2MBF-6型秸秆覆盖地小麦免耕施肥播种机
设计计算说明书
一、 前 言
“保护生态环境，实现可持续发展”现在已经成为我们国家在谋求经济快速发展过程中所要遵循的基本方针。面对土地沙漠化面积的迅速扩大和沙尘暴的肆虐一年更盛一年，国家除了实施大规模的防沙治沙工程和全面退耕还草的重大举措之外，在农业方面则一直在积极倡导和推广应用保护性耕作技术。
李立科研究员作为我国著名的旱地农业专家，在长期的科研实践中，结合我省
渭北塬区具体的种植制度，提出了“高留茬，秸杆覆盖，少免耕种植”这一被誉为“可缓解旱灾危害和防治沙尘暴发生”的治本之策，引起了国家领导的高度重视，为此我们的毕业设计任务是设计与之相适应的小麦免耕地施肥播种机，设计出为上述种植模式相配套服务的一种保护性种植机具。
二、总体方案的确定
在翻阅和查找国内外的相关资料和信息，经过调查分析，我们发现传统的播种机，特别是免耕播种机存在的主要缺陷是播种机的开沟器往往与划切的圆盘很难达到相应的配合，结果使划切圆盘阻力太大，或者开沟器容易挂上秸秆从而使开沟器发生堵塞。
经过试验观察和对传统机具结构的分析，我们首先选择了两种可行的方案来对传统的机具进行改进：
1 提高切断圆盘和开沟器的配合精度等级，这种方法的优点可以运用传统机具的传动部分，减少设计的工作量,使制造的大部分元件可直接从原有生产厂家购得，但是这种方案使得圆盘和开沟器的制造精度较高，而播种机的工作环境决定了这两部分的制造精度不可能太高。
2 改动圆盘的转向，这种方法的优点是圆盘在向前行走的同时，不是按一般的滚动将秸秆挤压在开沟器上，而是将切断的秸秆向圆盘的前方抛起，从而大大减少了开沟器前端所积压的土块和秸秆，以此来达到顺利播种的过程。但这种方案的缺点需要对传统的机具进行大量的改造，特别是要重新设计传动部分，使设计工作和制造过程都较复杂。比较两种方案，考虑当前的制造成本，及其理论的可行性分析，觉得方案2更加可行，既能满足耕作的基本需要，制造成本又不是太高，更适合当前我省渭北的条件。我们以次为主导思想设计了秸秆覆盖地小麦免耕施肥播种机。
三、总体设计
3.1 机型
我国目前农村实行的土地家庭承包，基本上各家各户种植面积都不大，地块普遍较小，比较适合于较小型的作业机具进行耕作，因此本机的机型当与此相适应才较为恰当。
虽然定位为小型机具，但其结构尺寸还要根据具体的配套拖拉机来定。国内小型拖拉机带后动力输出轴的可选机型有限，仅东方红-15型或丰收-180型两种。因这两种拖拉机后轮外缘相距1.2米左右，所以作为2MBF-6型秸杆覆盖地小麦免耕施肥播种机选用1G-125型旋耕机的幅度正好匹配。
3.2 机具工作原理
在秸秆覆盖地中免耕种植最大的问题就是易发生拥挤，而且目前可见到的几种防堵的方法和举措（如无动力滚动盘、开沟器两侧指盘拨草轮、鸭咀式穴播器等）在使用效果上尚存在种种的不足。
秸秆覆盖地小麦免耕施肥播种机采用的是“动力圆盘断草、与动力圆盘贴合的夹持式开沟器同位分层施肥播种”的方法，高速回转的动力圆盘能形成有效的切断能力，就如同圆盘式割草机和砂轮切割机一样，从而解决了无动力圆盘机体重，切割迟钝，性能不可靠的问题；夹持式同位分层开沟器与动力圆盘结合在一起能很好的防止未切断的秸秆在开沟器上缠挂，可达到不出现堵塞的要求。
3.3 总体配置
2MBF-6型秸杆覆盖地小麦免耕施肥播种机是一种在已覆有秸杆的地中能一次性完成行方向秸杆切断、同位分层施肥播种和中后镇压等多项作业的保护性耕作机具，整体形式与配置如图1所示
图1秸秆覆盖地小麦免耕施肥播种机结构示意图
全机主要由机架、三点悬挂装置、动力传动装置（包括中间锥齿轮传动箱）、切草圆盘刀锟（刀轴上安装6个圆盘）、夹持式同位分层种肥开沟器、种肥箱总成、播后镇压轮、仿形地轮以及排种排肥传动系统等组成。
3.4 基本设计参数
配套拖拉机 丰收—180型轮式拖拉机
（13.2KW/18PS）
动力圆盘直径×回转速度 (mm×r/min) 400×234
行距×行数 （cm×行） 20×6
播种深度 （cm） 3～5
施肥深度 (cm) 与小麦同位分层，较种种深5～6
作业速度 (km×h) 3～6
机具重量 （kg） 〈320
四、 动力性能计算
4.1 丰收—180型拖拉机的配套适应性计算
动力的配套适应性应符合拖拉机的额定功率大于机具在作业中所消耗的功率这一原则,因此计算应按以下两步进行。
⑴ 机具在作业中要消耗的功率P1
作业中机具消耗的功率主要由圆盘刀切入土层及切断秸秆消耗的功率P刀和开沟器在受牵引破土中消耗的功率P刀两部分组成，驱动排种器和排肥器的功率较小，几乎不予考虑。
a. 圆盘刀组消耗的功率P刀
借助圆盘式切碎器设计资料所提供的数据，每个圆盘刀切割的阻力Ni为：
Ni=q×s(kgf)
式中：q—比阻，即单位刃口长度上的切割阻力（kg/cm）,可取值为0.6kg/cm.
S—参加切割的圆盘刃口长度（cm）
对于本机：在圆盘入土8cm，盘直径为￠400mm的情况下，可由图2计算出参与切割的刃口长度S =37.7cm
代入有关数值，可得
Ni=0.6×37.7=22.6（kgf）
∵ 刀轴共安装6只圆盘
∴圆盘刀组上所受总的切割阻力N为
NiNi61i=22.6×6=135.6（kgf）
再根据功率求解公式：
P刀=N•v=N•r•v=P•r602n•
式中： υ—圆盘边沿线速度(m/s)
r---圆盘半径为r=200mm
ω---圆盘回转角速度（弧度/
秒）
n -- 圆盘转速，这里为287.7r/min
并代入具体值，则可求得
P刀刀=135.6×0.2×287.7×3.14/30=900.3≈12.0（ps）
b. 开沟器消耗的功率P开：
开沟器克服土壤阻力所消耗的功率P开按下式计算：
P开=751•行vNi•61i
υ行-机具行进速度(m/s),可按拖拉机一般正常作业速度（Ⅱ档）1.4m/s计 ∵各开沟器所受工作阻力为
iF=k•a•h
式中： k—土壤比阻，对未耕但经过圆盘划切的土壤地，取k=0.4kg/cm
a— 开沟器迎土面宽度（cm）,设计值为5cm
h—开沟器入土深度（cm）,按要求h为10cm
代入各有关值，则
Fi=0.4×5×10=20(kg/f)
∴开沟器工作耗功P开为
P开=751•行vNi•61i=75114620
c.机具在作业中实际消耗的功率P土为：
P土= P刀+ P开=12.0＋2.23=14.23(ps)23.2(ps)
⑵ 相应于作业功率，拖拉机发动机应具有的功率P发：
拖拉机发动机的额定功率应较作业消耗功率大一些，有所贮备，另外再考虑到动力传输的机械效率，因此发动机应具有的功率P发为：
P发=α)(1psP工••
式中：α—发动机贮备系数应在1.05～1..1之间，现可按1.06计算
μ—发动机滚动阻力系数，对未耕地可取0.1～0.15，这里取0.12
η—机组总的机械效率，现在按0.9计
将各有关值代入公式，则：
P发=1495.012.0106.1=17.7(ps)
⑶ 结论
计算结果表明18ps的丰收——180型拖拉机与本机具配合使用，动力恰当，满足要求。
4.2 拖拉机液压提升能力计算
⑴ 液压提升臂具有的额定提升力：
在满足轮式拖拉机操作要求的“悬挂农具后，前轮对地面的压力不得小于拖拉机自重20%”的前提下，下悬挂臂端所具有的额定提升力可按下式计算
F)()8.0()2.0(21kgfflfLGfLlG••前轮拖额
式中：F额—提升臂额定提升力(kgf)
G拖—拖拉机最小使用重量(kg)，丰收-180拖拉
机为1150kg
1l——拖拉机重心到后驱动轮轴心的水平距离（mm）
丰收-180型拖拉机为685mm
L—拖拉机前后轮距离(mm)，丰收-180型拖拉机为1500mm
f—无量纲系数，旱地用拖拉机取为0.08
2l—运输状态下悬挂杆外端至拖拉机驱动轮轴心的水平
距离(mm),经测定本机l2=618mm,
代入有关数值后，得F为：
F额=08.0618)08.015008.0(2.01150)08.015002.0685(1150
=1161(kgf)
相对于下悬挂端的额定提升力F额，液压提升力F液在铅锤方向分力F1液
1由图3计算可得出为：
F1液 =AOBOF11•额=3457141161≈2403(kg)
⑵ 机具处于运输状态，实际需要的液压提升力F'液大小
图4为机具升起处于运输状态时，提升悬挂装置以及机具重心的状态图，由图提供的位置关系可列出下式：
••AOF1'1液cos30°=G机)40cos30cos(41•BOBO
代入有关数值即得F'1液为
F'1液=•••30cos)40cosBcos30O(G141AOBO机
=866.0345)766.0750866.0714(320