缽體精量點(diǎn)播裝置的設(shè)計(jì)【半自動(dòng)嘴形氣吸式穴盤育苗精密播種機(jī)】【說明書+CAD】

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12 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 缽體精量點(diǎn)播裝置的設(shè)計(jì)說明書 學(xué)生姓名 王汝澤 學(xué) 號(hào) 8031208233 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級(jí) 12-2班 指導(dǎo)教師 馬少輝 日 期 2012年05月 塔里木大學(xué)教務(wù)處制 摘 要 工廠化育苗是近年國內(nèi)外發(fā)展的一項(xiàng)有效的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收的技術(shù)。由于秧苗生產(chǎn)在溫室內(nèi)進(jìn)行，秧苗生長(zhǎng)的環(huán)境可以有效控制，擺脫惡劣自然環(huán)境的影響，移栽后可以抵御早春低溫寒潮，大人縮短緩苗期，與常規(guī)秋苗生產(chǎn)技術(shù)比較有許多優(yōu)勢(shì)，在我國不同的地區(qū)逐步開始得到應(yīng)用。與工廠化育秧技術(shù)配套的育苗播種機(jī)是該技術(shù)得以推廣的一個(gè)重要前提， 因此發(fā)展育苗播種機(jī)是必要的。 國外對(duì)工廠化穴盤育苗技術(shù)研究已久，技術(shù)相對(duì)成熟，特別是在蔬菜，花卉等方面的播種機(jī)械，本設(shè)計(jì)是一種氣吸式精量點(diǎn)播裝置，利用負(fù)壓吸種，拋振式的原理。物理樣機(jī)試驗(yàn)表明，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、能耗低、播種性能良好等特點(diǎn)，符合穴盤育苗精量播種的技術(shù)要求。通過更換吸嘴可以適合番茄、辣椒等作物種子的育苗播種。 關(guān)鍵字：氣吸；拋振式；精量播種機(jī)；工廠化育苗 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告 課題名稱 缽體精量點(diǎn)播裝置的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 王汝澤 學(xué) 號(hào) 8031208233 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級(jí) 12-2 指導(dǎo)教師 馬少輝 起止時(shí)間 2011/12/15 機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制 填 表 說 明 一、學(xué)生撰寫《開題報(bào)告》應(yīng)包含的內(nèi)容： 1、本課題來源及研究的目的和意義； 2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析； 3、對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析； 4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路； 5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法； 6、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃； 7、主要參考文獻(xiàn)（不少于7篇）。 二、本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書”的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。 三、開題報(bào)告要求手寫體，字?jǐn)?shù)在3000字以上，由學(xué)生在本報(bào)告冊(cè)內(nèi)填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。 四、每個(gè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題須提交開題報(bào)告一式三份，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師存閱，一份學(xué)生所在學(xué)院存檔，備檢備查。 缽體精量點(diǎn)播裝置的設(shè)計(jì) 1本課題的來源及研究的目的和意義 為了滿足日益增長(zhǎng)的種苗需求量，各地開始建立育苗工廠，引進(jìn)世界先進(jìn)的穴盤育苗技術(shù)，進(jìn)行種苗工廠化生產(chǎn)。在育苗工廠中傳統(tǒng)的手工操作方式是不能滿足人們對(duì)生產(chǎn)的需求的，育苗工廠需要有精確、便捷、高效的現(xiàn)代化的育苗設(shè)備，來完成育苗的各項(xiàng)工作。 番茄生產(chǎn)在人們生活地位日益重要，發(fā)展生產(chǎn)機(jī)械化和工廠化是調(diào)整農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和種植業(yè)結(jié)構(gòu)重要措施之一。番茄育苗是一項(xiàng)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)至關(guān)重要的作業(yè)環(huán)節(jié)，尤其是穴盤育苗；其用種量少，幼苗分布均勻、發(fā)育好，同時(shí)節(jié)省幼苗移栽的工作量，保證秧苗的成活率和增產(chǎn)豐收，為機(jī)械化和工廠化育苗生產(chǎn)提供可能。隨著我國設(shè)施園藝的快速發(fā)展，機(jī)械化育苗設(shè)備也有了較快的發(fā)展，相應(yīng)的核心設(shè)備——精密播種裝置的重要性在整個(gè)育苗環(huán)節(jié)中顯得更加突出。中國是世界最大的蔬菜生產(chǎn)國，蔬菜的總產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的60％左右。近幾年來，種植業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，在糧食作物的播種面積呈現(xiàn)持續(xù)遞減的趨勢(shì)下，蔬菜、水果等經(jīng)濟(jì)作物的種植面積持續(xù)增長(zhǎng)。健壯的幼苗是生產(chǎn)的基本條件，因此培育壯苗就是實(shí)現(xiàn)早熟、高產(chǎn)的重要的基礎(chǔ)。因?yàn)橛酌绲暮脡闹苯佑绊懙蕉ㄖ蔡锏匾院蟮纳L(zhǎng)情況，又在很大的程度上影響到產(chǎn)量和采收期的早晚。幼苗的品質(zhì)如果不好，即使在定植以后加強(qiáng)管理也是事倍功半，很難獲得很好的收成。因此育苗是一項(xiàng)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)至關(guān)重要的技術(shù)，是一項(xiàng)需要大量勞動(dòng)力的勞動(dòng)密集型的作業(yè)項(xiàng)目。能否育出苗、育出壯苗，很大程度上決定于人對(duì)秧苗的培育。我國傳統(tǒng)栽培上的“苗好一半收”，就是對(duì)培育壯苗重要性的概括。隨著生產(chǎn)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展，培育壯苗的意義也變得猶為重要。以輕基質(zhì)無土材料草炭、蛭石等作育苗的基質(zhì)、采用機(jī)械化精量播種、一次成苗的現(xiàn)代化育苗體系是國際上70年代發(fā)展起來的一項(xiàng)新的技術(shù)。 播種是穴盤育苗中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。穴盤育苗技術(shù)對(duì)播種要求很高，要求每穴進(jìn)行單粒播種，漏播和多粒種子的穴數(shù)盡可能少，以保證出苗整齊一致，群體結(jié)構(gòu)合理，因此，工廠化育苗需要進(jìn)行精密播種，精量播種還可以節(jié)省大量種子。工廠化育苗精量播種主要依靠精量播種機(jī)來完成。育苗工廠使用的育苗設(shè)備大多是從國外引進(jìn)的播種流水線或是單一用途的播種機(jī)。從國外購買播種流水線價(jià)格達(dá)100萬元左右，單一用途的播種機(jī)價(jià)格也要5萬元左右，這樣高的價(jià)格與我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)品價(jià)格水平不相適應(yīng)，因此很難推廣應(yīng)用。另外，由于種子形狀差異較大，種類繁多，實(shí)現(xiàn)精量播種的難度較大，因此，研究穴盤精量播種裝置對(duì)促進(jìn)我國的蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化進(jìn)程具有現(xiàn)實(shí)意義。 2. 本課題所涉及的問題在國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀及分析 2．1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 我國工廠化農(nóng)業(yè)起步較晚，70年代末開始引進(jìn)一些國外技術(shù)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)研究，20 年來在技術(shù)與生產(chǎn)上均有較大的發(fā)展，目前我國各種溫室已發(fā)展到30萬公頃，對(duì)我國 農(nóng)業(yè)發(fā)展起到積極有效的促進(jìn)作用。但也存在很多問題。 1. 播種機(jī)的播種合格率低。我國精密播種機(jī)結(jié)構(gòu)尚不完善，排種器精度不高，特別是對(duì)于形狀不規(guī)則、重量較輕的小粒蔬菜種子，播種機(jī)的播種質(zhì)量不穩(wěn)定，重播、漏播現(xiàn)象比較嚴(yán)重，多數(shù)播種機(jī)的性能尚不能達(dá)到要求。 2. 播種機(jī)的適應(yīng)能力差。機(jī)械化播種育苗技術(shù)為精密播種．對(duì)種子的品質(zhì)和外形均有較高要求。但由于不同蔬菜種子差距較大，目前我國多數(shù)精密播種 機(jī)械一般還只能播種一種或少數(shù)幾種種子。多為一機(jī)一用，對(duì)不同種子的適應(yīng)能力較差．造成機(jī)器的使用周期短、利用率低，不利于降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本。 3. 播種機(jī)的播種效率低。我國的排種機(jī)構(gòu)存在結(jié)構(gòu)冗余、播種速度低等問題，造成整機(jī)的工作效率 較低。一些國產(chǎn)播種機(jī)的工作情況相比人工播種，效率并沒有顯著提高，無法滿足規(guī)模化生產(chǎn)的需要．限制了工廠化育苗技術(shù)的推廣應(yīng)用。 2．2國外發(fā)展現(xiàn)狀 國外發(fā)達(dá)國家普遍采用溫室營養(yǎng)缽育苗，然后進(jìn)行田間移栽的作業(yè)方法。近10年來， 有關(guān)部門加強(qiáng)從育苗到移栽整個(gè)系統(tǒng)的研究，使育苗和移栽有機(jī)結(jié)合，研制出多種全自動(dòng)移栽機(jī)，使育苗過程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、工廠化和設(shè)施化。 經(jīng)過二三十年的發(fā)展，工廠化育苗自動(dòng)生產(chǎn)線在發(fā)達(dá)國家成套技術(shù)己基本形成并向 高科技、高度自動(dòng)化發(fā)展。工廠化育苗自動(dòng)生產(chǎn)線一般由育苗穴盤擺放機(jī)、送料機(jī)、基質(zhì)裝盤機(jī)、壓穴及精量播種機(jī)、覆土和噴淋機(jī)等五大部分組成，這五大部分連在一起構(gòu)成自動(dòng)生產(chǎn)線，拆開后每一部分又可獨(dú)立作業(yè)。這種自動(dòng)生產(chǎn)線在荷蘭、美國、日本、韓國都有產(chǎn)品。穴盤育苗生產(chǎn)線的核心部分是復(fù)雜的精量播種系統(tǒng)，其播種系統(tǒng)的型號(hào)多種多樣。穴盤育苗生產(chǎn)線上多采用吸嘴式排種器，如美國Hamilton公司、Blackmore 公司及歐共體等廠家生產(chǎn)的各種穴盤精量播種生產(chǎn)線。 布萊克默系統(tǒng)(Black more system)播種裝置可將單粒種子分別播到648個(gè)育苗缽中， 它有一個(gè)平臺(tái)，發(fā)芽盤在平臺(tái)上可靜置，亦可滑動(dòng)。還有側(cè)梁對(duì)發(fā)芽盤的滑動(dòng)起導(dǎo)向作用，對(duì)種子的吸持裝置起支持作用。種子吸持裝置有一根橫梁，橫梁懸掛在裝有彈簧的套管支臂上，并可旋轉(zhuǎn)。橫梁兩端分別與導(dǎo)桿相連。橫梁經(jīng)過關(guān)閉閥與真空管相通。每個(gè)吸嘴均由富有彈性的柔軟材料構(gòu)成，內(nèi)部有一個(gè)通道，一直延伸到平臺(tái)的進(jìn)口處。存放單層種子的槽與橫梁平行安裝，使吸嘴能降至槽內(nèi)。 美國佛羅里達(dá)州的斯匹德林公司發(fā)明了培育蔬菜秧苗的斯匹德林系統(tǒng)(Speeding System)。該系統(tǒng)的自動(dòng)播種裝置采用吸嘴式排種器將種子單粒放到TODD育苗缽(穴盤)。真空式精播機(jī)公認(rèn)比較有代表性的，有美國的勃蘭克莫爾自動(dòng)播種機(jī)。這種播種機(jī)只完成精量播種一道工序，所以還要配上填充基質(zhì)，壓實(shí)，壓坑，刮平，覆蓋等全部工序的機(jī)械，才能完成全部工序。 范達(dá)納(Van Dana)播種機(jī)是由美國密爾沃基的生長(zhǎng)系統(tǒng)(Growing System lnc)設(shè)計(jì)制造的。該機(jī)較實(shí)用，成本卻僅為大多數(shù)播種機(jī)的一半。該設(shè)備能準(zhǔn)確、快速的將種子播種于真空導(dǎo)板上，將真空導(dǎo)管轉(zhuǎn)動(dòng)到排種管處，此時(shí)真空產(chǎn)生壓力，種子通過排種管進(jìn)入各個(gè)缽體。它能100％單個(gè)地吸持住所有顆粒狀種子，以適應(yīng)各種類型的種子和缽體。 目前國外的精量播種機(jī)已達(dá)到相當(dāng)完善的程度，在精量播種機(jī)上除了設(shè)有完善的整地、覆土、鎮(zhèn)壓及施肥、灑農(nóng)藥裝置外，其排種裝黃多采用新的工作原理，包括各種氣力式排種原理與機(jī)械式排種原理，以保證單粒精量播種。另外，液壓技術(shù)及電子技術(shù)也在播種機(jī)上得以應(yīng)用。 精量播種裝置有機(jī)械式、氣力式等多種，由于機(jī)械式精量播種裝置對(duì)種子的外形要求嚴(yán)格，有一定的種子破碎率，而且其總體結(jié)構(gòu)配置復(fù)雜擁擠，整機(jī)笨重，效率低等因素，限制了機(jī)械式精量播種機(jī)性能的進(jìn)一步提高。所以氣力式精量播種裝置較為多用。氣力式精量播種裝置是通過空氣真空度產(chǎn)生的吸力工作的。氣力式精量播種機(jī)對(duì)種子的形狀要求不嚴(yán)，通用性好而且播種速度也比機(jī)械式的高。氣力式精量播種機(jī)盡管形式多種多樣，但其工作原理只有氣吹式、氣壓式和氣吸式。 3、對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 任務(wù)要求：查閱相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行歸納整理 ，并進(jìn)行總結(jié)，從而梳理思路，進(jìn)行缽體精量點(diǎn)播機(jī)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一種適用于棉花或番茄精量點(diǎn)播于穴盤（96穴或128穴）的機(jī)械，要求該機(jī)械每穴1-2粒，能連續(xù)工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或半自動(dòng)作業(yè)。 可行性分析：本設(shè)計(jì)用振動(dòng)氣吸工作原理進(jìn)行吸氣和排種。由于種子之間有摩擦，所以利用振動(dòng)器將種子處于懸浮狀態(tài)以便吸種。當(dāng)進(jìn)行吸種時(shí)，將氣力吸種部件移動(dòng)到種子盤振動(dòng)盤正上方，調(diào)節(jié)氣力吸種部件的轉(zhuǎn)換開關(guān)，使氣源和氣室接通，氣室形成負(fù)壓，拋起的種子在氣力作用下，被吸附在吸種盤上均布的吸種孔上；吸種后將吸種盤移到育秧盤上方適當(dāng)位置，氣室與氣源通路切斷，同時(shí)氣室與大氣相通，迅速釋放負(fù)壓，種子將靠自身質(zhì)量落入育秧盤，實(shí)現(xiàn)對(duì)靶播種。 4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路 重點(diǎn)研究的問題： 1.核心部件是播種裝置，它由吸種部件和振動(dòng)部件組成。 2.振動(dòng)部件由振動(dòng)臺(tái)和種子盤組成，振動(dòng)臺(tái)由支架和激振機(jī)構(gòu)組成。振動(dòng)部件主要是是種子處于懸浮狀態(tài)便于吸種。 3.吸種部件主要由吸種盤，氣室，轉(zhuǎn)換開關(guān)，接管和氣源等組成。其主要功用是保證每孔吸附1-2粒種子，并且準(zhǔn)確將種子點(diǎn)播于穴盤中。 關(guān)鍵的問題：本課題的關(guān)鍵在于吸種部件在吸種時(shí)必須保證每個(gè)孔吸附1-2粒種子，并且能準(zhǔn)確點(diǎn)播于盤中。 解決的思路：需研究種子在多大的氣力下才能被吸附起來，進(jìn)行種子的質(zhì)量與氣力吸附的相關(guān)試驗(yàn)，得出相關(guān)數(shù)據(jù)。對(duì)于播種的準(zhǔn)確性需對(duì)設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，保證播種的準(zhǔn)確性。 5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法 1. 了解精量點(diǎn)播機(jī)行業(yè)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀：上網(wǎng)和圖書館查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)。 2. 確定設(shè)計(jì)方案：參考資料，進(jìn)行設(shè)計(jì)，問詢老師、同學(xué)。 3. 確定點(diǎn)播機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸：上網(wǎng)和圖書館查閱。 4. 畫裝配圖：利用運(yùn)用AutoCAD軟件制圖。 5. 計(jì)算校核：參考資料書中的計(jì)算方法和公式等進(jìn)行計(jì)算校核。 6、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃 1. 查找文獻(xiàn)資料，并完成開題報(bào)告，2011-12-20 2. 對(duì)查閱的文獻(xiàn)資料進(jìn)行歸納整理，設(shè)計(jì)精量點(diǎn)播機(jī)的總體方案，2012-04-18 3. 對(duì)精量點(diǎn)播機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，2012-05-11 4. 撰寫設(shè)計(jì)說明，2012-05-25 5. 整理資料準(zhǔn)備答辯，2012-05-26 7、 主要參考文獻(xiàn) [1] 石宏，李達(dá)．2000．目前國內(nèi)外播種機(jī)械發(fā)展走向(I)．農(nóng)業(yè)機(jī)械化與電氣化，(1)：47． [2] 宋裕民，胡敦?。?002．工廠化育苗精量播種裝置的試驗(yàn)研究m．山東工程學(xué)院學(xué)報(bào) [3] 王麗君．2003．針吸式穴盤自動(dòng)播種機(jī)的設(shè)計(jì)與研究，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文． [4] 魏智龍等．2001．穴盤育苗技術(shù)要點(diǎn)．長(zhǎng)江蔬菜(3)：19-20． [5] 吳國瑞，李耀明．1998．氣吸式精量播種裝置的研究設(shè)計(jì)．農(nóng)機(jī)化研究，(2)：55． [6] 王耀林．2001．國內(nèi)外設(shè)施農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，34． [7] 徐正林．1996．關(guān)于氣吸式精密播種有關(guān)問題的研究．山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，16(2)：145．148． [8] 楊宛章等．2001．氣吸式播種機(jī)種子吸附過程研究，農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，24(4)：49-53． 學(xué)生簽名 年 月 日 指導(dǎo)教師審閱意見 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 塔里木大學(xué)畢業(yè)論文 目錄 1.緒論 1 1．1工廠化穴盤育苗技術(shù) 1 1．1．1工廠化育苗的基本技術(shù)特征[2-3] 1 1．1．2工廠化育苗的優(yōu)越性 1 1．2工廠化育苗穴盤播種裝置研究現(xiàn)狀 2 1．2．1國外工廠化穴盤育苗播種機(jī)現(xiàn)狀[6] 2 1．2．2國內(nèi)工廠化育苗穴盤播種機(jī)現(xiàn)狀 2 1．2．3國內(nèi)外播種性能影響因素及種子動(dòng)力學(xué)分析研究現(xiàn)狀 3 1．2．4生產(chǎn)實(shí)際中存在的問題 3 2.工作原理及播種裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 2．1設(shè)計(jì)目標(biāo) 3 2．2總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 2．2．1結(jié)構(gòu)組成 4 2. 2. 2工作過程 5 2. 3主要部件結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì) 5 2. 3. 1氣室(吸種盤腔體)形狀尺寸的確定 5 2. 3. 2吸孔孔徑參數(shù)的確定 6 2. 3. 3氣源流量的確定 6 2. 3. 4氣泵的選擇 6 2. 3. 5種子箱的設(shè)計(jì) 7 2. 3. 6拋振裝置 7 2. 3. 7吸嘴投種及清種設(shè)計(jì) 8 2. 3. 8穴盤尺寸選取 9 2. 3. 9導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9 2. 4其它機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 2. 5結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點(diǎn) 10 3.理論分析與計(jì)算 10 3．1氣吸播種的理論分析 10 3．1．1種子吸附運(yùn)動(dòng)的流體力學(xué)的原理分析 10 3．1．2種子動(dòng)力學(xué)特性分析 10 3.2拋振機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 12 3.2.1 種子“沸騰”運(yùn)動(dòng)條件與拋振強(qiáng)度計(jì)算 12 4結(jié)論 14 致謝 15 參考文獻(xiàn) 16 1.緒論 1．1工廠化穴盤育苗技術(shù) 播種育苗是一項(xiàng)勞動(dòng)強(qiáng)度大、費(fèi)時(shí)、技術(shù)性強(qiáng)的工作。過去大部分采用傳統(tǒng)的露地直播的方式或采用陽畦、改良陽畦和溫室育苗。由于設(shè)備簡(jiǎn)陋和自然條件的影響，育苗苗齡長(zhǎng)、質(zhì)量差、大小不齊，而且成本高，還往往會(huì)因凍害或病蟲害等自然災(zāi)害造成缺苗。再者傳統(tǒng)的育苗技術(shù)只有靠經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)失誤多，特別是單憑經(jīng)驗(yàn)育苗很難掌握和推廣[1]。 隨著蔬菜、花卉生產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，育苗也由過去的農(nóng)戶分散育苗向著專業(yè)化、規(guī)?；?、商業(yè)化、機(jī)械化迅速發(fā)展，使蔬菜、花卉生產(chǎn)向設(shè)施農(nóng)業(yè)的方向再邁進(jìn)一步，形成了工廠化育苗的生產(chǎn)體系。 所謂工廠化穴盤育苗是20世紀(jì)70年代國際上發(fā)展起來的一項(xiàng)新型育苗技術(shù)，即在人工控制的最佳條件下，充分利用自然資源，采用科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)措施以及機(jī)械化，自動(dòng)化手段，使蔬菜、花卉育苗達(dá)到快速、優(yōu)質(zhì)、高效率、低成本、成批而穩(wěn)定的水平。 穴盤育苗在歐、美等農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化程度比較高的國家推廣普及較為迅速。商品苗生產(chǎn)量第一位的是美國，其次是意大利、法國、荷蘭等。韓國及我國臺(tái)灣省發(fā)展穴盤育苗起步時(shí)問與我國大陸相差不多，都在80年代中期，但推廣力度和相關(guān)配套設(shè)施卻強(qiáng)于我國內(nèi)地。 近幾年，穴盤育苗在國內(nèi)一些地方進(jìn)行了試驗(yàn)、推廣，有些地方己經(jīng)形成一定規(guī)模，取得一定的經(jīng)濟(jì)效益，在當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生了較好的影響。實(shí)踐證明，工廠化育苗較常規(guī)育苗方式具有成苗快、不傷根系、能獲高產(chǎn)、減少用工量和勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約種子且適合遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、避免氣候?yàn)?zāi)害影響等優(yōu)點(diǎn)，是一種適合我國國情的行之有效的育苗技術(shù)，主要應(yīng)用于蔬菜，花卉，林木，煙草，近年在水稻、棉花等農(nóng)作物以及經(jīng)濟(jì)作物上也有希望得到大面積的推廣和應(yīng)用。 1．1．1工廠化育苗的基本技術(shù)特征[2-3] (1)一次成苗的容器育苗。 (2)容器是采用多穴的穴盤。實(shí)際是把許多呈上大下小的倒錐形苗缽連接在一起。穴盤現(xiàn)在有兩大類：聚乙烯薄板吸塑而成的穴盤，為美國、加拿大的公司生產(chǎn)：聚苯乙烯泡沫塑料模塑而成的，主要在歐洲一些國家用得較多。 (3)采用無土栽培的育苗技術(shù)，其基質(zhì)主要采用泥炭土、蛙石、珍珠巖等輕基質(zhì)。這些基質(zhì)比土壤的比重輕得多，有良好的透氣性和保水性，與容器表面不粘著，容易從盤中脫出，也不粘在機(jī)械部件表面，便于機(jī)械操作，酸堿度適中。 (4)穴盤育苗技術(shù)是高科技的產(chǎn)物，必須同鄰接的近代高科技密切結(jié)合才能成為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)力。 據(jù)考察現(xiàn)代穴盤育苗技術(shù)，它結(jié)合了：近代溫室技術(shù)，無土栽培技術(shù)，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，信息技術(shù)(智能控制)等。高度精確、高速度，保證嚴(yán)格規(guī)范化生產(chǎn)，提供規(guī)格整齊、無病蟲害源的、高度生命力的商品苗。 1．1．2工廠化育苗的優(yōu)越性 (1)高出芽率，苗生命活力強(qiáng)，可以大大節(jié)約種子。 (2)比傳統(tǒng)育苗高幾倍的密度，節(jié)省育苗所需溫室或暖棚面積。每株商品苗所需的溫室投資(固定成本)和冬季采暖費(fèi)用(作業(yè)成本)相對(duì)地顯著下降，這兩項(xiàng)成本是比重最大的,由此得到顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 (3)穴盤苗在脫盤時(shí)，根系和基質(zhì)網(wǎng)結(jié)而成根沱相當(dāng)結(jié)實(shí)，不重壓重磕是不會(huì)散開的。即使沒有經(jīng)驗(yàn)的農(nóng)家，用穴盤苗移栽也能取得成功。另外，將來用穴盤苗進(jìn)行機(jī)械化移栽，技術(shù)上的困難比傳統(tǒng)育苗小得多。 (4)用高精度點(diǎn)播生產(chǎn)線實(shí)行機(jī)械化播種，作業(yè)質(zhì)量高超，每穴中基質(zhì)填裝量一致，播種深淺相差無幾，壓實(shí)程度、覆蓋深度等都很接近。進(jìn)入溫室后規(guī)范化管理，苗成活率幾乎是百分之百。而出苗同期和苗大小十分整齊一致。成苗茁壯，產(chǎn)量有很好保證。所有這些對(duì)現(xiàn)代種苗產(chǎn)業(yè)實(shí)行計(jì)劃管理和產(chǎn)品信譽(yù)有了保證，也為今后推行收獲機(jī)械化創(chuàng)造了方便條件。 (5)種苗業(yè)比較容易實(shí)行整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的無毒化處理，防止病蟲害侵入種苗，保證提供無病蟲害商品苗，建立良好的商業(yè)信譽(yù)。 (6)輕基質(zhì)、輕容器，便于實(shí)現(xiàn)集裝運(yùn)輸。商品苗可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，擴(kuò)大供應(yīng)范圍。這對(duì)種苗業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)創(chuàng)造了很好的條件。 隨著新農(nóng)村建設(shè)的不斷推進(jìn)和深化，我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)模式及種植業(yè)結(jié)構(gòu)作出較大調(diào)整，集約化，規(guī)?；C(jī)械化、產(chǎn)業(yè)化農(nóng)業(yè)經(jīng)營正成為主流趨勢(shì)，也標(biāo)志著我國工廠化育苗移栽技術(shù)已經(jīng)步入快速發(fā)展階段，種植產(chǎn)業(yè)必然走統(tǒng)一供種、統(tǒng)一育秧而后移栽的技術(shù)路錢，最終實(shí)現(xiàn)種苗的工廠化生產(chǎn)、商品化供應(yīng)。而要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一供苗其關(guān)鍵之一是要有適合農(nóng)藝需要的育苗精量播種裝置。因此，與之相配套的育苗設(shè)備的研究與應(yīng)用是整個(gè)環(huán)節(jié)中的核心。目前，各種原理和方式的播種機(jī)被研制、生產(chǎn)出來，并在一定程度上得以推廣[2-5]。 1．2工廠化育苗穴盤播種裝置研究現(xiàn)狀 1．2．1國外工廠化穴盤育苗播種機(jī)現(xiàn)狀[6] 國外工廠化育苗機(jī)械研究起步較早，己經(jīng)有了40多年的發(fā)展研制歷程，技術(shù)比較成熟。研制出的機(jī)型多，功能完善，配套設(shè)施齊全，自動(dòng)化程度較高。為國內(nèi)所知名的育苗精量播種機(jī)的生產(chǎn)商及品牌主要有：美國的布萊克默(Blackmore)，E-Z，萬達(dá)能(Vandana)，Gro-Mor，英國的漢密爾頓(Hamilton)；荷蘭的Visser；澳大利亞的W訂1lamesST750、STl500；韓國大東機(jī)電株式會(huì)的Helper播種機(jī)；日本洋馬公司的YVMPl30型、YVP400型播種機(jī)。其中Blackmore公司主要生產(chǎn)針式、滾筒式精密播種機(jī)；Vandana、E-Z公司主要生產(chǎn)板式精密播種機(jī)；Gro—Mor產(chǎn)品以手持式(hand)、手動(dòng)式(man—ual)針式播種機(jī)為主；Hamilton公司有手動(dòng)、針式(Natural)、滾筒式(Drum)三大系列產(chǎn)品；Yisser公司提供半自動(dòng)、全自動(dòng)的針式和滾筒式的精密播種機(jī)；Williames的產(chǎn)品則要是滾筒式；韓國的Helper精密播種機(jī)涵蓋了手持式、板式、手動(dòng)針式、自動(dòng)針式等。 美國作為世界上應(yīng)用穴盤育苗技術(shù)最廣泛的國家之一，其技術(shù)發(fā)展最為先進(jìn)、專業(yè)、規(guī)模最大。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)采用高科技手段，播種育苗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電腦管理機(jī)械化電氣化流程，在防病蟲害、成活率、成熟收摘期一致性等育苗指標(biāo)上具有較高水平。此外，育苗播種裝置不斷采用新技術(shù)，如：信號(hào)裝置以及利用電子監(jiān)視裝置來及時(shí)進(jìn)行故障報(bào)警、自動(dòng)調(diào)節(jié)播種量大小等。 美國的勃蘭克莫爾生產(chǎn)了真空式精播機(jī)。這種播種機(jī)只完成精量播種一道工序，所以還要配上填充基質(zhì)，壓實(shí)，壓坑，刮平，覆蓋等全部工序的機(jī)械，才能完成全部工序。美國文圖爾公司的N．450精量播種機(jī)生產(chǎn)線是機(jī)械式精量播種機(jī)。這條生產(chǎn)線能完成混合基質(zhì)、填充穴盤、精量播種、覆蓋、噴水等全套工序。這種精量播種機(jī)只能播種一定大小的丸粒種了。除了圓粒種子外其它種子都要先經(jīng)丸?；幚?。因此生產(chǎn)線還配套一個(gè)丸?；囬g、包括一套丸粒設(shè)備。 日本早在20世紀(jì)70年代就研制出一整套工廠化育秧技術(shù)和設(shè)備，經(jīng)過近幾十年的不斷發(fā)展完善，技術(shù)水平同臻完善，其用于蔬菜播種的播種機(jī)的播種精度很高，如洋馬公司的YVS13型YVMPl30型、YVP400型播種機(jī)、Svzvtec公司的SIH一200播種機(jī)等，采用振動(dòng)式敷土裝置，真空氣吸式播種裝置，自動(dòng)檢測(cè)穴坑位置，實(shí)現(xiàn)一次一粒的精確播種。YVRPU000型播種機(jī)既可以播種蔬菜種子又可以播種水稻種子。 臺(tái)灣省的工廠化育苗技術(shù)發(fā)展較快，自動(dòng)化水平較高。其生產(chǎn)了鼓式及針式穴盤自動(dòng)播種系統(tǒng)，包含育苗介質(zhì)供應(yīng)設(shè)備、自動(dòng)排種機(jī)、振蕩式真空播種機(jī)等。鼓式播種機(jī)一般適用于十字花科種子，針式播種機(jī)適用于非球形種子。臺(tái)灣科洋機(jī)械自動(dòng)控制有限公司的PN．20型針式播種機(jī)，對(duì)不同播種穴盤或種子只要更換附件即可。 國外機(jī)型多為一體機(jī)且價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜，并不適合我國實(shí)際需要，特別是規(guī)模小的農(nóng)村個(gè)體生產(chǎn)者。 1．2．2國內(nèi)工廠化育苗穴盤播種機(jī)現(xiàn)狀 我國對(duì)工廠化育苗設(shè)備的研制及應(yīng)用起步較晚，總體水平較低。 “七五"期間，北京市從國外引進(jìn)了四條穴盤育苗生產(chǎn)線和一臺(tái)精量播種機(jī)。各地有關(guān)單位開始水稻工廠化育秧的試驗(yàn)研究。特別是90年以后，隨著拋秧技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，對(duì)穴盤秧苗的需求是迅速增加，各水稻產(chǎn)區(qū)相繼建立了水稻育秧工廠，其數(shù)量也直線上升。在育秧設(shè)備方面，1979年從同本引進(jìn)育秧成套設(shè)備，吉林等省市進(jìn)行試驗(yàn)改制，總結(jié)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際條件，研制出適合國情的育種生產(chǎn)流水線，如北京市農(nóng)機(jī)研制的2BSP-360育苗播種生產(chǎn)線，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的吸盤式播種器、黑龍江省紅興隆機(jī)械廠研制的水稻工廠化育秧設(shè)備等[7] 目前，國內(nèi)擁有成套設(shè)備的育苗企業(yè)單位已達(dá)上百家，但經(jīng)營規(guī)模還普遍偏小，國內(nèi)市場(chǎng)占有率不足10％。市場(chǎng)常見機(jī)型有[8]：北京碧斯凱農(nóng)業(yè)公司的系列播種機(jī)；胖龍(邯鄲)溫室工程有限公司最新研制成功的BZ200型農(nóng)林業(yè)及園藝花卉用穴盤育苗播種機(jī)；中國工業(yè)工程研究設(shè)計(jì)院和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位聯(lián)合研制成功2XB-400型穴盤育苗精量播種機(jī)。華南農(nóng)大研制的HNJ97—1型水稻播種機(jī)；廣西農(nóng)機(jī)化研究所的2ZBQ-300型雙層滾筒氣吸播種機(jī)；南京農(nóng)機(jī)化研究所和江蘇理工大學(xué)共同研制的20B一330型氣吸振動(dòng)式秧苗精量播種機(jī)等，其吸盤采用窩眼式，運(yùn)輸機(jī)構(gòu)是曲柄連桿，種子室采用電磁激震。 上述這些機(jī)型基本代表了國內(nèi)目前的生產(chǎn)與研究水平，存在著自動(dòng)化程度低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、適用范圍小等不足。同時(shí)由于設(shè)計(jì)制造或清種效果不好等多方面原因，致使機(jī)裝置性能達(dá)不到足夠精度，真正大量應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中的并不多，還沒有形成市場(chǎng)規(guī)模，與國外的穴盤播種機(jī)生產(chǎn)還有一定的距離。因此，參照國外先進(jìn)機(jī)型，研制我國的穴盤精量播種機(jī)具有很大的市場(chǎng)潛力和經(jīng)濟(jì)效益。 1．2．3國內(nèi)外播種性能影響因素及種子動(dòng)力學(xué)分析研究現(xiàn)狀 氣吸式播種在精量播種機(jī)中有一定的優(yōu)勢(shì)，因此較多學(xué)者曾經(jīng)致力于它的研究。美國的Zulin．Z在1991年對(duì)發(fā)芽的芹菜籽用氣吸式播種機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)，探討了真空度及線速度對(duì)排種性能的影響。1994年Far，J．Jafari等人對(duì)發(fā)芽的西紅柿種子利用氣吸式播種機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)。1996年P(guān)．6uarella等人[9]用不同吸嘴的吸種盤對(duì)蔬菜種子進(jìn)行了試驗(yàn)與理論分析，找到了不同吸嘴對(duì)應(yīng)的最佳真空度。2004年D．Karayl等人建立了種子(玉米、棉花、大豆、西瓜等)的物理特性(千粒重、投影面積等)與氣室真空度的數(shù)學(xué)模型。 國內(nèi)，以氣吸式播種機(jī)為研究對(duì)象， 1996年欒明川采用氣吸式播種機(jī)對(duì)花生進(jìn)行了排種性能的試驗(yàn)研究，進(jìn)行了型孔參數(shù)設(shè)計(jì)。1999年李耀明、吳國瑞、龐昌樂等研究了振動(dòng)氣吸式精密播種機(jī)吸種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，得到結(jié)論：吸種部件的工作性能與吸種氣流場(chǎng)的分布及其動(dòng)力學(xué)參數(shù)密切相關(guān)，是決定播種過程能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵。2000年封俊等對(duì)小麥用新型組合吸孔式小麥精密播種機(jī)進(jìn)行了排種性能的試驗(yàn)，并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特性分析。2000年龐昌樂等設(shè)計(jì)了氣吸式雙層滾筒水稻播種器。2001年楊宛章等人從運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)角度分析氣吸式播種機(jī)的種子吸附過程。2002年陳迸等對(duì)振動(dòng)氣吸式穴盤精量播種機(jī)種子群運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了研究。2004年劉彩玲等分析了種子盤振動(dòng)對(duì)氣吸振動(dòng)式精量播種機(jī)的工作性能影響。2004年周曉峰對(duì)穴盤育苗氣吸式精量播種機(jī)的吸附性能進(jìn)行了研究。2007年陳進(jìn)、莊森等對(duì)真空氣吸式播種器吸針流場(chǎng)進(jìn)行了研究。2009年李耀明，趙湛等對(duì)氣吸振動(dòng)式排種器種盤內(nèi)種群運(yùn)動(dòng)規(guī)律的進(jìn)行離散元分析，得到多層種子間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律[10-12] 1．2．4生產(chǎn)實(shí)際中存在的問題 目前，工廠化育苗精量播種機(jī)械有了快速的發(fā)展和較大的進(jìn)步，已初步建立起適合我國工廠化穴盤育苗體系。但是，我國農(nóng)業(yè)正處在一個(gè)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的過度時(shí)期，工廠化育苗業(yè)剛進(jìn)入商品化生產(chǎn)的初級(jí)階段，存在著一系列制約工廠化育苗生產(chǎn)發(fā)展的因素，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1)育苗播種機(jī)市場(chǎng)低迷，生產(chǎn)者意識(shí)淡薄。當(dāng)前，國內(nèi)育苗播種設(shè)備市場(chǎng)需求，主要源于大量的國家政府園區(qū)的建設(shè)與投資，并非源自市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力。實(shí)際中因?yàn)楣S化育苗所需的前期投資較大，門檻過高，導(dǎo)致生產(chǎn)者對(duì)工廠化育苗產(chǎn)業(yè)以及播種設(shè)備的認(rèn)知程度和積極性仍然不高。同時(shí)國內(nèi)在穴盤育苗設(shè)施條件、技術(shù)規(guī)范化程度、商品苗質(zhì)量、推廣力度及生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模相對(duì)國外差距較大，難以形成大規(guī)模的穴盤育苗產(chǎn)業(yè)化鏈條，致使科技人員專業(yè)化、管理技術(shù)體系規(guī)范化薄弱。 2)播種合格率較低。許多育苗播種機(jī)械播種裝置的播種性能達(dá)不到要求，尤其在高速作業(yè)下易發(fā)生種子箱排空、導(dǎo)種管雜物堵塞、播種器故障、針頭堵塞、不能及時(shí)清種等工藝性故障現(xiàn)象，造成重播、少播或漏播現(xiàn)象，尤其是在形狀不規(guī)則、重量比較輕的小顆粒種子的精量播種方面播種質(zhì)量不穩(wěn)定。 3)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合不緊密?，F(xiàn)行播種裝置與育苗成套設(shè)備一般為獨(dú)立工作，所以整個(gè)流水線的自動(dòng)化程度較低，勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較大。多數(shù)育苗播種機(jī)械對(duì)裸種的適應(yīng)性差，或者要包衣丸化處理，增加了成本且影響發(fā)芽率。一般一種形式的精密播種機(jī)只能播種少數(shù)幾種品種的種子，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有很強(qiáng)的季節(jié)性，這樣農(nóng)機(jī)具的閑置周期相對(duì)延長(zhǎng)，降低了使用效率，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的降低： 4)機(jī)械化育苗工藝的基礎(chǔ)性研究較為薄弱，與機(jī)械化育苗配套的設(shè)施發(fā)展不完善。目前，我國對(duì)育苗機(jī)械的發(fā)展還未有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，雖然在實(shí)際中應(yīng)用的機(jī)型較多，但還未制定機(jī)械化育苗的統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。很多的育苗工藝仍在探索之中，無標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)可循，各個(gè)研究單位之間缺乏交流而且少有企業(yè)參與其中研究。 2.工作原理及播種裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2．1設(shè)計(jì)目標(biāo) 本課題設(shè)計(jì)半自動(dòng)嘴形氣吸式穴盤育苗精密播種機(jī)，并討論該育苗精密播種機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特性。 通過對(duì)嘴形氣吸式穴盤育苗精密播種機(jī)的初步測(cè)試，針對(duì)氣吸式育苗精密播種機(jī)的特點(diǎn)，制定以下設(shè)計(jì)性能指標(biāo)： 1、合格率(％)：≥93 2、空穴率(％)：≤3 3、多粒率(％)：≤2 4、純生產(chǎn)率大于300盤／小時(shí)； 5、電源：電壓為220伏； 6、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便； 2．2總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 吸盤式精密播種機(jī)的工作原理是利用抽真空設(shè)備，經(jīng)吸氣閥調(diào)節(jié)后將播種機(jī)的氣室 內(nèi)抽成一定的負(fù)壓，即吸起種子所需的真空度，使播種機(jī)吸盤上的每個(gè)孔產(chǎn)生足夠的吸力。當(dāng)吸盤移至振動(dòng)的種子盤上時(shí)，就把在上拋的種子室內(nèi)處于“懸浮”狀態(tài)的種子吸到每個(gè)吸種孔上，再將吸盤移到穴盤上，打開卸壓閥，然后推動(dòng)清種裝置將未自由下落的種子從氣孔中清除，實(shí)現(xiàn)精量播種。 這是一種間歇式播種機(jī)，一次可播種一個(gè)苗盤。它與常見的氣吸式播種機(jī)的工作原理相似，但結(jié)構(gòu)上又有較大差異。一般氣吸式播種機(jī)的吸種盤多是垂直圓盤，吸孔吸取種子時(shí)，需要克服種子重力和種子室內(nèi)種子間的阻力。要求吸孔吸附種子的力要大一些，每個(gè)孔吸起的種子可以是多粒的，用刮種板刮去多余的種子，而吸盤式精密播種機(jī)的吸種盤是水平盤，吸附種子的力僅需克服種子的重力就可以將種子提起。吸附力可以小一些，播種機(jī)與種子間無相互擠壓、摩擦等運(yùn)動(dòng)，基本不傷種。 2．2．1結(jié)構(gòu)組成 該機(jī)由工作臺(tái)、機(jī)架、吸嘴式吸種盤、氣泵、拋振裝置、氣控裝置等組成，圖2-1為其結(jié)構(gòu)示意圖。供種裝置是有種盤和拋振裝置組成，功能在于使種子在盤內(nèi)做均勻的上拋運(yùn)動(dòng)，呈瞬間游離狀，以利于吸種。拋振裝置有種盤、壓縮彈簧、牽引電磁鐵等組成。排種裝置包括吸嘴式吸種盤、氣室、直滑軌組成。氣控裝置由氣泵、泄壓閥、輸氣管路、行程開關(guān)等組成。 1-氣泵 2-支架 3-導(dǎo)軌 4-氣室 5-泄壓閥 6-軟管 7-種盤 8-電磁繼電器 圖2-1 氣吸式精量點(diǎn)播裝置結(jié)構(gòu)示意圖 2. 2. 2工作過程 工作時(shí)，先將裝有育苗基質(zhì)的穴盤放置在播種工位．穴盤將被夾具自動(dòng)定位。拉動(dòng)吸種盤把手，直滑軌機(jī)構(gòu)將引導(dǎo)吸種盤作水平移動(dòng)。此時(shí)．行程開關(guān)通過行程開關(guān)撞塊檢測(cè)到電信號(hào)，反饋給牽引電磁鐵使其吸合，則種子盒下降到下工位，使播種部件能繼續(xù)向前水平移動(dòng)到播種工位。打開泄壓閥，空氣從泄壓閥進(jìn)入氣室，負(fù)壓消失，種子在自身重力作用下掉落到穴盤中，然后手動(dòng)推動(dòng)清種裝置，清除吸孔中殘留的種子。 播種后關(guān)閉泄壓閥，并向內(nèi)移動(dòng)吸種盤，行程開關(guān)根據(jù)行程開關(guān)撞塊位移信號(hào)，行程開關(guān)控制電磁牽引吸臺(tái)器斷電，種盤在復(fù)位彈簧作用下垂直上彈至上工位，種子被拋起懸空與針式吸嘴接觸并被吸停，完成吸種動(dòng)作，進(jìn)入下個(gè)播種循環(huán)。 2. 3主要部件結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì) 2. 3. 1氣室(吸種盤腔體)形狀尺寸的確定 吸嘴式播種機(jī)是由吸孔處負(fù)壓完成吸附種子的，氣室對(duì)吸孔的吸附性能影啊很大。理想的氣室形狀應(yīng)設(shè)計(jì)成能使氣流從吸種盤到吸嘴連續(xù)地流動(dòng)，形成均勻穩(wěn)定的流場(chǎng)。根據(jù)田耘等研究試驗(yàn)結(jié)論：氣室形狀對(duì)氣室內(nèi)壓力傳遞、吸盤上壓力分布的均勻性無明顯影響，其真實(shí)的理論流場(chǎng)為一等勢(shì)線所表示的勢(shì)流場(chǎng)[13-14]。 據(jù)此將氣室型形狀確定為長(zhǎng)方體。這種設(shè)計(jì)便于加工制造，也便于同吸嘴連接。由于氣室腔體太大會(huì)造成負(fù)壓不足，吸不上種子．而且氣室過大，會(huì)造成漏氣現(xiàn)象嚴(yán)重，大大影響流量和真空度，從而影響吸種性能，同時(shí)便于加工和減輕重量考慮，吸種盤腔體尺寸越小越好，但為了裝載針式吸嘴和安裝吸嘴方便以及在氣室內(nèi)要安裝清種裝置，吸種腔體尺寸又不能太小。 綜合考慮上述因素的同時(shí)，也要考慮同現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)育苗盤尺寸相匹配。最終尺寸設(shè)計(jì)為：490X250X40(mm)，進(jìn)氣通道直徑為30mm。這樣吸種盤體積小，需要空氣流量小，響應(yīng)快速無滯后，容易吸起種子，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，氣室內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2—2所示。 l進(jìn)氣通道2氣道殼體3清種裝置導(dǎo)軌 圖2-2 吸種盤的氣室剖視圖 吸種盤氣腔殼體與吸嘴板采用螺母連接，并設(shè)計(jì)有定位銷?？煽焖佟⒎奖愕夭鹦?、清理種子室。由于零部件結(jié)構(gòu)限制和零部件的加工、裝配誤差，以及吸種盤在真空的作用下產(chǎn)生孌形，在集成吸嘴的吸板與氣室之問會(huì)產(chǎn)生一定的間隙，特在吸盤上安裝有密封圈，保證殼體與吸嘴盤組成的氣室的氣密性．從而避免真空泄漏造成氣室壓力不均勻而影響播種性能。 通過生產(chǎn)實(shí)際中調(diào)研發(fā)現(xiàn)，購置精量播種機(jī)的單位或個(gè)人，需穴播的種子往往并非單一的作物，通常有多種，而這些不同作物的種子的外形尺寸、千粒重差異較大。而市場(chǎng)上穴盤播種機(jī)機(jī)型雖多，但多具有針對(duì)性，對(duì)所播種子有嚴(yán)格要求，適應(yīng)性差，不能滿足多作物種于的播種或效果很差。為提高本機(jī)的通用性，降低重復(fù)投資購機(jī)的成本，設(shè)計(jì)吸嘴極為活動(dòng)、可拆卸式。當(dāng)有需要更換作物播種時(shí)，僅需通過更換集成合適孔徑吸嘴的吸板，即可實(shí)現(xiàn)多作物的精量播種。解決了傳統(tǒng)吸盤播種機(jī)互換性和通用性籌問題，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用的功能，可在大?；蛐×７N子，棉種、甜菜、番茄、辣椒等作物上得到運(yùn)用推廣，其直接經(jīng)濟(jì)效益更加顯著。 2. 3. 2吸孔孔徑參數(shù)的確定 吸孔孔徑大小對(duì)單粒率、多粒率影響很大，孔徑尺寸減小，單粒率上升，多粒率下降，但孔徑太小不易加工且易被堵塞。研究表明：吸嘴孔徑取物料種子直徑的0.5一0.7倍較合適[6，7J。據(jù)此確定吸孔直徑分別為0．7mm和1.5mm二種尺寸，其中0．7mm用于吸附西紅柿和辣椒種子，1．5mm用于吸附棉種。帶導(dǎo)程的吸孔吸種單粒率明顯高于無導(dǎo)程的吸孔吸種單粒率，但吸嘴導(dǎo)程過長(zhǎng)會(huì)降低吸嘴口處負(fù)壓和流量，從而不利于吸種，為便于加工和配合拋振裝置的需要，選擇吸嘴長(zhǎng)度為8mm，吸嘴間距為30mm，吸嘴嘴型及結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。 圖2-3 針式吸嘴形狀結(jié)構(gòu)圖 2. 3. 3氣源流量的確定 物料的臨界速度是氣力輸送裝置和物料吸取裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。在吸嘴氣力式播種機(jī)的氣流場(chǎng)中，按照氣力輸送裝置的氣流速度來進(jìn)一步確定流體速度，以保證種子被有效吸附。研究表明：當(dāng)氣流輸送速度為30m/s以上時(shí)，物料可以被有效吸附。吸嘴氣力式播種根據(jù)不同大小的種子選用不同孔徑的吸嘴，以番茄種子播種為研究對(duì)象，對(duì)吸嘴吸取種子進(jìn)行分析，確定吸嘴能夠吸取種子的最小氣體流量。假定每個(gè)吸嘴的真空度和氣體流量均勻，每個(gè)吸嘴的流量為： （2-1） 吸嘴的總流量為： （2-2） 上式中，d為吸嘴 直徑，0.7mm；n為吸嘴個(gè)數(shù)；128個(gè)；v為吸嘴口流速。 當(dāng)氣源氣體流量大于5.3/h時(shí)，吸嘴能夠把種子完全吸取。 2. 3. 4氣泵的選擇 產(chǎn)生負(fù)壓的裝置主要有兩類;一類是風(fēng)機(jī)，一類是真空泵，兩種負(fù)壓源各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。負(fù)壓源的選擇原則是，負(fù)壓源在克服工作管路的阻力后能夠產(chǎn)生滿足工作管路所需的流量，且這時(shí)負(fù)壓源的工作點(diǎn)應(yīng)在其效率較高的地方。一般在相同功率的情況下，風(fēng)機(jī)的流量大但獲得的負(fù)壓較低，而真空泵則可獲得較高的真空度，但允許通過的流量較小。查閱有關(guān)資料可知，由于漩渦氣泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)是一體構(gòu)成，葉片的轉(zhuǎn)速非常高。所以它可以產(chǎn)生比較高的負(fù)壓，而沒有真空泵的流量限制，同時(shí)真空泵的價(jià)格高于風(fēng)機(jī)。 如果負(fù)壓源流量小，風(fēng)管產(chǎn)生漏氣或風(fēng)管直徑小，均會(huì)因播種器氣室真空度小，吸不上種子而產(chǎn)生漏播現(xiàn)象。風(fēng)機(jī)是否達(dá)到播種器所要求的真空度，是播種機(jī)工作質(zhì)量的重要影響因素之一。 由于溫室大棚育苗播種一般要求空粒率低，對(duì)多粒率通常沒有特殊要求，故選用流量較大、價(jià)格便宜的XWB-1型旋渦氣泵作為氣源，以提高吸附率。由無錫某機(jī)電設(shè)備有限公司氣泵研究所的有關(guān)人員對(duì)旋渦氣泵產(chǎn)品所作的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得到，氣泵的有效功率為總效率的20％～45％XWB-1型旋渦氣泵最大流量為60，故實(shí)際工作流量為12～27，完全滿足設(shè)計(jì)流量要求。具體參數(shù)見下表。 表2-1 旋渦氣泵的參數(shù) 型號(hào)/參數(shù) 最大壓力(kpa) 真空度(kpa） 最大流量(M3/h) 電動(dòng)機(jī)功率(Kw) 電機(jī)轉(zhuǎn)速(Rpm) 管徑 (mm) 外型尺寸 長(zhǎng)＊寬＊高 紙箱包裝尺寸長(zhǎng)＊寬＊高 重量(Kg) XWB-1 18 12 60 0.37 2800 40 280×252×260 290×260×280 10 2. 3. 5種子箱的設(shè)計(jì) 考慮到吸種盤來回吸種時(shí)，拋振裝置將種子箱彈起．吸種盤落入種了箱內(nèi)吸種，故種子箱稍大于吸種盤面積，底面尺寸每邊大于吸種盤2～3個(gè)種子直徑，以免在邊緣上擠碎種子，并且由于實(shí)際吸種時(shí)為了提高吸種性能，種子箱要能放多于三層的種子，故需有一定深度，所以種子箱尺寸設(shè)計(jì)為：550×320×20(mm)．由于種子箱需要上下振動(dòng)，所以也需要其有一定的厚度，在這里設(shè)計(jì)種子箱的厚度為5mm。結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。 圖2-4 種子箱結(jié)構(gòu) 同時(shí)在種子箱底部打上小孔，孔徑小于種子直徑，以便能有足夠的氣體流入到吸嘴產(chǎn)生負(fù)壓，又能承放種子，減小因種子箱面震動(dòng)不均造成的種子水平位移、扎堆、厚度不均。在種了箱底面設(shè)計(jì)角鐵加強(qiáng)筋，提高種子種子箱正面受力的均勻性，使邊角與中心處種子得到最小偏差的上拋力，獲得一致的上拋高度。 2. 3. 6拋振裝置 種子盤內(nèi)的種子為散粒物料，散粒體動(dòng)力學(xué)理論表明，為使物料運(yùn)動(dòng)更加均勻，穩(wěn)定，必須減少散粒體的內(nèi)摩擦因數(shù)，增加其流動(dòng)性。特定物料的內(nèi)摩擦因數(shù)是常數(shù)，要想在不改變其物態(tài)的情況下改變其內(nèi)摩擦因數(shù)是不可能的。所以為改善其流動(dòng)性，廣泛采用振動(dòng)使物料形成準(zhǔn)流體增加其流動(dòng)性，拋振裝置正是在此基礎(chǔ)上建立起來的。拋振裝置設(shè)計(jì)為有壓縮彈簧、牽引電磁鐵等組成。將種子盤通過螺栓、銷釘與牽引電磁鐵的銜鐵孔連接在一起，四根彈簧安裝在設(shè)計(jì)好的工作臺(tái)與種子盤底面的凸臺(tái)上。牽引電磁鐵選用MQB-3型全封閉電磁鐵，具體參數(shù)見下表。 表2-2 牽引電磁鐵技術(shù)參數(shù) 型號(hào)規(guī)格 使用方法 外形尺寸（mm） 安裝孔中心距t1*t2（mm） 額定吸力（kg） 額定行程（mm） 操作頻率（次 /小時(shí)） 電壓（v） 凈重（kg） a b c d e h MQB3-80N 100 97 167 88 81 187 83×72 8 25 1500 220 5 牽引電磁鐵通電時(shí)，銜鐵拉動(dòng)種子盤克服彈簧力向下運(yùn)動(dòng)一定行程。當(dāng)拋振裝置的牽引電磁鐵斷開狀態(tài)時(shí)，復(fù)位彈簧在恢復(fù)力的作用下將種子箱彈起，盤內(nèi)種子隨盤產(chǎn)生上拋運(yùn)動(dòng)，種子群上表面的種子將脫離種子群，處于懸空沸騰狀態(tài)．可增加與吸嘴的接觸機(jī)會(huì)，能顯著種子吸附率。有種子箱及鏈接器重量約3kg，彈簧系統(tǒng)剛度4N/mm，故牽引電磁鐵型號(hào)選取為220v，牽力最大為80N，最大行程為20mm。 2. 3. 7吸嘴投種及清種設(shè)計(jì) 投種是指使種子離開吸孔的過揮。吸嘴式播種機(jī)的投種方式分為：重力投種、氣力投種、機(jī)械投種等[2]。 (1）重力投種：當(dāng)吸嘴運(yùn)動(dòng)到輸種管上方時(shí)．?dāng)嘭?fù)壓后種子靠自重離開吸孔。這種排種方式需要設(shè)計(jì)泄壓裝置，使作用在種子上的壓差消失，種子則在自身重力的作用下脫離吸孔。 (2)氣力投種：當(dāng)吸嘴運(yùn)動(dòng)到輸種管上方時(shí)．給吸嘴通以反向氣流，使種子在氣流的作用下脫離吸孔。 (3)機(jī)械投種：采用機(jī)械式推種器推落種子。 上述幾種投種方式中，重力投種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，種子破碎少。但是在吸種時(shí)有的種子可能因彈性變形而被卡在吸孔中，緊靠重力的作用不能脫離吸孔，而氣力投種不僅能吹落被卡的種了，而且能夠把吸孔內(nèi)的雜物吹出，以免吸孔堵塞造成漏播。 對(duì)于種子平均直徑≤3mm的小粒種子，主要包括大多數(shù)蔬菜、花卉和油菜等經(jīng)濟(jì)作物的種了，其具有直徑小、干粒重小、形狀不規(guī)則等特征。在對(duì)千粒重、外形尺寸較大的種子采用氣吸式播種機(jī)檑種時(shí)，一般不設(shè)計(jì)清種。對(duì)于小粒種子，由于結(jié)構(gòu)尺寸較小，同時(shí)形狀不規(guī)則。在吸種時(shí)種子的尖部容易被吸入吸種孔而不容易脫落，有時(shí)種子中的雜質(zhì)、種子外殼、不合格的小粒種了或破碎的種予被吸進(jìn)吸種孔后不易脫落而造成周期性的空穴。本氣吸式播種機(jī)上采用機(jī)械式清種裝置清理吸種孔的方式。 為了便于清種，本設(shè)計(jì)在氣室內(nèi)裝有機(jī)械式清種裝置，每個(gè)吸嘴孔處安裝一個(gè)清種針，整個(gè)清種裝置利用彈簧固定在氣室的上方，在需要清種時(shí)只需按下氣室上方的支架，每個(gè)清種針將吸嘴內(nèi)卡住的種子清出。松開手后，整個(gè)清種裝置會(huì)自動(dòng)在彈簧彈力作用下將整個(gè)清種裝置上推到頂端，便于下一次的吸種。清種裝置如圖2-5所示。 圖2-5 清種裝置的結(jié)構(gòu) 2. 3. 8穴盤尺寸選取 穴盤整體由塑料沖壓成型，孔型多為錐形，上大下小。常用穴盤有每排5孔、6孔和8孔，其錐孔截面形狀多為正方形。常用穴盤已標(biāo)準(zhǔn)化，其外形尺寸為520(長(zhǎng))x270(寬)x55(高)，5孔穴盤的錐孔上截面尺寸為45x45mm，下截面尺寸為30x30mm，排數(shù)為10，底部排水孔直徑為10mm；6孔穴盤錐孔上截面尺寸為40x40mm，下截面尺寸為25x25rmn，排數(shù)為12，底部排水孔直徑為9mm；8孔穴盤的錐孔上截面尺寸為30x30mm，下截面尺寸為13x 13mm，排數(shù)為16，底部排水孔直徑為8mm。本課題主要利用16x8孔標(biāo)準(zhǔn)穴盤 2. 3. 9導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的功能是保證氣室在水平方向上穩(wěn)定的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)吸種和投種過程，在導(dǎo)軌的吸種盤一端安裝有行程開關(guān)，利用氣室撞擊行程開關(guān)撞塊來實(shí)現(xiàn)電磁繼電器的接通與斷開。 圖2-6 導(dǎo)軌機(jī)構(gòu) 2. 4其它機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在工作臺(tái)面的兩側(cè)設(shè)有能可折疊的輔助工作臺(tái)，該輔助工作臺(tái)的內(nèi)端與機(jī)架鉸接．在輔助工作臺(tái)的底部通過鉸鏈連接有兩節(jié)活動(dòng)的支撐桿。抬起兩側(cè)輔助工作臺(tái)，將兩節(jié)支撐桿銷釘固定后，輔助工作臺(tái)便與工作臺(tái)保持同一水平面，拓寬工作臺(tái)面以便放置穴盤。展開的工作臺(tái)可進(jìn)行流水線操作，即一個(gè)輔助工作臺(tái)準(zhǔn)備好育苗盤后，移入工作臺(tái)面，待播種完成后，快速移出到另一輔助工作臺(tái)上，由工人取走。輔助工作臺(tái)處于收折狀態(tài)貼靠在機(jī)架的側(cè)邊時(shí)，可以減小整機(jī)體積，便于運(yùn)輸。 人工放置穴盤到工作臺(tái)時(shí)，無法每次恰當(dāng)放置于吸盤正下方，而精量播種要求穴盤槽與吸嘴一一相對(duì)，因此設(shè)計(jì)了穴盤的定位裝置。 為便于用手拉動(dòng)吸盤，在吸盤頂面前端的中央位置安裝有手柄，提高工作效率。 2. 5結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點(diǎn) 1．電銜鐵與彈簧組成的拋振式種子室取代了傳統(tǒng)電磁振動(dòng)式種子室，種子振動(dòng)后分布更均勻，避免電磁振動(dòng)式，種子連續(xù)振動(dòng)下，偏向聚集，取種更可靠； 2．針式吸嘴與板式吸種盤組成的吸種盤與傳統(tǒng)窩眼式吸種盤相比，改進(jìn)了吸嘴結(jié)構(gòu)，使其定量取種精度高，可拆換，通用型好。 3．采用直滑軌機(jī)構(gòu)取代傳統(tǒng)拱形或四連桿機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)行程縮短，操作簡(jiǎn)單快捷。 4. 采用氣室內(nèi)部安裝的清種裝置，可避免氣吹式清種系統(tǒng)將種子吹出穴盤的現(xiàn)象。 3.理論分析與計(jì)算 影響氣吸嘴式棉花精量播種機(jī)工作質(zhì)量的主要部分是播種裝置。本章節(jié)就氣吸播種機(jī)的種子吸附機(jī)理及影響工作質(zhì)量的參數(shù)進(jìn)行理論分析。播種裝置由播種機(jī)構(gòu)、種子盤彈振裝置和氣力吸種部件組成。本章將對(duì)氣力吸種部件、種子盤彈振裝置進(jìn)行介紹，進(jìn)一步闡明播種機(jī)的播種原理，并對(duì)種子的受力及運(yùn)動(dòng)進(jìn)行理論分析。 3．1氣吸播種的理論分析 種子在吸嘴趨近之前呈靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)吸嘴運(yùn)動(dòng)進(jìn)入種子群時(shí)，氣流對(duì)種子產(chǎn)生吸附攜帶作用，使種子產(chǎn)生向吸嘴氣流方向運(yùn)動(dòng)的趨式。同時(shí)種子受到其它種子的摩擦力作用、重力作用以及上層種子的壓力作用。因此種子在被吸附在氣針上之前的受力和運(yùn)動(dòng)過程相當(dāng)復(fù)雜。以下就氣體動(dòng)力學(xué)原理，對(duì)種子的運(yùn)動(dòng)過程和規(guī)律進(jìn)行定性分析。 3．1．1種子吸附運(yùn)動(dòng)的流體力學(xué)的原理分析 吸嘴前的種子(未被吸附在吸嘴上)處在具有一定流速的氣體流場(chǎng)中。根據(jù)流體力學(xué)原理可知，若流體為理想流體，即具有體積彈性(K≠0)，而沒有剛性(N=O)的流體。因?yàn)镹=0，所以理想流體具有以下三個(gè)特性[15-16]： (1)它只能傳遞壓力； (2)它是無摩擦的，因此它不能傳遞切向(剪切)力； (3)一點(diǎn)處的壓力在所有方向上都相同。 而實(shí)際中，氣體流場(chǎng)中的流體不是理想流體，而是真實(shí)流體。在真實(shí)流體中，由于流體具有粘性，所以除慣性力和靜壓力之外，還存在粘性力。粘性力表現(xiàn)為相鄰流線問的剪切應(yīng)力。此時(shí)物體所受的力稱為阻力，總阻力可以分為以下兩種不同的阻力。 (1)由于作用在物體前面(上游邊)的壓力大于后面而引起的形狀阻力或壓差阻力； (2)由物體壁面附近流體內(nèi)的剪切應(yīng)力引起的表面摩擦力。 3．1．2種子動(dòng)力學(xué)特性分析 根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)原理可知，當(dāng)物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)要受到繞流阻力F的影響，包括摩擦阻力和漩渦阻力(壓差阻力或形狀阻力)。摩擦阻力為流體作用在物體表面上的切向力沿相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的總和，方向與流體運(yùn)動(dòng)方向相反。漩渦阻力足由于流體繞流物體時(shí)產(chǎn)塵了附面層脫離，尾部出現(xiàn)漩渦，使物體前后部的壓力不同而形成的。在層流或低速流動(dòng)中．流體的密度變化不大。粘性作用支配著流體的流動(dòng)，漩渦阻力可以忽略不計(jì)。在紊流和高速流動(dòng)中．流體受壓縮而不受牯性作用支配，這時(shí)摩擦阻力可以忽略不計(jì)，漩渦阻力起著支配作用。 在被吸附前，位于吸嘴附近的種子離吸嘴有一定的距離，在種子背離吸嘴的一側(cè)，氣流的作用很小，可以忽略不計(jì)。而種子正對(duì)吸嘴一側(cè)的真空度較大，氣流速度很高，所以作用在種子上的吸附力主要是漩渦阻力，即壓差阻力。設(shè)種子背離吸嘴的表面上的氣壓為大氣壓Po，靠近吸嘴的表面上的氣壓為P，則Po一P為推動(dòng)種子向吸嘴移動(dòng)的氣壓差。 根據(jù)理想氣體運(yùn)動(dòng)微分方程的積分，即伯努利方程得： (3-1) 對(duì)Po，P在種子面S上積分，則得種子所受得繞流阻力F (3-2) 式中：S一種子在垂直于運(yùn)動(dòng)方向的平面上的投影面積； ρ一空氣密度； v一氣流速度。 直接利用式(3-2）來計(jì)算種子所受的繞流阻力是很困難的，關(guān)于繞流物體的阻力(摩 擦阻力和漩渦阻力)在實(shí)際計(jì)算中，通過一些合理的假設(shè)，則可使問題簡(jiǎn)化。根據(jù)因次 分析，并引進(jìn)阻力系數(shù)，這樣可把(3-2)式寫成下式： (3-3) 式中：S一物體在垂直于流動(dòng)方向上平面的投影面積； ρ一流體密度； v一物體與流體的相對(duì)速度； Co一物體的阻力系數(shù)(阻力系數(shù)，取決于物體的形狀(上下受力面的形狀)、表面狀念和雷諾數(shù))。 物體的阻力系數(shù)一般都由實(shí)驗(yàn)求得，對(duì)于不同的物體形狀和不同的流動(dòng)情況，阻力系數(shù)的值是不同的。 根據(jù)流體力學(xué)原理，孔內(nèi)的阻力系數(shù)與為 (3-4) 有（3-4）式可求得： (3-5) 在己知?dú)忉樋讖絛i的情況下，通過吸孔的氣體流量Q為 (3-6) 氣源總的氣體流量Qz為： (3-7) 式中：n一吸嘴個(gè)數(shù)。 有資料表明，吸嘴前的氣體流場(chǎng)的分布呈放射狀的圓錐體，錐角的大小與氣體流速及吸嘴的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。在錐頂為中心的錐面上，氣體流速大小相同，并與錐面的半徑相關(guān)，方向均指向錐角頂點(diǎn)。設(shè)錐角為2a，并設(shè)達(dá)到種子臨界速度的圓錐半徑為R, 此處錐面面積為： 假定氣體不被壓縮，根據(jù)質(zhì)量守衡定律有： ( 3-8) 將(3-6)式代入(3-8)式得： (3-9) 代入式(3-9)得吸附力即繞流阻力F為 (3-10) 由式(3-10)可知，種子所受的吸附力大小與種子的大小和形狀、吸嘴的大小和形狀、通孔內(nèi)外壓力差及種子的位置有關(guān)，其中任意一項(xiàng)發(fā)生變化，吸附力也將變化。 由于繞流阻力與氣體流量Q的平方成正比．而氣體總流量為nQ，所以繞流阻力與氣源總流量的平方成正比．提高氣源的流量，能大大改善吸種效果。 同時(shí)．吸附力與錐面半徑的四次方成反比，即種子距氣針距離越遠(yuǎn)，吸附力越小。特別是當(dāng)R趨近于零時(shí)，吸附力急劇增加，因而最靠近吸嘴的種子最先被吸附。要獲得較好的吸種效果，應(yīng)使種子與吸嘴的距離最小。實(shí)驗(yàn)證明，有效的吸附通常都發(fā)生在種子群上表面。 3.2拋振機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 3.2.1 種子“沸騰”運(yùn)動(dòng)條件與拋振強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)單粒（層）種子在種盤上的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。種盤上的種子受自身的重力和種盤運(yùn)動(dòng)時(shí)給予的慣性，忽略空氣阻力對(duì)種子受力運(yùn)動(dòng)的影響，種子脫離種盤出現(xiàn)跳動(dòng)的臨界條件為 (3-11) 式中 P——種子所受慣性力，N；G——種子重力，N。 種盤運(yùn)動(dòng)的周期性簡(jiǎn)諧方程為 (3-12) 當(dāng)不考慮系統(tǒng)阻尼 ε時(shí)，方程為 (3-13) 式中：x——運(yùn)動(dòng)方程；A——振幅，mm；t——振動(dòng)時(shí)間，s；φ——振動(dòng)初相位，rad；ω——振系固有角頻率rad/s。 種子初始加速度與種盤加速度相同 (3-14) 由牛頓第二定律可得 (3-15) 將（3-15）代入（3-11）式得 (3-16) w = = 令 K為拋射強(qiáng)度，則 (3-17) 僅當(dāng)種子隨盤運(yùn)動(dòng)且與種盤之間接觸力為 0 時(shí)等號(hào)成立,說明只有 K＞1 時(shí)，種子才可能被拋起。 如圖 2 所示，拋振機(jī)構(gòu)處于狀態(tài) A 時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，存在 (3-18) (3-19) 式中： F——牽引電磁鐵拉力，N；k——拋振系統(tǒng)等效彈簧勁度系數(shù)；Δx——F形成的壓縮量，mm；δ——種盤種子的靜變形量，mm；M——種盤質(zhì)量，kg；m——棉種質(zhì)量，kg。 將式（3-19）代入到公式（3-18）得 (3-20) 由拋振裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)決定 ，吸嘴取種后將從種盤上方移動(dòng)到穴盤上方的播種工位，為避免吸盤吸嘴移出時(shí)種子不被種盤外沿碰掉，則種盤下移距離必須大于吸嘴和棉種的累加高度（即 16～20 mm） 。故選用80 N 的牽引電磁鐵時(shí)，設(shè)計(jì)拋振系統(tǒng)彈簧的剛度為4 N/mm。 則拋振系統(tǒng)的固有頻率為 + （3-21） 振幅為 （3-22） 式中：——種盤位移量，mm；——有效位移時(shí)間，s。 代入式（3-17）得振系的拋射強(qiáng)度為 （3-22） = = = > 故拋振機(jī)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求，種子能從種盤上被拋起。 播種機(jī)取種時(shí)，系統(tǒng)電磁鐵斷電，回位彈簧將盤和盤內(nèi)種子向上拋擲，假設(shè)系統(tǒng)種子和種子盤均勻，均布的彈簧剛度一致，依據(jù)機(jī)械能守恒，能量方程式為 (3-23) Es為彈性勢(shì)能，即 (3-24) 則可推出 (3-25) 式中M一種子盤和磁鐵銜鐵質(zhì)量之和； m一種子質(zhì)量； δ-M+m引起的靜變形鼉； V-二者拋擲初速度； k一系統(tǒng)等效彈簧勁度系數(shù)； △x一磁鐵銜鐵下拉形成的壓縮量。 種子與種子盤拋擲后，種子受慣性力作用做自由上拋運(yùn)動(dòng)，自由上拋高度為 (3-26） 可以看出，種子上拋高度與彈簧剛度系數(shù)后，磁鐵銜鐵下拉形成的壓縮量△x和種子盤、種子和彈振機(jī)構(gòu)質(zhì)量(M+m)有關(guān)。將樣機(jī)的種盤質(zhì)量M =3 kg， 單粒棉種質(zhì)量m=0.096 g，銜鐵牽引力 F=80 N，代入得：v=735 mm/s，h =12.59 mm，h'=26.67mm，棉種脫離種盤上拋高度為：h'－h(huán)=14.08 mm。 4結(jié)論 本文在參考了近年來國內(nèi)外學(xué)者有關(guān)氣吸和振動(dòng)方面研究的基礎(chǔ)上，并結(jié)合課題組前期針對(duì)穴盤育苗播種的研究，對(duì)播種裝置進(jìn)行了深入的分析和試驗(yàn)驗(yàn)證。研制出一種新型精量播種設(shè)備，通過試驗(yàn)證明，該設(shè)備對(duì)播種的單粒率高達(dá)95％以上，空穴率小于3％以下，幾乎沒有每穴三粒以上的情況，完全滿足我國工廠化育苗精量播種的要求。 本研究完成的主要工作及得到結(jié)論如下： (1)氣吸式精量種子播種器根據(jù)負(fù)壓吸種原理設(shè)計(jì)，吸盤與育苗穴盤匹配，整盤對(duì)穴播種，一盤一次，一穴一粒。整機(jī)采用半自動(dòng)生產(chǎn)方式，即人工放盤和取盤，人工泄壓，清種。而氣吸取種自動(dòng)完成。 (2)從育苗播種機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手，提出了種子上拋“沸騰”的新思路，創(chuàng)新設(shè)計(jì)種子室拋振機(jī)構(gòu)，相對(duì)于通用電磁激勵(lì)振動(dòng)方式，振動(dòng)更平穩(wěn)，取種更可靠，噪聲低。 (3)設(shè)計(jì)了機(jī)械清堵控制系統(tǒng)，避免因吸嘴堵塞漏取種，同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速精確投種，為提高生產(chǎn)效率和降低空穴率創(chuàng)造了條件。 穴盤育苗裝置是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，本文雖然對(duì)拋振氣吸式精量播種機(jī)做了一定研究，但是這些工作僅僅是個(gè)開端，還有很多不足之處，還需要不斷的驗(yàn)證和改進(jìn)，所以課題以后的任務(wù)和需要解決的問題還有很多，本機(jī)操作尚基于半自動(dòng)化，在氣源電氣控制和播種自動(dòng)化上仍需改進(jìn)、提高。 致謝 經(jīng)過兩個(gè)月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 ??? 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師馬少輝老師。馬老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從實(shí)踐考察到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是馬老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x。 然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 最后感謝機(jī)械電氣化工程學(xué)院和我的母?！锬敬髮W(xué)四年來對(duì)我的大力栽培。 參考文獻(xiàn) [1]余震中等．容器育苗[M]北京：中國林業(yè)山版社，1993． [2]袁華玲，張金云等．蔬菜穴盤工廠化育苗技術(shù)及發(fā)展策略[J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2003，(6)：977—979 [3]曾臣繁等．穴盤育苗技術(shù)在蔬菜上的應(yīng)用初探[J]．貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，1996，24(3)：7-11． [4]宋元林等．現(xiàn)代蔬菜育苗技術(shù)[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，1989． 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