小型手推式播种机的设计

张东银 1  通讯作者：张燕 2

摘要

为了使播种的成本降低，避免反复性的田间劳作，因而设计此机械化播种机。对于设计的播种机而言，首先有较好的播种效果，其次有较高的播种效率，并且需要在运行中保持非常高的稳定性，避免出现机械故障造成的农业损失。

关键词：播种机设备设计质量

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1  研究意义

目前在中国农业市场中，播种机有非常多的类型，市场上也有非常多种类的机型能够加以选择。国外在此方面的发展趋向于高效化和大型化，而且操作方面采用电子化控制为主。在最近几年中，很多的机械设备由于北方地区地形高低不平，农民作业中要求使用运行稳定、运输便利、结构简单的小型播种机。

2  播种机整体设计

对于播种机的整体性设计方面，首先设计的是整体性的播种设备，并且需要选择适当的机械参数以及不同部件的结构，明确整个设备的参数，并且绘制相关的配置图纸，进一步的完成受力分析，确定各个参数基础上，完成不同零部件的设计，最后，进一步的完成不同结构的强度计算。

2.1  设计方案

此部分设计的农业播种设备，主要应用在农业生产方面，能够完成的工作包括开沟、施肥、洒水、盖土、覆膜等操作。整体的结构设计并确定各个结构的原理。

对于技术参数方面，实现双行作业，并设计可调行距，范围为450-500mm，穴距为可调的，范围是260mm至330mm，其穴粒数量达到了1粒至3粒之间，播种的深度达到40mm至60mm。宽度范围达到600mm至1000mm之间。对于播水量按照实际的需求可自行控制。

2.2  相关参数

对于其工作速度，主要是需要行走装置和实际的工作部分之间形成配合，当前较多的是1~2km/h,能够应用钢轮实现开沟，排种器相应的也和其加以配合协调。

工作的幅度方面，其受到道路情况、结构情况以及仿行性能等的限定，大部分情况下，单机的运行工作幅度达到了3.6m至5m之间。

对于精播机，设计的工作副种箱容量是45-70升，肥料箱设计为45L。

3  播种系统

3.1垂直圆盘式排种器结构设计

此类排种器采用复合式排种孔，结构方面综合采用“勺子”、“六面体容腔”结构，采用了“空间填补”以及“舀取”原理，实际的运行在，种子周期性旋转通过容腔的容积进行排种量的控制，能够实现强制性排种，并且未出现带动层的排种现象，此排种器本身能够应用在种耕作物播种设备上，实现大豆以及玉米种子的单粒播种。

3.2主轴

要进行轴的设计，首先需要进行相关的校核计算。

（1）用转矩法估算轴的直径，经过分析知轴传递的功率为2.1KW，转速为30转/分，材料选用45钢，[]=（30-40）MPa，c=106-118,故由公式dC*=106*=34.2MM。考虑到轴上有键槽，轴径需要适当增大3%-5%，所以装槽轮和地轮处轴径选36mm.

（2）用当量弯矩法校核，轴系结构图基础上得到轴的受力简图、弯矩图、合成弯矩图、转矩图和当量弯矩图。

1）轴的受力简图

2）作用在轴上的力

表3-1  链轮上的力与轴承反力表

	垂直面	水平面
链轮1	Ft1=2T/d1=144N	Fr1=288N
地轮2	Ft2=100N	Fr2=100N
链轮3	Ft3=250N	Fr3=500N
轴承反力	FAV= Ft1-Ft2+ Ft3=294N FBV= Ft6-Ft5+ Ft4=294N	FAH= Fr1- Fr2+ Fr3=688N FBH= Fr6- Fr5+ Fr4=688N

3）作出转矩图

T=12960  N*mm

4）作出当量弯矩图，并确定可能的危险界面。

5）确定许用应力

材料采用45钢，进行调质热处理，可知：

=650MPa,[       ]=102.5 MPa , [       ]=60 MPa,= [      ] / [       ]=0.59

6)校核轴径

截面I，d1=25.4<36mm;  截面II，d2=33.6<36mm;  截面III，d3=20.7<36mm

能够得出，此处轴能够达到强度方面要求。

4  施肥系统

4.1  排肥器

排肥器设计方面，需要均匀的投放量并且能够较大范围的进行肥量的调整，能够有效的避免堵塞现象，具备较高的通用性，并对于零部件具有强的耐腐蚀性，能够便利的实现肥料的施加。

此处综合考虑下，使用外槽的排肥器。外槽轮类，其主要靠重力对肥料的作用，使得肥料能够填满肥料盒子并且填满槽轮的凹槽，转动槽轮的情况下，可以排出肥料。其槽轮转动具有稳定的肥料排出量，使得槽轮变化能够进一步的变化槽轮工作长度以及优化其速度进行肥料的施肥量调节，其主要应用在疏松性比较好的化肥施加，此类结构具有很好的通用性，并且设计结构相对简单，性能指标方面主要能够实现参数标准化，实际的使用中是较为常见的结构。

4.2  传动机构

1.传动方案

对于排肥机构，其动力是地轮提供的，通过传动机构的运行，使得其能够传递到排肥机构。采用链传动方式，可以达到任意轴距之间的定速比的传动，传动中不会出现滑动损失，并且不允许出现较大的传动比，可以实现非常恶劣的环境中运行，不足之处是成本较大，并速度上会存在较大的波动，运行稳定性差，在连接伸长之后运行稳定性高差，容易出现跳齿的情况。

其中传动设计方面，功率P=0.25KW，主动链轮的转动速度达到了n=30转/分，传动比数值为i=1.89,运行中具有稳定载荷，并且悬臂安装在轴侧，直径15毫米轴，相互之间距离可进行调整，并且其轮连线和水平线有70度夹角。

小链轮齿数Z1=19，大链轮齿数Z2=i*Z1=1.9*19=36.1，此处选择36

传动比i=Z2/Z1=36/19=1.89.

链轮转速。大链轮转速n1=30转/分，小链轮转速n2=i*n1=1.9*30=57转/分。

设计功率可了解到工况系数Ka=1,那么能够得出小链轮齿数系数K2=1.34，排数系数Km=1,Pd=KA*P/(K2*Km)=1*0.25/(1.34*1)=0.75KW.

链条节距。PD=0.75KW和n2=57转/分，链号12A，节距19.05mm。

小链轮孔径。齿数19节距p19.05mm链轮轮毂孔最大许用直径dkmax=62mm>15mm，那么能够满足使用条件。

轴间距，把节距p=19.05进行计算，得到轴间距545mm。

链长节数aop=a0/p=545/19.05=28.61

C1=[(36-19)/2]2=7.33                   

可得出： Lp=2×28.61+(19+36)/2+7.33/28.61=84.98，那么：Lp=84

链条长度L= Lp×p /1000=84×19.05/1000=1.60m

中心距c1=7.33 c2= Lp-(Z1+Z2)/2=84-(19+36)/2=56.5

a =P/4(c2+           )=19.05/4(56.5+              =535.7mm

链速V=Z2n2P/60×1000=0.34m/秒。

有效圆周力F=1000P/V=1000×0.25/0.34=735.3N

轴承载拉力Q=1.20×Ka×F=1.2×1×735.29=882.4N

链轮几何尺寸确定基础上进行工作图的绘制。

润滑方式。按照链节距P=19.05mm、链条速度V=0.34M/S，可选择润滑方式为油刷、油壶润滑。

链条标记使用单排12A棍子链，节距为19.055mm，节数为84，那么采用标记为12A-1-84 GB/T1243-1997。

参考文献

[1]刘强,邓春辉,何应霞,李琼.不同播种方式对大豆小区播种质量的影响[J].粮食科技与经济,2020,45(05):109-110.

[2]李杞超. 舀勺式小粒径蔬菜种子精量排种器机理分析与试验研究[D].东北农业大学,2020.

论文来源：2023届本科毕业论文（设计）

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