推广 热搜: 全程机械化  深松  新型农业经营体系  玉米收割机  2016  农业适度规模经营 

小籽粒蔬菜精密播种机部件的设计

   日期:2021-10-12     来源:《农业技术与装备》杂志 张全贵    
核心提示:蔬菜种植机械化在我国尚处在发展阶段,现今市场上蔬菜穴播机较多,精密播种机少。在蔬菜规模种植区,机械化需求更迫切,随着劳动力成本的增加和人们对蔬菜精播认识水平的提高,蔬菜精密播种的研发成为大势所趋。

蔬菜种植机械化在我国尚处在发展阶段,现今市场上蔬菜穴播机较多,精密播种机少。在蔬菜规模种植区,机械化需求更迫切,随着劳动力成本的增加和人们对蔬菜精播认识水平的提高,蔬菜精密播种的研发成为大势所趋。

精密播种省种省工、播种均匀而且效率高,精密播种机按排种器可划分为机械式和气力式。蔬菜种子小且易吸附,采用气吸式排种器为宜。同时,农艺上对蔬菜播种的要求和大田其他作物不同,特别是播种深度和覆土镇压,本文对靴式开沟器和轿式镇压仿形装置进行了分析。

1 靴式开沟器的设计

1.1 开沟器的特点

精密播种机的播种精度不仅和排种器的性能、机具的前进速度有关而且和开沟器的性能有较大关系。靴式开沟器特点:土壤阻力向上有分力;开沟时把表土向下及两侧挤压使种沟紧压,种沟浅而窄;要求播前整地质量高;结构简单,适用浅播。根据对蔬菜种植沟的要求结合蔬菜播前整地状况较好的情况,采用钝角的靴式开沟器。

1.2 靴式开沟器的结构设计

靴式开沟器由靴式开沟器刀、侧板、连接销、加强板和连接板组成。其工作原理是刀刃以钝角入土开沟,经两侧板向两侧挤压土壤形成种沟,两侧板的宽度决定了种沟的宽度,除了开沟装置整体调整可调播深外,也可把开沟器刀换方向装配,开沟深度可进行5 mm深差调节。

1.3 开沟器刀的设计

1.3.1 刃口曲线的确定

如图 1所示,开沟器刃口曲线由 3部分组成,直线 AB,圆弧BC和直线CD。开沟器前进方向如图箭头所指方向,在工作过程中对土壤是滑切,滑切部分在 BC 段。滑切角是指曲线上的点的法线与前进方向的夹角,摩擦角是指曲线上的点的法线与垂直方向的夹角,工作阻力是随着滑切角的增大而减小随着摩擦角的增大而增大,设 B 点的滑切角是曲线 BC的最终滑切角α,C点的滑切角是曲线BC的起始滑切角β,那么从图中可以看出β到α滑切角逐渐增大。

 

1.3.2 开沟器刀主要参数确定

如图1所示,在开沟器的平面设计中,确定D'D//AB,AA'//CD。

θ1=θ2=θ3 .                 (1)

θ1+θ2+β'+90°=180°,即β'=90°-θ1-θ2.    (2)

由图可知:

ɑ>β>β′.                    (3)

D'D,AA'为开沟器刀两端横断面的投影线,A'D'为开沟器刀与侧板结合的面的投影线,AB,CD 为刃口曲线的直线 段,θ1,θ3为开沟器刀两端横断面与开沟器刀和侧板结合的面之间的夹角,θ2为开沟器刀与侧板结合的面与前进方向的夹角β′为直线CD段的滑切角。

设计θ1=θ2=θ3=35°,AB=35 mm,CD=40 mm,圆弧BC半径为 112 mm,则 β'为 20°,β 大于 23°。试验得摩擦角是 23°,当滑切角大于摩擦角时才能产生滑切,则圆弧 BC 段是滑切工作。设计H1为12 mm,H2为18 mm,截面见图1。

2 轿式镇压仿形装置

2.1 蔬菜播种农艺要求

蔬菜播种技术很精细,一是覆土要求,覆土厚度由种子的大小和发芽时期长短来决定,较小的种子顶土力比较弱,不易出苗,应适当浅覆土。蔬菜种子适宜的覆土厚度为0.5—2 cm,覆土过浅,畦面表土容易失水变干引起种子落干,覆土过深,种子出苗晚,出苗率降低。二是镇压要求,对播种机而言,在质地疏松的土壤前后镇压,前镇压有利于精确控制播种深度,后镇压使种子与土壤接触紧密,有利于种子吸水发芽。总之,蔬菜种子较小,采用前后的轿式镇压装置,既能控制播种深度,也通过减少水分散失和提墒保证种子所处的土壤浅表保持湿润状态。

2.2 轿式镇压仿形分析

播种机的仿形分为整体仿形和单体仿形,整体仿形就是地轮仿形;单体仿形是指限深轮或镇压轮仿形。依据农艺要求,本蔬菜播种机采用前后镇压仿形装置。

前后镇压仿形机构包括前镇压轮、平行四连杆机构 、开沟器、后镇压轮。工作过程中开沟器的上下运动和平行四连杆一致,都依靠前后镇压轮的复合运动来仿形。当播种机工作平稳时,前后镇压轮在同一平面上,当后镇压轮遇到地表起伏而前镇压轮平稳前进时,开沟器及四连杆并不是平行后镇压轮上升或下降,而是部分上升或下降,直到起伏结束,恢复平稳;同理,当前镇压轮起伏而后镇压轮平稳时,也是播深相对稳定。在上坡时前镇压轮逐渐升起,开沟器不是随着同水平升起,而是形成一定的升起趋势,直到后镇压轮也进入上坡地段,然后所开沟底与地表平行,下坡过程正好相反,也可达到沟底与地表平行。

2.3 轿式仿形镇压装置受力分析

轿式镇压仿形装置在工作平稳时,受力平衡。如图 2所示,P 为牵引力,G 为播种机单组重力,F 为开沟器的工作阻

力,Q1、Q2、Q3分别为土壤对前镇压轮、稳种轮、后镇压轮的支持反力。

 

设机具前进方向和X轴方向一致,Px,Py分别是牵引力在XY 平面内 X,Y 方向上的分力,Fx、Fy分别是土壤对开沟器的阻力在 XY 平面内 X,Y 方向上的分力,Q1x、Q1y分别是土壤对前镇压轮在 XY 平面内 X,Y 方向上的分力,Q2x、Q2y分别是土壤对稳种轮在 XY 平面内 X,Y 方向上的分力,Q3x 、Q3y分别是土壤对后镇压轮在 XY平面内 X,Y方向上的分力。则轿式镇压仿形装置在XY平面的受力平衡条件如下

Px- Fx - Q1x - Q2x - Q3x=0.        (4)

Py+Fy+Q1y+Q2y+Q3y-G=0.             (5)

由(4)(5)可得

Q1x+ Q2x+ Q3x= Px- Fx .           (6)

Q1y+Q2y+Q3y=G- Py-Fy .            (7)

公式(6)(7)表明,当单组重力一定,机具工作平稳时,土壤对镇压轮和稳种轮的支反力和牵引力 P、土壤对开沟器的阻力F有关,阻力F越大支反力越小,反之亦然。同时Q1,Q3不能为零,否则不起镇压作用,Q2也一样,这就要求机具有一定的重力 G,但重力 G也不能太大,太大会造成下陷量增大,支撑反力Q1,Q2,Q3增大,增加了牵引力P。

2.4 轿式镇压仿形装置结构及工作原理

轿式镇压仿形装置由平行四连杆、前镇压轮、稳种器、后镇压轮及镇压轮连杆等组成。稳种器包括稳种轮、V型板、弹簧及调节杆等部件。

机具作业时,当后镇压轮随地表起伏,前镇压轮平稳前进,开沟器会产生上下移动但不会过敏(指后镇压轮同比例运动),同时镇压轮连接杆离地间隙增大,稳种轮在弹簧力作用下绕铰点O1顺时针转动,稳种轮继续给土壤一定压力起到稳种作用,如图 3(a)。当前镇压轮随地表起伏,后镇压轮平稳前进,同理如图 3(b)。当整个单组处于下坡地段,前后镇压轮和镇压轮连接杆绕铰接点O2逆时针转动,开沟器播深相对变大,同时调节杆上的弹簧被压缩,在弹力作用下,稳种轮绕 O1点逆时针转动,压实力度相对增大,如图 3(c)。反之在上坡地段,播深相对变浅,稳种轮压实力度相对减小,如图 3(d)。

镇压轮由分离轮圈和橡胶圈组成圆柱空心弹性镇压轮,中空的镇压轮给地面的压力与地面成倾角使两边土壤向中间靠,中间土壤较松,有利于种子出苗和保墒。橡胶圈受压后产生弹性变形后恢复原状,对土壤压力比较恒定,同时,橡胶和金属之间在作业时相对变形,利于脱土。

 

本轿式镇压仿形装置采用前后镇压,中间加装稳种器符合蔬菜种子小播种要求精细的农艺要求。

3 结论

合理设计开沟器刃口曲线,使曲线上的滑切角大于 23°形成滑切;开沟器刀安装方向变化可以进行5 mm播深调整。蔬菜种子小宜浅播,轿式镇压仿形装置的前镇压有利控制播深,后镇压可以保水或提墒,镇压轮为锥面分离轮圈外紧套橡胶圈,形成土壤向中间凸出,中间较松两边紧,利于出苗和保墒。前后镇压轮中间加装稳种轮,经过弹簧作用,调节力度,实现稳种功能。
 
扫一扫在手机打开当前页
 
更多>同类资讯
0相关评论

推荐图文
推荐资讯
点击排行
网站首页  |  关于我们  |  联系方式  |  使用帮助  |  版权隐私  |  网站地图  |  排名推广  |  广告服务  |  积分换礼  |  网站留言  |  RSS订阅  |  违规举报  |  豫ICP备14010918号