农业机械设计.docx

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1、J I A N G S UU N I V E R S I T Y题目：旋耕施肥播种联合作业机课程设计学院名称： 农业装备工程学院专业班级：学 号： 学生姓名： 指导教师：日 期： 2023 年 1 月 18 日农业装备工程学院课程设计任务书设计题目旋耕播种机测绘分析及构造设计配套动力：4053kW 中型拖拉机； 工作幅宽：1.75m；设耕深：1215cm；计碎土率：75；技埋茬掩盖率：80；术施肥深度：48cm；参施 肥 量：300 kg/hm2750 kg/hm2；数行 距：20cm；播种深度：1 cm3 cm；播 种 量：小麦 75 kg/hm2450 kg/hm2，油菜：100500g/

2、亩；行数6 行。1、分组：本次课程设计分 2 个组进展，每组 10 人，分组方法自设定。每设计小组取气吸式排种器、槽轮式排种器进展设计；计要2、设计手段：可手工绘制，也可利用计算机制图软件绘制；求工每人完成设计说明书一份电子版、打印版各 1 份，设计总图 1作张及部件构造图假设干张； 量工1 月 12 日1 月 13 日：分组作1 月 14 日1 月 29 日：完成设计、辩论计划1 月 20 日：提交成绩目 录1. 综述报告国内争论现状及进展趋势1.1 引言1.21.3 解决的技术问题1.4 争论的目的和意义2. 旋耕灭茬施肥播种联合作业机2.1 整机技术开发2.2 排种器、排肥器设计2.3

3、种箱设计2.4 传动系统设计2.4.1 旋耕灭茬传动机构设计2.4.2 施肥播种传动机构设计3. 旋耕施肥播种联合工作机配套动力计算3.1 旋耕灭茬所需动力计算3.2 播种施肥所需动力计算3.3 机组空行所需动力计算4. 样机设计5. 参考文献1 综述报告1.1 引言播种。农业联合作业技术是在农业生产中将多种机具多道工序在一台机具上得以实现的农业 作业技术。农业联合作业技术是现代化的农业生产技术，是现代化农业的进展之路，是实现资源铺张和降低本钱的重要方式。联合作业机具有效率高、作业本钱低、农机利用率高和节约能源等多种优点。目前国内使用的联合作业机主要是针对我国北方旱作耕地的，针对南方的机型较少

4、，本文给出了旋耕灭茬施肥播种联合作业机的设计方案，适合小麦和油菜的施肥1.2 国内争论现状及进展趋势近年来，为了推广和普及机械化秸秆还田作业，我省加大了对稻麦秸秆还田机的科研投 入，已开发出多种秸秆还田作业机具，并投向了市场，如江苏银华春翔机械制造的 云山牌 1JH-170A 型秸秆粉碎还田机、连云港市连扬旋耕机厂的华连牌1GQN-200JMJ 型秸秆还田耕整机、江苏沃野机械制造生产的1GM175 型旋耕灭茬机等。虽然我省用于稻麦田的旋耕灭茬、秸秆还田机技术已根本成熟，并大力推广使用。然而从实际使用状况看， 农民的承受程度还没有得到充分提高，究其缘由：一方面农民对秸秆还田可以改善土壤构造， 增

5、加土壤肥力，改善农业生态环境生疏缺乏；另一方面秸秆的综合利用水平不高，加上现有 的秸秆还田机械功能单一，在还田后还需要进展施肥播种二次作业，增加了拖拉机对农田的 压实程度，增加了生产环节，提高了生产本钱，最终增加了农民的经济负担。与农民急迫想要的既功能多样化又省工节本的农业机械，有很大的差距。旋耕灭茬、施肥播种联合作业机是在 20 世纪 90 年月，依据农艺需求和节约能源的需要， 在成型的灭茬机和旋耕机的根底上，渐渐产生进展起来的型土壤耕作机具。一次下地能够 完成旋耕、秸秆掩埋、播种和镇压作业，从而大大削减了因机器屡次进出田间而造成的对土 壤的压实，提高了机器的综合作业效率，节约了土地耕作的本

6、钱，降低了作业费用，是现在 土壤耕作机械中首选机型之一。目前国内的联合作业机机具按工作部件的运动形式可分为两大类：一类是由多种从动部 件组合而成的联合作业机具，主要是完成松土、碎土、起垄、播种、施肥、覆土、镇压等作业工序。现有资料说明，旋耕灭茬、施肥播种联合作业机型主要针对北方保护地耕作，如沈 阳市农机化争论所研制的 120/180 型多功能联合作业机、山西省农机争论所研制的 2BFG210 型旋耕施肥播种机。而针对南方稻麦秸秆还田旋耕施肥播种联合作业机具，除了江苏南通农机争论所严栋梁等人于 1999 年申请了国家有用型专利“稻麦秸秆还田旋耕施肥播种机” 外，还未见成熟机型报道。1.3 解决的

7、技术问题型稻麦秸秆还田施肥播种机械，是将旋耕灭茬、秸秆还田、施肥、播种、镇压多项技术集成在一起，实现联合作业，以到达一机多用、一机多能的目的。由于功能的增加，将给整机的研发带来肯定的难度，为此该技术重点解决了以下几个主要技术问题：1. 整机构造设计优化问题。合理布局、优化设计，力求使整，构造紧凑，装配、拆卸便利。2. 动力匹协作理问题。合理设计传动机构，减小各机具的功耗，提高机组作业效率。3. 施肥深度和播种深度的稳定问题。由于旋耕灭茬时土块抛撒作用较强，同时碎土中含草量高，因而对施肥深度和播种深度的稳定性影响较大，为此需合理设计排肥头和排种头构造，合理布置排肥器和排种器在整机中的位置，使施肥

8、深度、播种深度稳定在农艺要求的范围内。4. 施肥、播种均匀性问题。除了排种器、排肥器本身因素会影响施肥、播种均匀性外， 驱动施肥、排种器的工作速度能否匹配也是一个重要方面，为此需合理选用施肥、排种器的 驱动方式，优化设计施肥、排种器驱动机构，提高施肥、播种的均匀性。1.4 争论的目的和意义作物秸秆是农业生产中贵重的有机肥源。秸秆中含有大量有机质、氮、磷、钾和微量元 素，据测定，每500kg 秸秆(约 1 亩)含氮 3.6kg、磷 0.45kg、钾 5kg。然而每年夏秋收割季节，农田里燃烧秸秆的烟雾就成了环境灾难，不少身在城市中的居民也深受其害。烧秸秆带 来的不仅仅是环境问题，从更深层次看，秸秆

9、能否还田甚至是我国将来粮食能否良性增产的 关键之一，因此搞好秸秆还田是改善土壤物理性状，提高土壤肥力，实现农业可持续进展战 略的一项重要措施。联合作业技术已成为农业生产进展的主要趋势，特别是耕整种植联合作 业技术已开头全面推广。本文就是为了实现联合作业，以到达一机多用、一机多能的目的。2.1 整机技术开发2 旋耕灭茬施肥播种联合作业机针对南方稻麦种植特点，设计的旋耕灭茬、施肥播种联合作业机如图 1 所示，整机主要 有万向传动轴总成、旋耕灭茬总成、罩壳栅栏总成、播种施肥总成、镇压装置总成等组成，1. 三角悬挂总成 2.旋耕灭茬传动总成 3.中心变速器 4.种肥箱 5.罩壳栅栏调整装置6.罩壳栅栏

10、总成 7.排肥排种传动总成 8.压力调整弹簧 9.镇压轮 10.排种排肥管调整装置图 11GHB-175 型旋耕灭茬施肥播种联合作业机构造示意图其中旋耕灭茬承受反旋耕作方式、施肥播种承受传统的外槽轮式排种器。整机承受框架式构造，可拆式组合机构，包括秸秆还田旋耕机构、施肥播种机构、镇压传动机构等。在旋耕灭茬总成局部，旋耕刀排列承受了双螺旋线形式排列2,3为 了改善碎土率和抛土效果，适应浅播种、深施肥需要，设计了上下及倾斜度均可调整的栅栏，加密栅栏齿，缩短栅栏齿的长度。这样可以提高栅栏对短茬的拦截率且不堵塞；在施肥播种局部，承受了可上 下调整的排种排肥管，可以依据土壤水分多少以及碎土效果，有效转变

11、播种施肥深度，进而 提高施肥播种质量。2.2 排种器、排肥器设计排种器是谷物播种机的核心部件，其工作质量优劣直接影响到种子的着床出苗、分蘖， 以至于影响到农产品的质量。目前油菜类作物播种的排种器以气吸式居多。气吸式排种器对 种子的尺寸和外形要求不严，不必对种子严格进展按尺寸分级，伤种率小，可提高播种作业 速度。需要动力输出轴带动风机产生负压，负压室压力一般要到达 0.003MPa。传动构造较简单，真空室气密性要求也较高。本设计承受的排种器、排肥器是气吸式式排种器和螺旋外 槽轮式排肥器。如图 2，图 3 所示。图 2气吸式排种器图 3排肥器以下是我们小组在试验室测绘的气吹式排种器，与前面所展现的

12、气吸式排种器不同，气 吹式排种器优点：不同外形几何尺寸的种子均有良好的充种性能；种子均在气流下完成充种、携种、剔种，伤种率很低，并且可在较高的作业速度(8km/h)下完成排种作业。缺点：该排 种器多在较高压气流的作用下完成排种工作，高压气流多为拖拉机输出动力或者独立动力输 出带动风机旋转形成，动力消耗大。如图4。气吹式排种器由外壳、端盖、排种槽轮，强制 排种轮等组成。图 4气吹式排种器排种轮气吸式排种器的设计计算2.2.1 滚筒吸孔孔径Karayel.D 等人争论说明在抱负条件下，吸孔孔径肯定程度上影响正负压区压力值，吸孔孔径越小，气室内相对压力值越高10-11。针对油菜、大豆等近似球形的种子

13、，承受阅历公式12：d = (0.640.66)b1式中：b种子的平均宽度依据华杂 9 号油菜物理特性可知油菜为1.52.2mm，代入式中可获得孔径大小在0.96-1.32mm，取孔径 1.2mm。2.2.2 滚筒转速排种器工作过程时，种子在自身重力及吸孔处负压力作用下被吸附。当排种器转速过 高，吸孔经过充种区、投种区时间太短，易漏吸、漏吹造成漏播指数上升；当转速过低时， 不能满足播种机生产率要求，且充种时间长造成重播指数过高，影响排种性能。依据播种机理论小时生产率确定外滚筒的转速范围下限。播种机理论小时生产率为：S = (B + b)V 。由相邻两粒种子时间间隔得式2LV 3.6= 2p=6

14、0ZwZngg2式中S 理论小时生产率，取S=0.30.6hm2/hB 播种机工作幅宽，取B=1.8mb 沟宽，取b=0.2mV 拖拉机前进速度L 油菜株距，按农艺要求取L = 70mmZ 外滚筒吸孔数量，取Z = 20n 外滚筒转速r/ming故V = S 1.6(km/h) ，则ng= 16.67V 。LZ为了保证种子株距的稳定性，一般取 V=1.52.4 km/h，计算得外滚筒的转速范围下限为：ng min= 16.67VLZmin= 17.8r / min3外滚筒排种器转速范围上限满足吸孔处极限线速度小于0.3m/s，即满足公式4：RnV=g 0.3m/s4计算得：n =34.7r/m

15、ingmaxmax60 2p2.3 种箱设计肥箱种箱图 5种箱我们设计的种箱依据排肥器和排种器分成了两个区域，一个区域存放化肥，另一个区域存放种子，达成一个种箱两个功用，上图就是我们设计的一体化排肥排种箱。2.4 传动系统设计由于多数旋耕灭茬施肥播种联合作业机为旋耕机和播种机机构上的组合45，无法合理 布置传动方案以及传动比的安排，造成传动功率低、功耗大、播种施肥量的不稳定，进而影响作业效果。因此，本文对旋耕灭茬、施肥播种传动方案进展了设计计算。2.4.1 旋耕灭茬传动机构设计本机主要与中型拖拉机配套,动力传输承受单侧边传输方案，该机传动装置包括中心变速箱和侧边变速箱，如图 6 所示。1. 中

16、心变速箱 2.锥齿轮传动 3.侧边变速箱4. 侧边传动齿轮 5.旋耕灭茬部件图 6旋耕灭茬传动部件图拖拉机的动力传至中心变速箱后,经 1 对锥齿轮使其旋转平面旋转 90,由传动轴传到侧边变速箱,再由侧边变速箱驱动旋耕灭茬刀轴；依据本机配套动力和工作宽幅选择动力输出轴转速为 n =720r/min。该总成承受 3 级传1动，依据旋耕灭茬刀轴所需转速 n 265r/min 和工作齿面接触强度大致一样的原则确定传2动比安排6。依据上述要求可知所需总传动比为：ni1总n2= 720 = 2.72265分别设计并计算各级传动比方下：中心齿轮传动为： i12= 19 302214= 1.85 ；侧边齿轮传

17、动取:i= z5 = 22 = 1.4735z153则总传动比为： i总= i i1235= 1.85 1.47 = 2.72 1旋耕灭茬转速为： n= n / i= 720 / 2.72 = 265r / min221总2.4.2 施肥播种传动机构设计本机设计机组前进速度为 4.0km/h，承受外槽轮式排种施肥器，排种排肥动力来自镇压轮，如图 7 所示：1. 排种链轮 2.排肥链轮 3.中间过度链轮 4.链条 5.地轮2.图 7排种排肥传动构造示意图镇压轮直径为 25cm。排种器外槽轮直径为 40mm,16 齿，有效工作长度为 50mm，故可得排种器每转的最大排种量7：Q = pdLg (

18、af + c ) = 22.013g3tn其中 d外槽轮直径/mm，40mm； L外槽轮有效工作长度/mm, 50mm ；C 带动层厚度/cm， 取 0.35cm ；n种子容重/cm3 ， 取 0.77g/cm3种子布满系数，取 0.7 ；f凹槽断面积/cm2 ， 取 0.105cm2；t槽齿间距/cm ，取 0.7cm ；依据以往阅历知在较晚播种期小麦每亩的播种量在15kg 左右，因此，依据本机行进速度和镇压轮直径，以及排种器最大的排种量可计算其传动比，其中每亩的播种量取为20kg。首先可知每亩排种器的最少转数为：n 1式中： n排种器个数；20Q1 =nQ9 0.022 102； 4Q每亩

19、最大播种量；1而每亩镇压轮的转数为：n =S=666.7 486 ； 52L p d1.75 0.7851式中： S每亩地面积/m2L镇压轮工作宽幅/m1d 镇压轮直径/m2由4和5式可得所需最大传动比为：i nn1486= 102 4.76 ； 63 旋耕施肥播种联合工作机配套动力计算旋耕灭茬播种机所需动力主要包括旋耕灭茬部件和播种施肥部件以及牵引阻力。3.1 旋耕灭茬所需动力计算利用旋耕比阻法78计算逆转旋耕机所需功率。设旋耕比阻为kr，则旋耕机所需功率为100P =B h V K= 5390W7175mr式中： B 旋耕机工作幅宽/m，取 1.75m ；h 耕深/m，取 0.15m ；v

20、机组前进速度/ m/s，取 1.1m/s ；mk旋耕比阻，依据本机耕深取旋耕比阻为1.4kgf / cm 2 ；r依据灭茬机刀轴转速与功率之间的关系可曲线9知灭茬所需功率为 55.6KW。因此，取刀轴的总功率消耗为 11KW, 即P1 = 11 KW。3.2 播种施肥所需动力计算播种施肥阻力依据每米播幅的平均阻力来计算，依据试验，当播深为 35 厘米时，每米幅宽工作阻力为 125 公斤，当播深为 6 厘米时，每米幅宽工作阻力为 170 公斤7。Fv1251.75 1.1P =1 m = 2023W82120120=F vP2 m= 170 1.75 1.1 = 2730W ；93120120式

21、中： P2播种所需功率/w；P3施肥所需功率/w；F 播种工作阻力/kg；1F2施肥工作阻力/kg；v机组前进速度/m/s。m取机械传动效率 0.7，得旋耕灭茬、施肥播种所需功率为：P + P + P11+ 2.0+ 2.73P = 12ehT3 =0.7 22.5KW(10)3.3 机组空行所需动力计算农机具在运输状态移动时所产生的阻力10，11即 空行牵引阻力。依据比重可知配有本联合作业机的拖拉机机组的空行牵引阻力占工作牵引阻力的50%左右，取 50%，即其空行时的功率为：P F v22.5 1.1P =e4 m = 9.5KW；114F v2 1.33式中： F4空行牵引阻力/ N ；F

22、 工作牵引阻力/ N ；3v机组前进速度/m/s；mv空行时前进速度/m/s。由10和11式可确定配套拖拉机功率为：P= P + P总e4= 32KW 43.5PS12由于实际工况的简单性，取配套动力为4555PS 的中型拖拉机。4 样机设计首先对各个部件进展调研设计，设计制作技术图纸并归档。 其次进展三维建模，建立虚拟样机。下面是我们设计的旋耕施肥播种机的模型。总装图排种排肥总成排种器架气吸式排种器5 参考文献1 严栋梁，费建楷，窦继美等 .稻麦秸秆还田旋耕施肥播种机 P,中国专利： ZL98227816.02 高丽红.旋拼刀的设计及排列浅析J.机械治理开发，2023.42：16183 何忠

23、 良 ， 辛 惠芬 . 旋 耕机 刀片 排列 规章 的 探讨 . 山 西 农机 学术 版J.2023.14(12): 20214 吕小荣， 努尔夏提， 朱马西等 . 我国秸秆还田技术现状与进展前J.2023.9:41425 文 立 阁 ， 李 建 桥 ， 崔 占 荣 等 . 我 国 灭 茬 机 具 及 其 刀 具 的 发 展 现J.2023.5(5)10136 许剑平,孙仕明,徐 涛等.灭茬旋耕深松起垄通用机传动系统的争论设计 .农机化争论J2023.421381397 镇江农业机械学院.农业机械学：上册M.中 国农业机械出版社，1981：1811848 北京农业机械化学院. 农业机械学：上册M .农业出版社，1981：1092339 王怀奥， 王勇. 秸秆切碎灭茬机的模型争论与参数优化. 农机化争论J.2023.9(5):10610710 机械电子工业部洛阳拖拉机争论所.拖拉机设计手册：机械工业出版社，199411 农业大词典编辑委员会.农业大词典.农业出版社，1998