農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì).

1、J I A N G S U U N I V E R S I T Y題目：旋耕施肥播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)課程設(shè)計(jì)學(xué)院名稱：農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院_專業(yè)班級(jí)：_學(xué) 號(hào)：_學(xué)生姓名：_指導(dǎo)教師：_日 期：2015年1月18日_農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書計(jì)設(shè)構(gòu)結(jié)析分繪測機(jī)種播耕旋設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)油2 22 2 u u mkgmkg機(jī)/ho/ho拉創(chuàng)5 5啟-7m-7m WW;2mcmkg2mcmkg 3k;3k;刃m-gm-gg g77777 75m5mm;m;8ckg78ckg7X755C5%X755C5%00cm00cm數(shù)設(shè)計(jì)要求處;人；憑O O計(jì)劉TT乙44傑 amam仆仆r r2222MoMo工作 量1 1

2、傷份完慘人MM每MM工作計(jì)劃辯昔組MiMi分完30903090燈1 1 2 2成月月交1 11 1提-:日日日2 24 4 0 0112112月月月1 1 11 111. 綜述報(bào)告1.1 引言1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.3解決的技術(shù)問題1.4研究的目的和意義2. 旋耕滅茬施肥播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)2.1整機(jī)技術(shù)開發(fā)2.2排種器、排肥器設(shè)計(jì)2.3種箱設(shè)計(jì)2.4傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)旋耕滅茬傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)242施肥播種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3. 旋耕施肥播種聯(lián)合工作機(jī)配套動(dòng)力計(jì)算旋耕滅茬所需動(dòng)力計(jì)算播種施肥所需動(dòng)力計(jì)算機(jī)組空行所需動(dòng)力計(jì)算4. 樣機(jī)設(shè)計(jì)5. 參考文獻(xiàn)1 綜述報(bào)告引言農(nóng)業(yè)聯(lián)合作業(yè)技術(shù)是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中將多種機(jī)具多

3、道工序在一臺(tái)機(jī)具上得以實(shí)現(xiàn)的農(nóng)業(yè)作業(yè)技術(shù)。農(nóng)業(yè)聯(lián)合作業(yè)技術(shù)是現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展之路，是實(shí)現(xiàn)資源浪費(fèi)和降低成本的重要方式。聯(lián)合作業(yè)機(jī)具有效率高、作業(yè)成本低、農(nóng)機(jī)利用率高和節(jié)約能源等多種優(yōu)點(diǎn)。目前國內(nèi)使用的聯(lián)合作業(yè)機(jī)主要是針對(duì)我國北方旱作耕地的，針對(duì)南方的機(jī)型較少，本文給出了旋耕滅茬施肥播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)的設(shè)計(jì)方案，適合小麥和油菜的施肥播種。國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢近年來，為了推廣和普及機(jī)械化秸稈還田作業(yè)，我省加大了對(duì)稻麥秸稈還田機(jī)的科研投入，已開發(fā)出多種秸稈還田作業(yè)機(jī)具，并投向了市場，如江蘇銀華春翔機(jī)械制造有限公司的云山牌1JH-170A型秸稈粉碎還田機(jī)、連云港市連揚(yáng)旋耕機(jī)廠的華

4、連牌1GQN-200JMJ型秸稈還田耕整機(jī)、江蘇沃野機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的1GM- 175型旋耕滅茬機(jī)等。雖然我省用于稻麥田的旋耕滅茬、秸稈還田機(jī)技術(shù)已基本成熟，并大力推廣使用。然而從實(shí)際使用情況看，農(nóng)民的接受程度還沒有得到充分提高，究其原因：一方面農(nóng)民對(duì)秸稈還田可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境認(rèn)識(shí)不足；另一方面秸稈的綜合利用水平不高，加上現(xiàn)有的秸稈還田機(jī)械功能單一，在還田后還需要進(jìn)行施肥播種二次作業(yè)，增加了拖拉機(jī)對(duì)農(nóng)田的壓實(shí)程度，增加了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高了生產(chǎn)成本，最終增加了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。與農(nóng)民急切想 要的既功能多樣化又省工節(jié)本的農(nóng)業(yè)機(jī)械，有很大的差距。旋耕滅茬、施肥播種聯(lián)合作

5、業(yè)機(jī)是在20世紀(jì)90年代，根據(jù)農(nóng)藝需求和節(jié)約能源的需要， 在成型的滅茬機(jī)和旋耕機(jī)的基礎(chǔ)上，逐漸產(chǎn)生發(fā)展起來的新型土壤耕作機(jī)具。一次下地能夠完成旋耕、秸稈掩埋、播種和鎮(zhèn)壓作業(yè)，從而大大減少了因機(jī)器多次進(jìn)出田間而造成的對(duì)土 壤的壓實(shí)，提高了機(jī)器的綜合作業(yè)效率，節(jié)省了土地耕作的成本，降低了作業(yè)費(fèi)用，是現(xiàn)在 土壤耕作機(jī)械中首選機(jī)型之一。目前國內(nèi)的聯(lián)合作業(yè)機(jī)機(jī)具按工作部件的運(yùn)動(dòng)形式可分為兩大類：一類是由多種從動(dòng)部件組合而成的聯(lián)合作業(yè)機(jī)具，主要是完成松土、碎土、起壟、播種、施肥、覆土、鎮(zhèn)壓等作 業(yè)工序?，F(xiàn)有資料表明，旋耕滅茬、施肥播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)型主要針對(duì)北方保護(hù)地耕作，如沈陽市農(nóng)機(jī)化研究所研制的120/1

6、80型多功能聯(lián)合作業(yè)機(jī)、 山西省農(nóng)機(jī)研究所研制的2BFG210型旋耕施肥播種機(jī)。而針對(duì)南方稻麥秸稈還田旋耕施肥播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)具，除了江蘇南通農(nóng) 機(jī)研究所嚴(yán)棟梁等人于1999年申請(qǐng)了國家實(shí)用新型專利“稻麥秸稈還田旋耕施肥播種機(jī)” 外，還未見成熟機(jī)型報(bào)道。解決的技術(shù)問題新型稻麥秸稈還田施肥播種機(jī)械，是將旋耕滅茬、秸稈還田、施肥、播種、鎮(zhèn)壓多項(xiàng)技 術(shù)集成在一起，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合作業(yè)，以達(dá)到一機(jī)多用、一機(jī)多能的目的。由于功能的增加，將給 整機(jī)的研發(fā)帶來一定的難度，為此該技術(shù)重點(diǎn)解決了以下幾個(gè)主要技術(shù)問題：整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化問題。合理布局、優(yōu)化設(shè)計(jì)，力求使整，結(jié)構(gòu)緊湊，裝配、拆卸 方便。動(dòng)力匹配合理問題。合理設(shè)計(jì)

7、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，減小各機(jī)具的功耗，提高機(jī)組作業(yè)效率。施肥深度和播種深度的穩(wěn)定問題。 由于旋耕滅茬時(shí)土塊拋撒作用較強(qiáng)， 同時(shí)碎土中 含草量高， 因而對(duì)施肥深度和播種深度的穩(wěn)定性影響較大， 為此需合理設(shè)計(jì)排肥頭和排種頭 結(jié)構(gòu)， 合理布置排肥器和排種器在整機(jī)中的位置， 使施肥深度、 播種深度穩(wěn)定在農(nóng)藝要求的 范圍內(nèi)。施肥、播種均勻性問題。 除了排種器、 排肥器本身因素會(huì)影響施肥、 播種均勻性外， 驅(qū)動(dòng)施肥、排種器的工作速度能否匹配也是一個(gè)重要方面， 為此需合理選用施肥、 排種器的 驅(qū)動(dòng)方式，優(yōu)化設(shè)計(jì)施肥、排種器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，提高施肥、播種的均勻性。研究的目的和意義作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中寶貴的有機(jī)肥源。秸稈中含有

8、大量有機(jī)質(zhì)、 氮、磷、鉀和微量元素，據(jù)測定，每500kg秸稈（約1畝）含氮3.6kg、磷0.45kg、鉀5kg。然而每年夏秋收割季 節(jié)，農(nóng)田里焚燒秸稈的煙霧就成了環(huán)境災(zāi)難，不少身在城市中的居民也深受其害。 燒秸稈帶來的不僅僅是環(huán)境問題， 從更深層次看， 秸稈能否還田甚至是我國未來糧食能否良性增產(chǎn)的 關(guān)鍵之一， 因此搞好秸稈還田是改善土壤物理性狀， 提高土壤肥力， 實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn) 略的一項(xiàng)重要措施。 聯(lián)合作業(yè)技術(shù)已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要趨勢， 特別是耕整種植聯(lián)合作 業(yè)技術(shù)已開始全面推廣。本文就是為了實(shí)現(xiàn)聯(lián)合作業(yè)，以達(dá)到一機(jī)多用、一機(jī)多能的目的。2 旋耕滅茬施肥播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)2.1整機(jī)技術(shù)開

9、發(fā)針對(duì)南方稻麥種植特點(diǎn)， 設(shè)計(jì)的旋耕滅茬、施肥播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)如圖1所示，整機(jī)主要有萬向傳動(dòng)軸總成、旋耕滅茬總成、罩殼柵欄總成、播種施肥總成、鎮(zhèn)壓裝置總成等組成，1.1.三角懸掛總成2.2.旋耕滅茬傳動(dòng)總成 3.3.中央變速器4 4 種肥箱5.5.罩殼柵欄調(diào)節(jié)裝置6.6.罩殼柵欄總成 7.7.排肥排種傳動(dòng)總成 8.8.壓力調(diào)節(jié)彈簧9.9.鎮(zhèn)壓輪 10.10.排種排肥管調(diào)節(jié)裝置圖 11GHB-175 型旋耕滅茬施肥播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖其中旋耕滅茬采用反旋耕作方式、施肥播種采用傳統(tǒng)的外槽輪式排種器。整機(jī)采用框架式結(jié) 構(gòu)，可拆式組合機(jī)構(gòu)，包括秸稈還田旋耕機(jī)構(gòu)、施肥播種機(jī)構(gòu)、鎮(zhèn)壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。在旋耕滅

10、茬總成部分， 旋耕刀排列采用了雙螺旋線形式排列23,為了改善碎土率和拋土效果，適應(yīng)淺播種、深施肥需要，設(shè)計(jì)了上下及傾斜度均可調(diào)節(jié)的柵欄，加密柵欄齒，縮短?hào)艡邶X的長度。這樣可以提高柵欄對(duì)短茬的攔截率且不堵塞；在施肥播種部分，采用了可上下調(diào)節(jié)的排種排肥管，可以根據(jù)土壤水分多少以及碎土效果，有效改變播種施肥深度，進(jìn)而 提高施肥播種質(zhì)量。2.2 排種器、排肥器設(shè)計(jì)排種器是谷物播種機(jī)的核心部件，其工作質(zhì)量優(yōu)劣直接影響到種子的著床出苗、分蘗，以至于影響到農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。目前油菜類作物播種的排種器以氣吸式居多。氣吸式排種器對(duì)種子的尺寸和形狀要求不嚴(yán)，不必對(duì)種子嚴(yán)格進(jìn)行按尺寸分級(jí)，傷種率小，可提高播種作業(yè)速度。

11、需要?jiǎng)恿敵鲚S帶動(dòng)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生負(fù)壓，負(fù)壓室壓力一般要達(dá)到0.003MPa。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，真空室氣密性要求也較高。 本設(shè)計(jì)采用的排種器、 槽輪式排肥器。如圖2,圖3所示。以下是我們小組在實(shí)驗(yàn)室測繪的氣吹式排種器，與前面所展示的氣吸式排種器不同， 氣吹式排種器優(yōu)點(diǎn)：不同外形幾何尺寸的種子均有良好的充種性能；種子均在氣流下完成充種、攜種、剔種，傷種率很低，并且可在較高的作業(yè)速度（8km/h）下完成排種作業(yè)。缺點(diǎn)：該排種器多在較高壓氣流的作用下完成排種工作，高壓氣流多為拖拉機(jī)輸出動(dòng)力或者獨(dú)立動(dòng)力輸出帶動(dòng)風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)形成，動(dòng)力消耗大。如圖4。氣吹式排種器由外殼、端蓋、排種槽輪，強(qiáng)制排種輪等組成。圖 4氣吹式排

12、種器排肥器是氣吸式式排種器和螺旋外圖 2氣吸式排種器圖 3 排肥器排種輪NH2.3 If 醴外槽輪式丼粗 I氣吸式排種器的設(shè)計(jì)計(jì)算2.2.1 滾筒吸孔孔徑Karayel.D等人研究表明在理想條件下，吸孔孔徑一定程度上影響正負(fù)壓區(qū)壓力值，吸孔孔徑越小，氣室內(nèi)相對(duì)壓力值越高10-11。針對(duì)油菜、大豆等近似球形的種子，采用經(jīng)驗(yàn)公12式d = （0.640.66）b（1）式中：b種子的平均寬度根據(jù)華雜9號(hào)油菜物理特性可知油菜為（1.52.2mm），代入式中可獲得孔徑大小在（0.96-1.32mm）,取孔徑1.2mm。2.2.2 滾筒轉(zhuǎn)速排種器工作過程時(shí)，種子在自身重力及吸孔處負(fù)壓力作用下被吸附。當(dāng)排種

13、器轉(zhuǎn)速過 高，吸孔經(jīng)過充種區(qū)、投種區(qū)時(shí)間太短，易漏吸、漏吹造成漏播指數(shù)升高；當(dāng)轉(zhuǎn)速過低時(shí)， 不能滿足播種機(jī)生產(chǎn)率要求，且充種時(shí)間長造成重播指數(shù)過高，影響排種性能。根據(jù)播種機(jī)理論小時(shí)生產(chǎn)率確定外滾筒的轉(zhuǎn)速范圍下限。播種機(jī)理論小時(shí)生產(chǎn)率為：由相鄰兩粒種子時(shí)間間隔得式（2）式中_ 2S理論小時(shí)生產(chǎn)率，取S=0.30.6hm /hB播種機(jī)工作幅寬，取B=1.8m b溝寬，取b=0.2mV拖拉機(jī)前進(jìn)速度L油菜株距，按農(nóng)藝要求取L=70mmZ外滾筒吸孔數(shù)量，取Z= 20ng外滾筒轉(zhuǎn)速（r/min）為了保證種子株距的穩(wěn)定性，一般取V=1.52.4 km/h，計(jì)算得外滾筒的轉(zhuǎn)速范圍下限為:_L_ 2二60 V

14、gjZWgFg故V=S 1.6( km/h)，貝 U ng16. 67VLZng g minmin16.67VminminLZ=17.8r/ mi n(3)外滾筒排種器轉(zhuǎn)速范圍上限滿足吸孔處極限線速度小于0.3m/s，即滿足公式（4）計(jì)算得：ngmax=34.7r/min圖 5 種箱我們?cè)O(shè)計(jì)的種箱根據(jù)排肥器和排種器分成了兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)區(qū)域存放化肥，另一個(gè)區(qū)域 存放種子，達(dá)成一個(gè)種箱兩個(gè)功用，上圖就是我們?cè)O(shè)計(jì)的一體化排肥排種箱。75ec684e0003-Numbered_d19c66f9-d798-445b-9d68-214bfa10defc-Numbered_29641fcd-5c8c-44c

15、0-9dd8-27e5d535e傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)由于多數(shù)旋耕滅茬施肥播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)為旋耕機(jī)和播種機(jī)機(jī)構(gòu)上的組合45，無法合理布置傳動(dòng)方案以及傳動(dòng)比的分配，造成傳動(dòng)功率低、功耗大、播種施肥量的不穩(wěn)定，進(jìn)而影響作業(yè)效果。因此，本文對(duì)旋耕滅茬、施肥播種傳動(dòng)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。2.4.1旋耕火茬傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)VmaxmaxRng g60 2二265r/mi n和工作齒面接觸強(qiáng)度大致相同的原則確定傳動(dòng)比分配6。根據(jù)上述要求可知所需總傳動(dòng)比為：施肥播種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本機(jī)設(shè)計(jì)機(jī)組前進(jìn)速度為4.0km/h,采用外槽輪式排種施肥器，排種排肥動(dòng)力來自鎮(zhèn)壓輪，如圖7所示:2.2.圖 7排種排肥傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖排種器每轉(zhuǎn)的最大

16、排種量75720: 1 :2.72265i總分別設(shè)計(jì)并計(jì)算各級(jí)傳動(dòng)比如下：中央齒輪傳動(dòng)為：“ =19 30=1.85；2214側(cè)邊齒輪傳動(dòng)?。篿35=玉=22= 1.47Z315則總傳動(dòng)比為：i總=i12i35=1.85 1.47 =2.72(1)旋耕滅茬轉(zhuǎn)速為:n2二n,/i總二720/2.72= 265/m i n(2)鎮(zhèn)壓輪直徑為25cm。排種器外槽輪直徑為40mm,16齒，有效工作長度為50mm故可得A-展開1.1. 排種鏈輪 2.2.排肥鏈輪 3.3.中間過度鏈輪 4.4.鏈條 5.5.地輪Q -；dL(宇cj =22.013g(3)其中d-外槽輪直徑/mm, 40mmL -外槽輪有

17、效工作長度/mm, 50mm;帶動(dòng)層厚度/cm, 取0.35cm種子充滿系數(shù)，取0.7；凹槽斷面積/cm2， 取0.105cm2t-槽齒間距/cm，取0.7cm；根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)知在較晚播種期小麥每畝的播種量在15kg左右，因此，根據(jù)本機(jī)行進(jìn)速度和鎮(zhèn)壓輪直徑，以及排種器最大的排種量可計(jì)算其傳動(dòng)比，其中每畝的播種量取為20kg。首先可知每畝排種器的最少轉(zhuǎn)數(shù)為：ni _QlnQ=20：102；(4)9 0.022式中：n-排種器個(gè)數(shù)；Qi每田最大播種量；而每畝鎮(zhèn)壓輪的轉(zhuǎn)數(shù)為：S666.7/l、n2:486 ;(5)L1二d1.75 0.785式中：S 、2每田地面積/m種子容重/cm3,取0.77g/

18、cm由（4）和（5）式可得所需最大傳動(dòng)比為:4.76；(6)Li-鎮(zhèn)壓輪工作寬幅/md鎮(zhèn)壓輪直徑/m3 旋耕施肥播種聯(lián)合工作機(jī)配套動(dòng)力計(jì)算旋耕滅茬播種機(jī)所需動(dòng)力主要包括旋耕滅茬部件和播種施肥部件以及牽引阻力。3.1 旋耕滅茬所需動(dòng)力計(jì)算利用旋耕比阻法78計(jì)算逆轉(zhuǎn)旋耕機(jī)所需功率。設(shè)旋耕比阻為-，則旋耕機(jī)所需功率為P=100B Vm Kr=5390W(7)75式中：B旋耕機(jī)工作幅寬/m，取1.75m；h耕深/m,取0.15m；vm機(jī)組前進(jìn)速度/ m/s，取1.1m/s；kr旋耕比阻，根據(jù)本機(jī)耕深取旋耕比阻為1.4kgf/cm2；根據(jù)滅茬機(jī)刀軸轉(zhuǎn)速與功率之間的關(guān)系可曲線9知滅茬所需功率為55.6KW

19、。因此，取刀軸的總功率消耗為11KW,即p11 KW。攙攙 挀 攙 戀攀攙挀攙播種施肥所需動(dòng)力計(jì)算播種施肥阻力根據(jù)每米播幅的平均阻力來計(jì)算,根據(jù)試驗(yàn)，當(dāng)播深為35厘米時(shí)，每米幅寬工作阻力為125公斤，當(dāng)播深為6厘米時(shí),每米幅寬工作阻力為170公斤7。P2熠=42嚴(yán)=噺 電=1701.75 1=2730W；(8)120 120F2播種所需功率/w；施肥所需功率/w；F1播種工作阻力/kg;F2-施肥工作阻力/kg;Vm-機(jī)組前進(jìn)速度/m/s。(9)式中:取機(jī)械傳動(dòng)效率0.7，得旋耕滅茬、施肥播種所需功率為:皆佇警225(10)T0.7攙攙 挀 攙 戀攀攙挀攙機(jī)組空行所需動(dòng)力計(jì)算農(nóng)機(jī)具在運(yùn)輸狀態(tài)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的阻力1011,即空行牽引阻力。根據(jù)比重可知配有本聯(lián)合作業(yè)機(jī)的拖拉機(jī)機(jī)組的空行牽引阻力占工作牽引阻力的50%左右，取50%即其空行時(shí)的功率為：式中：FeF4vm22.5 1.1F4e 4 m9.5KW；（11）F3v2x1.3F4空行牽引阻力/N；F3工作牽引阻力/N；Vm機(jī)組前進(jìn)速度/m/s；V空行時(shí)前進(jìn)速度/m/s。由（10）和（11）式可確定配套拖拉機(jī)功率為:Pr P +巳=32KW肚435PS（12）