凸輪傳動(dòng)半自動(dòng)化播種機(jī)

摘要利用發(fā)電機(jī)帶動(dòng)凸輪曲軸傳動(dòng)，通過挺桿，搖臂實(shí)現(xiàn)播種，施肥，灑水一體化的聯(lián)動(dòng)傳動(dòng)，通過設(shè)計(jì)凸輪曲線，實(shí)現(xiàn)種子，水箱的開關(guān)時(shí)間，嚴(yán)格控制播種顆粒數(shù)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)肥的均勻定量的施加，適合于勞動(dòng)密集型，家庭勞動(dòng)力充足，耕地面積不是很多且土地干燥的地方，價(jià)格便宜，操作方便。

中圖分類號(hào):S223文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1 國內(nèi)外播種機(jī)的現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國有500家左右的企業(yè)生產(chǎn)播種機(jī)，以谷物條播機(jī)為主，并且與畜力播種機(jī)和小型拖拉機(jī)一起使用的播種機(jī)，占主導(dǎo)地位。與畜力播種機(jī)和小型拖拉機(jī)一起使用的播種機(jī)占全國產(chǎn)量的90%多，但與之形成鮮明對(duì)比的是，國家有10家企業(yè)生產(chǎn)與中型拖拉機(jī)一起使用的播種機(jī)。但是，我國生產(chǎn)的聯(lián)合播種機(jī)在近幾年來，發(fā)展勢頭迅猛，主要類型如下:(1)覆膜——穴播聯(lián)合作業(yè)機(jī);(2)松土——施肥聯(lián)合作業(yè)機(jī);(3)耕作——播種聯(lián)合作業(yè)機(jī);(4)播種一拖肥聯(lián)合作業(yè)機(jī);(5)施水——播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)等。最重要的是，國家目前正在發(fā)展鋪膜播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)。同時(shí)， 小麥精少量， 中耕作物精密和精少量三種播種機(jī)的發(fā)展非常快，目前已經(jīng)得到了極大地應(yīng)用。現(xiàn)將我國自己研制的播種機(jī)的缺點(diǎn)列舉在下面:

(1)播種機(jī)工作幅寬小。現(xiàn)在， 加拿大、俄羅斯、美國的播種機(jī)幅寬已達(dá)到10-15m，而歐洲一些主要國家也已達(dá)到5-6m，但，我國自己生產(chǎn)的播種機(jī)幅寬才能達(dá)到3.6m多。

(2)排種器的排種效率低。由于我國生產(chǎn)的播種機(jī)為傳統(tǒng)的排種器，都是“一器一行”， 所以效率低。

(3)工作速度低慢。人家國外播種機(jī)的播種速度已達(dá)到15km/h，有的國家像美國已經(jīng)達(dá)到20km/h。在實(shí)際情況中， 受土壤， 整地質(zhì)量方面條件的限制，目前全世界的播種機(jī)播種速度為8-12km/h，但我國的十分落后，速度僅為5-6km/h。

(4)外槽輪排種器工作效果不理想。由于外槽輪排種器的結(jié)構(gòu)所限，排種脈動(dòng)性和種子溝內(nèi)分布不均勻性，抑制我國半精密播種的實(shí)現(xiàn)，雖然國內(nèi)大多是采用外槽輪式排種器， 型號(hào)雖然很多，但精度不高，有離心式排種器， 錐盤式排種器， 水平圓盤式排種器， 氣壓式精密排種器等。

1.2 國外播種機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

(1)已經(jīng)發(fā)展到氣吸式精密播種機(jī)，它有如下優(yōu)點(diǎn):與手扶拖拉機(jī)，大、中、小型拖拉機(jī)均有相應(yīng)的配套機(jī)型， 能最穩(wěn)定。例如法國MONOSEM公司生產(chǎn)的NG Plus 系列氣吸式播種機(jī)，德國阿瑪松公司生產(chǎn)的ED 8行氣吸式精密播種機(jī)， 法國庫恩公司生產(chǎn)的4行、6行和8行氣吸播種機(jī)， 德國哈西亞公司的氣吸式播種機(jī)。(2)播種機(jī)工作幅寬已達(dá)到5-6m， 加拿大、俄羅斯、美國的播種機(jī)幅寬已達(dá)到10-15m。(3)播種機(jī)播種速度為8-12km/h， 像美國已經(jīng)達(dá)到20km/h。

2 總體方案的設(shè)計(jì)

2.1 創(chuàng)作思路來源

通過內(nèi)燃機(jī)的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)越性，通過自己的經(jīng)歷和對(duì)國內(nèi)播種機(jī)的認(rèn)識(shí)與了解，來創(chuàng)造一種適合于干燥，小畝土地，用于個(gè)體作業(yè)的播種機(jī)，有的地方土壤干燥，在播種時(shí)需要對(duì)種子進(jìn)行潤濕，提高種子的發(fā)芽率，再者，農(nóng)民播種時(shí)能利用自己的有機(jī)肥，生產(chǎn)出綠色環(huán)保的，天然無污染的糧食，于是，通過凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)犁地、播種、灑水、施肥于一體化的小型半自動(dòng)化的播種機(jī)。

2.2 方案的總體布局

(1)播種機(jī)的前進(jìn):通過發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)后輪，從而帶動(dòng)四輪播種機(jī)前行。(2)犁地的設(shè)計(jì):利用普通梨來實(shí)現(xiàn)犁地，通過一個(gè)齒條齒輪傳動(dòng)，手動(dòng)控制梨的升降，實(shí)現(xiàn)犁地的目的。(3)凸輪軸的傳動(dòng):利用一組齒輪副，通過后輪傳動(dòng)帶動(dòng)凸輪軸的傳動(dòng)。(4)種子的播種過程:通過設(shè)置存放規(guī)定顆粒的種子存儲(chǔ)室，來精確控制種子的播放顆粒，然后由于凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過挺桿與搖臂控制種子閥門的開閉。(5)灑水的過程:利用凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過挺桿與搖臂的傳動(dòng)開關(guān)灑水閥門。(6)施肥的過程:利用凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過挺桿與搖臂的傳動(dòng)開關(guān)施肥閥門，在儲(chǔ)存肥料的儲(chǔ)存箱中設(shè)置一個(gè)渦輪，攪拌有機(jī)肥。

3 方案的機(jī)構(gòu)原理與傳動(dòng)關(guān)系

(1)通過鏈帶輪把發(fā)電機(jī)輸出的動(dòng)力傳給后輪軸，驅(qū)動(dòng)后輪和播種機(jī)的前行。(2)通過一對(duì)齒輪副把后輪軸的傳動(dòng)傳給凸輪軸，帶動(dòng)凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。(3)凸輪和凸輪軸之間通過鍵連接，凸輪的設(shè)計(jì)是根據(jù)播種時(shí)，種子與種子的間距，后輪軸的轉(zhuǎn)速，播種顆粒數(shù)目來設(shè)計(jì)凸輪的曲線，從而精確，嚴(yán)格的實(shí)現(xiàn)播種的時(shí)間間隔和播種的顆粒要求，以及灑水，施肥的動(dòng)作順序和時(shí)間間隔。(4)種子存儲(chǔ)器根據(jù)各種農(nóng)作物的最佳播種顆粒要求，設(shè)計(jì)不同的儲(chǔ)存室來控制不同農(nóng)作物的播種顆粒要求，(5)水箱和肥料儲(chǔ)存器采用嚴(yán)格的橡膠密封，防止外泄，肥料儲(chǔ)存器的渦輪通過發(fā)動(dòng)機(jī)外聯(lián)離合器直接驅(qū)動(dòng)，用來攪拌有機(jī)肥，使之均勻，便于施肥。(6)利用凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過挺桿，來控制搖臂，利用杠桿原理實(shí)現(xiàn)種子閥門，肥料閥門，水閥門的定時(shí)開關(guān)。(7)通過一對(duì)齒條齒輪，手動(dòng)實(shí)現(xiàn)梨的升降過程，實(shí)現(xiàn)梨地的目的。

4 方案的優(yōu)點(diǎn)與不足

4.1 優(yōu)點(diǎn)

(1)實(shí)現(xiàn)了播種，灑水，施肥同時(shí)進(jìn)行的一體化過程。(2)適于干燥的，陡峭的小畝土地耕作，實(shí)現(xiàn)種子的潤濕作用。(3)適用個(gè)人生產(chǎn)，價(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)型好。(4)實(shí)現(xiàn)有機(jī)肥的均勻適用，保護(hù)土壤。(5)實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化。(6)操作方便。

4.2 不足

(1)效率低，不適于大面積種植。(2)依賴人的作用大。(3)油耗較大，噪聲較大。

5 播種機(jī)的發(fā)展趨勢

5.1 發(fā)展精密播種

我國自20世紀(jì)70年代初開始研究精密播種，但全國精播的面積還很少，而在歐美國家，播種已基本實(shí)現(xiàn)了精密化，我國精密播種的作物基本局限于中耕作物，目前國內(nèi)尚無成熟的機(jī)型，主要由于谷物精播的難度較大。由于氣力式播種機(jī)由于對(duì)種子尺寸要求不嚴(yán)， 傷種少，易達(dá)到單粒點(diǎn)播， 不需精選分級(jí)，而且通用性較好，最重要的是它也具備高速作業(yè)的性能，作業(yè)速度可達(dá)10-12km/h，工作幅寬也可加大到8-12m以上，滿足了對(duì)大功率拖拉機(jī)的配套和寬幅作業(yè)的要求。所以可以肯定的是:氣力式精密播種機(jī)是21世紀(jì)播種機(jī)械的發(fā)展方向。

5.2播種機(jī)大量采用最新技術(shù)

如英國提出適合于蔬菜的液體播種和適合于牧草的超音速播種， 日本提出適合蔬菜的靜電播種，加拿大采用的種子帶播種。最為突出的是，德國的697型精密播種機(jī)裝有供驅(qū)動(dòng)排種錐體的液壓馬達(dá)，它能實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)剌喕瑒?dòng)時(shí)，液壓馬達(dá)啟動(dòng)，來達(dá)到排種錐體的轉(zhuǎn)速與機(jī)器前進(jìn)速度相協(xié)調(diào)，控制操作開溝器的升降的目的。美國塞科爾5000型氣壓式播種機(jī)用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)。

5.3直接播種的聯(lián)合作業(yè)機(jī)將得到進(jìn)一步發(fā)展

它的主要優(yōu)勢為:一次可以完成多項(xiàng)作業(yè)， 保證及時(shí)播種， 作業(yè)效率高， 可以充分利用配套動(dòng)力， 提高產(chǎn)量， 降低作業(yè)成本， 節(jié)省能源， 聯(lián)合作業(yè)機(jī)實(shí)現(xiàn)了在播種的同時(shí)，完成耕整地、施肥、噴灑液等作業(yè)的任務(wù)，而且它可以減少機(jī)組進(jìn)地次數(shù)，使土壤免受機(jī)具的過度壓實(shí)。與我國傳統(tǒng)的播種機(jī)相比， 降低32%作業(yè)費(fèi)用。直接播種機(jī)主要有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn):在開溝裝置上， 在播種機(jī)組前面加裝一個(gè)種床式開溝器，來切斷地表的殘茬和硬稈或耕出窄帶作為種床，最后由裝在后面的種溝開溝器在其上開出種溝，從而實(shí)現(xiàn)了作物種子直接播在留茬地里的任務(wù)，達(dá)到了免耕或少耕的目的。

6 方案總結(jié)

通過課堂上學(xué)到的一些結(jié)構(gòu)與原理，用于實(shí)踐創(chuàng)新上，雖然缺點(diǎn)很多，可行性值得討論，但是一種很好的鍛煉，鍛煉和培養(yǎng)了自己的創(chuàng)新思維，創(chuàng)新源于扎實(shí)的理論知識(shí)，只有把理論知識(shí)學(xué)好，大膽的專研與發(fā)現(xiàn)，敢于應(yīng)用到實(shí)際中，通過創(chuàng)作來發(fā)現(xiàn)，解決問題，才能進(jìn)一步拓寬思路，才能創(chuàng)作更加豐富的作品，不管遇到什么困難都要堅(jiān)持做下去!

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