全膜双垄沟气推直插式玉米精密穴播机的研究与设计

西北旱作农业区的土壤退化、旱情加重、低经济效益等问题制约其农业可持续发展,全膜双垄沟播技术突破了传统的垄上种植模式,能够大幅度提高作物产量,其显著的经济效益使得该技术在西北地区得到大规模的推广。然而近年来所研制的全膜覆盖穴播机均存在空穴率高、播种深度合格率低、穴孔与膜孔错位率高等问题,这成为了制约全膜双垄沟播机械化种植的主要因素。本文在对现有直插式玉米精密穴播机研究的基础上,设计了一种全膜双垄沟气推直插式玉米精密穴播机。该机通过空气压缩机输出的高压气体推动成穴器高速往复运动,能够在极短的时间内完成入土开穴、播种和出土复位;该研究确定了穴播机整机结构原理方案;设计了穴播机的动力传动机构与传动系统;设计并计算了穴播机各个工作部件的结构参数;使用SolidWorks对穴播机各零部件进行三维参数化建模并对整机进行装配;将穴播机机架的三维实体模型输入到ANSYS Workbench静力分析环境中进行形变、应力和应变分析,验证机架强度和刚度设计的合理性;最后通过SolidWorks Motion对穴播机进行运动学仿真,获得成穴器运动轨迹,验证了气推直插式穴播机设计的合理性,解决了现有直插式穴播机工作效率低、插入阻力大、撕膜及穴孔与膜孔错位等问题。本设计的主要创新点有:该机通过空气压缩机输出的高压气体推动成穴器高速开穴和播种,其设计思想突破了现有直插式穴播机所采用的纯机械式驱动成穴器的设计理念;在推杆上设有齿条并在排种盘的罩壳上设有轮齿,通过齿条轮齿这种往复传动方式实现窝眼轮式排种器的精密排种。该机配套动力为常柴牌R170B型(3.64 kW/3000 r.min-1)小型手扶拖拉机和OTS1100W-40L型(1.1kW/100L.min-1)空气压缩机;结构尺寸为1070×1280×1140 mm;整机质量为164.7 kg;内外气缸直径分别为90、160 mm;排种器类型为窝眼轮式;播种行数为3行;每穴粒数为1粒;作业速度为0.50 m.s-1;生产效率为0.27 hm2.h-1。