凸輪傳動半自動化播種機

摘要利用發電機帶動凸輪曲軸傳動，通過挺桿，搖臂實現播種，施肥，灑水一體化的聯動傳動，通過設計凸輪曲線，實現種子，水箱的開關時間，嚴格控制播種顆粒數，實現有機肥的均勻定量的施加，適合于勞動密集型，家庭勞動力充足，耕地面積不是很多且土地干燥的地方，價格便宜，操作方便。

中圖分類號:S223文獻標識碼:A

1 國內外播種機的現狀

1.1 國內播種機的發展現狀

我國有500家左右的企業生產播種機，以谷物條播機為主，并且與畜力播種機和小型拖拉機一起使用的播種機，占主導地位。與畜力播種機和小型拖拉機一起使用的播種機占全國產量的90%多，但與之形成鮮明對比的是，國家有10家企業生產與中型拖拉機一起使用的播種機。但是，我國生產的聯合播種機在近幾年來，發展勢頭迅猛，主要類型如下:(1)覆膜——穴播聯合作業機;(2)松土——施肥聯合作業機;(3)耕作——播種聯合作業機;(4)播種一拖肥聯合作業機;(5)施水——播種聯合作業機等。最重要的是，國家目前正在發展鋪膜播種聯合作業機。同時， 小麥精少量， 中耕作物精密和精少量三種播種機的發展非?？?，目前已經得到了極大地應用。現將我國自己研制的播種機的缺點列舉在下面:

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

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

(3)工作速度低慢。人家國外播種機的播種速度已達到15km/h，有的國家像美國已經達到20km/h。在實際情況中， 受土壤， 整地質量方面條件的限制，目前全世界的播種機播種速度為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構所限，排種脈動性和種子溝內分布不均勻性，抑制我國半精密播種的實現，雖然國內大多是采用外槽輪式排種器， 型號雖然很多，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 國外播種機的發展現狀

(1)已經發展到氣吸式精密播種機，它有如下優點:與手扶拖拉機，大、中、小型拖拉機均有相應的配套機型， 能最穩定。例如法國MONOSEM公司生產的NG Plus 系列氣吸式播種機，德國阿瑪松公司生產的ED 8行氣吸式精密播種機， 法國庫恩公司生產的4行、6行和8行氣吸播種機， 德國哈西亞公司的氣吸式播種機。(2)播種機工作幅寬已達到5-6m， 加拿大、俄羅斯、美國的播種機幅寬已達到10-15m。(3)播種機播種速度為8-12km/h， 像美國已經達到20km/h。

2 總體方案的設計

2.1 創作思路來源

通過內燃機的學習，認識到凸輪傳動機構的優越性，通過自己的經歷和對國內播種機的認識與了解，來創造一種適合于干燥，小畝土地，用于個體作業的播種機，有的地方土壤干燥，在播種時需要對種子進行潤濕，提高種子的發芽率，再者，農民播種時能利用自己的有機肥，生產出綠色環保的，天然無污染的糧食，于是，通過凸輪傳動機構實現犁地、播種、灑水、施肥于一體化的小型半自動化的播種機。

2.2 方案的總體布局

(1)播種機的前進:通過發電機驅動后輪，從而帶動四輪播種機前行。(2)犁地的設計:利用普通梨來實現犁地，通過一個齒條齒輪傳動，手動控制梨的升降，實現犁地的目的。(3)凸輪軸的傳動:利用一組齒輪副，通過后輪傳動帶動凸輪軸的傳動。(4)種子的播種過程:通過設置存放規定顆粒的種子存儲室，來精確控制種子的播放顆粒，然后由于凸輪的轉動，通過挺桿與搖臂控制種子閥門的開閉。(5)灑水的過程:利用凸輪的轉動，通過挺桿與搖臂的傳動開關灑水閥門。(6)施肥的過程:利用凸輪的轉動，通過挺桿與搖臂的傳動開關施肥閥門，在儲存肥料的儲存箱中設置一個渦輪，攪拌有機肥。

3 方案的機構原理與傳動關系

(1)通過鏈帶輪把發電機輸出的動力傳給后輪軸，驅動后輪和播種機的前行。(2)通過一對齒輪副把后輪軸的傳動傳給凸輪軸，帶動凸輪的轉動。(3)凸輪和凸輪軸之間通過鍵連接，凸輪的設計是根據播種時，種子與種子的間距，后輪軸的轉速，播種顆粒數目來設計凸輪的曲線，從而精確，嚴格的實現播種的時間間隔和播種的顆粒要求，以及灑水，施肥的動作順序和時間間隔。(4)種子存儲器根據各種農作物的最佳播種顆粒要求，設計不同的儲存室來控制不同農作物的播種顆粒要求，(5)水箱和肥料儲存器采用嚴格的橡膠密封，防止外泄，肥料儲存器的渦輪通過發動機外聯離合器直接驅動，用來攪拌有機肥，使之均勻，便于施肥。(6)利用凸輪的轉動，通過挺桿，來控制搖臂，利用杠桿原理實現種子閥門，肥料閥門，水閥門的定時開關。(7)通過一對齒條齒輪，手動實現梨的升降過程，實現梨地的目的。

4 方案的優點與不足

4.1 優點

(1)實現了播種，灑水，施肥同時進行的一體化過程。(2)適于干燥的，陡峭的小畝土地耕作，實現種子的潤濕作用。(3)適用個人生產，價格便宜，經濟型好。(4)實現有機肥的均勻適用，保護土壤。(5)實現了半自動化。(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 播種機的發展趨勢

5.1 發展精密播種

我國自20世紀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，播種已基本實現了精密化，我國精密播種的作物基本局限于中耕作物，目前國內尚無成熟的機型，主要由于谷物精播的難度較大。由于氣力式播種機由于對種子尺寸要求不嚴， 傷種少，易達到單粒點播， 不需精選分級，而且通用性較好，最重要的是它也具備高速作業的性能，作業速度可達10-12km/h，工作幅寬也可加大到8-12m以上，滿足了對大功率拖拉機的配套和寬幅作業的要求。所以可以肯定的是:氣力式精密播種機是21世紀播種機械的發展方向。

5.2播種機大量采用最新技術

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型精密播種機裝有供驅動排種錐體的液壓馬達，它能實現當地輪滑動時，液壓馬達啟動，來達到排種錐體的轉速與機器前進速度相協調，控制操作開溝器的升降的目的。美國塞科爾5000型氣壓式播種機用液壓馬達驅動風機。

5.3直接播種的聯合作業機將得到進一步發展

它的主要優勢為:一次可以完成多項作業， 保證及時播種， 作業效率高， 可以充分利用配套動力， 提高產量， 降低作業成本， 節省能源， 聯合作業機實現了在播種的同時，完成耕整地、施肥、噴灑液等作業的任務，而且它可以減少機組進地次數，使土壤免受機具的過度壓實。與我國傳統的播種機相比， 降低32%作業費用。直接播種機主要有如下結構特點:在開溝裝置上， 在播種機組前面加裝一個種床式開溝器，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，從而實現了作物種子直接播在留茬地里的任務，達到了免耕或少耕的目的。

6 方案總結

通過課堂上學到的一些結構與原理，用于實踐創新上，雖然缺點很多，可行性值得討論，但是一種很好的鍛煉，鍛煉和培養了自己的創新思維，創新源于扎實的理論知識，只有把理論知識學好，大膽的專研與發現，敢于應用到實際中，通過創作來發現，解決問題，才能進一步拓寬思路，才能創作更加豐富的作品，不管遇到什么困難都要堅持做下去!

參考文獻

[1]唐光科.發展山區農業機械化若干問題的探討[J].廣西農業機械化，2006(6).

[2]丁為民，王耀華，彭嵩植.正、反轉旋耕不同耕作性能的比較[J].南京農業大學學報，2003(3).

[3]方在華，周志立，楊鐵皂，張文春，張劍，管西強.犁耕和旋耕作業發動機載荷的統計特性[J].農業工程學報，2000(4).

[4]李志杰.淺談推廣機械化保護性耕作的重要性與必要性[J].農業裝備技術，2002(4).

[5]夏萍，江家伍，姚天曙.農業機械化綜合作業模式的試驗研究及效益分析[J].農業機械學報，2001(3).

[6]徐嘉梁.拋土開溝犁設計方案探討[J].江蘇理工大學學報，1998(4).