自走式小型大豆播种机排种器的结构设计.docx

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自走式小型大豆播种机排种器的结构设计

题目自走式小型大豆播种机排种器的结构设计

学院机电工程学院

专业班级农业机械化及其自动化07级2班

学生姓名xxx

指导教师xx

撰写日期：

2011年4月26日

摘要

近年来，随着科学技术的发展，农业机械得到了迅猛的发展，传统的农业生产有了巨大的改变。

而作为农业生产中一个重要的环节——播种，同样发生了翻天覆地的变化，各种各样的播种，而且极大地提高了播种的效率和质量。

本设计是针对大豆播种而设计的精密穴播机械，但是同样可以应用在玉米和其他豆类作物的播种上。

该机器采用汽油机为动力源，大大提高了整机的工作稳定性，利用行走轮带动播种轮播种，克服缺苗断垄现象。

一次播两行，适合于小块田地播种，具有灵活，轻便，省时省力的优点。

由它主要有牵引机构，机架，传动机构，排种机构，排肥机构，以及开沟、覆土、镇压机构等组成，其中排种和排肥机构是该机械的关键部件。

本人主要负责排种机构的设计，采用的是立式圆盘排种器，它主要由排种圆盘、圆盘外壳、排种轴、以及轴承、链轮等零件组成。

通过这次设计，我不仅熟练地掌握了solidworks的应用，而且提高了自己设计创新的能力。

关键词：

播种机；圆盘排种器；种箱；排种轴

Abstract

Inrecentyears,withthedevelopmentofscienceandtechnology,agriculturemachineryhasdevelopedrapidly,thetraditionalagriculturalproductionhasahugechange.Butasagriculturalproductioninanimportantlink--sow,alsohasundergoneearth-shakingchanges,variousplanting,andgreatlyimprovetheefficiencyandqualityofsowing.

Thisdesignisdesignedforsoybeansplantingmachinery,buttheprecisioncanalsobeusedincornandotherlegumesseeding.Thismachineadoptsthegasolineenginetopowersources,greatlyimprovingthemachine'sworkingstability,drivenbysowingroundwheelsowing.Oncetwolines,suitableforbroadcastsowing,smallfieldwithflexible,lightweight,theadvantagesofsaveLabour.Byitsmainhavetractioninstitutions,rack,transmissionmechanism,theagency,rowfatinstitutions,aswellasopenditch,coverearth,suppressmechanismetc,includingthemeteringandrowfatagencyisthemechanicalkeyparts.

Imainlyresponsibleforthedesignoforganization,thediscisverticalmeteringdevice,itmainlyconsistsofthedisc,discshell,theshaft,andbearing,wheeletcparts.Thisdesign,Inotonlyhadmasteredsolidworksapplications,andimprovetheabilityofinnovationdesign.

Keywords:

solidworks；seeder;Discmeteringdevice;Kindofbox;Rowshaft

参考文献…………………………………………………………………………………..19

致谢………………………………………………………………………………………..20

附录一：

自走式小型大豆播种机的整体装备图.......…………………………………..21

1引言

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。

2播种机概述

2.1播种机的发展历史

播种机的功用是以一定的播量或株穴距，将其均匀地播入一定深度的种沟，覆以适量的细湿土，同时也可施种肥，有时还喷洒农药和除草剂，为种子发芽提供良好条件，以达到高产稳产。

欧洲第一台播种机于1636年在希腊制成。

1830年，俄国人在畜力多铧犁上加装播种装置制成犁播机。

英、美等国在1860年以后开始大量生产畜力谷物条播机。

20世纪以后相继出现了牵引和悬挂式谷物条播机，以及运用气力排种的播种机。

1958年挪威出现第一台离心式播种机，50年代以后逐步发展各种精密播种机。

中国在20世纪50年代从国外引进谷物条播机、棉花播种机等，60年代先后研制成功悬挂式谷物播种机、离心式播种机、通用机架播种机和气吸式播种机等多种机型,并研制成功了磨纹式排种器。

到70年代,已形成播种中耕通用机和谷物联合播种机两个系列并投入生产。

供谷物、中耕作物、牧草、蔬菜用的各种条播机和穴播机都已得到推广使用。

与此同时，还研制成功了多种精密播种机。

2.2播种机的基本结构

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—镇压弹簧14—覆土板15—镇压轮

（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、镇压轮、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。

2.3播种机的分类

按播种方法，可分为以下几种：

2.3.1撒播机

　　使撒出的种子在播种地块上均匀分布的播种机。

常用的机型为离心式撒播机，附装在农用运输车后部。

由种子箱和撒播轮构成。

种子由种子箱落到撒播轮上，在离心力作用下沿切线方向播出，播幅达8～12米。

也可撒播粉状或粒状肥料、石灰及其他物料。

撒播装置也可安装在农用飞机上使用。

2.3.2条播机

　　主要用于谷物、蔬菜、牧草等小粒种子的播种作业，常用的有谷物条播机。

作业时，由行走轮带动排种轮旋转，种子自种子箱内的种子杯按要求的播种量排入输种管，并经开沟器落入开好的沟槽内，然后由覆土镇压装置将种子覆盖压实。

出苗后作物成平行等距的条行。

用于不同作物的条播机除采用不同类型的排种器和开沟器外，其结构基本相同，一般由机架、牵引或悬挂装置、种子箱、排种器、传动装置、输种管、开沟器、划行器、行走轮和覆土镇压装置等组成。

其中影响播种质量的主要是排种装置和开沟器。

常用的排种器有槽轮式、离心式、磨盘式等类型。

开沟器有锄铲式、靴式、滑刀式、单圆盘式和双圆盘式等类型。

2.3.3穴播机

　　按一定行距和穴距，将种子成穴播种的种植机械。

每穴可播1粒或数粒种子，分别称单粒精播或多粒穴播，主要用于玉米、棉花、甜菜、向日葵、豆类等中耕作物，又称中耕作物播种机。

每个播种机单体可完成开沟、排种、覆土、镇压等整个作业过程。

　　针对中耕作物行距较宽且需调整的特点，穴播机常采用单体形式,每一个播种单体包括一整套工作部件,能完成开沟、排种、覆土、镇压等整个作业过程。

多个单体按所需行距装在同一横梁上，即构成不同行数和工作幅宽的穴播机，与不同功率等级的拖拉机配套。

中国还发展了播种中耕通用机，即在同一通用机架上可以按所需行距安装成组的播种或中耕部件。

　2.3.4精密播种机

　　以精确的播种量、株行距和深度进行播种的机械。

具有节省种子、免除出苗后的间苗作业、使每株作物的营养面积均匀等优点。

多为单粒穴播和精确控制每穴粒数的多粒穴播。

一般在穴播机各类排种器的基础上改进而成。

如改进窝眼轮排种器上孔型的形状和尺寸，使其只接受一粒种子并防止空穴；将排种器与开沟器直接连接或置于开沟器内以降低投种高度，控制种子下落速度，避免种子弹跳；在水平圆盘排种器上加装垂直圆盘式投种器，以改变投种方向和降低投种高度，避免种子位移;在双圆盘式开沟器上附装同位限深轮,以确保播种深度稳定。

多粒精密穴播机是在排种器与开沟器之间加设成穴机构，使排种器排出的单粒种子在成穴机构内汇集成精确数量的种子群，然后播入种沟。

此外，还研制了一些新的结构，如使用事先将单粒种子按一定间距固定的纸带播种，或使种子从一条垂直回转运动的环形橡胶或塑料制种带孔排入种沟等。

2.3.5联合作业机和免耕播种机

联合作业机和免耕播种机如在谷物条播机上加设肥箱、排肥器和输肥管，即可在播种的同时施肥。

与土壤耕作、喷撒杀虫剂和除莠剂、铺塑料薄膜（见地膜覆盖机械）等项作业联合组成的联合作业机，有的能一次完成土壤播前耕作、施种肥、土壤消毒、开排水沟、播种、施杀虫剂和除莠剂等项作业。

免耕播种机是在前茬作物收获后的茬地上直接开出种沟播种，也称直接播种机或硬茬播种机，可防止土壤流失，节约能源，降低作业成本，多用于谷物、牧草和青饲玉米等作物的播种作业。

2.4播种机的发展现状

2.4.1国内外播种机的发展现状

　　我国的播种机以传统的谷物条播机为主，与小型拖拉机配套的播种机及畜力播种机目前仍占主导地位。

全国有500家左右的企业生产播种机，其中只有10家生产与大中型拖拉机配套的播种机，与小拖配套的播种机和畜力播种机的产量已占到全国播种机产量的90%以上。

近几年，我国的联合作业播种机发展也较快，其机具主要有播种一拖肥联合作业机、耕作—播种联合作业机、松土—施肥—覆膜—穴播联合作业机和施水—播种联合作业机等，目前又发展了铺膜播种联合作业机。

另外，精少量播种机具推广势头强劲，小麦精少量播种机和中耕作物精密播种机推广应用迅速。

目前国外精密播种机已达到相当完善的程度，在精密播种机上除了设有完善的整地、覆土、镇压及施肥、洒农药装置外，其排种装置多采用新的工作原理，包括各种气力式排种原理与机械式排种原理，以保证单粒精密播种。

另外，液压技术及电子技术也在播种机上得以应用。

20世纪80年代，美国、澳大利亚、加拿大、法国等西方国家开始研制并广泛使用气力式精密播种机械，其中气流一阶分配式集排排种系统大量应用在谷物条播机上。

2.4.2国内播种机存在的问题

1）效率低

（1）工作速度低

目前国外谷物播种机的工作速度已达到15km/h，个别机型甚至达到20km/h，由于受整地质量、土壤各方面条件的限制，工作速度大多采用8~12km/h。

目前我国的谷物播种机的速度大约为4~7km/h，常在5~6km/h范围内使用。

（2）播种机工作幅宽小

目前西欧谷物播种机的工作幅宽一般为5~6m，而美国、加拿大、前苏联等国家，不少机型可达10~15m，现在我国生产和使用的谷物播种机工作幅宽较大的达到3.6m。

（3）排种器的排种效率低

因为传统的排种器都是“一器一行”，即一个排种器播一行种子。

2）外槽轮排种器工作效果不理想

目前国内谷物播种机大多是以外槽轮式排种器为核心工作的部件，型号虽然很多，但由于外槽轮排种器的结构所限，排种脉动性和种子沟内分布不均匀性，是半精密播种难以实现的主要因素。

为了克服传统的外槽轮排种器的缺点，采用新的排种器，其种类很多，有水平圆盘式排种器、离心式排种器、摆杆式排种器、锥盘式排种器、气力式排种器和气压式精密排种器等。

2.5播种机的发展趋势

2.5.1发展联合作业的直接播种

播种联合作业是指在播种的同时，完成耕整地、施肥、喷洒液等作业，其优点是一次可以完成多项作业，作业效率高，保证及时播种，提高产量，可以充分利用配套动力，节省能源，降低作业成本，与传统播种方法相比，联合播种的劳动消耗的作业费用约降低30%。

同时，可以减少机组进地次数，使土壤免受机具的过度压实。

直接播种是指将作物种子直接播在留茬地里，用于直接播种的机具称为免耕法或少耕法播种机。

直接播种机与一般播种机相比，其结构特点主要是在开沟装置上，通常在播种机组前面加装一个种床式开沟器，用以切断地表的残茬和硬秆或耕出窄带作为种床，然后再由装在后面的种沟开沟器在其上开出种沟。

2.5.2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）和镇压轮（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。

2.5.3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限制，使用不方便。

因此，国外很重视提高作业速度的研究。

2.5.4进一步推广精密播种

目前在欧美国家，播种已基本实现了精密化。

我国自20世纪70年代初开始研究精密播种，目前全国精播的面积还很少，迄今精密播种的作物基本局限于中耕作物。

谷物精播的难度较大，至今国内尚无成熟的机型。

气力式播种机由于对种子尺寸要求不严，不需精选分级，伤种少，易达到单粒点播，通用性较好，同时它也具备高速作业的性能，满足了对大功率拖拉机的配套和宽幅作业的要求，作业速度可达10~12km/h，工作幅宽也可加大到8~12m以上。

因此，气力式播种机应用越来越广泛。

可以说，气力式精密播种机是21世纪播种机械的发展方向。

2.5.5广泛采用新原理新技术

目前国外正在发展一些新的播种技术，如日本提出适合蔬菜的静电播种，英国提出适合于蔬菜的液体播种、适合于牧草的超音速播种，还有目前广泛应用的种子带播种等。

例如液压等新技术在国外播种机的应用也日益广泛。

美国塞科尔5000型气压式播种机用液压马达驱动风机；东德A—697型精密播种机装有供驱动排种锥体8+的液压马达，当地轮滑动时，液压马达启动，以保证排种锥体的转速与机器前进速度相协调，现时也用以操作开沟器的升降，在大宽幅的播种机上还用液压折叠机架，以便安全运输。

3排种器的设计

3.1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。

3.2排种器的分类

3.2.1外槽轮式排种器

外槽轮式排种器由排种器盒、排种轴、外槽轮、阻塞轮、花形挡环及清种舌等组成。

排种器盒装在种子箱下面，种子通过箱底开口流入盒内。

排种轴转动时，外槽轮及花形挡环可防止种子从槽轮两侧流出。

该排种器适应性能广，除用于谷物条播机外，还可以用于颗粒化肥、固体杀虫剂的排施。

他还可以改变槽轮转动方向为上排式。

其特点是：

通用性好；播量稳定；播量调节方便；结构简单；有脉动现象。

3.2.2内槽轮式排种器

内槽轮排种器的工作槽轮是一个内缘带凹槽的圆环，槽轮分左右两个排种室：

一室较浅，用于播小粒种子；另一室较深，用于播大粒种子。

不用的一侧，用盖板密封。

工作时槽轮处于纵向位置随排种方轴转动。

种子从种箱进入排种室，落入凹槽的种子随槽轮转动，带到一定高度后，当其重力超过摩擦力时即自动滑落，通过导种管、开沟器播入土壤中。

内槽轮式基本上不损伤种子，排种无动脉现象，均匀性较外槽轮好，但稳定性较差。

这种排种器是靠改变排种轴转速来调节播量，因而传动机构复杂。

3.2.3离心式排种器

离心式排种器的主要工作部件是在种子想内安装的倒置锥筒，锥筒内侧焊有螺旋叶片。

锥筒在动力驱动下高速旋转，种子由锥定附近的进种口进入书中管口，可以播种多行。

改变进种口大小可调节播量。

这种排种器构造简单、重量轻、排种均匀度较高。

各行播量一致性取决于加工精度及装配质量。

影响排种性能的因素有锥筒的转速、种子的外形等，每转拍种量因锥筒转速变化而改变，故不利于保持稳定的播量。

3.2.4绞盘式排种器

纹盘式排种器的主要工作部件是在种子桶底部安装的水平回转圆盘。

圆盘向下的一面带有弧形条纹。

纹盘面与底座之间留有间隙，底座上根据播种行距要求均布排种孔。

工作时，种子进入间隙中，纹盘回转时弧形条纹带动间隙中的种子使其通过排种孔排出，多余的种子再从纹盘周缘的缝隙上升回流，再从圆盘上的通道进入纹盘间隙。

3.2.5窝眼轮式排种器

窝眼轮上的型孔大小可根据所播作物种子形状、大小、每穴要求粒数设计，有单排型孔、双排型孔，也可以设计成组合式排种轮，以满足多种作物的点播、穴播或条播，因此，通用性较好。

但是型孔对种子外形尺寸要求较广，种子需清选分级，而且在排种过程中，易损伤种子。

待排种器大多用于播种玉米、大豆、高粱、丸粒化甜菜等中耕作物播种机上。

组合式排种轮还可条播谷子。

3.2.6水平圆盘式排种器

水平圆盘排种器的排种圆盘周边可以根据种子粒型制成不同的型孔，圆盘在地轮驱动下旋转，将充入型孔内的种子带之拍众口排出，通过导种管播入土中。

在圆盘上方有刮种器和推种器，前者将型孔内多余的种子刮去，后者将型孔内的种子推出落入排种口，完成排种过程。

其优点是结构简单、工作可靠、均匀性好，但由于圆盘线速度的许用值较低，因而对高速播种的适应性差。

排种盘上的孔形由种子形状、尺寸和每穴要求粒数确定，并按一定的间距排列。

排种的株（穴）距与排种盘转速和孔数有关。

播种机上都配有多种槽孔尺寸的排种盘。

3.2.7气吸式排种器

气吸式排种器是依靠空气压力将种子均匀的分布在型孔轮或滚筒上完成播种作业过程。

它多用于中耕作物如大豆、玉米、棉花等大粒种子的精播机上，它有一个带吸种的垂直圆盘，盘背面是与风机吸风管连接的真空管，正面与种子接触。

当吸种管在种子室转动，种子被吸附在吸种盘表面的吸种孔上。

当吸种盘转向下方时，圆盘背面由于与吸气室隔开，种子不再受吸种盘两面压力差的作用，由于自重落入开沟器完成排种过程那。

气室吸力可通过风机转速和进、出口风门大小来调节。

通过调节排种盘转速或改变孔数来适应不同的株距的要求。

该排种器的优点是能适应不同作物种子，对种子尺寸要求不严，损伤率小，能适应较高速的播种作业，但需配置风机，消耗功率多，而且制造和使用要求较高。

3.2.8气吹式排种器

气吹式排种器带有一个追星空的吸种圆盘，型孔底部有与圆盘内腔吸风管相通的孔道，称为吸种孔，当圆盘转动时种子从种子箱滚入圆盘的锥形孔上，压气喷嘴中吹出气流压在锥形孔上，被转动圆盘运送到下部投种口处，靠自重作用落入开沟器投入种沟。

与窝眼轮排种器相比，其特点为：

除种子自重充填入型孔外，还有气流辅助力，且型孔较大，因此充填性能很好，对种子形状尺寸要求也不严；利用气嘴射出的气流将多余种子吹掉，达到单粒精播；能在较高作业速度（８km／h）下，排种性能较好，不损伤种子。

通过更换不同型孔的排种轮和调节吹气压力，可以精密播种玉米、大豆、脱绒棉籽、球化甜菜和菜籽等，改变排种轮转速可调节株距。

3.3立式圆盘排种器

3.3.1立式圆盘排种器的简图及其工作原理

图3-1立式圆盘排种器简图

1-种箱2-种子3-清种板4-护种板5-立式圆盘

如图3-1所示，圆盘一般与地轮同轴安装，种子首先充入圆盘上的型孔内，随圆盘一起转动，多余的种子被刮种板刮去。

在护种板的保护下，种子运动到圆盘下部，在自身重力的作用下，投入输种管，到达种沟，完成排种。

3.3.2立式圆盘排种器的结构设计

如图3-2是排种单元的结构图，它由种箱、排种圆盘、排种圆盘外壳，排种轴，以及支撑用的轴承单元组成。

图3-2

1—种箱2—轴承3—键4—排种轴5—排种器

1）种箱的设计

种箱是用于盛放种子的部件，其三维图如图3-3，其尺寸图如图3-4。

它的上部是长方形的薄壁容器，可以增大它的容量，下部类似于漏斗形，有利于种子向下面流动，利于充种。

两边是两个薄壁板，与架子相固定。

图3-3

图3-4

2）排种轴的设计

排种轴与圆盘同轴，通过键带动圆盘转动。

它的三维图如图3-5,尺寸图如图3-6。

该轴左右对称，采用阶梯形式。

从左边至中间与它相配零件依次是轴承，链轮，排种器。

图3-5

图3-6

3）排种器外壳的设计

如图3-7、图3-8依次是外壳一，外壳二的三维图，图3-9、图3-10分别是它们的尺寸图。

两个外壳配合后，其进种口内部宽度略大于圆盘宽度，具有刮种的作用。

而外壳内壁与圆盘圆周面，以及两侧面间的微小间隙则起到了护种的作用。

具有结构简单，效果明显的优点。

图3-7

图3-8

图3-9

图3-10

4）排种圆盘的设计

圆盘三维图如图3-11，尺寸如图3-12它有十四个型孔槽，工作时在键的带动下随轴转动，通过与外壳的配合，完成充种，排种过程。

图3-11

图3-12

3.3.3立式圆盘排种器的特点

1）结构简单，使用可靠，它由壳体、排种盘和清种刀三个零件组成。

钢刀清种干净利落，寿命长，故障少，大大提高了排种器的可靠性。

2）排种盘立着用，占空间少，排种器内可装三个播种盘，解决了播种三行位置。

3）立式盘能完成大豆双行单粒点播任务，在铧犁播种部件上已经是使用了15年，效果交好。

只要种子符合尺寸，破碎率不超过2%，而株距合格率平均都在98%以上。

4）式盘侧充填，充填区域大，360°除投种区60°外都可充填，充填时间长，充填性能好，可提高作业速度，垂直窝眼排种器的切速度不大于0.2m/s，而立式盘排种器达到0.62m/s，排种仍然很好，切线速度可提高三倍多。

5）立盘排种器种子出口处种子运动方向与机器前进方向相反，减少了种子的绝对运动速度（前进速度减去种子的切线速度），再加投种点低（65mm），大大提高了粒距的均匀性。

4影响排种器排种的因素

排种器是播种机的核心部件，是决定播种机特性和播种质量的主要因素。

排