，調(diào)整開溝部件的位置，并調(diào)節(jié)外槽輪的長(zhǎng)度，以調(diào)整施肥量。調(diào)整完成后機(jī)具就可以進(jìn)入田間開始作業(yè)。作業(yè)開始時(shí)，中耕機(jī)降落下來(lái)，地輪與土壤接觸，施肥開溝器插入土中；當(dāng)機(jī)組前進(jìn)時(shí)，地輪隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，施肥開溝器切開土壤開出肥溝，同時(shí)，地輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)力經(jīng)鏈條傳給排肥部件，帶動(dòng)外槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使肥料排出，排出的肥料經(jīng)導(dǎo)肥管，落到開溝器開出的肥溝里，然后覆土裝置開始覆土，這樣最終完成開溝、施肥、覆土的整個(gè)中耕過(guò)程。工作狀態(tài)如圖2-1所示:1.地輪2.鏈條3.肥箱4.開溝裝置5.覆土裝置圖2-1中耕施肥機(jī)2.2.1開溝部件的性能要求（1）所開出的肥溝直線度要高，深度一致性好，且溝深達(dá)到谷子施肥的農(nóng)藝要求；（2）不翻動(dòng)土層，以防掀起的土塊壓倒谷苗或造成谷苗根部松動(dòng)；（3）開溝器能夠快速入土和切土，工作穩(wěn)定可靠，受外界環(huán)境干擾小；（4）工作過(guò)程中不纏草；（5）工作阻力相對(duì)較??；（6）具有較高的強(qiáng)度、硬度，耐腐蝕，耐磨損以及不易粘土；（7）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，調(diào)整維護(hù)方便快捷。2.2.2排肥器的使用要求(1)排量均勻、穩(wěn)定，可靠性強(qiáng)，工作過(guò)程中受地型起伏狀況的影響要??；(2)排肥量易于調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)的范圍較大，要能滿足谷子施肥的農(nóng)藝要求；(3)排肥部件要能夠播施目前市場(chǎng)上常見的的大多數(shù)種類的肥料；(4)便于制造、使用、維護(hù)和保養(yǎng)。2.2.3中耕機(jī)地輪的性能要求：圖2-2地輪（1）田間作業(yè)時(shí)，地輪既要有足夠大的附著力，又要有較小的滾動(dòng)阻力；（2）滑移率低,保證動(dòng)力提供的穩(wěn)定性和持續(xù)性；（3）對(duì)高低起伏的地表特征要有足夠的適應(yīng)能力；（4）具有較高的承載性能、緩沖性能和高耐磨性；（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，維護(hù)方便,工作可靠。2.3主要技術(shù)性能指標(biāo)（1）配套動(dòng)力：118.4～148kW；（2）肥箱總?cè)萘浚?000～25000L；（3）作業(yè)速度：5～7km/h；（4）行間除草率：≥85%；（5）傷苗率：≤5%；（6）深松深度：15～20cm；（7）耕深穩(wěn)定性變異系數(shù)：≤15.0%；（8）溝深浮土厚度：4060mm；（9）起壟（培土）行距一致性變異系數(shù)：≤13.0%。3關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)3.1開溝部件的設(shè)計(jì)圖3-1開溝器開溝培土器用于中耕作物的行間培土和開灌溉溝。當(dāng)作物生長(zhǎng)到一定的高度時(shí)，在行間將已疏松的土壤培至作物根莖部，行間則形成壟溝。為確定工作部件的設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)：（1）將土壤按已定溝底寬度切開，并分向兩側(cè)，在這個(gè)過(guò)程中土壤產(chǎn)生破碎，（2）使土壤沿兩側(cè)向后傾斜運(yùn)動(dòng)上升，達(dá)到預(yù)定溝邊時(shí)，推向壟中心，使土壤按自然休止角形成要求的壟形。培土部件應(yīng)滿足以下要求：（1）壟形規(guī)整。 （2）適應(yīng)不同行距作業(yè)。（3）培成壟后，溝底應(yīng)有適量松土。（4）工作阻力小，作業(yè)穩(wěn)定。主要參數(shù)為行距L（通常為50～70cm），溝底寬(一般為8～10cm)，壟頂寬（一般為6～10cm），溝底至壟頂總高，開溝深度，壟壁土壤自然休止角（一般為40°～50°）。設(shè)為培土器壟臺(tái)所需的土壤斷面：（3-1）工作部件由溝內(nèi)挖出的土壤體積應(yīng)等于：（3-2）應(yīng)與相等，但土壤經(jīng)工作部件疏松、翻轉(zhuǎn)、體積增大，須增加膨松系數(shù)，所以需土量與出土量應(yīng)滿足下式：（3-3）實(shí)驗(yàn)證明，膨松系數(shù)可取。（3-4）（3-5）（3-6）由式（3-5）和（3-6）可得：（3-7）將，，，，帶入式（3-6）和（3-7）則可以得到：3.2機(jī)架的設(shè)計(jì)機(jī)架主要由上懸掛架、下懸掛架、主梁和副梁構(gòu)成，原機(jī)架設(shè)計(jì)為可拆卸的組裝結(jié)構(gòu)，主梁為120×120mm的16Mn矩形方鋼管，副梁為100×100mm的矩形方鋼管。本次設(shè)計(jì)的懸掛架的主梁和副梁均采用材料為16Mn、100×100mm的矩形方鋼管，壁厚為8mm。上下懸掛架采用厚度為16mm的鋼板焊接而成。如圖3-2所示：圖3-2整體機(jī)架3.2.1機(jī)架的強(qiáng)度校核機(jī)架是由100×100×8300mm矩型鋼（主機(jī)架長(zhǎng)梁）與250×100×100mm矩形鋼（主機(jī)架短梁）焊接而成。其材料為HT200，該材料是一種低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的力學(xué)性能和工藝性能。相關(guān)材料性能如表1所示。表3-1機(jī)架材料屬性表抗拉強(qiáng)度屈服極限泊松比彈性模量密度470～660MPa345MPa0.312.12×MPa7850kg/m3計(jì)算機(jī)架的總重量：首先計(jì)算機(jī)架的總體積:（3-8）（3-9）所以機(jī)架的總體積為：（3-10）由于表3-1中給出材料的密度性能為，所以此處將其分析成施加到主機(jī)架長(zhǎng)梁上的均布載荷。每個(gè)株間除草作業(yè)單體重約68kg，在不考慮外力的情況下，安全系數(shù)取1.5，則對(duì)懸掛架施加約束P=68×1.5=102kg的載荷，還有向上的支反力也是由每個(gè)除草單體傳遞給支架的，所以也簡(jiǎn)化為均勻分布的載荷，參照旋耕機(jī)的支反力為2656N，中耕機(jī)在前進(jìn)過(guò)程中受到土壤對(duì)它相反方向的阻力的作用，參照旋耕機(jī)的阻力為3410N。從圖中可以看出，除草單體對(duì)機(jī)架的主要壓力在長(zhǎng)梁上，短梁基本上不受什么影響，由于在機(jī)架橫梁的中間還有懸掛架，相當(dāng)于把機(jī)架在中間固定，可以把一個(gè)長(zhǎng)梁簡(jiǎn)化成兩個(gè)懸臂梁進(jìn)行受力分析，受力分析如圖3-3所示：FrLBF阻AFA載荷qG1中耕機(jī)前進(jìn)方向22FrLBF阻AFA載荷qG1中耕機(jī)前進(jìn)方向2211L圖3-3支架的受力圖在上圖中，水平面上的受力分析如下：（3-11）（3-12）（3-13）帶入數(shù)的（3-14）對(duì)1-1取矩得：（3-15）對(duì)2-2取矩得：（3-16）在豎直面上受力分析得：（3-17）所以彎矩方程為：（3-18）所以總的彎矩方程為：（3-19）機(jī)架受到的彎矩圖如圖3-4所示：MAV(N?m)MH(N?m)00MAV(N?m)MH(N?m)0011729.214151.5M(N?m)014151.5-9355.5L/2X（m）X（m）X（m）L圖3-4機(jī)架的彎矩圖從上圖可以看出，在校核材料的強(qiáng)度時(shí)，限定最大切應(yīng)力不得超過(guò)許用應(yīng)力，于是強(qiáng)度條件為：查表1可得，取安全因數(shù)，則，這樣看來(lái)長(zhǎng)梁的強(qiáng)度是足夠的，從總體上看機(jī)架的強(qiáng)度也是足夠的。3.2.2機(jī)架的剛度校核機(jī)架在水平面上單獨(dú)受到的重力時(shí)所產(chǎn)生產(chǎn)生的變形為：（3-20）（3-21）此時(shí)機(jī)架端截面最大的轉(zhuǎn)角為：（3-22）最大的撓度為：（3-23）在水平面上機(jī)架單獨(dú)受到的均勻載荷時(shí)所產(chǎn)生產(chǎn)生的變形為：（3-24）（3-25）此時(shí)的機(jī)架截面最大轉(zhuǎn)角和撓度分別為：（3-26）（3-27）所以機(jī)架的截面最大轉(zhuǎn)角和撓度是：（3-28）把，，,和代入式（3-28）中得：3.3傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)中耕除草施肥機(jī)上的排肥器大多用地輪或鎮(zhèn)壓輪輪通過(guò)適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)。為使排肥器與機(jī)器的前進(jìn)速度同步，以保證排肥量和排肥器均勻、穩(wěn)定。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必須可靠、調(diào)節(jié)方便。施肥機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)以及適當(dāng)?shù)淖兯贆C(jī)構(gòu)。中耕作物施肥機(jī)或者通用機(jī)的傳動(dòng)形式有整體傳動(dòng)，也有分組傳動(dòng)。如圖3-5所示：圖3-5傳動(dòng)實(shí)圖（1）傳動(dòng)比的計(jì)算作為施肥機(jī)最重要的部件是外槽輪排種器,外槽輪是排肥器的關(guān)鍵部件,外槽輪排肥器是由兩部分組成,即帶動(dòng)肥料轉(zhuǎn)動(dòng)的槽輪和靜止不動(dòng)的起導(dǎo)向作用的排肥舌。槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)、凹槽內(nèi)的肥料隨槽輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。槽外的一層肥料因摩擦力的作用也被帶動(dòng)形成帶動(dòng)層。實(shí)際排出的肥料量包括凹槽內(nèi)的強(qiáng)制部分和帶動(dòng)層部分。外槽輪的排肥能力與槽輪直徑d、轉(zhuǎn)速n和工作長(zhǎng)度L等因素有關(guān)。理論上，傳動(dòng)比I=1時(shí)（3-29）式中：S——定時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)輪前進(jìn)距離；n——相應(yīng)的時(shí)間排出的肥量；A——設(shè)計(jì)距離。在實(shí)際傳動(dòng)過(guò)程中地輪會(huì)出現(xiàn)滑移的現(xiàn)象，所以排肥器與地輪傳動(dòng)比可按下面的公式進(jìn)行計(jì)算：（3-30）式中：n1——驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速(rpm)；n2——外槽輪轉(zhuǎn)速(rpm)；Q——為排肥器每轉(zhuǎn)的排肥量；A——設(shè)計(jì)距離；D1——驅(qū)動(dòng)輪的直徑（D1=42cm）；B——施肥作業(yè)時(shí)的滑移率，根據(jù)資料，取&B=%5。由公式：（3-31）本施肥機(jī)采用二級(jí)傳動(dòng)，一級(jí)傳動(dòng)主動(dòng)輪齒數(shù)為12、從動(dòng)輪齒數(shù)為12，二級(jí)傳動(dòng)主動(dòng)輪齒數(shù)為18、從動(dòng)輪齒數(shù)為18，一級(jí)從動(dòng)輪與二級(jí)主動(dòng)輪同軸。（2）傳動(dòng)鏈條節(jié)數(shù)及傳動(dòng)比的確定在傳動(dòng)鏈的選擇上，我們采用08B-1×106型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)鏈條?？芍湕l節(jié)數(shù)Lp的計(jì)算公式為：（3-32）式中：Z1——主動(dòng)輪的齒數(shù)；Z2——從動(dòng)輪的齒數(shù)；L——鏈傳動(dòng)的中心距；P——鏈節(jié)節(jié)距，查表可知08B-1×106p=12.7mm。對(duì)一級(jí)傳動(dòng)進(jìn)行計(jì)算鏈條節(jié)數(shù)：Z1=12，Z2=12，L1=460mm（3-33）將傳動(dòng)鏈條節(jié)數(shù)偶數(shù)化，取Lp1=863.4肥箱的設(shè)計(jì)（1）肥箱中的流動(dòng)形式化肥屬粉狀物料,在肥料箱中的流型呈現(xiàn)為整體流方式與中心流方式。呈現(xiàn)整體流方式時(shí)，肥箱中的所有化肥同時(shí)向排肥口運(yùn)動(dòng)，肥料流動(dòng)速率穩(wěn)定，肥箱各部分肥料密度均勻，肥料先進(jìn)先出，同時(shí)向排肥的區(qū)域形成一個(gè)(漏斗)形流區(qū)，其周圍區(qū)域?yàn)椴涣鲃?dòng)的(死區(qū))進(jìn)而出現(xiàn)起拱、抽芯現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)斷流、噴瀉等不穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)使得由肥箱排肥口進(jìn)入排肥機(jī)具的肥量不穩(wěn)定，排肥機(jī)具無(wú)法有效控制排肥量，造成施肥作業(yè)無(wú)法正常進(jìn)行。因此，肥料在肥箱中的理想流動(dòng)形式應(yīng)為整體流方式。（2）在肥箱設(shè)計(jì)上減少塞堵的其他措施肥箱還可采用不對(duì)稱式設(shè)計(jì),盡可能地減少肥箱的對(duì)稱面,以造成肥料結(jié)拱形狀上的不對(duì)稱、破壞其強(qiáng)度、促使“死區(qū)”肥料崩塌下落。避免采用深肥箱設(shè)計(jì)，以減少肥料垂直方向的壓力，減少壓結(jié)現(xiàn)象。排肥口的尺寸不能太小，在具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選取流動(dòng)性較好肥料(尿素)參數(shù)作為基準(zhǔn)。在肥箱各面交接的棱邊處，應(yīng)采用圓弧過(guò)渡，避免棱邊處肥料粘連。也可在肥箱鋼板內(nèi)壁涂抹有機(jī)材料涂層，以降低肥料與肥箱壁的粘結(jié)，保持肥料的干燥，防止肥料粘結(jié)。同時(shí)盡量使肥料顆粒均化，減少肥料在流動(dòng)過(guò)程中顆粒之間相互嚙合造成粘接。3.5覆土裝置的設(shè)計(jì)圖3-7圓盤式覆土裝置這種機(jī)型較為常見，其工作部件為圓盤，具有較強(qiáng)的入土和翻土能力，能破壞表土板結(jié)層，疏松土壤，切斷雜草。隨著機(jī)組不斷前進(jìn)，圓盤把土層切開破碎、滾動(dòng)翻起，得到畦形飽滿、土壤疏松、雜草覆蓋完整而嚴(yán)密的高培土質(zhì)量。通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)圓盤培土器偏角及兩組圓盤間的距離，達(dá)到很好的培土效果。該覆土裝置角度可調(diào)，耕深8~12cm，有良好的覆土效果，在開溝施肥后把兩側(cè)的土覆蓋到化肥上，可以使化肥有效的被利用?？偨Y(jié)這次我設(shè)計(jì)的是中耕施肥機(jī)械，這是我大學(xué)里無(wú)法忘記的過(guò)程，投入了許多精力，經(jīng)過(guò)自己的努力和老師的耐心指導(dǎo)完成了本次的設(shè)計(jì)。這次的設(shè)計(jì)和之前的課程設(shè)計(jì)相比要完整很多，需要的專業(yè)知識(shí)也特別豐富，整體要系統(tǒng)很多，不管是材料還是結(jié)構(gòu)都要查相關(guān)的資料進(jìn)行分析，然后把理論知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們學(xué)業(yè)生涯的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，不僅是對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的一種綜合應(yīng)用，更是對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的一種檢測(cè)與豐富，是一種綜合的再學(xué)習(xí)、再提高的過(guò)程，這一過(guò)程對(duì)我們的學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立思考及工作能力也是一個(gè)培養(yǎng)。我認(rèn)為，畢業(yè)設(shè)計(jì)也是對(duì)在校大學(xué)生最后一次知識(shí)的全面檢驗(yàn)，是對(duì)學(xué)生基本知識(shí)、基本理論和基本技能掌握與提高程度的一次總測(cè)試。畢業(yè)設(shè)計(jì)還能培養(yǎng)我們的科學(xué)研究能力，使我們初步掌握進(jìn)行科學(xué)研究的基本程序和方法。我們大學(xué)生畢業(yè)后，不論從事何種工作，都必須具有一定的研究和寫作能力，要學(xué)會(huì)收集和整理材料，能提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，并將其結(jié)果以文字的形式表達(dá)出來(lái)。我們當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)該具有開拓精神，既有較扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，又能發(fā)揮無(wú)限的創(chuàng)造力，不斷解決實(shí)際工作中出現(xiàn)的新問(wèn)題。在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了很多問(wèn)題，通過(guò)和同學(xué)的交流和請(qǐng)教也克服了一些困難，然后弋老師給我提出了許多建議，讓我更好的完成了本次設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，通過(guò)設(shè)計(jì)，我們深刻領(lǐng)會(huì)到基礎(chǔ)的重要性，畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅能幫助學(xué)生檢驗(yàn)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果，更多的是畢業(yè)設(shè)計(jì)可以幫助我們更加清楚的認(rèn)識(shí)