精密播种机的设计与研究

课 程 论 文

题    目    精密播种机的设计与研究

指导教师          王志娟                    

学生姓名          徐扬                      

学    号        200901701071                    

专    业     机械设计制造及其自动化                     

教学单位       德州学院机电工程系       （盖章）            

2O12年11月09日

    目录

1.精密播种机发展的现状与趋势    - 1 -

1.1我国精密播种机发展现状    - 2 -

1.2 精密播种机的发展前景    - 2 -

2.播种机主要结构及功能    - 4 -

2.1总体配置    - 5 -

2.2排种器的参数设计    - 6 -

2.3开沟器参数设计    - 6 -

Fmin=N×AB÷AC=153×185÷82=345.2N    - 7 -

2.4中耕作物精密播种排种器    - 7 -

2.5  排种器的技术要求    - 7 -

2.6开沟器及其起落机构    - 8 -

2.7开沟器的要求    - 8 -

2.8  输种管    - 8 -

2.9  轮    - 9 -

3.正确操作播种机    - 9 -

4.注意事项：    - 9 -

5.经济效益分析    - 10 -

致谢    - 11 -

参考文献    - 12 -

精密播种机的研究与设计

设计者： 徐扬     班级：09机本二        学号： 200901701071  

指导教师：王志坤

（德州学院机电工程系，山东省德州市，253023）

1.精密播种机发展的现状与趋势

播种机是农业生产中关键作业环节，必须在较短的播种农时内，根据农业技术要求，将种子播到田地里去，使作物获得良好的发育生长条件。播种质量的好坏，将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮，因而对产量的影响很大。由于精密播种可以保证种子在田间最合理分布，播种量精确，株距均匀，播深一致，为种子的生长发育创造最佳条件，可以大量节省种子，减少田间间苗用工，保证作物稳产高产。因此现代农业对精密播种机械的要求越来越迫切。

1.1我国精密播种机发展现状

我国从80年代末便开始研制精密播种机械。由于种子质量、整地条件、机械制造水平及机器价格等因素制约，我国80年代主要是推广半精量播种。为适应农村生产责任制的要求，大量推广了小型单体播种机。90年代以来，我国逐步推广精密播种机，有10多个企业生产了20多种型号的精密播种机。精密播种机以作物种类分为玉米及大豆精密播种机、谷物（小麦）精密播种机、甜菜精密播种机；以配套动力分为小型（5.8～13.2kw）、中型（16.2～36.8kw）和大型播种机（40.4kw以上）精密播种机；以排种器形式分为机械式和气力式两大类精密播种机；机械式中又可分为垂直圆盘式、垂直窝眼式、锥盘式、纹盘式、水平圆盘式、带式等形式精密播种机。

1.2 精密播种机的发展前景

在国外，中耕作物如甜菜、玉米、棉花和某些蔬菜、豆类的播种都已大量采用精密播种，主要采用机械式和气力式两种精密播种机。由于气力式播种机对种子尺寸要求不严，不需精选分级，容易达到单粒精播，而且通用性较好，又能适合较高速播种，因此使用气力式播种机越来越多。     为了达到单粒精播，提高株距均匀性，大多采用可精调的刮种器，将多余的种子清除掉；为了降低投种高度，减小种子下抛速度与前进速度之间的相对速差，而设置导种轮或导种管。

但是，精密播种受高速作业的影响很大。现有的精密播种机试验结果表明，一般作业速度在4～8 km／h时，其株距合格率达80％以上；而作业速度提高到11～12 km／h时，株距合格率下降到60％以下。可见高速精密播种机还有待进一步发展、完善。 2.2.2.2.播种机的通用性和适应性不断提高播种机的通用性和适应性不断提高播种机的通用性和适应性不断提高播种机的通用性和适应性不断提高        大多数精密播种机都可以播多种作物，通过更换不同孔径的排种盘(轮)或排种滚筒，使排种器能适应多种作物种子的播种要求。改变型孔大小或增加成穴机构，使之能达到穴播的要求；改变排种器工作转速以达到不同株距的要求。所有这些均提高了播种机的通用性。 为了适应不同地区、不同土壤、不同整地条件的要求，大多数播种机上配有多种类型的开沟器(双圆盘式、滑刀式等)和轮(橡胶轮、钢板冲压轮、铸铁轮、宽轮、窄轮等)，供选用。同一型号的精密播种机又成系列，有多种行距和行数的变型。如美国CYCLO气压式播种机有牵引式和悬挂式，有4、6、8、12、16行等共16种机型，可为多种功率的拖拉机配套。 精密播种机向高速宽幅发展精密播种机向高速宽幅发展精密播种机向高速宽幅发展精密播种机向高速宽幅发展        为了在最适宦的农业技术条件下、用最短的时间做到适时播种，以及随着拖拉机功率不断增大，为了充分利用其功率，因此要求提高播种机作业的生产率。     影响提高播种机组生产率的因素很多。除了提高机组的工作可靠性、减少故障、简化操作以减少辅助作业时间、提高纯工作时间的利用率外，提高生产率的最主要途径是增大播种机的工作幅宽和提高作业速度。增大播种机工作幅宽虽能直接有效地提高生产率，但加大工作幅宽使机体庞大，消耗金属多，成本高。同时，庞大的机体将受到田块大小、地头转弯以及道路运输的，使用不方便。因此，国外很重视提高作业速度的研究。     70年代，中耕作物播种机作业速度一般从4～6km／h提高到8～10km／h。如西德AermoatⅡ型气力式播种机、法国Pneumasem气吸式播种机和美国7000型指夹式播种机的作业速度为8～10 km／h，作业质量仍能符合要求。     但是，播种机高速作业带来一些问题，如排种性能下降，开沟深度变浅，种子在沟里弹跳、滚动加剧，以及驾驶条件恶化等等。因此，目前作业速度不能太高。     中耕作物播种机的工作幅宽，一般单机都由3～4 m增大到5～6 m有的工作幅宽更大，如美国CYCLO气压式播种机系列中的16行播种机，其幅宽达11.68 m。加大幅宽使播种机结构庞大笨重，使悬挂式播种机组纵向稳定性变坏，还受到地块大小、道路运输

2.播种机主要结构及功能

目前国内外播种玉米、大豆、甜菜、棉花等中各作物的播种机多数采用精密播种，即单粒点播和穴播。一般中耕作物精密播种机的结构如图2-1。其组成分为以下几部分：

图2-1 播种中耕通用机

1—种箱  2—后支臂  3—仿形机构  4—主梁  5—肥箱  6—下悬挂点

7—仿形轮  8—前支臂  9—施肥铲  10—开沟器  11—划沟刀

12—排种器 13—弹簧 14—覆土板 15—轮

(1)机架  多数为单梁式。各工作部件都安装其上，并支承整机。

(2)排种部件  种子相和能达到精密播种的机械式或气力式排种器，包括可调节的刮种器和推种器。

(3)排肥部件  包括排肥箱、排肥器、输肥管和施肥开沟器。

(4)土壤工作部件及其仿形机构  包括开沟器、覆土器、仿形轮、轮、压种轮及其连杆机构等。

有的精密播种机还配备施撒农药和除草剂的装置。

2.1总体配置

目前主要是与12-T5马力小四轮拖拉机配套，播种机自带悬挂提升装置。每台（套）播两垄。垄上播平播均可。

2.2排种器的参数设计

用机械方法进行精量播种的排种器大多属于孔型孔式排种器。根据种子的型状和尺寸等因素，设计出各种行孔或窝眼，用以播下每穴数量相等的种子。型孔轮用硬塑料和金属制成，其直径常为120-180mm。窝眼形状可设计成圆锥形、圆弧形或圆柱形。本次设计的型孔轮为圆柱形。

表2-1 型孔参数表

开沟器要求入土性能好，开沟器能在2-10cm内调节入土深度。

（3）轮：轮的压强要求0.3-0.5kg/cm2，要求转动灵活，不粘土。轮的宽度应稍大于苗幅宽，直径不可过小，否则转动不灵活，土壤易产生裂纹。常取直径d=300-400mm，本次设计的轮直径为250mm；宽度为125mm。

（4）弹簧参数设计：

要求为0.3-0.5kgf/ cm2

轮与地面的接触面积可初步估计为：

S=30×170=5100mm2。所需压力N=（0.03-0.05）×5100=153-225N

受力图如下：

其中：

F：弹簧作用力

N：轮接触地面的压力

AC：弹簧作用点与支点距离

AB：支点与轮轴之间的距离

有AC=82cm    AB=185mm  由F×AC=N×AB可得：

Fmin=N×AB÷AC=153×185÷82=345.2N

因为轮有自重，所以选用下述(表2-2)弹簧即可满足要求

表2-2 弹簧主要参数

中耕作物如玉米、大豆、甜菜、高粱、棉花等采用精密播种，可以节省大量种子和间苗劳力，而且可使幼苗分布均匀，达到苗齐、壮、均，有利于增产稳产。达到精密播种的关键是排种器。

2.5  排种器的技术要求

排种器的技术要求大体上有以下几个方面：

1、排种器排种均匀稳定，排种均匀性不受外界条件变化而产生严重影响。一台播种机的排种量应该保持一致。

2、不损伤种子。

3、播种两调节范围要大。

4、通用性好。

5、工作可靠，不易堵塞。

2.6开沟器及其起落机构

开沟器的功用主要是在播种机工作时，开出种沟，引导种子和肥料进入种沟内，并使湿土覆盖种子和肥料。

2.7开沟器的要求

一个良好的开沟器必须符合下列要求：

(1)开出的种沟要深浅一致，沟型整齐、平直，开沟深度能在一定范围内调节，以适应不同作物的播深要求。

(2)开沟时不乱土层，不应将下层湿土翻至地面，也不可使干土落入沟底，应将种子和肥料导至湿土上。

(3)行内中子分布均匀，种子不飞散而应都落到沟底。

(4)应有一定的回土作用，使细湿土将种子全部覆盖，以利于种子发芽。

(5)要有良好的入土性能和切土能力，工作可靠，不易被杂草、残茬和土块堵塞。

(6)结构简单，工作阻力小，调整、维护方便。

2.8  输种管

输种管主要是将排种器排出的种子导入开沟器，使种子能顺利地落到种沟内。它对排种的均匀性有较大影响。因此对输种管的要求是：

(1)保证种子能自由活动，不致使排种均匀性变坏。管内应有足够的断面积，管壁应光滑畅通无阻。

(2)要能适应开沟器的升降和调节。输种管铰接于排种器上，要能在各个方向摆动，不致影响种子的通过。

(3)要有一定的伸缩量、弹性和弯曲度，并需耐腐蚀。

(4)结构简单，易于制造和维修。

2.9  轮

播种同时可减少土壤中的大孔隙，减少水分蒸发，以使土壤保墒；可加强土壤毛细管作用，使水分沿毛细管上升，起到“调水”和“保墒”的作用；可使种子与土壤紧密接触，有利于种子发芽和生长；春播还可适当提高地温。因此，播种同时对干旱地区的播种是非常必要的。播种同时主要是在苗幅内，而行间土壤仍保持疏松，因而通气性

好，还可利于接纳雨水。

轮对土壤的压强主要根据土壤性质、水分、密度和作物的要求而

定，一般为30～50kPa。轮的压力大小取决于轮本身重量和作用在它上面的附加重量（播种机部分重量的转移和辅助弹簧作用力等）。

一个良好的轮必须转动灵活，不沾土，不拥土，里可以适当调整，后地表不产生鳞状裂纹。

3.正确操作播种机

1、上述调整正常后, 方可下地投入正常作业。播第一趟时要选好开播点, 在视线范围内找好标志, 力求一次开直, 以便后期中耕管理。行走路线一般采用棱形法。在刚开始作业时, 离地头大约2～3m 处停下来, 检查开沟的深度(根据墒情而定) , 如过深或过浅应调整。

2、充分利用土地面积。播种时, 驾驶员应按计划尽量将种子播近边、播到头, 做到不留地头、不留大边, 充分利用耕地面积。

3、在开沟器入土状态下, 机组不能倒退、不准急转弯。

4.注意事项：

1.随时注意各机构的工作情况，如各传动机构工作是否正常，输种管下端是否保持在开沟器下 种口内，种肥在排出中有否堵塞，肥料在箱内是否 有架空，地轮有否粘土等。

2.及时添加种肥，箱内种肥不少于 1/ 4容积。

3.及时清理种箱和肥箱。播完一种作物后 , 要及时清理种箱，严防种子混杂；同时，还应清理肥箱，防止化肥和农药腐蚀金属。

4.作业中要经常用眼睛观察地轮是否运转自如，有没有捞爬现象。发现故障应及时排除。

5.地头或田间停车后，为了避免漏播，可将播种机升起后退一定距离， 然后再继续工作。但后退的距离不能过长或过短，过长会浪费时间和种子， 过短会产生漏播。

6.要及时清除开沟器前方拖带的杂草和残茬，以免造成断条 、拖堆而缺苗。

7.地里杂草多、茬子多的情况下，应把前支 铲安装上，以便清除残茬，保证播种质量。播种速度应保持在4～7 km/ h左右。

8.播种完一个小区，要核实播种量，不符合播种要求时，要调整后再播种下一个小区。

9.播后要在12h内及时，以保持土壤中的水分和坚实程度，有利于种子发芽。

10.种子和肥料必须经过筛选后方能使用，肥料要选择流动性较好的二铵、尿素等，这样能保证下肥均匀。

11.使用悬挂式播种机，在提升或降落时，应在播种机行进中缓慢进行，以免造成机件损坏和开沟器堵塞。

12.播种机转移地块或运输时，种子箱内不应装有种子，工作时再重新加入。

5.经济效益分析

1、体积小、重量轻。

2、结构简单：该机主要以各种型号的拖拉机为动力，主要由牵引提升架、播种箱、播种器及部分链条、插销和销孔连接组成。

3、操作灵活：该机由一人进行操作，当拖拉机前进时，将犁铧放下，播种箱两端的防滑轮与地表摩擦产生动力，分别带动控制播种箱种子和肥料出口的两根轮轴，主动轴由防滑轮带动用于播种，被动轴由主动轴的链条带动用于拖肥。根据田块的大小，多功能旱粮播种机可随意提升、随意调速，转弯灵活方便，可以有效地避免重耕、重播。

4、维修方便、容易：该机的联接，使用的是插销和插孔的连接方式，一个人可以方便拆装，维修时只需换上配置的备件即可。

5、适用性强：该机结构上优点，使之能适应各种田地的播种。小到1-2分大的田块，大到上百亩的田块，不管是平坝、还是浅丘地区；无论是板结的土质，还是疏松的土质都能适应。还可以根据用户的不同需求，配置实用的播种器，通过调节犁铧和种子储存孔的行距，能够轻松地播种小麦、大麦、高粱、大豆、玉米等旱粮作物。总之，凡是种旱粮的区域，只要拖拉机能行走的地方都能适用。

6、作业成本低：该机能达到开沟、播种、施肥、覆盖一次性完成，小田块每小时可播3-6亩，大田块每小时可播8-12亩。

7、经济效益高

以小型手扶式拖拉机为例，按每台每天播种50亩计算，日收入可达800-1000元，除去人工油耗、机损维修费用，每台播种机每天可赢利600-800元；由于该机是集开沟、播种、施肥、盖种一次性完成的理想作业，每亩可为农户节省人工费40元，每亩可比其它播种方法增产15%-30%。

致谢

在这些天里，我完成小型多功能播种机的设计。在设计过程中，在我去东北农业大学查阅资料过程中得到了多位同学的热情帮助，在此表示感谢。我的整个设计得到了杨兰玉老师的大力帮助，在设计过程中的一些固体结构的选择与设计上都给我很好的建议。在此，对杨老师说一声：“老师您辛苦了，谢谢您的指导。”

由于本人所学知识和能力有限，在设计中难免有一些问题，再次恳请各位老师和同学给与批评指正，以便我在今后的实际工作中可以有更大的进步。

参考文献

［1］镇江农业机械学院，农业机械学，中国农业机械出版社，1980

［2］中国农业机械化科学研究院，农业机械设计手册，机械工业出版社，1988

［3］龚光容主编，机械制造技术基础，上海交通大学出版社，2004

［4］李益民主编，机械制造工艺设计简明手册，机械工业出版社，2004

［5］鲁建慧 郭滨主编，机械工程基础，黑龙江人民出版社，2000

[6] 孙桓  陈作模主编，机械原理，高等教育出版社，2001

[7] 濮良贵  纪名刚主编，机械设计，高等教育出版社，2001

[8] <机械设计手册>编委会编，机械设计手册，机械工业出版社2005

[9] 成大先主编,机械设计手册,化学工业出版社,2004

[10] 郑树森主编.机械零件设计手册.哈尔滨工业大学.1998