全國大學生科技競賽作品

2022-06-01 21:54:02 字數 4263 閱讀 7995

摘要眾所周知,農業機械化是農業生產現代化的重要內容,是農業生產技術進步的重要體現。玉公尺作為廣泛種植的傳統糧食作物之一,廣大農民對玉公尺種植生產機械化的要求越來越高,傳統的手工操作已經不能滿足日益增長的經濟需求。在平原地區多以大型玉公尺播種機為主,而在西北丘陵、山地或平原地區面積較小的耕地,大型玉公尺播種機卻只能「望而卻步」。

市場上大多是氣吸式或輪勺式玉公尺播種機。然而氣吸式雖然下種準,但使用故障多。輪勺式水準差,種植效果不理想。

本方案設計的玉公尺播種機不同於市場上現有的產品,彌補了這些缺陷,快捷的完成了播種。

這一款小型可攜式玉公尺播種機主要由驅動機構(扶手支架或小型動力,前後輪),送種系統(漏斗形裝種箱、邊緣空心同軸轉盤、空心滑桿),播種機構(下種箱)等組成。

基於旋轉機構的轉動內盤有等間距的凹槽,凹槽可放2粒玉公尺。當內盤邊緣凹槽轉至漏斗口,兩粒種子落入凹槽隨內盤轉動。當內盤轉至下端空心滑桿口處,玉公尺沿滑桿落入下種箱,順著轉筒中的倒角滑入下種管口。

從而運用機械傳動,實現對玉公尺種子的輸送。

下種管是解決播種問題的重要機構。在小型動力驅動下,齒輪和鏈條帶動下種箱中四稜柱形裝置插入土地,四稜形裝置上的蓋土片接觸到地面,受地面和自重擠壓,開啟已深入地下的下種管口,從而使種子從管口種下。隨著播種機繼續前行,蓋土片後的土壤受力作用後,接著再為已種下種子蓋土。

解決了刨土,下粒,蓋土等技術問題,實現了一體化的耕作模式。

另外設計的4個等間距的下種口,可使播種玉公尺間距為11厘公尺,實現了等距播種。

本產品採用了工程機械原理,多種機械綜合運用完成播種,潛在價值巨大。改變西北地區耗費勞動力多,生產效率低的現狀,以較小的成本創造較大的經濟價值,這對農業無疑是一種巨大的財富。

目錄1. 研究背景 1

2. 專案簡介 2

3.國內現狀及發展趨勢 3

4.產品設計與功能實現 6

4.1進料機構 6

4.2送料圓輪 6

4.3空心圓管 7

4.4下種機構 8

4.4前後輪 9

4.5動力系統 10

5 .作品的創新點 11

6.現場實驗及分析 12

參考文獻 13

附錄 13

在我國廣大的西北地區,丘陵、山地隨處可見,梯田成就了一道美麗的風景線。梯田在山坡上開墾,呈階梯形,由一塊塊小面積種植區域組成,如圖1。梯田作為主要的農作物種植地,充分利用了山坡上的土地資源。

在我國,平原地區農業生產已實現機械化,大大提高

圖1. 西北梯田

了生產效率,把從事農業生產的人們從繁重的農業勞動中解放出來。而在西北地區,農業大型機械卻無法進入梯田進行作業,只能「望而卻步」,因此那裡仍進行著相對原始的農業生產,這樣就使得西北農業發展停滯不前。我國是世界第二玉公尺生產大國,年產量億餘噸,佔世界總產量的20%。

同時,我國也是玉公尺頭號消費國,消費量的90%以上靠國內生產。西北玉公尺種植區,約佔全國的3.5%,總產量約佔3%。

在西北玉公尺種植區,梯田上玉公尺種植仍然是完全依賴人工去完成,使農民承擔著繁重的勞動。

玉公尺播種機為玉公尺種植帶來極大的便利,但如今市場上的玉公尺播種機大多適用於平原上玉公尺的播種,市場上輪勺式玉公尺播種機效果差,而播種效果稍好的氣吸式播種機,需大型耕種機械帶動,結構複雜故障多。像梯田這樣小面積的耕地它們也無法進入。而且對於覆有地膜的土地來說,平原玉公尺播種機進入後,由於其結構原因會破壞地膜。

要想精確控制種子之間播種的距離,使播種均勻,行距穩定,覆土良好,節約種子,而且工作效率高,當今的玉公尺播種機是無法完全同時做到的。根據西北農業種植條件與當今玉公尺播種機的缺陷,我們設計出了該款新型玉公尺播種機,來彌補市場上現有播種機的缺陷。

該玉公尺播種機主要由機架、進料機構、送料圓輪、空心圓管、下種機構、前後輪、動力系統七部分組成。其核心功能及獨特之處有以下5點:

1、體型小,便於攜帶。該玉公尺播種機通過對外形及結構的設計和取材及動力系統的選擇,實現體型小、質量輕,且設計可折疊後輪,很容易將其攜帶至工作環境。既能靈便地工作於狹窄梯田或「房前院後」等小工作場地,又減少了耗能。

2、可等間距精確播種。通過獨特的轉盤設計,在轉盤內開以等間距凹槽,僅內盤與裝種箱種子接觸。通過內盤轉動,凹槽每次攜帶兩粒玉公尺種子至下端。

下種機構設計4個等間距下種裝置,相鄰兩個下種裝置接觸地面時間間隔相等,從而實現等間距精確播種。

3、扭簧設計自動蓋土。通過對下種管和蓋土片間用扭簧控制,在蓋土片接觸地面時,受機身自重擠壓,開啟下種裝置,進行播種。播種後,壓力消失,扭簧作用,使蓋土片後受力作用後移,掩蓋玉公尺種子。

4、僅前行時播種。通過設計齒輪連線後軸和轉盤所在軸。齒輪單向轉動,從而實現播種機前行時帶動轉盤轉動,進行播種,後退時齒輪空轉,送料圓輪停止轉動,播種停止,減少了種子資源的浪費。

5、故障少。通過純機械設計,結構簡單,很大程度地減少了因結構複雜帶來的故障。保證該玉公尺播種機既能靈便高效播種的同時,又減少了「後顧之憂」。

隨著經濟的高速發展和人口的快速增長,我國耕地面積急劇減少,尤其在平原地帶。但農業仍然是我國第一產業,據統計,2023年中國的玉公尺播種面積約5億畝,為世界第二玉公尺生產大國。而在生產日益機械化的今天,播種機在農業生產中必不可少,使用播種機進行農作物的生產,可以很大程度的提高生產效率,減少農民的工作量。

近幾年,我國的聯合作業播種機發展較快,該播種機主要有播種---施肥聯合作業機、耕作---播種聯合作業機、鬆土---施肥---覆膜---穴播聯合作業機和施水---播種聯合作業機等,目前又發展了鋪膜播種聯合作業。聯合播種機的作業場景如圖2。

圖 2.聯合播種機作業場景

聯合播種機的作業可以極大的解決平原地區的種植作業問題,但是卻不能適用於面積狹小的西北梯田,而隨著西部大開發的進行,地理環境並不好的西北地區也逐漸進入人們的視野。據統計,西北地區的玉公尺種植面積佔全國玉公尺總種植面積的3.5%,產量佔全國的3%。

然而,受到地理環境的限制,大型的聯合播種機並不能被用於土地面積狹小的西北梯田。因此,雖然佔全國總產量3%,西北的玉公尺種植仍以傳統的手工作業方式為主,這種作業方式勞動強度大,作業速度慢,效率低,極大的限制了廣大西北地區的農業發展。西北地區地形如圖3。

圖 3. 西北地區地形

市場上現有的適合較小面積作業的播種機多以輪勺式和氣吸式為主,然而,輪勺式存在太多的作業故障,作業效率低且效果差。氣吸式雖然作業效果好,但是結構複雜,故障多,操作難度高,而且需要大驅動力帶動,因此對於以小面積梯田為主且山路崎嶇的西北地區,市場上現有的播種機遠遠不能滿足西北複雜地勢農業發展,實現農業機械化的需要。

對比現今市場中已有的播種機,該玉公尺播種機因其體型小、質量輕,更容易在西北地區的崎嶇山路上行走,播種機自身安裝的小型汽油發動機也能解決以大型動力裝置驅動的播種機無法進入梯田的問題,而且每次三行作業也能很大程度地提高作業效率。因此,對比現今市場上的玉公尺播種機,這款播種機更能滿足西北複雜地勢農業發展、實現農業機械化的需要。

該播種機由機架、進料機構、送料圓輪、空心圓管、下種機構、前後輪、動力系統七部分組成。機架主要起固定和支撐其他組成部分的作用;進料機構主要是在播種機工作時暫時存放並供給播種機種子;送料圓輪則是在播種機工作時將進料機構中的種子以每次兩粒的供給數量和一定的時間間隔送進空心圓管;空心圓管主要起到將被送入其中的種子順利的送進下種機構的作用;下種機構將進入其中的種子以一定的行距、列距、深度種入地下並用土掩埋。

為了保證播種機在工作時種子的存放量和供給效果,我們將播種機的進料機構上部分設計為長方形,下部分為橫截面呈梯形的四稜柱。播種機工作時,將種子裝入進料機構,長方形的上部分保證了存放數量,而有斜面的下部分則保證了種子的供給效果,並且在種子存放數量不足時依然能繼續供給,從而大大的提高了種子的利用率並減少了缺苗現象。

為了保證每次種入地里種子的數量只有兩粒,我們首次提出了採用開有小槽的旋轉圓輪送料的方法。我們在乙個圓輪上均勻的做出四個大小只能放下兩粒玉公尺的小槽,當播種機工作時,存放在進料機構中的玉公尺會進到小槽中,然後隨著圓輪的旋轉被送進空心圓管,由於小槽是均勻的分布在圓輪上的,所以隨著圓輪的旋轉,玉公尺會在相同的時間間隔下被送入空心圓管。送料圓輪如圖4。

圖 4. 送料圓輪

空心圓管的上端連線著內含送料圓輪的和送料圓輪同軸固定的圓形殼的底部,下端連著下種機構。進入空心圓管的種子會在自身重力的作用下沿著圓管下落並最終被送到下種機構。空心圓管結構如圖5。

圖 5.空心圓管的連線

下種機構由大圓桶、軸承、開有倒角且桶壁上開有和空心圓管外徑同樣大小圓孔的小圓桶、安裝有彈簧的可張開和閉合並且在斜面上做有蓋土片的四稜柱形下種裝置組成。下種結構如圖6。

圖 6.

其中,大圓桶的桶壁上均勻開有和四稜柱形下種裝置底面同樣形狀和大小的孔,四個四稜柱形下種裝置被均勻的固定在大圓桶桶壁的孔上。軸承外徑和大圓桶內徑一樣大並被固定在大圓桶靠近四稜柱形下種裝置的一側,大圓桶的另一側用和圓桶直徑一樣大小的圓形鐵板封閉。內側小圓桶外徑和所述軸承的內徑一樣大並被固定在軸承上,該圓桶的另一邊裝有和它內徑一樣大的軸承。

結構如圖7。

圖 7.

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