缽體精量點(diǎn)播裝置的設(shè)計(jì)【半自動(dòng)嘴形氣吸式穴盤(pán)育苗精密播種機(jī)】【說(shuō)明書(shū)+CAD】

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5結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點(diǎn)103.理論分析與計(jì)算1031氣吸播種的理論分析10311種子吸附運(yùn)動(dòng)的流體力學(xué)的原理分析10312種子動(dòng)力學(xué)特性分析103.2拋振機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析123.2.1 種子“沸騰”運(yùn)動(dòng)條件與拋振強(qiáng)度計(jì)算124結(jié)論14致謝15參考文獻(xiàn)161.緒論11工廠化穴盤(pán)育苗技術(shù) 播種育苗是一項(xiàng)勞動(dòng)強(qiáng)度大、費(fèi)時(shí)、技術(shù)性強(qiáng)的工作。過(guò)去大部分采用傳統(tǒng)的露地直播的方式或采用陽(yáng)畦、改良陽(yáng)畦和溫室育苗。由于設(shè)備簡(jiǎn)陋和自然條件的影響，育苗苗齡長(zhǎng)、質(zhì)量差、大小不齊，而且成本高，還往往會(huì)因凍害或病蟲(chóng)害等自然災(zāi)害造成缺苗。再者傳統(tǒng)的育苗技術(shù)只有靠經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)失誤多，特別是單憑經(jīng)驗(yàn)育苗很難掌握和推廣1。 隨著蔬菜、花卉生產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，育苗也由過(guò)去的農(nóng)戶分散育苗向著專業(yè)化、規(guī)?；⑸虡I(yè)化、機(jī)械化迅速發(fā)展，使蔬菜、花卉生產(chǎn)向設(shè)施農(nóng)業(yè)的方向再邁進(jìn)一步，形成了工廠化育苗的生產(chǎn)體系。所謂工廠化穴盤(pán)育苗是20世紀(jì)70年代國(guó)際上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新型育苗技術(shù)，即在人工控制的最佳條件下，充分利用自然資源，采用科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)措施以及機(jī)械化，自動(dòng)化手段，使蔬菜、花卉育苗達(dá)到快速、優(yōu)質(zhì)、高效率、低成本、成批而穩(wěn)定的水平。穴盤(pán)育苗在歐、美等農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化程度比較高的國(guó)家推廣普及較為迅速。商品苗生產(chǎn)量第一位的是美國(guó)，其次是意大利、法國(guó)、荷蘭等。韓國(guó)及我國(guó)臺(tái)灣省發(fā)展穴盤(pán)育苗起步時(shí)問(wèn)與我國(guó)大陸相差不多，都在80年代中期，但推廣力度和相關(guān)配套設(shè)施卻強(qiáng)于我國(guó)內(nèi)地。近幾年，穴盤(pán)育苗在國(guó)內(nèi)一些地方進(jìn)行了試驗(yàn)、推廣，有些地方己經(jīng)形成一定規(guī)模，取得一定的經(jīng)濟(jì)效益，在當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生了較好的影響。實(shí)踐證明，工廠化育苗較常規(guī)育苗方式具有成苗快、不傷根系、能獲高產(chǎn)、減少用工量和勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約種子且適合遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、避免氣候?yàn)?zāi)害影響等優(yōu)點(diǎn)，是一種適合我國(guó)國(guó)情的行之有效的育苗技術(shù)，主要應(yīng)用于蔬菜，花卉，林木，煙草，近年在水稻、棉花等農(nóng)作物以及經(jīng)濟(jì)作物上也有希望得到大面積的推廣和應(yīng)用。111工廠化育苗的基本技術(shù)特征2-3(1)一次成苗的容器育苗。(2)容器是采用多穴的穴盤(pán)。實(shí)際是把許多呈上大下小的倒錐形苗缽連接在一起。穴盤(pán)現(xiàn)在有兩大類：聚乙烯薄板吸塑而成的穴盤(pán)，為美國(guó)、加拿大的公司生產(chǎn)：聚苯乙烯泡沫塑料模塑而成的，主要在歐洲一些國(guó)家用得較多。(3)采用無(wú)土栽培的育苗技術(shù)，其基質(zhì)主要采用泥炭土、蛙石、珍珠巖等輕基質(zhì)。這些基質(zhì)比土壤的比重輕得多，有良好的透氣性和保水性，與容器表面不粘著，容易從盤(pán)中脫出，也不粘在機(jī)械部件表面，便于機(jī)械操作，酸堿度適中。(4)穴盤(pán)育苗技術(shù)是高科技的產(chǎn)物，必須同鄰接的近代高科技密切結(jié)合才能成為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)力。據(jù)考察現(xiàn)代穴盤(pán)育苗技術(shù)，它結(jié)合了：近代溫室技術(shù)，無(wú)土栽培技術(shù)，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，信息技術(shù)(智能控制)等。高度精確、高速度，保證嚴(yán)格規(guī)范化生產(chǎn)，提供規(guī)格整齊、無(wú)病蟲(chóng)害源的、高度生命力的商品苗。 112工廠化育苗的優(yōu)越性(1)高出芽率，苗生命活力強(qiáng)，可以大大節(jié)約種子。(2)比傳統(tǒng)育苗高幾倍的密度，節(jié)省育苗所需溫室或暖棚面積。每株商品苗所需的溫室投資(固定成本)和冬季采暖費(fèi)用(作業(yè)成本)相對(duì)地顯著下降，這兩項(xiàng)成本是比重最大的,由此得到顯著的經(jīng)濟(jì)效益。(3)穴盤(pán)苗在脫盤(pán)時(shí)，根系和基質(zhì)網(wǎng)結(jié)而成根沱相當(dāng)結(jié)實(shí)，不重壓重磕是不會(huì)散開(kāi)的。即使沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的農(nóng)家，用穴盤(pán)苗移栽也能取得成功。另外，將來(lái)用穴盤(pán)苗進(jìn)行機(jī)械化移栽，技術(shù)上的困難比傳統(tǒng)育苗小得多。(4)用高精度點(diǎn)播生產(chǎn)線實(shí)行機(jī)械化播種，作業(yè)質(zhì)量高超，每穴中基質(zhì)填裝量一致，播種深淺相差無(wú)幾，壓實(shí)程度、覆蓋深度等都很接近。進(jìn)入溫室后規(guī)范化管理，苗成活率幾乎是百分之百。而出苗同期和苗大小十分整齊一致。成苗茁壯，產(chǎn)量有很好保證。所有這些對(duì)現(xiàn)代種苗產(chǎn)業(yè)實(shí)行計(jì)劃管理和產(chǎn)品信譽(yù)有了保證，也為今后推行收獲機(jī)械化創(chuàng)造了方便條件。(5)種苗業(yè)比較容易實(shí)行整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的無(wú)毒化處理，防止病蟲(chóng)害侵入種苗，保證提供無(wú)病蟲(chóng)害商品苗，建立良好的商業(yè)信譽(yù)。(6)輕基質(zhì)、輕容器，便于實(shí)現(xiàn)集裝運(yùn)輸。商品苗可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，擴(kuò)大供應(yīng)范圍。這對(duì)種苗業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)創(chuàng)造了很好的條件。隨著新農(nóng)村建設(shè)的不斷推進(jìn)和深化，我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)模式及種植業(yè)結(jié)構(gòu)作出較大調(diào)整，集約化，規(guī)模化、機(jī)械化、產(chǎn)業(yè)化農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)正成為主流趨勢(shì)，也標(biāo)志著我國(guó)工廠化育苗移栽技術(shù)已經(jīng)步入快速發(fā)展階段，種植產(chǎn)業(yè)必然走統(tǒng)一供種、統(tǒng)一育秧而后移栽的技術(shù)路錢(qián)，最終實(shí)現(xiàn)種苗的工廠化生產(chǎn)、商品化供應(yīng)。而要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一供苗其關(guān)鍵之一是要有適合農(nóng)藝需要的育苗精量播種裝置。因此，與之相配套的育苗設(shè)備的研究與應(yīng)用是整個(gè)環(huán)節(jié)中的核心。目前，各種原理和方式的播種機(jī)被研制、生產(chǎn)出來(lái)，并在一定程度上得以推廣2-5。12工廠化育苗穴盤(pán)播種裝置研究現(xiàn)狀121國(guó)外工廠化穴盤(pán)育苗播種機(jī)現(xiàn)狀6國(guó)外工廠化育苗機(jī)械研究起步較早，己經(jīng)有了40多年的發(fā)展研制歷程，技術(shù)比較成熟。研制出的機(jī)型多，功能完善，配套設(shè)施齊全，自動(dòng)化程度較高。為國(guó)內(nèi)所知名的育苗精量播種機(jī)的生產(chǎn)商及品牌主要有：美國(guó)的布萊克默(Blackmore)，E-Z，萬(wàn)達(dá)能(Vandana)，Gro-Mor，英國(guó)的漢密爾頓(Hamilton)；荷蘭的Visser；澳大利亞的W訂1lamesST750、STl500；韓國(guó)大東機(jī)電株式會(huì)的Helper播種機(jī)；日本洋馬公司的YVMPl30型、YVP400型播種機(jī)。其中Blackmore公司主要生產(chǎn)針式、滾筒式精密播種機(jī)；Vandana、E-Z公司主要生產(chǎn)板式精密播種機(jī)；GroMor產(chǎn)品以手持式(hand)、手動(dòng)式(manual)針式播種機(jī)為主；Hamilton公司有手動(dòng)、針式(Natural)、滾筒式(Drum)三大系列產(chǎn)品；Yisser公司提供半自動(dòng)、全自動(dòng)的針式和滾筒式的精密播種機(jī)；Williames的產(chǎn)品則要是滾筒式；韓國(guó)的Helper精密播種機(jī)涵蓋了手持式、板式、手動(dòng)針式、自動(dòng)針式等。美國(guó)作為世界上應(yīng)用穴盤(pán)育苗技術(shù)最廣泛的國(guó)家之一，其技術(shù)發(fā)展最為先進(jìn)、專業(yè)、規(guī)模最大。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)采用高科技手段，播種育苗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電腦管理機(jī)械化電氣化流程，在防病蟲(chóng)害、成活率、成熟收摘期一致性等育苗指標(biāo)上具有較高水平。此外，育苗播種裝置不斷采用新技術(shù)，如：信號(hào)裝置以及利用電子監(jiān)視裝置來(lái)及時(shí)進(jìn)行故障報(bào)警、自動(dòng)調(diào)節(jié)播種量大小等。美國(guó)的勃蘭克莫爾生產(chǎn)了真空式精播機(jī)。這種播種機(jī)只完成精量播種一道工序，所以還要配上填充基質(zhì)，壓實(shí)，壓坑，刮平，覆蓋等全部工序的機(jī)械，才能完成全部工序。美國(guó)文圖爾公司的N450精量播種機(jī)生產(chǎn)線是機(jī)械式精量播種機(jī)。這條生產(chǎn)線能完成混合基質(zhì)、填充穴盤(pán)、精量播種、覆蓋、噴水等全套工序。這種精量播種機(jī)只能播種一定大小的丸粒種了。除了圓粒種子外其它種子都要先經(jīng)丸粒化處理。因此生產(chǎn)線還配套一個(gè)丸?；囬g、包括一套丸粒設(shè)備。日本早在20世紀(jì)70年代就研制出一整套工廠化育秧技術(shù)和設(shè)備，經(jīng)過(guò)近幾十年的不斷發(fā)展完善，技術(shù)水平同臻完善，其用于蔬菜播種的播種機(jī)的播種精度很高，如洋馬公司的YVS13型YVMPl30型、YVP400型播種機(jī)、Svzvtec公司的SIH一200播種機(jī)等，采用振動(dòng)式敷土裝置，真空氣吸式播種裝置，自動(dòng)檢測(cè)穴坑位置，實(shí)現(xiàn)一次一粒的精確播種。YVRPU000型播種機(jī)既可以播種蔬菜種子又可以播種水稻種子。臺(tái)灣省的工廠化育苗技術(shù)發(fā)展較快，自動(dòng)化水平較高。其生產(chǎn)了鼓式及針式穴盤(pán)自動(dòng)播種系統(tǒng)，包含育苗介質(zhì)供應(yīng)設(shè)備、自動(dòng)排種機(jī)、振蕩式真空播種機(jī)等。鼓式播種機(jī)一般適用于十字花科種子，針式播種機(jī)適用于非球形種子。臺(tái)灣科洋機(jī)械自動(dòng)控制有限公司的PN20型針式播種機(jī)，對(duì)不同播種穴盤(pán)或種子只要更換附件即可。國(guó)外機(jī)型多為一體機(jī)且價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜，并不適合我國(guó)實(shí)際需要，特別是規(guī)模小的農(nóng)村個(gè)體生產(chǎn)者。122國(guó)內(nèi)工廠化育苗穴盤(pán)播種機(jī)現(xiàn)狀 我國(guó)對(duì)工廠化育苗設(shè)備的研制及應(yīng)用起步較晚，總體水平較低。 “七五期間，北京市從國(guó)外引進(jìn)了四條穴盤(pán)育苗生產(chǎn)線和一臺(tái)精量播種機(jī)。各地有關(guān)單位開(kāi)始水稻工廠化育秧的試驗(yàn)研究。特別是90年以后，隨著拋秧技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，對(duì)穴盤(pán)秧苗的需求是迅速增加，各水稻產(chǎn)區(qū)相繼建立了水稻育秧工廠，其數(shù)量也直線上升。在育秧設(shè)備方面，1979年從同本引進(jìn)育秧成套設(shè)備，吉林等省市進(jìn)行試驗(yàn)改制，總結(jié)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際條件，研制出適合國(guó)情的育種生產(chǎn)流水線，如北京市農(nóng)機(jī)研制的2BSP-360育苗播種生產(chǎn)線，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的吸盤(pán)式播種器、黑龍江省紅興隆機(jī)械廠研制的水稻工廠化育秧設(shè)備等7 目前，國(guó)內(nèi)擁有成套設(shè)備的育苗企業(yè)單位已達(dá)上百家，但經(jīng)營(yíng)規(guī)模還普遍偏小，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率不足10。市場(chǎng)常見(jiàn)機(jī)型有8：北京碧斯凱農(nóng)業(yè)公司的系列播種機(jī)；胖龍(邯鄲)溫室工程有限公司最新研制成功的BZ200型農(nóng)林業(yè)及園藝花卉用穴盤(pán)育苗播種機(jī)；中國(guó)工業(yè)工程研究設(shè)計(jì)院和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位聯(lián)合研制成功2XB-400型穴盤(pán)育苗精量播種機(jī)。華南農(nóng)大研制的HNJ971型水稻播種機(jī)；廣西農(nóng)機(jī)化研究所的2ZBQ-300型雙層滾筒氣吸播種機(jī)；南京農(nóng)機(jī)化研究所和江蘇理工大學(xué)共同研制的20B一330型氣吸振動(dòng)式秧苗精量播種機(jī)等，其吸盤(pán)采用窩眼式，運(yùn)輸機(jī)構(gòu)是曲柄連桿，種子室采用電磁激震。 上述這些機(jī)型基本代表了國(guó)內(nèi)目前的生產(chǎn)與研究水平，存在著自動(dòng)化程度低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、適用范圍小等不足。同時(shí)由于設(shè)計(jì)制造或清種效果不好等多方面原因，致使機(jī)裝置性能達(dá)不到足夠精度，真正大量應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中的并不多，還沒(méi)有形成市場(chǎng)規(guī)模，與國(guó)外的穴盤(pán)播種機(jī)生產(chǎn)還有一定的距離。因此，參照國(guó)外先進(jìn)機(jī)型，研制我國(guó)的穴盤(pán)精量播種機(jī)具有很大的市場(chǎng)潛力和經(jīng)濟(jì)效益。123國(guó)內(nèi)外播種性能影響因素及種子動(dòng)力學(xué)分析研究現(xiàn)狀 氣吸式播種在精量播種機(jī)中有一定的優(yōu)勢(shì)，因此較多學(xué)者曾經(jīng)致力于它的研究。美國(guó)的ZulinZ在1991年對(duì)發(fā)芽的芹菜籽用氣吸式播種機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)，探討了真空度及線速度對(duì)排種性能的影響。1994年Far，JJafari等人對(duì)發(fā)芽的西紅柿種子利用氣吸式播種機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)。1996年P(guān)6uarella等人9用不同吸嘴的吸種盤(pán)對(duì)蔬菜種子進(jìn)行了試驗(yàn)與理論分析，找到了不同吸嘴對(duì)應(yīng)的最佳真空度。2004年DKarayl等人建立了種子(玉米、棉花、大豆、西瓜等)的物理特性(千粒重、投影面積等)與氣室真空度的數(shù)學(xué)模型。 國(guó)內(nèi)，以氣吸式播種機(jī)為研究對(duì)象， 1996年欒明川采用氣吸式播種機(jī)對(duì)花生進(jìn)行了排種性能的試驗(yàn)研究，進(jìn)行了型孔參數(shù)設(shè)計(jì)。1999年李耀明、吳國(guó)瑞、龐昌樂(lè)等研究了振動(dòng)氣吸式精密播種機(jī)吸種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，得到結(jié)論：吸種部件的工作性能與吸種氣流場(chǎng)的分布及其動(dòng)力學(xué)參數(shù)密切相關(guān)，是決定播種過(guò)程能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵。2000年封俊等對(duì)小麥用新型組合吸孔式小麥精密播種機(jī)進(jìn)行了排種性能的試驗(yàn)，并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特性分析。2000年龐昌樂(lè)等設(shè)計(jì)了氣吸式雙層滾筒水稻播種器。2001年楊宛章等人從運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)角度分析氣吸式播種機(jī)的種子吸附過(guò)程。2002年陳迸等對(duì)振動(dòng)氣吸式穴盤(pán)精量播種機(jī)種子群運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了研究。2004年劉彩玲等分析了種子盤(pán)振動(dòng)對(duì)氣吸振動(dòng)式精量播種機(jī)的工作性能影響。2004年周曉峰對(duì)穴盤(pán)育苗氣吸式精量播種機(jī)的吸附性能進(jìn)行了研究。2007年陳進(jìn)、莊森等對(duì)真空氣吸式播種器吸針流場(chǎng)進(jìn)行了研究。2009年李耀明，趙湛等對(duì)氣吸振動(dòng)式排種器種盤(pán)內(nèi)種群運(yùn)動(dòng)規(guī)律的進(jìn)行離散元分析，得到多層種子間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律10-12 124生產(chǎn)實(shí)際中存在的問(wèn)題 目前，工廠化育苗精量播種機(jī)械有了快速的發(fā)展和較大的進(jìn)步，已初步建立起適合我國(guó)工廠化穴盤(pán)育苗體系。但是，我國(guó)農(nóng)業(yè)正處在一個(gè)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的過(guò)度時(shí)期，工廠化育苗業(yè)剛進(jìn)入商品化生產(chǎn)的初級(jí)階段，存在著一系列制約工廠化育苗生產(chǎn)發(fā)展的因素，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1)育苗播種機(jī)市場(chǎng)低迷，生產(chǎn)者意識(shí)淡薄。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)育苗播種設(shè)備市場(chǎng)需求，主要源于大量的國(guó)家政府園區(qū)的建設(shè)與投資，并非源自市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力。實(shí)際中因?yàn)楣S化育苗所需的前期投資較大，門(mén)檻過(guò)高，導(dǎo)致生產(chǎn)者對(duì)工廠化育苗產(chǎn)業(yè)以及播種設(shè)備的認(rèn)知程度和積極性仍然不高。同時(shí)國(guó)內(nèi)在穴盤(pán)育苗設(shè)施條件、技術(shù)規(guī)范化程度、商品苗質(zhì)量、推廣力度及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)規(guī)模相對(duì)國(guó)外差距較大，難以形成大規(guī)模的穴盤(pán)育苗產(chǎn)業(yè)化鏈條，致使科技人員專業(yè)化、管理技術(shù)體系規(guī)范化薄弱。 2)播種合格率較低。許多育苗播種機(jī)械播種裝置的播種性能達(dá)不到要求，尤其在高速作業(yè)下易發(fā)生種子箱排空、導(dǎo)種管雜物堵塞、播種器故障、針頭堵塞、不能及時(shí)清種等工藝性故障現(xiàn)象，造成重播、少播或漏播現(xiàn)象，尤其是在形狀不規(guī)則、重量比較輕的小顆粒種子的精量播種方面播種質(zhì)量不穩(wěn)定。 3)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合不緊密?，F(xiàn)行播種裝置與育苗成套設(shè)備一般為獨(dú)立工作，所以整個(gè)流水線的自動(dòng)化程度較低，勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較大。多數(shù)育苗播種機(jī)械對(duì)裸種的適應(yīng)性差，或者要包衣丸化處理，增加了成本且影響發(fā)芽率。一般一種形式的精密播種機(jī)只能播種少數(shù)幾種品種的種子，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有很強(qiáng)的季節(jié)性，這樣農(nóng)機(jī)具的閑置周期相對(duì)延長(zhǎng)，降低了使用效率，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的降低： 4)機(jī)械化育苗工藝的基礎(chǔ)性研究較為薄弱，與機(jī)械化育苗配套的設(shè)施發(fā)展不完善。目前，我國(guó)對(duì)育苗機(jī)械的發(fā)展還未有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，雖然在實(shí)際中應(yīng)用的機(jī)型較多，但還未制定機(jī)械化育苗的統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。很多的育苗工藝仍在探索之中，無(wú)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)可循，各個(gè)研究單位之間缺乏交流而且少有企業(yè)參與其中研究。2.工作原理及播種裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21設(shè)計(jì)目標(biāo) 本課題設(shè)計(jì)半自動(dòng)嘴形氣吸式穴盤(pán)育苗精密播種機(jī)，并討論該育苗精密播種機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特性。通過(guò)對(duì)嘴形氣吸式穴盤(pán)育苗精密播種機(jī)的初步測(cè)試，針對(duì)氣吸式育苗精密播種機(jī)的特點(diǎn)，制定以下設(shè)計(jì)性能指標(biāo)：1、合格率()：932、空穴率()：33、多粒率()：24、純生產(chǎn)率大于300盤(pán)小時(shí)；5、電源：電壓為220伏；6、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便；22總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 吸盤(pán)式精密播種機(jī)的工作原理是利用抽真空設(shè)備，經(jīng)吸氣閥調(diào)節(jié)后將播種機(jī)的氣室內(nèi)抽成一定的負(fù)壓，即吸起種子所需的真空度，使播種機(jī)吸盤(pán)上的每個(gè)孔產(chǎn)生足夠的吸力。當(dāng)吸盤(pán)移至振動(dòng)的種子盤(pán)上時(shí)，就把在上拋的種子室內(nèi)處于“懸浮”狀態(tài)的種子吸到每個(gè)吸種孔上，再將吸盤(pán)移到穴盤(pán)上，打開(kāi)卸壓閥，然后推動(dòng)清種裝置將未自由下落的種子從氣孔中清除，實(shí)現(xiàn)精量播種。這是一種間歇式播種機(jī)，一次可播種一個(gè)苗盤(pán)。它與常見(jiàn)的氣吸式播種機(jī)的工作原理相似，但結(jié)構(gòu)上又有較大差異。一般氣吸式播種機(jī)的吸種盤(pán)多是垂直圓盤(pán)，吸孔吸取種子時(shí)，需要克服種子重力和種子室內(nèi)種子間的阻力。要求吸孔吸附種子的力要大一些，每個(gè)孔吸起的種子可以是多粒的，用刮種板刮去多余的種子，而吸盤(pán)式精密播種機(jī)的吸種盤(pán)是水平盤(pán)，吸附種子的力僅需克服種子的重力就可以將種子提起。吸附力可以小一些，播種機(jī)與種子間無(wú)相互擠壓、摩擦等運(yùn)動(dòng)，基本不傷種。221結(jié)構(gòu)組成該機(jī)由工作臺(tái)、機(jī)架、吸嘴式吸種盤(pán)、氣泵、拋振裝置、氣控裝置等組成，圖2-1為其結(jié)構(gòu)示意圖。供種裝置是有種盤(pán)和拋振裝置組成，功能在于使種子在盤(pán)內(nèi)做均勻的上拋運(yùn)動(dòng)，呈瞬間游離狀，以利于吸種。拋振裝置有種盤(pán)、壓縮彈簧、牽引電磁鐵等組成。排種裝置包括吸嘴式吸種盤(pán)、氣室、直滑軌組成。氣控裝置由氣泵、泄壓閥、輸氣管路、行程開(kāi)關(guān)等組成。 1-氣泵 2-支架 3-導(dǎo)軌 4-氣室 5-泄壓閥 6-軟管 7-種盤(pán) 8-電磁繼電器 圖2-1 氣吸式精量點(diǎn)播裝置結(jié)構(gòu)示意圖2. 2. 2工作過(guò)程工作時(shí)，先將裝有育苗基質(zhì)的穴盤(pán)放置在播種工位穴盤(pán)將被夾具自動(dòng)定位。拉動(dòng)吸種盤(pán)把手，直滑軌機(jī)構(gòu)將引導(dǎo)吸種盤(pán)作水平移動(dòng)。此時(shí)行程開(kāi)關(guān)通過(guò)行程開(kāi)關(guān)撞塊檢測(cè)到電信號(hào)，反饋給牽引電磁鐵使其吸合，則種子盒下降到下工位，使播種部件能繼續(xù)向前水平移動(dòng)到播種工位。打開(kāi)泄壓閥，空氣從泄壓閥進(jìn)入氣室，負(fù)壓消失，種子在自身重力作用下掉落到穴盤(pán)中，然后手動(dòng)推動(dòng)清種裝置，清除吸孔中殘留的種子。播種后關(guān)閉泄壓閥，并向內(nèi)移動(dòng)吸種盤(pán)，行程開(kāi)關(guān)根據(jù)行程開(kāi)關(guān)撞塊位移信號(hào)，行程開(kāi)關(guān)控制電磁牽引吸臺(tái)器斷電，種盤(pán)在復(fù)位彈簧作用下垂直上彈至上工位，種子被拋起懸空與針式吸嘴接觸并被吸停，完成吸種動(dòng)作，進(jìn)入下個(gè)播種循環(huán)。2. 3主要部件結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)2. 3. 1氣室(吸種盤(pán)腔體)形狀尺寸的確定吸嘴式播種機(jī)是由吸孔處負(fù)壓完成吸附種子的，氣室對(duì)吸孔的吸附性能影啊很大。理想的氣室形狀應(yīng)設(shè)計(jì)成能使氣流從吸種盤(pán)到吸嘴連續(xù)地流動(dòng)，形成均勻穩(wěn)定的流場(chǎng)。根據(jù)田耘等研究試驗(yàn)結(jié)論：氣室形狀對(duì)氣室內(nèi)壓力傳遞、吸盤(pán)上壓力分布的均勻性無(wú)明顯影響，其真實(shí)的理論流場(chǎng)為一等勢(shì)線所表示的勢(shì)流場(chǎng)13-14。據(jù)此將氣室型形狀確定為長(zhǎng)方體。這種設(shè)計(jì)便于加工制造，也便于同吸嘴連接。由于氣室腔體太大會(huì)造成負(fù)壓不足，吸不上種子而且氣室過(guò)大，會(huì)造成漏氣現(xiàn)象嚴(yán)重，大大影響流量和真空度，從而影響吸種性能，同時(shí)便于加工和減輕重量考慮，吸種盤(pán)腔體尺寸越小越好，但為了裝載針式吸嘴和安裝吸嘴方便以及在氣室內(nèi)要安裝清種裝置，吸種腔體尺寸又不能太小。綜合考慮上述因素的同時(shí)，也要考慮同現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)育苗盤(pán)尺寸相匹配。最終尺寸設(shè)計(jì)為：490X250X40(mm)，進(jìn)氣通道直徑為30mm。這樣吸種盤(pán)體積小，需要空氣流量小，響應(yīng)快速無(wú)滯后，容易吸起種子，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，氣室內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖22所示。 l進(jìn)氣通道2氣道殼體3清種裝置導(dǎo)軌 圖2-2 吸種盤(pán)的氣室剖視圖吸種盤(pán)氣腔殼體與吸嘴板采用螺母連接，并設(shè)計(jì)有定位銷?？煽焖佟⒎奖愕夭鹦?、清理種子室。由于零部件結(jié)構(gòu)限制和零部件的加工、裝配誤差，以及吸種盤(pán)在真空的作用下產(chǎn)生孌形，在集成吸嘴的吸板與氣室之問(wèn)會(huì)產(chǎn)生一定的間隙，特在吸盤(pán)上安裝有密封圈，保證殼體與吸嘴盤(pán)組成的氣室的氣密性從而避免真空泄漏造成氣室壓力不均勻而影響播種性能。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)際中調(diào)研發(fā)現(xiàn)，購(gòu)置精量播種機(jī)的單位或個(gè)人，需穴播的種子往往并非單一的作物，通常有多種，而這些不同作物的種子的外形尺寸、千粒重差異較大。而市場(chǎng)上穴盤(pán)播種機(jī)機(jī)型雖多，但多具有針對(duì)性，對(duì)所播種子有嚴(yán)格要求，適應(yīng)性差，不能滿足多作物種于的播種或效果很差。為提高本機(jī)的通用性，降低重復(fù)投資購(gòu)機(jī)的成本，設(shè)計(jì)吸嘴極為活動(dòng)、可拆卸式。當(dāng)有需要更換作物播種時(shí)，僅需通過(guò)更換集成合適孔徑吸嘴的吸板，即可實(shí)現(xiàn)多作物的精量播種。解決了傳統(tǒng)吸盤(pán)播種機(jī)互換性和通用性籌問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用的功能，可在大?；蛐×７N子，棉種、甜菜、番茄、辣椒等作物上得到運(yùn)用推廣，其直接經(jīng)濟(jì)效益更加顯著。2. 3. 2吸孔孔徑參數(shù)的確定吸孔孔徑大小對(duì)單粒率、多粒率影響很大，孔徑尺寸減小，單粒率上升，多粒率下降，但孔徑太小不易加工且易被堵塞。研究表明：吸嘴孔徑取物料種子直徑的0.5一0.7倍較合適6，7J。據(jù)此確定吸孔直徑分別為07mm和1.5mm二種尺寸，其中07mm用于吸附西紅柿和辣椒種子，15mm用于吸附棉種。帶導(dǎo)程的吸孔吸種單粒率明顯高于無(wú)導(dǎo)程的吸孔吸種單粒率，但吸嘴導(dǎo)程過(guò)長(zhǎng)會(huì)降低吸嘴口處負(fù)壓和流量，從而不利于吸種，為便于加工和配合拋振裝置的需要，選擇吸嘴長(zhǎng)度為8mm，吸嘴間距為30mm，吸嘴嘴型及結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。 圖2-3 針式吸嘴形狀結(jié)構(gòu)圖2. 3. 3氣源流量的確定 物料的臨界速度是氣力輸送裝置和物料吸取裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。在吸嘴氣力式播種機(jī)的氣流場(chǎng)中，按照氣力輸送裝置的氣流速度來(lái)進(jìn)一步確定流體速度，以保證種子被有效吸附。研究表明：當(dāng)氣流輸送速度為30m/s以上時(shí)，物料可以被有效吸附。吸嘴氣力式播種根據(jù)不同大小的種子選用不同孔徑的吸嘴，以番茄種子播種為研究對(duì)象，對(duì)吸嘴吸取種子進(jìn)行分析，確定吸嘴能夠吸取種子的最小氣體流量。假定每個(gè)吸嘴的真空度和氣體流量均勻，每個(gè)吸嘴的流量為： （2-1）吸嘴的總流量為： （2-2）上式中，d為吸嘴 直徑，0.7mm；n為吸嘴個(gè)數(shù)；128個(gè)；v為吸嘴口流速。當(dāng)氣源氣體流量大于5.3/h時(shí)，吸嘴能夠把種子完全吸取。2. 3. 4氣泵的選擇 產(chǎn)生負(fù)壓的裝置主要有兩類;一類是風(fēng)機(jī)，一類是真空泵，兩種負(fù)壓源各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。負(fù)壓源的選擇原則是，負(fù)壓源在克服工作管路的阻力后能夠產(chǎn)生滿足工作管路所需的流量，且這時(shí)負(fù)壓源的工作點(diǎn)應(yīng)在其效率較高的地方。一般在相同功率的情況下，風(fēng)機(jī)的流量大但獲得的負(fù)壓較低，而真空泵則可獲得較高的真空度，但允許通過(guò)的流量較小。查閱有關(guān)資料可知，由于漩渦氣泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)是一體構(gòu)成，葉片的轉(zhuǎn)速非常高。所以它可以產(chǎn)生比較高的負(fù)壓，而沒(méi)有真空泵的流量限制，同時(shí)真空泵的價(jià)格高于風(fēng)機(jī)。 如果負(fù)壓源流量小，風(fēng)管產(chǎn)生漏氣或風(fēng)管直徑小，均會(huì)因播種器氣室真空度小，吸不上種子而產(chǎn)生漏播現(xiàn)象。風(fēng)機(jī)是否達(dá)到播種器所要求的真空度，是播種機(jī)工作質(zhì)量的重要影響因素之一。 由于溫室大棚育苗播種一般要求空粒率低，對(duì)多粒率通常沒(méi)有特殊要求，故選用流量較大、價(jià)格便宜的XWB-1型旋渦氣泵作為氣源，以提高吸附率。由無(wú)錫某機(jī)電設(shè)備有限公司氣泵研究所的有關(guān)人員對(duì)旋渦氣泵產(chǎn)品所作的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得到，氣泵的有效功率為總效率的2045XWB-1型旋渦氣泵最大流量為60，故實(shí)際工作流量為1227，完全滿足設(shè)計(jì)流量要求。具體參數(shù)見(jiàn)下表。表2-1 旋渦氣泵的參數(shù)型號(hào)/參數(shù)最大壓力(kpa)真空度(kpa）最大流量(M3/h)電動(dòng)機(jī)功率(Kw)電機(jī)轉(zhuǎn)速(Rpm)管徑(mm)外型尺寸長(zhǎng)寬高紙箱包裝尺寸長(zhǎng)寬高重量(Kg)XWB-11812600.37280040280252260290260280102. 3. 5種子箱的設(shè)計(jì)考慮到吸種盤(pán)來(lái)回吸種時(shí)，拋振裝置將種子箱彈起吸種盤(pán)落入種了箱內(nèi)吸種，故種子箱稍大于吸種盤(pán)面積，底面尺寸每邊大于吸種盤(pán)23個(gè)種子直徑，以免在邊緣上擠碎種子，并且由于實(shí)際吸種時(shí)為了提高吸種性能，種子箱要能放多于三層的種子，故需有一定深度，所以種子箱尺寸設(shè)計(jì)為：55032020(mm)由于種子箱需要上下振動(dòng)，所以也需要其有一定的厚度，在這里設(shè)計(jì)種子箱的厚度為5mm。結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。 圖2-4 種子箱結(jié)構(gòu)同時(shí)在種子箱底部打上小孔，孔徑小于種子直徑，以便能有足夠的氣體流入到吸嘴產(chǎn)生負(fù)壓，又能承放種子，減小因種子箱面震動(dòng)不均造成的種子水平位移、扎堆、厚度不均。在種了箱底面設(shè)計(jì)角鐵加強(qiáng)筋，提高種子種子箱正面受力的均勻性，使邊角與中心處種子得到最小偏差的上拋力，獲得一致的上拋高度。2. 3. 6拋振裝置種子盤(pán)內(nèi)的種子為散粒物料，散粒體動(dòng)力學(xué)理論表明，為使物料運(yùn)動(dòng)更加均勻，穩(wěn)定，必須減少散粒體的內(nèi)摩擦因數(shù)，增加其流動(dòng)性。特定物料的內(nèi)摩擦因數(shù)是常數(shù)，要想在不改變其物態(tài)的情況下改變其內(nèi)摩擦因數(shù)是不可能的。所以為改善其流動(dòng)性，廣泛采用振動(dòng)使物料形成準(zhǔn)流體增加其流動(dòng)性，拋振裝置正是在此基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。拋振裝置設(shè)計(jì)為有壓縮彈簧、牽引電磁鐵等組成。將種子盤(pán)通過(guò)螺栓、銷釘與牽引電磁鐵的銜鐵孔連接在一起，四根彈簧安裝在設(shè)計(jì)好的工作臺(tái)與種子盤(pán)底面的凸臺(tái)上。牽引電磁鐵選用MQB-3型全封閉電磁鐵，具體參數(shù)見(jiàn)下表。表2-2 牽引電磁鐵技術(shù)參數(shù)型號(hào)規(guī)格使用方法外形尺寸（mm）安裝孔中心距t1*t2（mm）額定吸力（kg）額定行程（mm）操作頻率（次 /小時(shí)）電壓（v）凈重（kg）abcdehMQB3-80N100971678881187837282515002205牽引電磁鐵通電時(shí)，銜鐵拉動(dòng)種子盤(pán)克服彈簧力向下運(yùn)動(dòng)一定行程。當(dāng)拋振裝置的牽引電磁鐵斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，復(fù)位彈簧在恢復(fù)力的作用下將種子箱彈起，盤(pán)內(nèi)種子隨盤(pán)產(chǎn)生上拋運(yùn)動(dòng)，種子群上表面的種子將脫離種子群，處于懸空沸騰狀態(tài)可增加與吸嘴的接觸機(jī)會(huì)，能顯著種子吸附率。有種子箱及鏈接器重量約3kg，彈簧系統(tǒng)剛度4N/mm，故牽引電磁鐵型號(hào)選取為220v，牽力最大為80N，最大行程為20mm。2. 3. 7吸嘴投種及清種設(shè)計(jì)投種是指使種子離開(kāi)吸孔的過(guò)揮。吸嘴式播種機(jī)的投種方式分為：重力投種、氣力投種、機(jī)械投種等2。(1）重力投種：當(dāng)吸嘴運(yùn)動(dòng)到輸種管上方時(shí)斷負(fù)壓后種子靠自重離開(kāi)吸孔。這種排種方式需要設(shè)計(jì)泄壓裝置，使作用在種子上的壓差消失，種子則在自身重力的作用下脫離吸孔。(2)氣力投種：當(dāng)吸嘴運(yùn)動(dòng)到輸種管上方時(shí)給吸嘴通以反向氣流，使種子在氣流的作用下脫離吸孔。(3)機(jī)械投種：采用機(jī)械式推種器推落種子。上述幾種投種方式中，重力投種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，種子破碎少。但是在吸種時(shí)有的種子可能因彈性變形而被卡在吸孔中，緊靠重力的作用不能脫離吸孔，而氣力投種不僅能吹落被卡的種了，而且能夠把吸孔內(nèi)的雜物吹出，以免吸孔堵塞造成漏播。對(duì)于種子平均直徑3mm的小粒種子，主要包括大多數(shù)蔬菜、花卉和油菜等經(jīng)濟(jì)作物的種了，其具有直徑小、干粒重小、形狀不規(guī)則等特征。在對(duì)千粒重、外形尺寸較大的種子采用氣吸式播種機(jī)檑種時(shí)，一般不設(shè)計(jì)清種。對(duì)于小粒種子，由于結(jié)構(gòu)尺寸較小，同時(shí)形狀不規(guī)則。在吸種時(shí)種子的尖部容易被吸入吸種孔而不容易脫落，有時(shí)種子中的雜質(zhì)、種子外殼、不合格的小粒種了或破碎的種予被吸進(jìn)吸種孔后不易脫落而造成周期性的空穴。本氣吸式播種機(jī)上采用機(jī)械式清種裝置清理吸種孔的方式。為了便于清種，本設(shè)計(jì)在氣室內(nèi)裝有機(jī)械式清種裝置，每個(gè)吸嘴孔處安裝一個(gè)清種針，整個(gè)清種裝置利用彈簧固定在氣室的上方，在需要清種時(shí)只需按下氣室上方的支架，每個(gè)清種針將吸嘴內(nèi)卡住的種子清出。松開(kāi)手后，整個(gè)清種裝置會(huì)自動(dòng)在彈簧彈力作用下將整個(gè)清種裝置上推到頂端，便于下一次的吸種。清種裝置如圖2-5所示。 圖2-5 清種裝置的結(jié)構(gòu)2. 3. 8穴盤(pán)尺寸選取穴盤(pán)整體由塑料沖壓成型，孔型多為錐形，上大下小。常用穴盤(pán)有每排5孔、6孔和8孔，其錐孔截面形狀多為正方形。常用穴盤(pán)已標(biāo)準(zhǔn)化，其外形尺寸為520(長(zhǎng))x270(寬)x55(高)，5孔穴盤(pán)的錐孔上截面尺寸為45x45mm，下截面尺寸為30x30mm，排數(shù)為10，底部排水孔直徑為10mm；6孔穴盤(pán)錐孔上截面尺寸為40x40mm，下截面尺寸為25x25rmn，排數(shù)為12，底部排水孔直徑為9mm；8孔穴盤(pán)的錐孔上截面尺寸為30x30mm，下截面尺寸為13x 13mm，排數(shù)為16，底部排水孔直徑為8mm。本課題主要利用16x8孔標(biāo)準(zhǔn)穴盤(pán)2. 3. 9導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的功能是保證氣室在水平方向上穩(wěn)定的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)吸種和投種過(guò)程，在導(dǎo)軌的吸種盤(pán)一端安裝有行程開(kāi)關(guān)，利用氣室撞擊行程開(kāi)關(guān)撞塊來(lái)實(shí)現(xiàn)電磁繼電器的接通與斷開(kāi)。 圖2-6 導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)2. 4其它機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在工作臺(tái)面的兩側(cè)設(shè)有能可折疊的輔助工作臺(tái)，該輔助工作臺(tái)的內(nèi)端與機(jī)架鉸接在輔助工作臺(tái)的底部通過(guò)鉸鏈連接有兩節(jié)活動(dòng)的支撐桿。抬起兩側(cè)輔助工作臺(tái)，將兩節(jié)支撐桿銷釘固定后，輔助工作臺(tái)便與工作臺(tái)保持同一水平面，拓寬工作臺(tái)面以便放置穴盤(pán)。展開(kāi)的工作臺(tái)可進(jìn)行流水線操作，即一個(gè)輔助工作臺(tái)準(zhǔn)備好育苗盤(pán)后，移入工作臺(tái)面，待播種完成后，快速移出到另一輔助工作臺(tái)上，由工人取走。輔助工作臺(tái)處于收折狀態(tài)貼靠在機(jī)架的側(cè)邊時(shí)，可以減小整機(jī)體積，便于運(yùn)輸。 人工放置穴盤(pán)到工作臺(tái)時(shí)，無(wú)法每次恰當(dāng)放置于吸盤(pán)正下方，而精量播種要求穴盤(pán)槽與吸嘴一一相對(duì)，因此設(shè)計(jì)了穴盤(pán)的定位裝置。為便于用手拉動(dòng)吸盤(pán)，在吸盤(pán)頂面前端的中央位置安裝有手柄，提高工作效率。2. 5結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點(diǎn)1電銜鐵與彈簧組成的拋振式種子室取代了傳統(tǒng)電磁振動(dòng)式種子室，種子振動(dòng)后分布更均勻，避免電磁振動(dòng)式，種子連續(xù)振動(dòng)下，偏向聚集，取種更可靠；2針式吸嘴與板式吸種盤(pán)組成的吸種盤(pán)與傳統(tǒng)窩眼式吸種盤(pán)相比，改進(jìn)了吸嘴結(jié)構(gòu)，使其定量取種精度高，可拆換，通用型好。3采用直滑軌機(jī)構(gòu)取代傳統(tǒng)拱形或四連桿機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)行程縮短，操作簡(jiǎn)單快捷。4. 采用氣室內(nèi)部安裝的清種裝置，可避免氣吹式清種系統(tǒng)將種子吹出穴盤(pán)的現(xiàn)象。3.理論分析與計(jì)算 影響氣吸嘴式棉花精量播種機(jī)工作質(zhì)量的主要部分是播種裝置。本章節(jié)就氣吸播種機(jī)的種子吸附機(jī)理及影響工作質(zhì)量的參數(shù)進(jìn)行理論分析。播種裝置由播種機(jī)構(gòu)、種子盤(pán)彈振裝置和氣力吸種部件組成。本章將對(duì)氣力吸種部件、種子盤(pán)彈振裝置進(jìn)行介紹，進(jìn)一步闡明播種機(jī)的播種原理，并對(duì)種子的受力及運(yùn)動(dòng)進(jìn)行理論分析。31氣吸播種的理論分析 種子在吸嘴趨近之前呈靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)吸嘴運(yùn)動(dòng)進(jìn)入種子群時(shí)，氣流對(duì)種子產(chǎn)生吸附攜帶作用，使種子產(chǎn)生向吸嘴氣流方向運(yùn)動(dòng)的趨式。同時(shí)種子受到其它種子的摩擦力作用、重力作用以及上層種子的壓力作用。因此種子在被吸附在氣針上之前的受力和運(yùn)動(dòng)過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜。以下就氣體動(dòng)力學(xué)原理，對(duì)種子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和規(guī)律進(jìn)行定性分析。311種子吸附運(yùn)動(dòng)的流體力學(xué)的原理分析 吸嘴前的種子(未被吸附在吸嘴上)處在具有一定流速的氣體流場(chǎng)中。根據(jù)流體力學(xué)原理可知，若流體為理想流體，即具有體積彈性(K0)，而沒(méi)有剛性(N=O)的流體。因?yàn)镹=0，所以理想流體具有以下三個(gè)特性15-16：(1)它只能傳遞壓力；(2)它是無(wú)摩擦的，因此它不能傳遞切向(剪切)力；(3)一點(diǎn)處的壓力在所有方向上都相同。 而實(shí)際中，氣體流場(chǎng)中的流體不是理想流體，而是真實(shí)流體。在真實(shí)流體中，由于流體具有粘性，所以除慣性力和靜壓力之外，還存在粘性力。粘性力表現(xiàn)為相鄰流線問(wèn)的剪切應(yīng)力。此時(shí)物體所受的力稱為阻力，總阻力可以分為以下兩種不同的阻力。(1)由于作用在物體前面(上游邊)的壓力大于后面而引起的形狀阻力或壓差阻力；(2)由物體壁面附近流體內(nèi)的剪切應(yīng)力引起的表面摩擦力。312種子動(dòng)力學(xué)特性分析 根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)原理可知，當(dāng)物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)要受到繞流阻力F的影響，包括摩擦阻力和漩渦阻力(壓差阻力或形狀阻力)。摩擦阻力為流體作用在物體表面上的切向力沿相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的總和，方向與流體運(yùn)動(dòng)方向相反。漩渦阻力足由于流體繞流物體時(shí)產(chǎn)塵了附面層脫離，尾部出現(xiàn)漩渦，使物體前后部的壓力不同而形成的。在層流或低速流動(dòng)中流體的密度變化不大。粘性作用支配著流體的流動(dòng)，漩渦阻力可以忽略不計(jì)。在紊流和高速流動(dòng)中流體受壓縮而不受牯性作用支配，這時(shí)摩擦阻力可以忽略不計(jì)，漩渦阻力起著支配作用。 在被吸附前，位于吸嘴附近的種子離吸嘴有一定的距離，在種子背離吸嘴的一側(cè)，氣流的作用很小，可以忽略不計(jì)。而種子正對(duì)吸嘴一側(cè)的真空度較大，氣流速度很高，所以作用在種子上的吸附力主要是漩渦阻力，即壓差阻力。設(shè)種子背離吸嘴的表面上的氣壓為大氣壓Po，靠近吸嘴的表面上的氣壓為P，則Po一P為推動(dòng)種子向吸嘴移動(dòng)的氣壓差。根據(jù)理想氣體運(yùn)動(dòng)微分方程的積分，即伯努利方程得： (3-1)對(duì)Po，P在種子面S上積分，則得種子所受得繞流阻力F (3-2)式中：S一種子在垂直于運(yùn)動(dòng)方向的平面上的投影面積；一空氣密度；v一氣流速度。直接利用式(3-2）來(lái)計(jì)算種子所受的繞流阻力是很困難的，關(guān)于繞流物體的阻力(摩擦阻力和漩渦阻力)在實(shí)際計(jì)算中，通過(guò)一些合理的假設(shè)，則可使問(wèn)題簡(jiǎn)化。根據(jù)因次分析，并引進(jìn)阻力系數(shù)，這樣可把(3-2)式寫(xiě)成下式： (3-3)式中：S一物體在垂直于流動(dòng)方向上平面的投影面積；一流體密度；v一物體與流體的相對(duì)速度；Co一物體的阻力系數(shù)(阻力系數(shù)，取決于物體的形狀(上下受力面的形狀)、表面狀念和雷諾數(shù))。 物體的阻力系數(shù)一般都由實(shí)驗(yàn)求得，對(duì)于不同的物體形狀和不同的流動(dòng)情況，阻力系數(shù)的值是不同的。 根據(jù)流體力學(xué)原理，孔內(nèi)的阻力系數(shù)與為 (3-4) 有（3-4）式可求得： (3-5)在己知?dú)忉樋讖絛i的情況下，通過(guò)吸孔的氣體流量Q為 (3-6)氣源總的氣體流量Qz為： (3-7)式中：n一吸嘴個(gè)數(shù)。 有資料表明，吸嘴前的氣體流場(chǎng)的分布呈放射狀的圓錐體，錐角的大小與氣體流速及吸嘴的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。在錐頂為中心的錐面上，氣體流速大小相同，并與錐面的半徑相關(guān)，方向均指向錐角頂點(diǎn)。設(shè)錐角為2a，并設(shè)達(dá)到種子臨界速度的圓錐半徑為R, 此處錐面面積為：假定氣體不被壓縮，根據(jù)質(zhì)量守衡定律有： ( 3-8)將(3-6)式代入(3-8)式得： (3-9)代入式(3-9)得吸附力即繞流阻力F為 (3-10) 由式(3-10)可知，種子所受的吸附力大小與種子的大小和形狀、吸嘴的大小和形狀、通孔內(nèi)外壓力差及種子的位置有關(guān)，其中任意一項(xiàng)發(fā)生變化，吸附力也將變化。 由于繞流阻力與氣體流量Q的平方成正比而氣體總流量為nQ，所以繞流阻力與氣源總流量的平方成正比提高氣源的流量，能大大改善吸種效果。 同時(shí)吸附力與錐面半徑的四次方成反比，即種子距氣針距離越遠(yuǎn)，吸附力越小。特別是當(dāng)R趨近于零時(shí)，吸附力急劇增加，因而最靠近吸嘴的種子最先被吸附。要獲得較好的吸種效果，應(yīng)使種子與吸嘴的距離最小。實(shí)驗(yàn)證明，有效的吸附通常都發(fā)生在種子群上表面。3.2拋振機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析3.2.1 種子“沸騰”運(yùn)動(dòng)條件與拋振強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)單粒（層）種子在種盤(pán)上的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。種盤(pán)上的種子受自身的重力和種盤(pán)運(yùn)動(dòng)時(shí)給予的慣性，忽略空氣阻力對(duì)種子受力運(yùn)動(dòng)的影響，種子脫離種盤(pán)出現(xiàn)跳動(dòng)的臨界條件為 (3-11)式中 P種子所受慣性力，N；G種子重力，N。種盤(pán)運(yùn)動(dòng)的周期性簡(jiǎn)諧方程為 (3-12)當(dāng)不考慮系統(tǒng)阻尼 時(shí)，方程為 (3-13)式中：x運(yùn)動(dòng)方程；A振幅，mm；t振動(dòng)時(shí)間，s；振動(dòng)初相位，rad；振系固有角頻率rad/s。種子初始加速度與種盤(pán)加速度相同 (3-14)由牛頓第二定律可得 (3-15) 將（3-15）代入（3-11）式得 (3-16) w = = 令 K為拋射強(qiáng)度，則 (3-17)僅當(dāng)種子隨盤(pán)運(yùn)動(dòng)且與種盤(pán)之間接觸力為 0 時(shí)等號(hào)成立,說(shuō)明只有 K1 時(shí)，種子才可能被拋起。如圖 2 所示，拋振機(jī)構(gòu)處于狀態(tài) A 時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，存在 (3-18) (3-19)式中： F牽引電磁鐵拉力，N；k拋振系統(tǒng)等效彈簧勁度系數(shù)；xF形成的壓縮量，mm；種盤(pán)種子的靜變形量，mm；M種盤(pán)質(zhì)量，kg；m棉種質(zhì)量，kg。將式（3-19）代入到公式（3-18）得 (3-20) 由拋振裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)決定 ，吸嘴取種后將從種盤(pán)上方移動(dòng)到穴盤(pán)上方的播種工位，為避免吸盤(pán)吸嘴移出時(shí)種子不被種盤(pán)外沿碰掉，則種盤(pán)下移距離必須大于吸嘴和棉種的累加高度（即 1620 mm） 。故選用80 N 的牽引電磁鐵時(shí)，設(shè)計(jì)拋振系統(tǒng)彈簧的剛度為4 N/mm。 則拋振系統(tǒng)的固有頻率為+ （3-21）振幅為 （3-22）式中：種盤(pán)位移量，mm；有效位移時(shí)間，s。代入式（3-17）得振系的拋射強(qiáng)度為 （3-22）= = = 故拋振機(jī)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求，種子能從種盤(pán)上被拋起。 播種機(jī)取種時(shí)，系統(tǒng)電磁鐵斷電，回位彈簧將盤(pán)和盤(pán)內(nèi)種子向上拋擲，假設(shè)系統(tǒng)種子和種子盤(pán)均勻，均布的彈簧剛度一致，依據(jù)機(jī)械能守恒，能量方程式為 (3-23)Es為彈性勢(shì)能，即 (3-24)則可推出 (3-25)式中M一種子盤(pán)和磁鐵銜鐵質(zhì)量之和；m一種子質(zhì)量；-M+m引起的靜變形鼉；V-二者拋擲初速度；k一系統(tǒng)等效彈簧勁度系數(shù)；x一磁鐵銜鐵下拉形成的壓縮量。種子與種子盤(pán)拋擲后，種子受慣性力作用做自由上拋運(yùn)動(dòng)，自由上拋高度為 (3-26）可以看出，種子上拋高度與彈簧剛度系數(shù)后，磁鐵銜鐵下拉形成的壓縮量x和種子盤(pán)、種子和彈振機(jī)構(gòu)質(zhì)量(M+m)有關(guān)。將樣機(jī)的種盤(pán)質(zhì)量M =3 kg， 單粒棉種質(zhì)量m=0.096 g，銜鐵牽引力 F=80 N，代入得：v=735 mm/s，h =12.59 mm，h=26.67mm，棉種脫離種盤(pán)上拋高度為：hh=14.08 mm。4結(jié)論 本文在參考了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者有關(guān)氣吸和振動(dòng)方面研究的基礎(chǔ)上，并結(jié)合課題組前期針對(duì)穴盤(pán)育苗播種的研究，對(duì)播種裝置進(jìn)行了深入的分析和試驗(yàn)驗(yàn)證。研制出一種新型精量播種設(shè)備，通過(guò)試驗(yàn)證明，該設(shè)備對(duì)播種的單粒率高達(dá)95以上，空穴率小于3以下，幾乎沒(méi)有每穴三粒以上的情況，完全滿足我國(guó)工廠化育苗精量播種的要求。本研究完成的主要工作及得到結(jié)論如下： (1)氣吸式精量種子播種器根據(jù)負(fù)壓吸種原理設(shè)計(jì)，吸盤(pán)與育苗穴盤(pán)匹配，整盤(pán)對(duì)穴播種，一盤(pán)一次，一穴一粒。整機(jī)采用半自動(dòng)生產(chǎn)方式，即人工放盤(pán)和取盤(pán)，人工泄壓，清種。而氣吸取種自動(dòng)完成。 (2)從育苗播種機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手，提出了種子上拋“沸騰”的新思路，創(chuàng)新設(shè)計(jì)種子室拋振機(jī)構(gòu)，相對(duì)于通用電磁激勵(lì)振動(dòng)方式，振動(dòng)更平穩(wěn)，取種更可靠，噪聲低。 (3)設(shè)計(jì)了機(jī)械清堵控制系統(tǒng)，避免因吸嘴堵塞漏取種，同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速精確投種，為提高生產(chǎn)效率和降低空穴率創(chuàng)造了條件。穴盤(pán)育苗裝置是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，本文雖然對(duì)拋振氣吸式精量播種機(jī)做了一定研究，但是這些工作僅僅是個(gè)開(kāi)端，還有很多不足之處，還需要不斷的驗(yàn)證和改進(jìn)，所以課題以后的任務(wù)和需要解決的問(wèn)題還有很多，本機(jī)操作尚基于半自動(dòng)化，在氣源電氣控制和播種自動(dòng)化上仍需改進(jìn)、提高。 致謝經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師馬少輝老師。馬老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從實(shí)踐考察到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是馬老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x。然后還要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我們打下專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 最后感謝機(jī)械電氣化工程學(xué)院和我的母校塔里木大學(xué)四年來(lái)對(duì)我的大力栽培。參考文獻(xiàn)1余震中等容器育苗M北京：中國(guó)林業(yè)山版社，19932袁華玲，張金云等蔬菜穴盤(pán)工廠化育苗技術(shù)及發(fā)展策略J安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2003，(6)：9779793曾臣繁等穴盤(pán)育苗技術(shù)在蔬菜上的應(yīng)用初探J貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，1996，24(3)：7-114宋元林等現(xiàn)代蔬菜育苗技術(shù)M北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，19895葛曉光等蔬菜育苗技術(shù)及理論M西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，19896趙明宇，劉德軍，陳靜華，李華機(jī)械化育苗設(shè)備現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題農(nóng)機(jī)化研究，2004，(03)7王越進(jìn)，水稻：工廠化育秧成套設(shè)備J現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，1998，(06)8黃正秉穴盤(pán)播種機(jī)市場(chǎng)漸趨平穩(wěn)N中國(guó)花卉報(bào)，2004-10199王慶和國(guó)內(nèi)外氣力式精密播種機(jī)的研制簡(jiǎn)況J農(nóng)牧與食品機(jī)械，1991(1)，9-1410霍文國(guó)等淺析氣力式精密播種機(jī)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀J山東農(nóng)機(jī)，2003(3)，ll-1211孫驪，李飛雄氣吸式排種器吸孔部位氣流參數(shù)的試驗(yàn)研究J西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，198612孫驪，李飛雄種子水平通過(guò)種子群時(shí)受力的試驗(yàn)分析J西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)198613田耘，侯季理，欒玉振，王景利，關(guān)鍵空氣整根育秧盤(pán)播種裝置的試驗(yàn)研究J農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1997，(04)14李耀明，劉彩玲，陳進(jìn)水稻育苗播種裝置氣力吸種部件的研究J農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，1999，(06)15邱秀麗2004針孔氣力式蔬菜穴盤(pán)育苗排種器的研究碩士學(xué)位論文廣州：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)16宋裕民，胡敦俊工廠化育苗精量播種裝置的試驗(yàn)研究J山東工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，(03)16