手扶土豆播种机机械结构设计

科研训练开题报告

题 目：手扶土豆播种机机械结构设计 学生姓名：

学 院： 机械学院

班 级：

指导教师：

2014年 12 月 22日

1.选题目的和意义

土豆是一种粮、菜、饲、工业原料兼用型经济作物，产量高、营养丰富、适应性强、分布广。中国是世界上土豆种植面积最大的国家，年种植面积49 多万hm2，占全球种植面积的25 %，占亚州种植面积的60 %，在世界上举足轻重。但中国土豆平均单产16 t/ hm2，比世界平均水平少2t/ hm2[1]。土豆是高产粮食作物之一, 在全世界所有粮食作物中土豆的总产排名第四, 仅次于玉米、水稻和小麦在我国也是列于小麦、水稻、玉米之后的第4种主要农作物。由于土豆的单产是水稻的4倍、小麦的8倍、玉米的10 倍, 因此大力种植土豆能够显著提高我国的粮食综合生产能力[2]。伴随土豆的种植面积稳步增加，单产、总产的快速提高，其市场需求在不断扩大。但是我国土豆种植依然靠人畜力作业，劳动强度大，生产效率低，土豆品质量差。国内研制开发的悬挂式土豆种植机作业效率低, 各项性能指标不理想, 存在漏播、重播和株距不均等问题, 造成单产水平低, 产品质量达不到商品化要求,国际竞争力不强，严重制约了土豆产业的发展。

本文通过对目前国内外土豆播种机械的综合研究，设计一种用于中小型农田土豆种植的土豆播种机，该机可同时完成播种、施肥、喷药、覆土、覆膜的工作，大大的降低了劳动强度，提高了生产效率和产品质量，节约了劳动力，有很大的使用价值。

2.国内外研究现状及其发展趋势

近年来，随着土豆在我国的大量种植，研发并推广与土豆生产相适应机械取得了很大的进展，尤其是土豆种植机械，尽管我国机械研制和生产水平和欧美发达国家还有一定的差距，但是随着我国科研人员的努力，这个差距正在不断地缩小。各种先进的土豆播种机不断问世，并在全国进行大量地推广应用。

中国第一台土豆播种机由山东省平度市李园区万家瞳村裕民农机厂研制的。新型土豆播种机械—2TB一1A?2A型土豆联合播种机目前正式投放市场。该机可直接悬挂于中小型拖拉动力机械上,其集下种、起垫、包肥和覆膜等功能于一体,可自动连续地完成开沟、下种、起垄、施肥、覆膜等全套播种工序,播种器采用链条吊斗式,具有播种精度高、种子破损率低、播种速度快等显著特点,该机播种粒数为1粒,播种行数为双行,施肥行路为1行,整机仅重118千克,较人工播种提高工效5倍以上,是大规模标准化土豆种植的专用高效播种机械,同时也是农民对外播种收费服务的理想致富机械。我国现在普遍使用的土豆播种机是中小型土

豆播种机为主。小型手扶土豆播种机有图2-3，图2-4的类型。

目前中国研究和生产土豆播种机的机构和生产商有，青岛洪珠机械有限公司，围场满族蒙古族自治县华然机械制造有限公司，黑龙江德沃科技开发有限公司，山东潍坊大众机械有限公司，宏胜农业机械研究厂，围场满族蒙古族自治县福悦达农业机械有限公司，禹城大地机械制造有限公司，乐陵市天成工程机械有限公司，玉田县万佳农机有限公司等诸多大小企业。

国外土豆播种机发展较早，成型较快，现已初具规模。发达国家土豆播种效率的提高其根本原因实现了播种机械化、集约化生产。进入20世纪90年代，发达国家的土豆播种机械产品更加多样化、性能更可靠。计算机、机电一体化、自动化等高科技领域技术的应用，使土豆播种作业更加精确化，更能满足人们使用的方便性、安全性与舒适性的要求。

土豆播种机在美、苏、日、意、德等国家得到了充分的发展。其主要部件即排种装置主要发展了穿札针式、舀上杯链式、舀上倾斜板铲斗式、输送带斗式等[6]。经过多年的发展它们的结构功能已比较完善，有很多值得我们学习的地方。图2-1、2-2为国外一些土豆播种机：

图2-1德国 VL- 20L 型四行土豆播种机图2-2意大利自动式土豆播种机

图2-3 安装在手扶拖拉机上的土豆播种机图2-4 手扶土豆播种机

3.手扶土豆播种机结构设计

3.1设计原则

总体方案拟将开沟装置、施肥装置、排种装置、覆土装置及镇压装置与选用拖拉机融为一体，使之能一次性顺利完成开沟、施肥、播种、覆盖、镇压等功能，悬挂机构要有效的控制工作部件作业时的播深以及运输时的通过性，开沟器除了能开出平整的地沟外还具备自动覆土的功能；排种装置确保在播种过程中出现漏播、重播等现象的几率不超过3%。镇压轮要求镇压效果好，作业后的地面平整。

3.2基本结构

该土豆播种机由机架、开沟器、输种管、输肥管、覆土器、种箱、肥箱、排种器以及镇压轮构成，在机架的前梁上有上、下悬挂架用于与拖拉机连接；种、肥箱侧板固定在机架中间横梁的上方，前边为肥箱，后边为种箱，下边固定排肥、排种装置；在肥箱前面有一根安装开沟器的梁，通过U型螺栓将开沟器的扁钢锁住，从而可以调节开沟深度，开沟器在横梁上可根据需要进行横向移动来调节行距；机架的后梁用来连接镇压轮。

3.3总体结构设计

3.3.1结构方案论证

播种作业是农业生产的关键环节，必须根据农业技术要求做到适时、适量、满足农艺环境条件，使土豆获得良好的生长发育基础。播种作业严格按照相关质量标准执行，即适时播种；播量、播深、垄高、垄宽、行距符合要求，不损伤种薯。为使作物苗全、苗齐、苗壮，要求种床深度一致，表土平整细碎无土块。施肥也有严格的农艺要求，不宜太多，距离种子垂直距离应大于3cm。施肥机构应考虑肥料的流动性、吸湿性、架空性、粘结性，做到合理施肥。通过查阅相关资料，总结现有机械缺点，并结合以上设计要求提出以下两种设计方案：

第一种方案见图3-1

图3-1 土豆播种机

1、肥箱

2、种箱

3、压膜轮

4、覆土圆盘犁

5、压膜辊

6、地轮

7、排种链轮

8、播种开沟器

9、施肥开沟器10、镇压轮11、起垄开沟器

1）方案原理：拖拉机通过三点悬挂拖动播种机在田间移动。播种机排种施

肥的主要动力来自地轮。起垄单向犁将耕整好的地表形成垄沟，镇压轮随即将垄

表压实并达到一定的垄高。然后开沟施肥播种。最后喷除草剂，铺膜覆土，膜上

覆土。

2）方案分析

（1）本方案将前刮平器换成镇压轮，增加了前部安装尺寸，但是镇压效果好。

（2）本方案将开沟器换成可以自动回土的开沟器，减少了后部安装部件。

（3）本方案无法保证漏播率。

第二种方案见图3-2

图3-2 土豆播种机

1、地轮2 、施肥管3、下种管4、驱动链轮5、中间链轮6、排种升运链轮7、施肥传动链轮8、薯种链轮9、种箱10、肥箱11、排肥链轮1

2、搅肥器链轮

1）方案原理：工作时，地轮随主机前进转动，其轴上的链轮4，将动力传到中间轴上的链轮5，带动同轴上的排种、排肥机构主动链轮6和7，依照设定的传动比，分别带动勺式排种器链轮8和轮齿式排肥机械链轮11，摄取种块、化肥经下种管3和施肥管2落入第一犁犁沟底，第二犁随后覆土。与此同时，利用链轮12带动其轴上（肥箱10中）的L 型搅肥器转动，起到打碎肥料结块、搅拌、输送的作用，可避免肥箱中化肥出现架空或堵塞现象。

2）方案总结：

（1）加入L 型搅肥器，起到打碎肥料结块、搅拌、输送的作用，可避免肥

箱中化肥出现架空或堵塞现象。

（2）需要中间链轮完成传动，传动复杂。

3.4总体方案的确定

通过对以上两种方案的研究对比，得出以下方案，见图3-3。

图3-3土豆施肥播种机

1、药筒

2、肥箱

3、种箱

4、覆土犁

5、压膜轮

6、压膜辊

7、地轮

8、链条

9、播种开沟器10、刮平器11、链条12、起垄单向犁

1）方案原理：拖拉机通过三点悬挂连接播种机在田间行走；起垄单向犁开出宽为90cm的垄；施肥开沟器开出肥料沟，化肥落入沟内；播种开沟器开出种购，种块落入种沟。施肥播种的主要动力来自于地轮，地轮上安装有3个链轮，分别连接排肥轮、排种轮。施肥播种后刮平板将垄面处理平整，然后由镇压轮镇压密实。薄膜挂在挂膜辊上，随着机器的前进滚动。拉出的薄膜首先经过压膜辊的铺平，然后被压膜轮压在垄壁上，再由覆土圆盘犁覆土。覆土圆盘犁翻起的一部分土经膜上覆土器盖在薄膜上。

在配置中要满足以下几点：一是联接和安装工作部件的机架要具有足够的强

度与刚度；二是保证垄距和株距调整方便；三是覆土部件采用新型流线型结构设

计,垄型好，适应于土豆生长；四是起垄高度宽度能够可调；五是；施肥开沟、

播种开沟的深度都可调，播种开沟的宽度也可调；六是地轮的间距宽度可调；七

是有链的地方必须要有张紧机构。八是要是运动的地方运动良好。

2）方案分析：

（1）本方案能完成工艺要求的所有工序。

（2）传动方案简单，距离短，由此产生的误差小。

（3）种箱下部安装部件太多，结构复杂。

（4）开沟前刮平不利于保证播深。

此方案有众多优点。首先保证了所有的工作能够完成，其次在其结构上进行优化设计。采用上下两层机架设计，留出足够的空间方便人在机架上随时检查种勺充种情况。再者加入膜上覆土装置，省掉一个劳动力，并提高出芽率。

此机器功能比较完善，几乎能够完成所有农艺要求的工序。对地块的适应性也比较好，只是要求播种前地已耕整好即可。播种机的垄距、垄高、行距、行宽、株距、播深、施肥深度的参数都可调，且调节方便。另外，本机尽量减少重要加工面，从而减少成本，真正做到低成本高效率。

4.结论与建议

根据土豆播种的农艺要求，设计出集起垄、开沟、施肥、播种、喷药、覆膜、膜上覆膜等工艺的播种机。整机结构合理，使用可靠，维护保养方便，其性能达到了设计和农艺要求，可以获得以下结论。

1）所设计的土豆播种集起垄、施肥、播种、镇压、喷药、覆膜以及膜上覆土为一体的联合作业土豆播种机，大大减轻土豆播种的劳动强度，提高了作业效率。

2）将机架设计为双层形式，减小机架的成型难度，同时便于人在机架上工作，设计更加人性化。

3）将三个开沟器安装到一个，在一定程度上增加了加工难度，但是这样为种箱的尺寸及安装提供了不少方便。

4）加入膜上覆土机构，在减少一个劳力的前提下提高了成活率，减少了后续人工扣膜的工作。

本设计机型还是存在很多问题，主要是对播种前的地况有些特殊要求，需要提前耕整地表，现有排薯装置仍存在空穴重播等技术问题，需进一步解决。

参考文献

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