毕业设计（论文）-气吸滚筒式精密排种器设计.docx

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1、排种器是实现精密播种技术的核心部件，K工作性能的好坏直接影响着播种精度、均匀性、种子的出苗率等。由于气吸振动式排种器具有对种子尺寸要求不高、不伤种子、通用性好、适应性强的优点，且易丁提高播种速度，实现自动控制，是一种较为先进的排种装置，已成为当前国内外精密排种潺发展的主要方向之%本文在对国内外现有的精星播种装置进行深入研究的基训上，分析了多种形式的外种装巴的优缺点，完成了气吸滚筒式包衣种子精地播种装置的机理,通过建立种子在吸种孔处受力的力学模型，得到了播种装置设计的主要结构参数。学会使用图表资料以及手册，掌握与本本设计有关的各种资料的名称，出处,能够做到熟练运用。因此，它在我们的大学生活中占有

2、重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次谡程设计对自己未来从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基的0由于能力有限，设计当中可能会有不足之处，恳请各位老师给予批评指正。关键词：气吸滚筒式;精密播种;包衣种子AbstractAsacorecomponentofprecisionsowingtechnique,seedersworkingperformancedirect1.yinf1.uencedthesowingaccuracy,seedspacinguniformityandcmcrgcnccratc.Vacuum-vibratio

3、nseederhasbecomeIhemajordeve1.opmenttrendofprecisionseederbecauseofitsadvantagesinc1.uding1.owerrequirementofseedssize,1.owerharmfu1.IOSSedS.higheruniversa1.ity,wide1.yadaptabi1.ity,easytoimprovetheworkingefficiencyandrea1.izeautomaticcontro1.Thispaperana1.yzedthemeritsandshortcomingsofdiversifiedp1

4、.antdevices,toaccomp1.ishedthetheoryofmechanismforsuctiondrum.Throughbui1.dthedynamicsmode1.oftheseedreceivedforcenearIhesucionpore,gainedtheprincipa1.structura1.parameterstodesigntheseederdevice.Therefore,itho1.dstheimp1-6、密封禅7.左然房8.演得9.螺灯）0.右册曲11.轴承12.跳轮13.常定螺仃14.隔板15,光体16.接种斗图3-2排种需结构示意图3.1.2 气吸滚

5、筒式精密排种器的工作原理农业物料种子通常呈现散体颗粒状，其机械特性介于固体和流体之间，自然状态下，种子之间存在者负载的挤压和摩擦作用力，力的大小与种层厚度、摩擦系数有关，且特定种子的内摩擦系数为常数，通过给种盘施加小幅高频振使种群在种盘内产生向上的抛掷运动而相互分离，则种子之间的作用力由静摩擦转变为动摩擦，流动性增强。通过合理调节.种盘振动参数，种了呈现“沸腌”状态，可以显著减小吸种R1.力。根据排种器的设计，排种罂的滚筒被隔板分为负压吸种区和零用排种区。滚筒为悬臂梁结构，一端与转动端盖用紧定螺钉连接，通过端盖与琏轮相连实现转动，另一端与固定端盖间隙配合，通过密封圈密封。固定端盖上焊接隔板，通

6、过隔板与大气相通，形成常压腔。滚筒表面的吸孔与真空室相通。零压区通过隔板、固定端盖与大气相通，播种时，空气压缩机通过空心轴上的吸孔吸走滚筒内腔的空气，产生负压，使滚筒上吸孔的两端形成负压差。滚筒绕固定轴转动，当吸孔经过种子箱时，种子在吸孔负压差的作用下被吸附在吸孔上随滚筒一起转动。当滚筒转至正下方隔气板所形成的零压腔时，筒内外压差为零，种子在白重的作用下落入育苗盘穴孔中，实现精密播种，工作原理如图3-3所示.滚筒体主要是由无缝钢管经过加工而成,滚筒通过钻床钻出对应穴盘的吸种孔，通过链轮实现转动0滚筒轴固定，主要作用是实现抽气作用形成负床室及支掠滚筒的作用。传送带图3-3工作原理图3.2主要设计

7、参数1）根据标准种盘尺寸（54QmmX28Q三O,孔数8X16,口径32mmx32mm,底部13x13mm,壁厚0.7mm,容量20CC来确定滚筒的外形尺寸：2）根据生产率4.8kmh和滚筒尺寸来确定滚筒转速：3）根据种子特性（通过实验测得种子三轴平均粒径1.688g,千粒重5.12g,休止角27.09,濠浮速度6.35m/s。）、生产率48kmh来确定滚筒内的真空度大小。4排种动力学分析4.1吸孔前流场分布规律如图47吸孔处气流流场呈放射状,且在以锥顶O为中心的球面上气流速度大小相等，其值取决于吸种距离(吸孔前种子所在位置与O点的距离的大小)。吸种距离为X时,气潦流经截面的球冠面积S为：(4

8、-1)S=2i,=211v(1.-cosa)式中：2a为吸孔链顶角：力一为球冠高度。根据流量公式可推导出吸种距离为X时的气流流速匕：(4-2)v-Q=QS211x(1.-cosQf)式中。为空气流量。式4-2表明,吸孔前的气流并非均匀的定常潦,其速度、压强随吸种距离的变化而改变,越接近吸孔口附近,速度变化梯度越大,根据伯努利方程.吸孔口附近压强梯度较大.为吸孔儿h2为M中”女返I*域JI；强：4为吸孔直径,X为吸种b1.!h2a为傕顶角：。为他欣I刀为球以盯收E1-1吸孔前的流场分布1 .2吸种最小真空度分析理论上气流速度大于物料悬浮速度是保证物料正常向上运动的基本条件。气流速度等物料悬浮速度

9、时为临界状态，此时吸孔前气流速度(物料悬浮速度)为V。，吸种距离为Xu,相应吸孔内的真空度为能吸附种子所需要的最小真空度,设为P(图4-1)设距吸孔推顶较远区域压强为P,其值等于大气压，此处速度为O.根据伯努利方程：&1.-5(4-3)由连续方程可求得临界状态时吸孔内气流速度V.v80(1.-cos)v0(iJ_4)由式(4-D、()和(4-3)得：Pmin=32(1.-cg)di(4-5)可见，能吸附种子的最小真空度与吸孔参数(a、d)和吸种距离X有关。参考测定参数,悬浮速度为6.35ms,吸种距离3mm,吸孔直径1.2mm,2a为90,常温下P为1.20511日心，代人计算得到最小真空度为

10、3.415/匕。取真空度为4KPa.2 .3种子受力分析计算4 .3.1种子被滚筒带出时受力E4-2种子受力分析图当种子被吸附住后，除受到吸力P、重力G、支持力N外，还受到惯性和离心力P*和滚筒对它的摩擦力P的作用.种子在摩擦力P.的作用下,被滚筒带出种箱的条件是在切线方向有：Gcosa(4-6)摩擦力PB可用下式表示：=jVtany=(P+Gsincr-Pe,)tan(4-7)将式(47)带入(4-6),有：(P+GsinP*)tanGcos(4-8)式中：一吸孔附近种子与滚筒的摩擦为一种子与滚筒轴线所在水平面的夹角。式4-8就是种子在吸孔气流作用卜被滚筒带出种箱的条件。如果贴在滚筒上种子距

11、离吸孔较远，这时8产0。当滚筒转速较低时，惯性离心力PK也可以忽略不计。这时式(4-3)可以写成下式：(an/(an(y-a)(4-9)式4-9表明，当种子与滚筒的摩擦角大或等种子与滚筒轴线所在水平面的夹角的余角时，种子在只有摩擦力的作用下也将被带出种箱.由式48可知，增大种子与滚筒轴线所在水平面的夹角仃利于滚筒带出种子：相反，当减小时，则对种子的带出不利。如果有多粒种了贴近吸孔，即使各种子受到的气流吸力P不是很大，但在摩擦力的作用下也可能被滚筒带出种箱，很容易造成孔吸多粒的现象.特别是当较大时这种现象更容易发生。种子被滚筒带出种箱后，要保证种子不在重力的作用卜.从吸孔上自动掉下来，摩擦力必须

12、始终大于种子重力的分力。式4-8是当种子在H、HI象限时所在的形式.当种子在I、IV象限时，tfy式(4-8)应写成：空吧.Gcosa=O(4T0)tan”将式(4T0)的右边对C求导，并令其等于零：八-Gcosa八/.1P+/?-GSIna(4-11)tan“解式(4TD可得：=吟这时式470的右边取得最大值，即种了在这个位国最容易脱落。4.3.2种子吸附在滚筒上的条件当种子被吸附到滚筒的吸种口上时,种子受到由正负反差引起的吸附力P.离心力P*=m2R,摩擦力P”Ntany(歹为种子与滚筒的摩擦角)，重力G=Wg的作用。受力分析如图4-2所示。由图4-2建立种子的受力平衡方程式：Ntan=m

13、gcos(4T2)tn(tR+nigsmct=P(4-13)作用在种子上的正压力为：N=P-(nzR+mgsina)0所以吸种的条件是：PmR+sma将数据代入验鸵符合要求。5结构设计及分析5 .1滚筒体设计5.1.1 滚筒尺寸根据烟草种子育苗盘尺寸（54OmmX28Omm）,孔数8X16,口径3211wnx32m底部13x13mm,壁厚0.71111n,容量20CC来确定滚筒尺寸参数。1）滚筒的直径D：D=1.3.14=540mm3.14=170.06mm（满足排种滚筒每旋转一周播种一盘）2）排种滚筒的长1.：1.=600mm（满足滚筒1.育苗楸宽的2倍56Omin）3）壁厚211un.5.

14、1.2 滚筒的吸孔形状及孔径常见的吸孔形式主要有直孔、椎孔、沉孔，其结构如图5-1所示:M飙O图5/吸孔形式根据理论分析和试验结果可知，在相同工作参数卜.，惟孔的垂直吸种距离、径向吸种距离和吸种空间体积均大于直孔和沉孔，具有较强的吸种能力，吸种合格指数也较高。由负压室吸孔的吸附力计算公式可知，吸孔直径的大小对负压室所需的我空度较高，及在真空度相同的条件下，小孔径吸孔易使吸附力不够会造成空穴增加，而在吸孔直径相同的条件下，久空度越大则亚播率增加.因此，为降低空穴和重播.就需耍选择适合于烟草包衣种子的吸孔直径,根据经验公式确定吸孔孔径：d=（0.640.66）b式中：b-种子平均宽根据实验测景，知

15、包衣种子平均宽b=1.687则d=0.661.687mm=1.134mm取d=1.2mm5.1.3 滚筒吸孔的周向排数对于气吸滚筒是播种器而言，提高工厂化育苗生产率的途径只要有两个：一是增加气吸滚筒的转速，二是增加气吸滚筒上的吸孔周向排数。气吸滚筒上吸孔的周向排数不变时，提高生产效率意味着滚筒的转速增大，则吸孔完成过程吸附的时间相对缩短，种子的吸附几率则会大大降低，造成吸种过程中空穴率上升而合格率下降。如滚筒转速一定，增加吸孔的周向排数，卸种频率会相对增加，滚筒吸孔的周向排数过多时，则负压降低，导致吸种能力和合格率的下降，其原因是吸孔总面积增加，负压室泄漏过多，负压室压力损失增加，降低r吸种能

16、力，另外滚筒周向上两排孔之间的距离缩短，气流互相有影响，也影响了负压室气流的稳定。综合号虑选用周向排数为16排的滚简。5.1.4滚筒内的真空度在其他条件不变的情况I.提高滚筒转速为避免空穴增多，就要相应的提高其空度。此外，滚筒转速提高后，已吸住的种子受到其它种子的碰描及冲击力增大，离心力也随之增加，容易脱落而造成空穴，为此也应适当提高其空度。但其空度提高有可能产生细吸吸附多粒种子，从而增加了亚播率，降低吸种性能。综合考虑以上几方面的因素，真空度为24KPa。根据计算公式PEM=32（1二空）叫得a/，=4KPa,符合实验要求.5. 1.5滚筒的转速提高工厂化育苗的生产率，对于气吸滚筒式播种机关

17、键在于提高滚筒的转速，但是滚筒的转速不能超过一定的限度，由于转速过高，吸附时间缩短，吸孔为完成吸附过程造成空穴。另外转速过高，种子所受的离心力增大，使种子飞出，影响播种均匀性。实验结果表明，滚筒线速度不宜超过O.18ms根据公式V=冠）。=314x0.17%=0.089，“S45(6-2)求得：=217N用=183N应力弯矩图为：对于A截面b=一TE-=膏一E-=982XIO6MPf1.,WD,(1.1.60.(B,(1.-0.77,y16满足强度要求.对于B截面：=-=-J=2.9150tMPa=X,+K6-3式中，X。、%分别为当量静我荷的径向栽荷系数和轴向载荷系数%=f1.Fr+Y0Fa

18、=0.56225/V=126/V6-4按抽承静载荷能力选择轴承公式为：c0s式中，S,=1.5,S。称为轴承静强度安全系数“C,S(f=1.51.26N=189N,符合要求。7结论本文是在参考.众多关于精密播种装置研究的基础上，针对烟草包衣种了精量穴播研究现状和发展要求，在综合分析现有气吸排种器结构及其性能的基础上，针对烟草包衣种子个体尺寸差异，提出了气吸滚筒式摔种罂。文中通过对气吸滚筒式排种滞结构设计研究、工作过程分析得到如下结论：1 .取种装置结构简单新颖,较好适应了包衣种子个体尺寸差异条件下的精量取种，生产使用维护成本低。梯形接种杯及梯形接种杯与护种带共同组成的封闭接种区可确保种子进入接

19、种杯，石效的避免了因投种-接种造成的空穴。以上结构的创新为吸滚筒式排种器的结构设计提供了新的思路。2 .理论分析了气吸滚筒式排种器的工作过程，建立了穴播不同工作阶段的模型，为今后其结构和工作参数的优化设计奠定了基础。3 .利用Cad绘制了气吸滚筒式排种器的装配图,并进行了主要工作部件的校核，结果表明：排种器器在4.8kmh时，依然可以可靠的取种，达到设计目标要求。总之，本文通过结构设计,理论分析,计算机仿真对气吸滚筒式排种器做了初步探讨，得到了一些有用的结论，为进一步深入研究莫定了理论基础。由于时间和设计条件的限制，文中还有一些问题和不足之处需要进一步分析研冗。本文是在指导老师李玉清的精心指导

20、卜完成的。老师在各方面给予了我无尽的关心、帮助和教诲，使毕业设计得以顺利完成。老如渊博的知识、极锐的思维、严避求实的科学态度和宽厚民主的工作作风，使学生终生受益。值此论文完成之际，向培养我的老师致以深深的谢意！考文1；许例平、谢宇峰、陈宝昌.国外气力式精密播种机技术现状及发展玲势U1.农机化研究2廖庆强、黄海东、吴福通.我国玉米精密播种机械化的现状与发展趋势U1.农业装备技术200632(1)：47.3刘桂兰.我国气力式播种机的发展J.农村牧区机械化.1996(4),17.4杜辉、樊桂菊、刘波.气力式精肽播种机与排种潺的研究现状U.农业装符技术2002(3)I1314.5石宏，李达,目前国内外

21、播种机械发展走向U.农机机械化与电化.2002(2)：426徐东.茯菜穴盘育苗湿筒式气力精量报种装置研究.沈阳农业大学硬士论文,20077张敏.气吸滚筒式水稻精量播种装置的理论与试验研究.江苏大学披士论文,20068联湛.气吸振动式精密排种器理论及试脸研究.江苏大学博上论文.20099王希强.气吸振动式粕密排种器的结构优化及实验研究.江疗大学硕士论文.2007UOJ王朝辉.气吸流筒式超级稻育怏播种潞的基本理论及送缝研究.吉林大学博士论文.2010U李矮明，赵湛.基于遗传算法的气吸式接种器工作参数优化U1.中国科技论文在:2009.12:25-3512廖庆喜季继波球国良.气力式油菜精瞅排种涔气流

22、场仿真分析*J.农业机械学报.2009.7:78-8213王希强陈进.李耀明.精密排种器吸孔吸种半径的理论分析与建模U1.农机化研究.2007.214张波屏.播种机械设计原理X,北京r机械工业出版社,198215小颗粒种子静电插件机J.农机推广与安全.1995.616刘鸿文.材料力学文.北京I育等教音出版社,200817吴宗泽,罗圣国机.械设计课程设计手册M.北京:高等教育出版社.200918J濮良货，纪名刚.机械设计YJ.北京：商等教刊出版社.200919J王先连.机械制造工艺学M.北京；机械工业出版社.200620SunageT,eta1.Differenta1.reducersusing

23、interna1.gearswithsma1.1.toothnumberdifference(Thefirstreport,fundaaenta1.sofdesign)J.Bu1.1.etinofJSME,1994.(108).致谢为期一个学期的毕业设计业已经结束。回顾整个毕业设计过程，虽然充满了困难与曲折,但我感到受益匪浅。本次毕业设计课题是小颗检包衣种子排种器的设计。本设计是为了解决实际生产过程中的生产力低的问题，因此厂方对我的要求很喜。本设计是学完所有大学期间本专业应修的课程以后所进行的，是对我三年半来所学知识的一次大检瞪.使我能够在毕业前将理论与实践更加融公贯通，加深了我对理论知识的理

24、解，强化了实际生产中的感性认识。通过这次毕业设计，我基本上举提了包衣种子排种器设计的方法和步骤，以及设计时应注意的问题等，另外还更加熟悉运用杳阅各种相关手册，选择使用工艺装备等.总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的锻练，提高了我独立思考问题、解决问题以及创新设计的能力，缩短了我与工厂工程技术人员的差距，为我以后从事实际工程技术工作奠定r一个坚实的基础.本次设计任务业已顺利完成，但由于本人水平有限，缺乏经验，难免会留卜.一些遗憾，在此恳请各位专家、老师及同学不吝赐教。此次毕业设计是在老师的认其指导下进行的。老师经常为我解答一系列的疑难问题，以及指导我的思想，引导我的设计思路。在历经一个学期的设计过程中，直热心的辅导。在此，我忠心地向他们表示诚挚的感谢和敬意！