文献综述-小型气吸式小麦精密播种机的设计

本科毕业设计（论文）文献综述系别工程技术系专业机械设计制造及其自动化姓名_____________________学号_____________________年月日201102161精密播种机的发展前景单粒精密播种机迅速发展

1.1在国外，中耕作物如甜菜、玉米、棉花和某些蔬菜、豆类的播种都已大量采用精密播种，主要采用机械式和气吸式两种精密播种机由于气吸式播种机对种子尺寸要求不严，不需精选分级，容易达到单粒精播，而且通用性较好，又能适合较高速播种，因此使用气吸式播种机越来越多为了达到单粒精播，提高株距均匀性，大多采用可精调的刮种器，将多余的种子清除掉；为了降低投种高度，减小种子下抛速度与前进速度之间的相对速差，而设置导种轮或导种管但是，精密播种受高速作业的影响很大现有的精密播种机试验结果表明，一般作业速度在4〜8km/h时，其株距合格率达80%以上；而作业速度提高到11〜12km/h时，株距合格率下降到60%以下可见高速精密播种机还有待进一步发展、完善播种机的通用性和适应性不断提高

1.2大多数精密播种机都可以播多种作物，通过更换不同孔径的排种盘（轮）或排种滚筒，使排种器能适应多种作物种子的播种要求改变型孔大小或增加成穴机构，使之能达到穴播的要求；改变排种器工作转速以达到不同株距的要求所有这些均提高了播种机的通用性为了适应不同地区、不同土壤、不同整地条件的要求，大多数播种机上配有多种类型的开沟器（双圆盘式、滑刀式等）和镇压轮（橡胶轮、钢板冲压轮、铸铁轮、宽轮、窄轮等），供选用同一型号的精密播种机又成系列，有多种行距和行数的变型如美国CYCLO气压式播种机有牵引式和悬挂式，有

4、

6、

8、

12、16行等共16种机型，可为多种功率的拖拉机配套精密播种机向高速宽幅发展

1.3为了在最适宦的农业技术条件下、用最短的时间做到适时播种，以及随着拖拉机功率不断增大，为了充分利用其功率，因此要求提高播种机作业的生产率影响提高播种机组生产率的因素很多除了提高机组的工作可靠性、减少故障、简化操作以减少辅助作业时间、提高纯工作时间的利用率外，提高生产率的最主要途径是增大播种机的工作幅宽和提高作业速度增大播种机工作幅宽虽能直接有效地提高生产率，但加大工作幅宽使机体庞大，消耗金属多，成本高同时，庞大的机体将受到田块大小、地头转弯以及道路运输的限制，使用不方便因此，国外很重视提高作业速度的研究70年代，中耕作物播种机作业速度一般从4〜6km/h提高到8〜10km/h如西德AermoatII型气力式播种机、法国Pneumasem气吸式播种机和美国7000型指夹式播种机的作业速度为8〜10km/h,作业质量仍能符合要求但是，播种机高速作业带来一些问题，如排种性能下降，开沟深度变浅，种子在沟里弹跳、滚动加剧，以及驾驶条件恶化等等因此，目前作业速度不能太高中耕作物播种机的工作幅宽，一般单机都由3〜4m增大到5〜6m有的工作幅宽更大,如美国CYCLO气压式播种机系列中的16行播种机，其幅宽达

11.68m加大幅宽使播种机结构庞大笨重，广泛采用联合作业使悬挂式播种机组纵向稳定性变坏，还受到地块大小、道路运输的限制

1.4播种同时进行联合作业的方式发展很快，形式也比较多，主要有两种一是在大多数中耕作物精密播种机上都配置排肥器、施肥开沟器以及施撒农药和除莠剂的装置如西德、法国和美国的几种精密播种机都可以在播种同时施化肥、撒农药和除莠剂二是播前整地和播种联合作业，如旋耕播种机、犁播机以及有的在开沟器前方加波形圆盘或锄铲进行灭茬播种或少耕法播种，以减少耕作次数，提高生产率，降低作业成本，还可以减少土壤风蚀和起到保墙的作用新技术的应用不断普及

1.5为了提高播种机作业性能和工作可靠性，简化操作、减轻劳动强度、减少辅助作业时间、提高生产率，播种机上越来越多地采用新技术如用液压油缸来升降和调节开沟器、划行器、折叠机架；采用液压马达驱动风机或装肥搅龙；采用信号装置.、电子监视装置或监控装置来及时报警故障的发生，显示播量或自控凋节排种量大小；开沟器装备一次润滑的滚动轴承；行走轮采用无内胎充气轮；快速挂接装置；宽幅播种机加装横向运输轮等在工艺材料方面，播种机上采用塑料或尼龙的零件更多了，如排种盘、排肥盘、轴套、输种管等；采用铝金压铸排种轮、排种器体壳，提高了零件精度，减轻了重量；播种机机架和各种杆件采用薄钢板冷压成异形断而以代替扁钢、角钢和槽钢，增加了刚度和强度，又减轻了重量2国内小麦精播的现状小麦精播技术

2.1小麦传统高产栽培技术采用大肥、大水、大播量，致使群体过大，光照不足，造成小麦植株易倒伏，穗粒小随着中耕作物精密播种技术的日趋完善，人们逐渐将精播技术用于传统的条播作物，同时对小麦能否进行精密播种从农艺理论上开始了研究小麦精播高产栽培技术的基本原则是处理好群体与个体的矛盾，一方面是减少基本苗,一方面是培育壮苗，采用综合栽培技术措施，包括培肥地力,提高整地质量，选用良种,实行机播，播后配套管理等措施,要求播种机下种均匀，深浅一致，等行距或大小行播种小麦精密播种的现状

2.2小麦田间精密播种技术虽已在我国许多省市推广，但力度不够，主要原因是与实现小麦精播高产栽培的相关因素不匹配，该精播技术是一个大的综合系统，要求苗床、墙情、种子发芽率及播后管理等措施相应配套其次是农业机械跟不上，我国大部分省市在应用小麦精播高产栽培技术时，采用的播种机都是小麦半精播机具,作业效果达不到预期要求排种器质量的好坏对精密播种机的播种效果起着决定性的作用，目前我国对精密播种小麦的排种器的研究,无论是从排种机理还是从排种器结构而言，研究的种类少、范围小，投入生产使用的也较少精播机研究现状

2.3小麦精播高产栽培技术的推广离不开小麦精密播种机，人们首先利用中耕作物的精密播种机对小麦进行田间播种，效果并不理想，而后开始改进传统的小麦播种机，探索适于精播小麦的排种器的新原理与结构在我国应用的气式小麦精密播种机适用于小区育种,小区地块小且分区多，播种的作物品种多，要求不混种，每行单粒播种，所以，该机结构复杂、价格高、播种时作业速度低在我国使用的这种播种机主要是从国外引进，国内也有一些仿制产品该机之所以适合小麦精播是由其排种器的结构所决定的，它采用双吸盘式精密排种器，双吸盘•个为螺旋槽盘，另一个为径向槽盘，两盘相交所形成的型孔在整个曲线运动过程中是变化的，这一特性可自动清除吸孔上吸附的多余种子，保证了单粒或双粒吸种，不需清种装置,而且对于各种作物不同形状、不同大小、不同千粒重的种子都能实现单、双粒播种1990年初,黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所仿制成功了2XJB-4型小区精密播种机，在小范围内进行了生产与应用，但没有普及推广由于该气吸式排种器在播种作业时效果好，比机械式排种器的精度高,而且通用性好，在小区上的应用越来越广泛为提高其年有效利用率，西北农业大学作了小区精密播种机用于大田作业的改进研究，使该机可连续均匀供种,但作业速度低人们用现有的小麦精播机进行作业时发现，它们的作业效果并不是很理想,主要原因是排种器的充、排种机理和结构不适于小麦，从而，引起了人们对这方面研究的关注从7年代至今,依据小麦种子排队落粒的原理研制过适用于小麦的水平环槽、双辐式、倾斜轮孔式、凹型胶带式精密排种器,这类排种器的共同特点是上有沟槽，小麦运动时在沟槽内自动排队，而后单粒落下依据型孔的形状类似于小麦的形状，配以离心力、重力等进行充种，研制了锥盘式、水平锥孔排种盘配锥型散种器式、滚筒式小麦精密排种器82农业机械学报1998年依据电磁振动原理，广西农学院也在1979年前后研制过用于稻谷单粒点播的电磁振动排种器，它具有小播量精播稻谷、麦种且不伤种子的优点其缺点是每行需用一套振动设备，结构复杂，播量调整麻烦,不能做到随作业速度而同步变化依据内充种原理，河北农业大学研制的内充种式小麦精密排种器也开始在实际生产中推广应用上述各种原理研制而成的排种器，除了锥盘式和内充种式小麦精密排种器推广与应用外，其他的仅限于理论上的研究与室内实验，并没有在实际生产中得到推广应用据资料知,1995年西北农业大学对Wintersteiger公司的气吸式小区精密播种机的双吸盘排种器进行了理论研究,简述了该排种器的构造、工作原理，分析了主要工作部件的结构及参数,通过回归分析，建立了极坐标方程，对种子在排种器内的受力及运动进行了分析，同时探讨了影响排种器性能的几个因素为扩大小麦精播高产栽培技术的推广，要求农机与农艺相结合，先从农艺的角度,给出小麦精密播种高产栽培技术在播种时的具体要求:如行距的变化范围;在设计株距的前提下，实播株距是否精确一致，其与设计株距相差多大不影响精播产量再根据农学提出的要求，开发设计满足农艺要求的小麦精密排种器和播种机从国内小麦精密播种机的工作状况来看，现有的机械式排种器虽然结构简单,成本低，但应用于小麦精播时，作业效果不理想，不能精确、单粒排种，作业速度普遍偏低，当作业速度高时，种子破碎率也随之增加气吸式排种器结构复杂，成本高例如用小区双吸盘排种器进行精播时，虽然作业效果好，排种精确且不伤种，但其播小麦时作业速度低，且结构复杂，成本高，在大田应用受限从原理与结构上开发设计新型小麦精密排种器和播种机，尤其是气吸式型，考虑实际生产作业需要，在满足精播要求的前提下降低成本,提高精播机作业速度，己迫在眉睫小麦精密播种的3个指标中,粒距的均匀性与播种深度是影响小麦精密播种的两个关键因素，而排种器的投种高度恰是影响粒距均匀性的重要因素，其原因之一是投种高度过高,小麦籽粒落入沟底时，易发生弹跳，影响了粒距的均匀性与播种深度原因之二是为了减少弹跳的发生，加装排种管，种子在管内运动时由于与管壁相碰撞,使得在输送的过程中相邻两子粒间的距离发生变化，从而影响了子粒在沟底内粒距分布的均匀性所以,降低排种器的投种高度是小麦精密播种得以实现的一个关键因素我国现在的小麦精密播种机的评价标准是参考国外中耕作物的评价标准制定的，小麦是分廉作物，精密播种前，有一个设计株距,我们认为若是评价播种机自身性能的稳定性时,以播种后的平均株距作为评价标准是可以的;而评价播种机是否满足设计株距的播种时，应以设计株距作为评价标准83增刊梁素铉等:我国小麦精密播种机的现状与发展趋势4小麦精密播种机的发展趋势从我国目前情况来看，机械式的小麦精播机占主导地位，气吸式的只应用在小区上气式的播种效果较好，不伤种子，对种子尺寸要求不严格，通用性好,田间作业速度较高，因此小麦精密播种机的发展应以气吸式为主,机械式为辅通过提高田间作业速度和增大单机幅宽，提高小麦播种机组的生产率小麦的精密播种技术与免耕和铺膜相结合，发展耕整地播种联合作业机具，可提高播种机的通用性和适应性3国外精播机的研究现状麦类作物精密播种是一个世界性难题上世纪60-70年代，苏联、英国、德国等欧洲发达国家曾先后起步试验研究小麦等精密播种技术苏联:1960-1975年国家曾高悬重赏1万卢布解决小麦黑麦等精密播种问题BHCXOM等单位曾列题解决小麦精密播种的技术问题，但三起三落英国:1971-1974年进行了小麦精播机试验，Stanhey公司设计制造了PSD-80小麦精播机，由于结构笨重、通过性能差、种子破碎率大等一系列缺点，只生产了20台精播机便停产了8年代至今，英国再没有新精播机出现德国约与英国同时，制造了GS-23气吸式小麦精播机试验精播机，没有进行批最生产据苏联小麦精播机研究者述，1980年英国、德国的小麦精描农艺实际上是窄行距

10.5cm大播量80kg/ha的条播每株分集只有2个左右欧洲、苏联的农学家至令仍坚持采用

7.5cm,

10.5cm,15cm的窄行距条播农艺规范和

25.8cm2的营养面积，因而没有可能实现真正的小麦精少量播种.近几年，国外在发展播种机时所遵循的原则是不断更新工作原理.，尽量完善其结构，使其具备良好的工作性能，以提高播种质量，并注重提高播种机具的通用性和适应性，例如配备多种排种部件以适应不同作物种子的要求;采用不同的开沟器和镇压轮以适应不同的土坡条件，运用变速装置加大播里与施肥量的调节范围:增加播种机的系列型号，以适应与不同功率的拖拉机配套;通过提高作业速度或加大工作幅宽来提高工作效率，目前国外谷物播种机的最高工作速度已达到15km/h,个别机刑甚至达40km/h,己达到驾驶员所能忍受的极限速度.由于播种速度的提高不是无限制的，速度过高将导致播种质量的恶化目前西欧谷物播种机的工作幅宽一般在5〜6m,而美国、加拿大、俄罗斯等幅员辽阔的国家，不少机型已达10m〜15m80年代，美国、澳大利亚、加拿大、法国等国家开始研制并广泛使用气力式精密播种机械，其中气流一阶分配式集排排种系统大量应用在谷物条播机上，例如美国的sunflower＞法国的Accord.＞澳大利亚的Napier600,lohnS-hearer^加拿大的MorrisM620等大型集排条播机，工作幅宽可达8-15m目前，美国的John Deere、加拿大的flex-iCoil,Masseyfergson谷物播种机已开始使用二阶分配式集排系统，工作幅宽己达

19.$2m,大大提高了播种作业的各行一致性和生产效率机械式精密排种器播种小粒距作物在国外研究较少，近几年也没有相应的文章发表（2010目前国外的精密播种机已达到相当完善的程度在精密播种机上除了设有完善的整地、搜土、镇压及施肥、撒农药装置外其排种装置多采用新的工作原理.，包括各种气力式排种原理与机械式排种原理.，以保证单粒精密播种欧美国家地广人稀的特点决定了对排种器的漏播、重播及种子破损问题在实际作业中要求相对宽松，日本岛国人口众多与国土面积狭小的矛盾又不适合播种中耕作物，同时，欧美及日本都是机械化程度较高的国家.因此，国内外对精密排种器的研究方向各有特点4课题创新点现有精播机特点和不足

4.1小麦精量播种技术具有省种高产的优点，为推广该项农艺技术，必须研制高性能的小麦精播机我国现有的小麦精播机大多数是机械式的，对种子的外形要求严格，而且有一定的种子破碎率，另外，由于小麦播种行距较小，机械式精播机的总体结构配置复杂拥挤,整机笨重，所以机械式小麦精播机的整机性能还不是很好气力式精播机不伤种子、通用性好、作业速度较高，是今后精播机的发展趋势，但现有的气力式精播机多数为小区播种机，不适用大田播种针对我国小麦生产的特点和发展趋势以及当前农村小四轮拖拉机拥有量大的现状，进行了小型气吸式小麦精量播种机的研究，发现现有的精播机大部分为六行小麦播种机，采用双圆盘气吸式精量排种器、箭铲式开沟器、组合刮种器等部件；利用单体平行四连杆仿形机构、前后播种单体交错排列；传动是链传动，整机同小四轮拖拉机采用后悬挂配套使用经过初步调查发现，该机的精量排种器排种性能良好，基本上能满足小麦精量排种要求，解决了精播机的核心部件问题；整机设计中所采用的单体平行四连杆仿形机构已在一些播种机上得到应用，并已证明该机构较整机仿形准确、灵活，播种均匀一致，能更好地保证精量播种此外，该机的一个最大特点就是排种器在整机中的相对位置较低，开沟器和排种器之间没有输种管，排种器排出的种子直接进入开沟器，种子投种点低，有利于精确粒距的形成现有的精播机几个不足之处

（1）由于传动链条位置太低，精播机在作业中存在着链条拥土的问题，致使播种机不能正常作业

（2）该精播机排种时种子的下落初速度不为零,造成种子在种沟内的实际粒距有所偏差，不能很好地满足设计粒距

（3）播种机的纵向尺寸过长，不利于播种机提升由于精播机的整机质量太大造成整个播种机组作业时不灵便除了以上3个突出问题以外，精播机还存有组合刮种器的刮种性能不是很好以及由于一些零部件的加工精度较低而影响了播种机的可靠性等问题本课题创新点

4.2为了提高现有精播机播种性能，针对其所存在的不足之处，我做了以下几个方面的改进1提升排种器的位置把原精播机中的四连杆后面的槽钢换成两个垂直的连杆并相应地加大这两个连杆的尺寸，将原来处于仿形四连杆机构下面的排种器改装到四连杆的后面，使得排种器与地轮间的动力传动由水平改为倾斜向上，进而改变原来传动链条位置过低、链条拥土的弊端此外，为了保持精播机原有的低投种点特点，开沟器也相应地移置到排种器的下方，固定在地轮纵梁上，另外，在开沟器和排种器之间也没有输种管，只是在开沟器的顶部增设一个喇叭形接种口，以保证排种器排出的种子全部直接进入开沟器经过这样改进，既解决了原精播机链条拥土的缺陷又保留了其低投种点的长处2采用“前四后二”的整机布局方式“前四后二的整机布局方式就是在六行的小麦精播机上，机架前横梁安装四个播种单体，其中中间的两个播种单体间距为小麦单位播种行距，两边的两个播种单体与它们相邻的中间的播种单体间距为2倍的小麦单位播种行距；另外，在机架后横梁安装余下的两个播种单体，这两个播种单体的间距为3倍的小麦单位播种行距，并且，后横梁上的这两个播种单体与前横梁上的播种单体交错安装“前四后二”型播种单体布局方式，一方面在一定程度上解决了窄行距小麦精播机整体配置搦挤复杂的难题；另一方面，采用“前四后二”型机架精播机的重心比较靠近配套动力,改善了小麦精播机组作业时的纵向稳定性3利用排种器的台架实验进一步优化了精量排种器原有的设计参数，如排种器的直径、转速、型孔数、机组前进速度以及风机的工作参数，尽可能地减小了排种时种子的初速度，使粒距更加准确、均匀同时利用台架实验确定了影响该排种器排种性能的主要参数及其选取范围4提高了一些零部件的加工精度，特别是排种器的加工精度，使播种机的整体可靠性更高

①将原精播机的排种器的铸铝材料改为45#,钢，提高排种器的强度，并采取防锈措施

②排种器轴与动轮的联结方式改原来的紧固螺钉联结为平键联结，以防滑丝或松动

③提高加工精度，尽可能地减小排种器动、定轮之间的间隙并保证其较高的同轴度，以减少传动过程中的干扰和漏气。