冬小麥仿形鎮(zhèn)壓追肥聯(lián)合作業(yè)機(jī)的設(shè)計(jì)【說明書+CAD+PROE】

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要：小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要的糧食作物，在我國(guó)種植面積廣泛。目前我國(guó)正大力發(fā)展農(nóng)機(jī)的推廣，農(nóng)用機(jī)械也符合我國(guó)現(xiàn)狀，農(nóng)業(yè)機(jī)械可以大規(guī)模解放勞動(dòng)力。同時(shí)我國(guó)對(duì)大中型施肥機(jī)械的技術(shù)比較成熟，但是受到體積，轉(zhuǎn)彎半徑和配套動(dòng)力的制約，不適合小地塊作業(yè)。而我國(guó)個(gè)體農(nóng)戶比較多，種植面積小。因此本文設(shè)計(jì)了一個(gè)仿形鎮(zhèn)壓施肥機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，對(duì)冬小麥可以一次性完成追肥和鎮(zhèn)壓作業(yè)，這樣可以節(jié)省時(shí)間，提高工作效率。同時(shí)運(yùn)用仿形鎮(zhèn)壓，可以根據(jù)體形的不同，自動(dòng)調(diào)整鎮(zhèn)壓輪，這樣可以保證鎮(zhèn)壓效果，為冬小麥的生長(zhǎng)提供更有利的條件。小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要的糧食作物，盡管我國(guó)大部分地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了施肥自動(dòng)化，但目前的施肥機(jī)的質(zhì)量還不能滿足高產(chǎn)量的要求。小型小麥的施肥機(jī)械已經(jīng)考慮到了農(nóng)戶經(jīng)營(yíng)面積少，作業(yè)地點(diǎn)小的特點(diǎn)而且功能較多，可一次完成化肥的深施、鎮(zhèn)壓保墑等多道工序，于傳統(tǒng)的耕作方式相比，具有減少作業(yè)工序，省時(shí)省工省力，節(jié)約成本，增加效益，提高化肥利用率，保護(hù)環(huán)境，使糧食增產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。通過改變鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓的方式，可以自行調(diào)整鎮(zhèn)壓輪的工作情況，可以更好的適應(yīng)地形，在保證鎮(zhèn)壓的前提下，更好的使作業(yè)機(jī)械工作平穩(wěn)，有利于作業(yè)機(jī)械的前進(jìn)。 關(guān)鍵詞：冬小麥 ； 仿形鎮(zhèn)壓 ； 追肥 ； 施肥機(jī)械 ； 高產(chǎn)量 1 0 引言 我國(guó)目前的人均面積是1.2畝，不及世界水平的三分之一，而且我國(guó)耕地的總體質(zhì)量不高。我國(guó)還是主要干旱國(guó)家，干旱半干旱及半濕潤(rùn)面積占我國(guó)一半以上。在中國(guó)這樣的一個(gè)地少人多的情況下，養(yǎng)活了全世界五分之一的人口。在這樣的情況下，農(nóng)業(yè)的重要性就更加明顯，而發(fā)展農(nóng)業(yè)就要發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化，這樣才能更好的解放人力。 小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要的糧食作物，盡管我國(guó)大部分地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了施肥自動(dòng)化，但目前的施肥機(jī)的質(zhì)量還不能滿足高產(chǎn)量的要求。小型小麥的施肥機(jī)械已經(jīng)考慮到了農(nóng)戶經(jīng)營(yíng)面積少，作業(yè)地點(diǎn)小的特點(diǎn)而且功能較多，可一次完成化肥的深施、鎮(zhèn)壓保墑等多道工序，于傳統(tǒng)的耕作方式相比，具有減少作業(yè)工序，省時(shí)省工省力，節(jié)約成本，增加效益，提高化肥利用率，保護(hù)環(huán)境，使糧食增產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。通過改變鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓的方式，可以自行調(diào)整鎮(zhèn)壓輪的工作情況，可以更好的適應(yīng)地形，在保證鎮(zhèn)壓的前提下，更好的使作業(yè)機(jī)械工作平穩(wěn)，有利于作業(yè)機(jī)械的前進(jìn)。可以在平原和丘陵地區(qū)的小平原上作業(yè)。因此有更高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的推廣前景。 1 設(shè)計(jì)原理及機(jī)構(gòu) 1.1 設(shè)計(jì)原理 根據(jù)前面介紹的是施肥機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，可以得知普通施肥機(jī)主要有三個(gè)基本裝置組成，分別是:開溝裝置、施肥裝置、覆土裝置。其余部分則是附屬部件，包括機(jī)架、行走系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)。 1.1.1 選擇確定總體參數(shù) 方案一:直流電機(jī)動(dòng)力，單行施肥。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度便于控制，無污染，可以在封閉環(huán)境及開放環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間工作。缺點(diǎn)是單行肥，能源利用率低，工作總量大。 方案二:直流電機(jī)動(dòng)力，雙行施肥 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度便于控制，無污染，可以在封閉環(huán)境及開放環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間工作。缺點(diǎn)是雙施肥，整機(jī)重量增大。 經(jīng)過比較，我選用直流電機(jī)動(dòng)力，雙行施肥，兼顧效率和經(jīng)濟(jì)性。 1.2總體設(shè)計(jì) 施肥鎮(zhèn)壓機(jī)的三維示意圖 1.2.1設(shè)計(jì)總體參數(shù)的確定 (1)工作速度的確定 由《新編工程師手冊(cè)》查得人的正常步行速度為，單用人力時(shí)由于負(fù)重，速度會(huì)減慢，而直流電機(jī)提供的動(dòng)力正好可以彌補(bǔ)這一點(diǎn)；而同時(shí)總行進(jìn)速度不能高于人的正常速度，這樣會(huì)使工作者勞累的，也不能高于最大的速度，假定人在工作程中是勻速前進(jìn)的，綜合考慮多方面的因素，可將此播種機(jī)的速度定為，即，稍低于人的正常步行速度。 （2）工作阻力的確定 工作阻力主要是播種機(jī)與地面接觸的裝置的作業(yè)阻力，包括開溝器、鎮(zhèn)壓輪、行走輪等等。由于播種機(jī)阻力最大的為開溝器（200N），其他的部件阻力很小，所以初步設(shè)定總的工作阻力為600N。 （3）驅(qū)動(dòng)功率的確定 工作阻力和工作速度及應(yīng)確定，所以 2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì) 2.1施肥器方案的選取 本設(shè)計(jì)采用蜂窩式施肥器。 2.2蜂窩式施肥器的特點(diǎn) （1） 投肥高度小。 (2)窩眼輪向后的分速度可部分抵消機(jī)器前進(jìn)速度，降低肥料到達(dá)溝底時(shí)絕對(duì)速 度的水平分速，減小肥料在溝底彈跳和滾動(dòng)。 (3) 傳動(dòng)比較簡(jiǎn)單，但充肥能差（因離心力對(duì)充種起反作用） 2.3蜂窩式施肥器的形狀 窩眼輪式的窩眼有圓柱形、圓錐形和圓弧形。 1圓柱形 2圓錐形窩 3圓弧型窩眼 圖2-1施肥器窩眼形狀示意圖 本設(shè)計(jì)選取圓弧形窩眼。施肥器如下: 圖2-2施肥輪三維圖 圖2-3 施肥輪二維圖 初步設(shè)計(jì)排肥輪圓周開6孔，設(shè)計(jì)為可以更換形式，用戶可根據(jù)需要更換排肥輪，達(dá)到調(diào)節(jié)施肥行距的目的。 2.3開溝器的設(shè)計(jì) 開溝器的功用主要是在施肥機(jī)工作時(shí)，開出種溝，引導(dǎo)肥料進(jìn)入種溝內(nèi)，并使?jié)裢粮采w肥料。 2.3.1溝器設(shè)計(jì)方案的選取 本設(shè)計(jì)采用芯鏵式開溝器。 2.3.2開溝器的三維示意圖如下： 圖2-4開溝器的三維示意圖 2.4地輪的設(shè)計(jì) 2.4.1地輪的結(jié)構(gòu): 輪子一般都有輪輞，輪輻和輪轂三部分，在剛性輪上這三部分都有鋼鐵或木料制成。 一般農(nóng)業(yè)機(jī)械的主動(dòng)輪和傳動(dòng)輪上都裝有輪爪（剛性輪）或制有凸紋。其目的是為了增大輪輞和土壤的附著性能，減少輪子的滑移和滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 根據(jù)以上技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，考慮到整機(jī)重量和工作強(qiáng)度要求采用焊接輻板式地輪。 此設(shè)計(jì)輪輻采用鋼板焊接，在滿足強(qiáng)度要求的前提下，自重較輕，加工簡(jiǎn)單，維修簡(jiǎn)便。地輪外緣采用小塊鐵板焊接在輪輞上，這樣既能增加附著力又能節(jié)約帶動(dòng)力。 地輪的三維圖如下: 圖 2-5 地輪三維圖 2.5輸肥管、鎮(zhèn)壓輪、機(jī)架 2.5.1輸肥管 輸種管主要是將排肥器排出的肥料導(dǎo)入開溝器，使肥料能順利地落到種溝內(nèi)。它對(duì)排肥的均勻性有較大影響。 （1）輸肥管的類型 輸肥管按其制造材料可分為金屬管、橡膠管和塑料管三種。 本設(shè)計(jì)選用塑料管做輸肥管。 （2）輸肥管的要參數(shù) 輸肥管直徑 輸肥管的最小直徑應(yīng)根據(jù)肥料的最大播量和肥料的物理機(jī)械特性（種粒形狀和尺寸、種粒與管壁的摩擦系數(shù)等）確定。輸肥管的最大直徑應(yīng)與肥料在輸肥管內(nèi)自由降落時(shí)的擴(kuò)散范圍性適應(yīng)。通過查閱資料，有三分之二的種子集中在半徑為20mm范圍內(nèi)，因此，輸肥管的最小直徑dmin一般為26mm，最大直徑dmax一般為40mm。本設(shè)計(jì)取輸肥管直徑為30mm。 2.5.2鎮(zhèn)壓輪 鎮(zhèn)壓輪對(duì)土壤的壓強(qiáng)主要根據(jù)土壤性質(zhì)、水分、密度和作物的要求而定，一般為30～50kPa。鎮(zhèn)壓輪的壓力大小取決于鎮(zhèn)壓輪本身重量和作用在它上面的附加重量（施肥機(jī)部分重量的轉(zhuǎn)移和輔助彈簧作用力等）。 一個(gè)良好的鎮(zhèn)壓輪必須轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，不沾土，不擁土，鎮(zhèn)壓里可以適當(dāng)調(diào)整，鎮(zhèn)壓后地表不產(chǎn)生鱗狀裂紋。 （1）鎮(zhèn)壓輪的結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn) 圓柱鎮(zhèn)壓輪 凸面和凹面鎮(zhèn)壓輪 圓錐復(fù)合鎮(zhèn)壓輪 膠圈鎮(zhèn)壓輪 本設(shè)計(jì)選用圓柱鎮(zhèn)壓輪。取鎮(zhèn)壓輪直徑為100mm 。壓輪采用鋼板焊接件，這樣既能保證強(qiáng)度，又能減輕整個(gè)機(jī)器的重量。 2.5.3機(jī)架 為了使施肥機(jī)重量不至于過重，本設(shè)計(jì)采用矩形鋼焊接機(jī)架，機(jī)架上面開孔與其他零部件連接。機(jī)架的三維示意圖如下: 圖2-6機(jī)架的三維圖 圖2-7 矩形鋼管橫截面示意圖 2.6 其它部件 本機(jī)旋耕施肥系統(tǒng)和播種系統(tǒng)之間采用平行四連桿連接機(jī)構(gòu)，這樣可以保證播種系統(tǒng)在運(yùn)輸和工作時(shí)都能與旋耕施肥系統(tǒng)保持平行關(guān)系，提高了播種機(jī)系統(tǒng)整體的單體防型能力。采用平行四連桿連接機(jī)構(gòu)的分體式小麥免耕播種機(jī)可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，提高各部分的利用效率。鎮(zhèn)壓輪為橡膠輪，橡膠輪滑移的均值和方差都較小，其直徑為40cm，外緣寬度10.5cm。其作用是鎮(zhèn)壓，達(dá)到壓碎土塊、壓緊耕作層、蓄水保墑的目的。 2.7肥箱的設(shè)計(jì) 株距的計(jì)算 株距的計(jì)算公式為: S = πD/Zi(1-ε) (3-2) Z—排種輪型孔數(shù)（或槽孔數(shù)）; D—地輪直徑（m）; i—傳動(dòng)速比（i=n排/n地）; ε —滑移系數(shù)，一般取5%─9%; 下肥量的計(jì)算 施肥時(shí)，首先確定株距、粒數(shù)，然后將計(jì)算出的數(shù)據(jù)代入下列公式，可得畝播量(以苜蓿為例): Q = m1δ/750bs s—穴距（m）； b—行距（m）； δ—粒肥料的千粒重（g）； 肥箱容積 肥箱容積應(yīng)使其所盛肥量能供施肥機(jī)工作較長(zhǎng)地段，其容積公式: V = qmaxbl/1333y （3-3） 式中: Qmax—最大播量，斤/畝； B—工作幅寬，單位m，單體種箱時(shí)為行距； L—要求的地段長(zhǎng)度，單位m； γ—肥料容重，單位kg/L； 設(shè)計(jì)原則:肥箱所盛肥料量能供施肥機(jī)工作較長(zhǎng)地段，其容積可由公式（4-3）求得: 取:Qmax =0.5斤/畝 B=0.2m L=400m γ=0.5/cm3 計(jì)算得:V=0.5×0.2×1000／0.5×2=1.5L 為了節(jié)省勞動(dòng)時(shí)間，提高勞動(dòng)效率，將種子箱設(shè)計(jì)為2.5L，則所盛苜蓿肥料的重量為:m=2.5×0.5=1.25kg。 為了增加鎮(zhèn)壓輪的壓力可以使肥料箱的重心盡量后靠，在保持整體協(xié)調(diào)性的情況下，使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理。同時(shí)肥箱不能過大，盛肥不能過重，這樣會(huì)增加地輪的阻力，此設(shè)計(jì)肥箱設(shè)計(jì)為1公斤左右。 肥箱的二維、三維示意圖如下: 圖2-8肥箱上部分三維圖 圖2-9肥箱下部分三維圖 參考文獻(xiàn) 圖 2-10 肥箱上部分二維圖 圖 2-11肥箱下部分二維圖 1]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 第八版.北京:高等教育出版社,2006. 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