電磁振動(dòng)棉花精密播種裝置的設(shè)計(jì)【電磁振動(dòng)式棉花精密排種器】【分流回收裝置】,電磁振動(dòng)式棉花精密排種器,分流回收裝置,電磁振動(dòng)棉花精密播種裝置的設(shè)計(jì)【電磁振動(dòng)式棉花精密排種器】【分流回收裝置】,電磁,振動(dòng),棉花,精密,播種,裝置,設(shè)計(jì),排種器,分流,回收 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要 棉花營(yíng)養(yǎng)缽育苗移栽是具有中國(guó)特色的植棉手段之一，在我國(guó)內(nèi)陸棉區(qū)已得到較大規(guī)模的推廣應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)棉花機(jī)械化精密播種是進(jìn)行棉花工廠化制缽育苗的關(guān)鍵，但是近些年來(lái)，對(duì)棉花種子尤其是光籽棉種機(jī)械化精播的研究及相關(guān)設(shè)備幾乎是空白。本文在對(duì)多種播種裝置的比較研究的基礎(chǔ)上，提出了電磁振動(dòng)式棉花精密播種的思想。 為了實(shí)現(xiàn)光籽棉種的單粒精播，設(shè)計(jì)了電磁振動(dòng)式棉花精密播種裝置，該裝置主要包括電磁振動(dòng)排種器、分流回收裝置和缽盤輸送機(jī)構(gòu)。通過(guò)對(duì)電磁振動(dòng)排種器工作原理的分析，得出了實(shí)現(xiàn)種子連續(xù)前移的條件，在此基礎(chǔ)上完成了對(duì)電磁振動(dòng)排種器的參數(shù)選擇，在保證棉種單列有序排列的前提下，完成了排種盤基本結(jié)構(gòu)尺寸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；根據(jù)棉種的形狀尺寸設(shè)計(jì)出了孔的形狀尺寸和分流裝置的結(jié)構(gòu)形式。應(yīng)用PLC編程技術(shù)，控制各個(gè)工作機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)順序動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了種子的單粒精密播種。 為了使得排種裝置能夠以一種較好的排種速度進(jìn)行排種，在實(shí)驗(yàn)室里較為理想的條件下，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，找出了影響排種速度的因素，得出了排種速度隨著它們的變化規(guī)律，確定了它們的取值范圍。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)正交試驗(yàn)，分析了分流通道傾角、輸出電壓和工作頻率對(duì)播種質(zhì)量（單粒率、空穴率）的影響效果，得到了它們的最優(yōu)組合，給出了各個(gè)指標(biāo)隨三個(gè)因素的變化規(guī)律。 關(guān)鍵詞：棉花 電磁振動(dòng) 精密播種 控制 I ABSTRACT Growing and transplanting seedling of cotton, which is one of Chinese cotton planting methods has been widely applied and popularized throughout the cotton planting areas in our country. The key process of industrialized bowl-making and growing of cotton is the realization of mechanically precision seeding, but the study on the technology and equipment of mechanically precision seeding of cottonseed is still blank. In this paper, electromagnetic vibration precision theory used in cotton precision seeding was put forward firstly. Electromagnetic vibration cotton precision seeder was designed to realize precision seeding of bare cottonseed. This seeder was composed of three parts, which were electromagnetic vibration feeder, diffluent device and bowl feeding device. Through theory analysis of the feeder, the continuous slippage condition of cottonseed was gained, which provided theory base for the design of electromagnetic vibration feeder. And on the base of ordinal single-line of cottonseed the structure dimensions of electromagnetic vibration feeder were got. According to the figure and dimension of cottonseed, the figure and dimension of hole and diffluent device was designed. PLC was applied to control the harmonious action of all working parts, and precision seeding was achieved. A lot of experimental tests were carried out to find out the better feeding velocity, and the changing disciplinarian of feeding velocity along with the obliquity of diffluent device and output voltage was gained. Experimental tests were carried out to measure effects of several factors, including the obliquity of diffluent device and output voltage and the working frequency. According to the experimental data, the better level of the three variables, their better combination and the varied curves of performance index were received. Key words: cotton;electromagnetic vibration;precision;seeding;control II 目錄 第1章 緒 論 1 1.1研究的目的和意義 1 1.2 常見的幾種精密播種裝置 2 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容及關(guān)鍵點(diǎn) 3 1.3.1研究?jī)?nèi)容 3 1.3.2關(guān)鍵點(diǎn) 4 第2章 電磁振動(dòng)式棉花精密播種裝置的設(shè)計(jì) 4 2.1 電磁振動(dòng)播種裝置的整體設(shè)計(jì)方案 4 2.2電磁振動(dòng)式棉花精密排種器的設(shè)計(jì) 5 2.2.1結(jié)構(gòu)及工作原理 5 2.2.2 種子的受力分析 7 2.2.3 種子的運(yùn)動(dòng)分析 8 2.2.4排種器主要參數(shù)設(shè)計(jì) 10 2.2.5 排種盤基本結(jié)構(gòu)尺寸 11 2.3.6 排種盤材料及尺寸確定 12 2.3.7 彈簧常數(shù)的確定 13 2.3 分流回收裝置的設(shè)計(jì) 13 2.3.1分流通道的基本結(jié)構(gòu)及動(dòng)作過(guò)程 14 2.3.2 孔的設(shè)計(jì) 15 2.3.3 電磁鐵和彈簧的選擇 16 2.4 缽盤輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17 2.5機(jī)架的設(shè)計(jì) 18 2.6 其它附屬設(shè)備 19 第3章 結(jié) 論 19 結(jié)束語(yǔ) 20 參考文獻(xiàn) 21 致謝 22 第1章 緒 論 1.1研究的目的和意義 棉花是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種主要經(jīng)濟(jì)作物，主要產(chǎn)棉區(qū)分布在、山東、河南、湖北、江蘇、山西、安徽等省份。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004年我國(guó)的棉花種植面積約為569萬(wàn)公頃，棉花總產(chǎn)量約為594萬(wàn)噸，位居世界前列。近幾年來(lái)，由于棉田投入增加，棉農(nóng)比較利益下降，收入增加緩慢，定苗工序繁重，影響了棉農(nóng)種棉積極性。因此，必須推廣節(jié)本增效工程技術(shù)[1]。 種植機(jī)械是農(nóng)業(yè)機(jī)械中最大的一個(gè)家族，完成著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最基本最重要的一環(huán)——播種，播種質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到農(nóng)作物的出苗情況和產(chǎn)量[2]。圍繞高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展，開發(fā)節(jié)約型農(nóng)業(yè)所需的技術(shù)與設(shè)備已是我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)的主攻方向。如免耕、少耕機(jī)具，深施化肥、地膜覆蓋機(jī)械，精量與半精量播種機(jī)等。 精密播種是指按精確的粒數(shù)、間距和播深，將種子播入土中。它可以是單粒播種，也可以將多于一粒的種子播成一穴，要求每穴粒數(shù)相等[3]。精密播種是一項(xiàng)省種、省工、省制種田、苗全、苗壯，增加產(chǎn)量的一項(xiàng)農(nóng)業(yè)新技術(shù)。精密播種具有省種30﹪～50﹪，省間苗工時(shí)4～8個(gè)工/公頃，增產(chǎn)10﹪～30﹪的優(yōu)點(diǎn)，精密播種能降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)出效益，是今后發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，增加農(nóng)民收入的一項(xiàng)重要措施之一。 許多發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視精密播種機(jī)的研究和推廣，已實(shí)行了單粒精播，而我國(guó)正處在研究、試驗(yàn)、推廣階段，國(guó)家“九五”期間確定在河北省開墾66.7萬(wàn)hm2（1000萬(wàn)畝）優(yōu)質(zhì)棉基地、引進(jìn)優(yōu)質(zhì)棉籽進(jìn)行精密播種。棉花精密播種技術(shù)的研究、引進(jìn)、試驗(yàn)工作存在著認(rèn)識(shí)問(wèn)題，也有技術(shù)問(wèn)題，但最終體現(xiàn)在精密播種機(jī)具的不完善，精密播種各環(huán)節(jié)不配套[1]。 由于精密播種可以保證種子最合理分布，播種量精確，株距均勻，播深一致，為種子的生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造最佳條件，可以大量節(jié)省種子，保證作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。因此，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對(duì)精密播種機(jī)械的要求越來(lái)越迫切，精密播種機(jī)已成為現(xiàn)代播種技術(shù)的主要特征，成為播種的主要發(fā)展方向[4]。 精密播種技術(shù)經(jīng)歷了兩個(gè)主要階段：在種子加工、農(nóng)藥、除草劑等技術(shù)不完備的條件下，精密播種最初是對(duì)玉米、棉花等中耕作物從條播發(fā)展為定量穴播。在育種和種子加工技術(shù)逐漸成熟以后，對(duì)精密播種的要求就提高到單粒穴播[5]。 工廠化育苗在本世紀(jì)60年代由美國(guó)人開發(fā)，于80年代初在歐美、日本等國(guó)家推廣應(yīng)用。至今，工廠化育苗已發(fā)展成一項(xiàng)成熟的農(nóng)業(yè)先進(jìn)技術(shù)。 工廠化育苗是指在人工控制的最佳環(huán)境條件下，運(yùn)用機(jī)械化、自動(dòng)化手段，采用科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)及現(xiàn)代企業(yè)的管理方式，按一定的生產(chǎn)流程，使育苗生產(chǎn)達(dá)到快速、優(yōu)質(zhì)、高效、成批而穩(wěn)定的生產(chǎn)水平。實(shí)現(xiàn)種苗的工廠化生產(chǎn)、商品化供應(yīng)，是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)走向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要標(biāo)志[6]。 工廠化育苗即是在育苗工廠(溫室)中采用機(jī)械精密播種，并在塑料苗盤上培育出適合移栽的種苗，然后進(jìn)行大田移植，以實(shí)現(xiàn)播種和育苗過(guò)程機(jī)械化、工廠化生產(chǎn)[7]。 當(dāng)前國(guó)際上使用最廣泛的工廠化育苗體系是穴盤育苗系統(tǒng)。穴盤育苗就是用一種稱為“穴盤”的容器作為工具的育苗方式。我國(guó)在園藝和棉花生產(chǎn)中早有了多年推行“營(yíng)養(yǎng)缽”的容器育苗的經(jīng)驗(yàn)。營(yíng)養(yǎng)缽育苗是一次成苗，在寒冷季節(jié)用保護(hù)地進(jìn)行育苗，創(chuàng)造合適的氣溫和水分條件，育成茁壯的成苗。到大地轉(zhuǎn)暖時(shí)，從暖棚中移栽到土地或者大棚中，這樣能提早種植季節(jié)且保證成活率。而所謂的穴盤，也可以看作是把許多營(yíng)養(yǎng)缽連成一體的連體缽?，F(xiàn)代的穴盤已經(jīng)逐漸規(guī)格化，一張穴盤上連接幾十個(gè)甚至幾百個(gè)大小一致、上大下小的錐形小缽，每一個(gè)小缽稱之為“穴”，穴與穴之間緊密連接，這樣就達(dá)到最大的種植密度。而且，現(xiàn)代穴盤育苗已不再用土作基質(zhì)，改用泥炭、蛭石、珍珠巖等輕材料作基質(zhì)。在溫室、暖棚中育苗時(shí)，苗的密度大大增加，節(jié)省了溫室、暖棚的基建投資和冬季采暖耗費(fèi)，使育苗場(chǎng)固定成本和生產(chǎn)成本降低，加上勞力耗費(fèi)也相應(yīng)節(jié)省，因此經(jīng)濟(jì)效益顯然大為提高了[8] [9]。 棉花營(yíng)養(yǎng)缽育苗移栽是具有中國(guó)特色的植棉手段之一，對(duì)棉花早發(fā)、提高棉花生產(chǎn)品質(zhì)具有重要的作用，既符合人多地少、勞動(dòng)力資源豐富的國(guó)情，也滿足了精耕細(xì)作、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效的生產(chǎn)需要，在我國(guó)內(nèi)陸棉區(qū)已得到較大規(guī)模的推廣應(yīng)用。其中播種質(zhì)量的好壞直接影響育苗的質(zhì)量及作物的產(chǎn)量。在制缽育苗中，穴盤精密播種是一個(gè)影響育苗的重要工序。 穴盤精密播種是現(xiàn)代工廠化育苗技術(shù)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，穴盤精密播種是將種子精確的播入裝有基質(zhì)的穴盤穴孔內(nèi)的一種現(xiàn)代化播種技術(shù)，一般實(shí)行一穴一粒[10]。 實(shí)現(xiàn)棉花種子機(jī)械化精播是進(jìn)行棉花工廠化制缽育苗的關(guān)鍵，但是近些年來(lái)，對(duì)棉花種子機(jī)械化精播的研究及相關(guān)設(shè)備幾乎是空白。所以在已有研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有種子精播技術(shù)研制一種適合我國(guó)國(guó)情的、自動(dòng)化程度高、性能先進(jìn)的精量播種生產(chǎn)線對(duì)實(shí)現(xiàn)棉花的工廠化制缽育苗具有很高的實(shí)際生產(chǎn)意義。 1.2 常見的幾種精密播種裝置 根據(jù)精量播種的原理不同，播種機(jī)分為吸附式（吸嘴式、板式、齒盤轉(zhuǎn)動(dòng)式）播種機(jī)、磁性播種機(jī)、針式播種機(jī)和抽板式播種機(jī)等多種形式。 1、齒盤轉(zhuǎn)動(dòng)式播種器 這是一種機(jī)械式播種器，主要部件是一組可以轉(zhuǎn)動(dòng)的凹齒圓盤。其原理是齒盤利用盤緣上的凹齒將種子帶出，在護(hù)種板的保護(hù)下到達(dá)穴盤的下方，在重力的作用下落入同步運(yùn)動(dòng)的穴盤的種穴中，實(shí)現(xiàn)穴盤播種。根據(jù)穴盤孔數(shù)和種子粒徑可選換齒盤。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn)是它對(duì)種子的大小和形狀要求比較嚴(yán)格。 2、抽板式播種器 這也是一種機(jī)械式播種器。主要部件是一塊開有眼孔的抽板。在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下(或用手工操作)使抽板往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)抽板上的眼孔和滾筒上的眼孔相對(duì)時(shí)，種子靠重力作用落入穴盤種穴中。根據(jù)穴盤孔數(shù)和種子粒徑可選換抽板和底板。該裝置對(duì)種子外形尺寸要求較高，一般需對(duì)種子進(jìn)行丸?；幚恚也シN過(guò)程中傷種嚴(yán)重，生產(chǎn)率低。 3、磁力式排種器 它的工作原理是利用磁鐵相互吸引的性質(zhì)制成的，在種子上附著帶磁性的粉末，用磁極吸引，然后用消磁的方法使被吸的種子靠重力落入穴盤種穴種。該裝置播種精度較低，特別是難以保證每穴一粒的要求。 4、氣吸式排種器 它的工作原理是利用負(fù)壓設(shè)備產(chǎn)生一定的負(fù)壓，使種子在吸孔的吸附力的作用下被帶出種箱后切斷氣流，種子在自身重力的作用下落入穴盤。這種設(shè)備對(duì)種子的外形尺寸要求不高，不易傷種，播種精度較高，生產(chǎn)率較高，但是應(yīng)用性差，對(duì)不同顆粒大小種子需更換吸嘴。 5、電磁振動(dòng)排種器 它的工作原理是利用經(jīng)半波整流的電流產(chǎn)生變化的電磁吸力，在變化的電磁吸力的作用下，排種盤產(chǎn)生伴隨著扭動(dòng)的上下垂直振動(dòng)，種子在振動(dòng)的作用下形成均勻的種子流，沿著相應(yīng)的軌道由排種口排出，落入送進(jìn)的缽盤中。該裝置對(duì)種子的形狀尺寸要求不高，調(diào)節(jié)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不傷種。 目前，排種器又有了新發(fā)展，如液力排種器、集排式排種器等。其中一階或多階集排式排種器已在歐洲國(guó)家廣泛使用,取得了較好的作業(yè)效果。集排式排種器又稱集中排種器。集中排種器或中心排種器(或系統(tǒng))是排種器發(fā)展的最高成就，是指一個(gè)排種部件、一個(gè)種子箱或一個(gè)統(tǒng)一輸種系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行3行或3行以上的多行播種的裝置，有的多階集排式播種機(jī)已達(dá)到一器60余行的播種能力。它是對(duì)一器一行排種器的革新和發(fā)展，是播種機(jī)高速高效的需要,也是排種器結(jié)構(gòu)原理多樣發(fā)展的結(jié)果。根據(jù)結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用范圍，集中排種系統(tǒng)可分為機(jī)械式、氣流式、氣壓氣送式等集排。 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容及關(guān)鍵點(diǎn) 1.3.1研究?jī)?nèi)容 本課題的研究?jī)?nèi)容主要包括： 1、電磁振動(dòng)式棉花精密排種器的主要參數(shù)設(shè)計(jì)：通過(guò)對(duì)電磁振動(dòng)排種器工作原理的分析，得出實(shí)現(xiàn)棉種在排種盤內(nèi)單列有序排列和快速平穩(wěn)前進(jìn)的條件，并在此基礎(chǔ)上，求得電磁振動(dòng)排種器的各個(gè)主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，從而為電磁振動(dòng)式棉花精密排種器的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 2、電磁振動(dòng)排種裝置的整體設(shè)計(jì)：根據(jù)棉種的特性選擇合適的排種器，并根據(jù)實(shí)際情況具體設(shè)計(jì)電磁振動(dòng)排種器的結(jié)構(gòu)；根據(jù)光籽棉種的結(jié)構(gòu)形狀尺寸在排種裝置上設(shè)計(jì)一套合適的分流回收裝置，從而實(shí)現(xiàn)種子的分流回收和單粒排種；由輸送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)缽盤的前進(jìn)，完成缽盤的送進(jìn)。 4、控制裝置的設(shè)計(jì)：采用 PLC控制技術(shù)，通過(guò)編寫程序?qū)﹄姶耪駝?dòng)播種裝置各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)播種過(guò)程的協(xié)調(diào)順利進(jìn)行，最終完成單粒精密播種。 5、試驗(yàn)分析及驗(yàn)證：試驗(yàn)主要分為三個(gè)階段，首先，通過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)確定分流通道的結(jié)構(gòu)、尺寸和分流通道與排種盤之間的連接方式及位置；其次，通過(guò)調(diào)整現(xiàn)有的可變因素，觀察它們對(duì)排種速度的影響效果，找到排種裝置較好的排種速度；在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，在已經(jīng)設(shè)計(jì)好的試驗(yàn)臺(tái)上，進(jìn)行播種試驗(yàn)，得出各因素對(duì)播種質(zhì)量的影響規(guī)律，驗(yàn)證該播種裝置的播種質(zhì)量是否滿足棉花精密播種的要求。 1.3.2關(guān)鍵點(diǎn) 1、電磁振動(dòng)理論用于棉種的精密播種技術(shù)中，利用電磁振動(dòng)排種器實(shí)現(xiàn)種子在排種盤上的單列有序排列； 2、根據(jù)種子形狀尺寸設(shè)計(jì)出一套合適的分流回收裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)種子的分流回收和單粒排種。 3、采用可編程控制器編程技術(shù)，控制整套播種裝置各個(gè)機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)動(dòng)作，最終實(shí)現(xiàn)棉種的單粒精密播種。 第2章 電磁振動(dòng)式棉花精密播種裝置的設(shè)計(jì) 2.1 電磁振動(dòng)播種裝置的整體設(shè)計(jì)方案 圖2.1 播種裝置的總體設(shè)計(jì)方案 電磁振動(dòng)排種機(jī)構(gòu) 控制系統(tǒng) 缽盤輸送機(jī)構(gòu) 分流裝置 本課題要研究的是棉花單粒精播技術(shù)，機(jī)械裝置必須根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)設(shè)計(jì)。播種的基本過(guò)程分為排種、分流和缽盤送進(jìn)三個(gè)部分，所以要求必須配備排種器、種子分流裝置、缽盤輸送機(jī)構(gòu)，以及一套機(jī)械裝置以實(shí)現(xiàn)整套機(jī)構(gòu)的行走，位移控制。該套播種裝置的核心部件是電磁振動(dòng)排種裝置，包括電磁振動(dòng)排種器和分流裝置。此外還需要有相應(yīng)的控制裝置，控制裝置的設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)這三個(gè)動(dòng)作過(guò)程的順序協(xié)調(diào)動(dòng)作，總體設(shè)計(jì)方案如圖2-1所示。 電磁振動(dòng)播種裝置主要由電磁振動(dòng)排種器、缽盤輸送機(jī)構(gòu)、導(dǎo)種管、電磁鐵和機(jī)架等組成。播種裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.2所示。 圖2.2 電磁振動(dòng)式棉花精密播種裝置的結(jié)構(gòu)示意圖 1.機(jī)架 2.營(yíng)養(yǎng)缽 3.支撐架 4.導(dǎo)種管 5.電磁鐵 6.分流裝置 7.電磁振動(dòng)排種器 8.傳送帶 9.電機(jī) 2.2電磁振動(dòng)式棉花精密排種器的設(shè)計(jì) 本課題研究的對(duì)象是光籽棉種，棉種的形狀不規(guī)則，傳統(tǒng)的排種器都存在問(wèn)題，不能滿足光籽棉種的播種要求。電磁振動(dòng)排種器是一種控制簡(jiǎn)單的排種器，鑒于電磁振動(dòng)排種器的優(yōu)點(diǎn)及棉種的特殊性，所以擬定采用電磁振動(dòng)排種器作為光籽棉種的排種器。它的設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)緊湊，性能可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)棉種在排種器內(nèi)的單列有序排列。 電磁振動(dòng)排種器是影響整套播種裝置工作性能和工作質(zhì)量的主要部分。本章就是圍繞電磁振動(dòng)排種器的工作原理及影響其工作性能的參數(shù)進(jìn)行理論分析，以尋求電磁振動(dòng)式棉花精密排種器的主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。 2.2.1結(jié)構(gòu)及工作原理 電磁振動(dòng)排種器的一般由四部分組成，即排種盤、底盤（電磁鐵和支持彈簧片）、減振部分和供電部分，其結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。 在整體播種裝置中，電磁振動(dòng)排種器的主要功能是實(shí)現(xiàn)棉種在排種盤內(nèi)的單列有序排列，并能夠以一種快速平穩(wěn)的速度前進(jìn)，其原理與電磁振動(dòng)上料器的工作原理基本相同，所以下面的分析以及參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，都是參照電磁振動(dòng)上料器進(jìn)行的。 工作的時(shí)候，電磁鐵中通有經(jīng)半波整流后的50HZ的交流電，鐵芯線圈產(chǎn)生脈動(dòng)的 電磁力，如圖2.4所示，鐵芯線圈產(chǎn)生的脈動(dòng)電磁力使排種盤產(chǎn)生伴隨著扭動(dòng)（或直動(dòng)）的上下垂直振動(dòng)，從而使排種盤內(nèi)的棉種在自身重力、摩擦力和慣性力的共同作用下沿 著排種盤內(nèi)的螺旋輸送軌道順序、均勻的向上輸送，從排種口排出。 圖2.3 電磁振動(dòng)排種器基本結(jié)構(gòu)示意圖 1.出種口 2.排種盤 3.螺旋槽 4.銜鐵 5.電磁鐵 6.盤底7.支持彈簧 8.底盤 9.減振彈簧 10.底座 為了分析種子的運(yùn)動(dòng)情況，把種子在排種盤內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，近似的看成滑塊在斜面上的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電磁力減小為零的瞬間，排種盤將在彈簧反力作用下，帶著種子從后下方朝前上方升移，種子受到與排種盤運(yùn)動(dòng)方向相反的慣性力作用。此時(shí)，與排種盤垂直的慣性力分量向下，增加了種子與排種盤之間的正壓力及摩擦力，而與排種盤平行的慣性力分量向后，故一般不會(huì)使種子滑動(dòng)，而只會(huì)隨排種盤一起向前上方運(yùn)動(dòng)。如圖2.5 (a)所示，排種盤從A1至A2，種子從B1至B2。 圖2.4 電磁吸力變化曲線圖 T——交流電周期 tA——電磁吸力最大時(shí)刻 tB——電磁吸力最小時(shí)刻 在電磁力最大瞬間，排種盤在吸力作用下，帶著種子從前上方向后下方運(yùn)動(dòng)，種子受到與排種盤運(yùn)動(dòng)方向相反的慣性力的作用。此時(shí)，與排種盤垂直的慣性力分量向上，使種子作用在排種盤上的正壓力減小，摩擦力也減?。蝗襞c排種盤平行的慣性力大于摩擦力時(shí)，種子便沿排種盤螺旋軌道向前上方滑移；若與排種盤垂直的慣性力分量大于種子自重在垂直排種盤方向的分量時(shí)種子將跳起來(lái)。如圖2.5 (a)中從位置B2到B3。 圖2.5 種子騰空時(shí)間與升移量的關(guān)系 如果種子騰空時(shí)間等于排種盤下降時(shí)間，則種子再與排種盤接觸時(shí)，就升移了一大步，如圖2.5 (a)所示，種子從B1到B4。如果種子騰空時(shí)間小于排種盤下降時(shí)間，則種子將過(guò)早的返回排種盤，隨排種盤一起下降，有如在排種盤上“進(jìn)一步退兩步”，每次升移都很小，如圖2.5 (b)所示。如果種子騰空時(shí)間大于排種盤下降時(shí)間，則種子將過(guò)晚返回排種盤，跳的很高落得很近；甚至落回原位，沒有升移。如圖2.5 (c)所示。 2.2.2 種子的受力分析 圖2.6 種子的受力分析 種子在排種盤內(nèi)的受力情況可以分為兩種狀態(tài)，一種是在電磁力減小到零的時(shí)候，一種是電磁力在增加到最大的時(shí)候。這兩種狀態(tài)的受力情況分別如圖2.6（a）、（b）所示。 其中：F——種子與螺旋軌道之間的摩擦力； m——種子的質(zhì)量； g——重力加速度； N——螺旋軌道的反力； a——排種盤的加速度； α——螺旋軌道的升角（螺旋軌道與水平面夾角）； β——螺旋軌道的振動(dòng)升角或種子的拋射角； 根據(jù)達(dá)蘭貝爾原理，作用在工件上沿螺旋槽方向的力，除摩擦力F和工件重量沿x方向的分量外，還有慣性力；而由于排種盤圓周速度不大，離心力對(duì)工件沿x方向運(yùn)動(dòng)的影響很小，可以忽略。 故種子在排種盤上的運(yùn)動(dòng)微分方程為： 式（2-1） 式(2-1)中 ——種子沿螺旋軌道相對(duì)移動(dòng)的加速度。 為了確定種子的輸送條件，可以對(duì)排種盤作進(jìn)一步分析，當(dāng)彈簧長(zhǎng)度和排種盤振幅之比值很大時(shí)，排種盤振動(dòng)方向與彈簧垂直。設(shè)排種盤在此方向以角頻率和振幅A作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，則在t時(shí)間，排種盤的位移s，速度v，加速度a分別為： ； ； 將加速度值帶入（2-1）式中，得： 式（2-2） 摩擦力F的方向取決于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向，即當(dāng)相對(duì)速度大于0時(shí)，F(xiàn)＝-N 當(dāng)相對(duì)速度小于0時(shí)，F(xiàn)＝+N 式中 ——種子與螺旋軌道之間的摩擦系數(shù)。 由圖2-4可知： 式（2-3） 式(2-3)中“+”用于排種盤向前升移時(shí)，“－”用于排種盤向后降移時(shí)。將F值帶入(2-2)式并整理后，得： 式（2-4） 式(2-4)中兩括號(hào)內(nèi)的正號(hào)用于種子向前升移時(shí)，負(fù)號(hào)用于種子向后降移時(shí) 。 2.2.3 種子的運(yùn)動(dòng)分析 種子在排種盤上的運(yùn)動(dòng)主要有兩種形式，即跳躍和滑移。下面就對(duì)這兩種運(yùn)動(dòng)形式的產(chǎn)生條件進(jìn)行理論分析，如下： 1、產(chǎn)生跳躍的條件： 種子產(chǎn)生跳躍的情況發(fā)生在電流I>0時(shí)，螺旋槽在電磁力的吸引下，向左下方加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于種子受慣性力作用而脫離螺旋槽，作瞬時(shí)微小的跳躍。 由于螺旋槽突然離開種子，向左下方運(yùn)動(dòng)，使得式（2-3）中的N0時(shí)，種子便產(chǎn)生騰空現(xiàn)象，此時(shí)式（2-3）可以改寫成： 式（2-5） 所以，種子產(chǎn)生跳躍的條件為： 式（2-6） 2、 產(chǎn)生滑移的條件： 排種盤振動(dòng)時(shí)，與螺旋槽平行的慣性力分量大于靜摩擦力F以及種子重量在螺旋槽方向分量的代數(shù)和時(shí)，種子才有可能向前或向后滑移，故種子滑移的條件是： 式（2-7） 種子向后降移的條件是： 式（2-8） 種子向前升移的條件是： 式（2-9） 其中 由此可知，種子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)主要取決于慣性力的大小，慣性力又取決于使種子獲得加速度的排種盤的振幅的大小。設(shè)螺旋槽沿x方向的最大振幅為 故螺旋槽的瞬時(shí)振幅為： 令、、分別表示種子向前、向后滑移和跳躍時(shí)，螺旋槽沿x方向所必須的振幅值，由式（2-6）、（2-8）、（2-9）得 式（2-10） 式（2-11） 式（2-12） 由以上分析可知，通過(guò)調(diào)整排種盤的振幅，可以得到種子的各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)然，對(duì)于設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，追求的就是種子的連續(xù)向前升移。 2.2.4排種器主要參數(shù)設(shè)計(jì) 1.輸種速度的估算 種子在排種盤上運(yùn)動(dòng)的平均速度取決于排種盤的螺旋升角、振動(dòng)升角、和種子的形狀、尺寸及二者之間的摩擦系數(shù)，還同電磁鐵的激振頻率f和螺旋槽方向振幅Ax的大小有關(guān)。 = 式中 ——排種盤的最大速度， k ——速度損失系數(shù)，種子沿螺旋槽滑移前進(jìn)時(shí)，k＝0.6～0.7；種子沿螺旋槽跳躍前進(jìn)時(shí)，k=0.8~0.82。 因此電磁振動(dòng)排種器的輸種速度可由下式估算： 式（2-13） 式中 f——電磁鐵激振頻率； l——種子長(zhǎng)度； ——充滿系數(shù)，形狀簡(jiǎn)單而表面光滑的種子，＝0.7～0.9，復(fù)雜而又帶毛刺的種子，＝0.4～0.5。 2.振動(dòng)升角β的選擇 由主振彈簧的安裝角及排種盤的升角確定，角的大小直接影響到種子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。因此，角選擇應(yīng)保證在其它條件相同的情況下，使種子沿排種盤前進(jìn)的速度最大。根據(jù)$2.2.3中得到的種子滑移條件，令x＝，＝0°，對(duì)式（2-4）化簡(jiǎn)，然后積分，得到種子速度與角的函數(shù)關(guān)系，再求速度對(duì)角的偏導(dǎo)數(shù)，并令其值等于零，經(jīng)計(jì)算得： 式(2-14) 其中，0——種子與排種盤之間的靜摩擦系數(shù) 一般當(dāng)激振頻率f＝100HZ時(shí)，＝10～16°；激振頻率f＝50HZ時(shí)，＝20～25°。 經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)量得到，棉種與排種盤之間的靜摩擦系數(shù)0＝0.42，將其帶入式(2-14)中，得： ＝23° 3.排種盤螺旋升角α的選擇 由升程及中徑大小確定，太大則速度降低，甚至無(wú)法輸種：小些，輸種速度提高，但升程減小，一般?。?～3°，對(duì)摩擦系數(shù)大的種子，可適當(dāng)?shù)娜〈笠稽c(diǎn)，取＝4～5°。根據(jù)$3.2.2中的分析，種子向前滑移的條件為<,在極端情況下，令＝，由式（2-10）、（2-11），可得許可的最大排種盤傾角為： ， ——種子與排種盤之間的摩擦系數(shù) 式(2-15) 在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)， 角應(yīng)比 小些，即 k， k——可靠系數(shù)，一般取0.7～0.8 式(2-16) 經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)量得到，棉種與排種盤之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為=0.41，已求得＝23°，將以上數(shù)據(jù)帶入式（2-15）中，得 °)4.04° 取k＝0.75，由式（3-16）得：＝0.75×4.043° 2.2.5 排種盤基本結(jié)構(gòu)尺寸 圖2.7 排種盤基本結(jié)構(gòu)尺寸 排種盤的形式確定后，排種盤的基本結(jié)構(gòu)尺寸主要取決于種子的形狀、尺寸、螺旋槽的整理要求，以及兩者之間的摩擦系數(shù)、輸種速度等因素。排種盤的基本結(jié)構(gòu)尺寸如圖2.7所示。 如已知棉種尺寸為： lp——種子的長(zhǎng)度； bp——種子的寬度； hp——種子的高度。 則排種盤的基本結(jié)構(gòu)尺寸可由表1初步確定。為保證結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)于大多數(shù)棉種，設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)較大尺寸的棉種為準(zhǔn)。經(jīng)初步粗略測(cè)量，得到光籽棉種的幾何尺寸如下： lp=9.0mm， bp=5.0mm， hp=4.5mm 在$2.2.4中求得＝3°，取s＝3mm，e＝3mm，根據(jù)表1中計(jì)算公式，得出排種盤的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)為： t=1.6 hp+s=10.2mm 62mm B＝bp＋3＝8mm D外＝D中＋B＋2e＝76mm D內(nèi)＝D中－B＝54mm H＝0.3 D外23mm 表2.1 排種盤基本尺寸計(jì)算公式 待定參數(shù) 參數(shù)計(jì)算公式及說(shuō)明 螺旋槽間距t t=1.6 hp+s (mm) 或滿足：2 hp+s>t>1.5 hp+s 螺旋槽板厚度s 車制螺旋槽：s=3～5 (mm)，鈑金螺旋槽：s＝1～2 (mm) 排種盤中徑D中 (mm) 排種盤外徑D外 D外=D中+B+2e (mm) 螺旋槽寬度B B=bp+2～3 (mm) 排種盤壁厚度e 車制螺旋槽：e=3～5 (mm) ，鈑金螺旋槽：e＝1～2 (mm) 排種盤內(nèi)徑D內(nèi) D內(nèi)＝D中－B，一般D內(nèi)＝（8～11）lp (mm) 排種盤高度H H＝（0.2～0.4）D外 (mm)，一般保證H＝（1.5～3）t 在實(shí)際工作中，為了避免頻繁的添加棉種，并保證種子更快更穩(wěn)定的從排種盤內(nèi)輸出，種子在排種盤內(nèi)的層數(shù)不易過(guò)多，所以排種盤的內(nèi)徑要相對(duì)增大，在本課題設(shè)計(jì)中，選用的排種盤的中徑為200mm。 2.3.6 排種盤材料及尺寸確定 排種盤的材料應(yīng)盡量選擇相對(duì)密度小且無(wú)磁性的材料，如有機(jī)玻璃、硬塑料、鋁、銅合金及奧氏體不銹鋼等。在本課題中排種盤采用的材料是不銹鋼合金。根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果，并綜合考慮到實(shí)際情況，設(shè)計(jì)得出排種盤的結(jié)構(gòu)尺寸如表2所示。 表2.2 排種盤結(jié)構(gòu)尺寸 傾角 振動(dòng)升角 中徑 總高 出口高度 槽間距 螺旋槽寬 螺旋槽板厚 壁厚 3 23° 200 mm 80mm 66mm 25mm 8mm 3mm 3mm 2.3.7 彈簧常數(shù)的確定 在設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用的彈簧組數(shù)為3組，彈簧片的傾角為20°～25°，也可以達(dá)到45°；彈簧片的寬度b=15~25mm；彈簧片的厚度h=2～3mm，一般取b：h＝10～20 ；彈簧片的安裝圓半徑r＝D中/2（D中——料斗中徑）；彈簧片的工作長(zhǎng)度l＝r。 在計(jì)算時(shí)，一般是把支承彈簧按兩端完全緊固的梁來(lái)考慮的，認(rèn)為工作時(shí)只有厚度方向的彎曲變形，這時(shí)其彈簧常數(shù)k的表達(dá)式為： k= 其中，E——材料的彈性模量， J——彈簧截面的慣性矩，J＝bh3/12。 選取彈簧厚度h＝2.2mm，寬度b＝22mm, 彈簧工作長(zhǎng)度l＝100mm，則根據(jù)彈簧剛度計(jì)算公式 E——鋼的彈性模量，對(duì)于碳素彈簧鋼，E＝2.07Gpa 計(jì)算得出，k＝4.85N/m。 所以三條彈簧片的總剛度K＝14.55N/m。 2.3 分流回收裝置的設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)平板式整苗盤排種器和分流式電磁振動(dòng)排種器的結(jié)構(gòu)的分析和綜合考慮，構(gòu)思出了這樣一種方案是：沿排種盤出口的切線方向聯(lián)接上一套種子分流回收裝置，分流裝置通道的上面是一條槽，可以讓種子在其上流動(dòng)，下面是一中間中空的方形薄壁管道，插進(jìn)一塊可以抽動(dòng)的帶有6個(gè)槽孔的活動(dòng)板，通過(guò)設(shè)計(jì)各部分上孔的結(jié)構(gòu)尺寸和相互位置關(guān)系，來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)種和排種動(dòng)作。經(jīng)過(guò)初步試驗(yàn)驗(yàn)證，這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒎N子進(jìn)行分流，分別進(jìn)入6個(gè)孔內(nèi)，基本滿足設(shè)計(jì)的最初要求。分流回收裝置的基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.8所示。 在本套裝置中，由于圓弧形分流通道難以加工，且活動(dòng)抽板的動(dòng)作難以實(shí)現(xiàn)，所以分流通道4是做成直板形式的，分流通道與排種盤的連接如果過(guò)于直線化，會(huì)造成分流 通道的振動(dòng)不一致，影響到種子的運(yùn)動(dòng)情況和進(jìn)種效果，所以采用了圓弧過(guò)渡通道8，使得分流通道末端與排種盤之間的距離盡量減小，以保證分流通道的振動(dòng)平穩(wěn)性。此外，為了保證分流通道各處的振動(dòng)情況趨向一致，聯(lián)接分流通道和排種盤的兩塊聯(lián)接架9的長(zhǎng)度要大致相等，它們的剛性要好，不能出現(xiàn)顫動(dòng)現(xiàn)象，聯(lián)接架與排種盤之間的聯(lián)接采用螺栓聯(lián)接，可以通過(guò)調(diào)整定位螺栓5和聯(lián)接架之間的相互位置來(lái)改變分流通道的傾角的大小。 圖2.8 分流回收裝置結(jié)構(gòu)示意圖 1.集種器 2.支撐架 3.傾斜滑道 4.分流通道 5.定位螺栓 6.排種盤 7.底盤 8.過(guò)渡圓弧通道 9.聯(lián)接架 10.擋種板 在實(shí)現(xiàn)了種子的分流的同時(shí)，還有一部分多余的種子沿著分流通道流過(guò)，需要對(duì)這部分多余的種子進(jìn)行回收，為此設(shè)計(jì)了傾斜滑道3，多余的種子通過(guò)傾斜滑道滑落到集種器1內(nèi)。為防止種子濺出分流通道，落到外面，在分流通道的兩側(cè)加設(shè)了擋種板10，被擠出分流通道的種子落到兩擋板與分流通道之間的空間，最終沿著傾斜滑道落入集種器內(nèi)。 2.3.1分流通道的基本結(jié)構(gòu)及動(dòng)作過(guò)程 分流通道的結(jié)構(gòu)如圖2.9所示。種子經(jīng)過(guò)排種盤出口進(jìn)入分流通道的上槽內(nèi)，沿著槽長(zhǎng)度方向前進(jìn)，分流通道上下兩個(gè)表面分別均勻分布6個(gè)與種子形狀大小相似的孔，并且兩表面上6個(gè)孔在水平面上的位置完全錯(cuò)開，永不重合。下面方形管內(nèi)部插進(jìn)一塊可抽動(dòng)的活動(dòng)板，在板的長(zhǎng)度方向上均勻設(shè)置成6個(gè)高度跟種子厚度相近的槽孔，孔的大小只允許一粒種子平躺在其中，所有的孔之間的距離都是相同的。 圖2.9 分流通道結(jié)構(gòu)示意圖 分流通道的動(dòng)作過(guò)程為：活動(dòng)板在初始位置時(shí)，活動(dòng)抽板上的6個(gè)孔與分流通道的上表面上的6個(gè)孔位置完全重合，種子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中落入各個(gè)種子槽中，實(shí)現(xiàn)進(jìn)種動(dòng)作；當(dāng)6個(gè)槽中都有一粒種子時(shí)，電磁鐵通電，抽動(dòng)活動(dòng)抽板至極限位置，此時(shí)，活動(dòng)抽板的6個(gè)孔與下表面的6個(gè)孔處于重合位置，種子通過(guò)下表面的6個(gè)孔落下，進(jìn)入導(dǎo)種管，最后落入相應(yīng)的6個(gè)缽盤中，完成了排種動(dòng)作。 2.3.2 孔的設(shè)計(jì) 1.孔的形狀選擇 孔的設(shè)計(jì)應(yīng)能很好的完成種子的進(jìn)種和排種一整套工作過(guò)程，孔的形狀是根據(jù)所播種子的形狀、尺寸、表面狀態(tài)和所要求的穴粒而設(shè)計(jì)的。本課題研究的是光籽棉種的單粒精播，鑒于光籽棉種形狀的特殊性，可供選擇的孔的形狀有三種，即長(zhǎng)方形孔、圓形孔和長(zhǎng)圓形孔。由于棉種在排種盤上的運(yùn)動(dòng)是以長(zhǎng)軸方向平躺在軌道中的，經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)驗(yàn)證，方形孔和圓形孔出現(xiàn)卡種的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，所以，擬定采用長(zhǎng)圓形孔。 2.孔的尺寸確定 在對(duì)孔的尺寸設(shè)計(jì)上也經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，首先，進(jìn)種孔的尺寸應(yīng)以保證一次只能有一粒種子落入為準(zhǔn)，種子與孔之間要留有一定的間隙，以保證種子的順利通過(guò)，并且種子能夠以最佳的狀態(tài)躺在孔內(nèi)，如果孔過(guò)長(zhǎng)或過(guò)寬，就會(huì)影響排種性能，容易出現(xiàn)多粒種子進(jìn)入一個(gè)孔中，造成卡種或重播現(xiàn)象；但是如果孔過(guò)短或過(guò)窄，就會(huì)出現(xiàn)種子無(wú)法進(jìn)入孔內(nèi)或無(wú)法平躺在孔內(nèi)的現(xiàn)象，會(huì)造成漏播或卡種現(xiàn)象。其次，排種孔應(yīng)以能夠保證種子的順利排出為依據(jù)，所以排種孔的尺寸要適當(dāng)?shù)拇笠恍? 在1千克魯棉研16號(hào)棉種中隨機(jī)的抽取100粒，測(cè)量棉種的尺寸，其長(zhǎng)度和寬度分布曲線如圖2.10和圖2.11所示。 由圖2.10和圖2.11可以看出，棉種尺寸的分布范圍較廣，在設(shè)計(jì)孔的尺寸時(shí)，不好掌握，為了試驗(yàn)時(shí)孔的尺寸能夠保證大部分的棉種順利進(jìn)孔和排出，對(duì)棉種進(jìn)行了一下篩選，將長(zhǎng)度大于等于9mm和寬度大于等于5mm的棉種篩除。 圖2.10 種子長(zhǎng)度分布曲線圖 圖2.11 種子寬度分布曲線圖 設(shè)進(jìn)種孔的最大長(zhǎng)度為l進(jìn)，最大寬度為b進(jìn)，棉種最大長(zhǎng)度為l種，棉種最大寬度為b種，設(shè)排種孔的最大長(zhǎng)度為l出，最大寬度為b出，孔的結(jié)構(gòu)圖如圖2.12所示。 為保證棉種順利平穩(wěn)的進(jìn)入孔內(nèi)，并盡量避免卡種現(xiàn)象，進(jìn)種孔尺寸是這樣來(lái)設(shè)計(jì)： l進(jìn)＝l種＋0.1～0.6mm b進(jìn)＝b種＋0.1～0.6mm 在設(shè)計(jì)孔的尺寸時(shí)，應(yīng)該選擇尺寸較大的棉種為依據(jù)，所以，進(jìn)種孔的尺寸設(shè)計(jì)為： 圖2.12 孔的結(jié)構(gòu)尺寸圖 l進(jìn)=9.0～9.5mm，b進(jìn)=5.0～5.5mm。 為了保證棉種能夠順利及時(shí)的排出，在設(shè)計(jì)排種口尺寸時(shí)，應(yīng)該適當(dāng)?shù)姆艑?，可以按照這樣一個(gè)尺度來(lái)設(shè)計(jì)： l出＝l種＋1.0～2.0mm b出＝b種＋0.3～0.5mm 鑒于棉種尺寸對(duì)排種孔的尺寸影響不大，所以，為保證棉種順利的排出，排種孔的尺寸設(shè)計(jì)為： l出=11.0mm，b出=5.5mm。 2.3.3 電磁鐵和彈簧的選擇 在本裝置中，電磁體牽引中間活動(dòng)抽板頻繁的作往復(fù)移動(dòng)，活動(dòng)抽板與外圍套筒之間的阻力并不大，為了保證復(fù)位準(zhǔn)確，電磁鐵選MQ1-1.5N。 彈簧的主要功能是復(fù)位，所以彈簧的類型選用壓縮彈簧，復(fù)位彈簧的功能是在電磁鐵斷電后，使得活動(dòng)抽板迅速?gòu)?fù)位到初始位置，受到的載荷不大，工作環(huán)境也非高溫，對(duì)彈簧的循環(huán)特性、工作持續(xù)時(shí)間等因素要求不是很高，彈簧的材料采用普通的碳素彈簧鋼。選取鋼絲直徑d＝1mm，節(jié)距t＝6mm，總?cè)?shù)n＝8，中徑D＝12mm，則根據(jù)彈簧的剛度計(jì)算公式 式中，G——切變模量，對(duì)于碳素彈簧鋼絲，G＝81Gpa。 經(jīng)過(guò)計(jì)算，kp＝0.732N/m。如果電磁鐵采用MQ1-1.5N，其額定吸力為P＝15N，額定行程為x＝20mm，當(dāng)彈簧的變形量為電磁鐵的額定行程時(shí)，其所需的牽引力為： ＝0.732=14.64N 與MQ1-1.5N型電磁鐵的額定吸力相當(dāng)，滿足動(dòng)作要求。 電磁鐵適用于兩種工作制：間斷長(zhǎng)期工作制和反復(fù)短時(shí)工作制，在本系統(tǒng)里工作方式為反復(fù)短時(shí)工作制。電磁鐵系交流單相螺管式無(wú)罩結(jié)構(gòu)；分拉動(dòng)式和推動(dòng)式兩種，該機(jī)構(gòu)采用的是拉動(dòng)式，線圈斷電后無(wú)復(fù)位裝置，所以還需加裝彈簧復(fù)位裝置。電磁鐵是由磁軛和銜鐵兩部分組成。在使用時(shí)將磁軛安裝在固定支架上，而將銜鐵連接在活動(dòng)板上，當(dāng)鐵芯線圈通電時(shí)銜鐵被吸合，帶動(dòng)活動(dòng)板動(dòng)作。 電磁鐵的使用注意事項(xiàng)： （1）電磁鐵必須垂直安裝，在線圈電壓為85﹪額定值及行程為額定行程時(shí)，電磁鐵可靠的吸合而不讓其停留在中間位置。 （2）電磁鐵安裝前要用干凈的布將銜鐵與磁軛吸合面的污垢和防油脂擦凈。 （3）電磁鐵安裝時(shí)需注意它所連接的機(jī)構(gòu)要保證銜鐵能安全吸入并有適當(dāng)行程，否則當(dāng)銜鐵磨損后，將會(huì)發(fā)生嗡嗡聲，甚至過(guò)熱而燒壞線圈。 （4）所選電磁鐵吸力最好與機(jī)構(gòu)反作用力相近似，不可太懸殊，否則將降低其機(jī)械壽命。 2.4 缽盤輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 根據(jù)播種裝置的試驗(yàn)要求，輸送機(jī)構(gòu)必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將缽盤送進(jìn)一個(gè)缽盤間距，并且能夠與排種動(dòng)作協(xié)調(diào)一致，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的對(duì)缽播種。為此，必須設(shè)計(jì)一套輸送機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)缽盤的送進(jìn)。輸送機(jī)構(gòu)的基本組成部分有電機(jī)、電磁離合器、輸送帶等，它的基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.13所示。 在本套裝置中，電機(jī)的主要作用是驅(qū)動(dòng)輸送帶，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將缽盤送進(jìn)一定的距離，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速要求不高，所以，選用的電機(jī)型號(hào)是：Y2-132M1-6，轉(zhuǎn)速為960轉(zhuǎn)/min，額定功率是4.0KW，額定電流9.80A，效率82﹪。 電機(jī)的頻繁啟動(dòng)停止會(huì)影響到電機(jī)的工作性能，所以一般不直接控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止，而是通過(guò)控制電磁離合器的開與合來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作與否。選用的電磁離合器的型號(hào)是：DLM4-2.5, 動(dòng)力矩2.5（?！?0m）， 空轉(zhuǎn)力矩0.025（N×10m），接通時(shí)間0.01s，斷開時(shí)間0.03s，額定電壓DC24V，線圈消耗功率17W，摩擦片需用相對(duì)轉(zhuǎn)速3500轉(zhuǎn)/min，無(wú)電刷、無(wú)滑環(huán)。 圖2.13 輸送機(jī)構(gòu)總體示意圖 1.電機(jī) 2.電磁離合器 3.缽盤托盤 4.輸送帶 基本動(dòng)作過(guò)程：當(dāng)排種器完成了對(duì)一行缽盤的播種后，由控制系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)信號(hào)給電磁離合器，電磁離合器通電閉合，電機(jī)通電，帶動(dòng)輸送帶前行，輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間，缽盤隨輸送帶前進(jìn)一個(gè)缽盤間距；而后電磁離合器失電，輸送帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間可以通過(guò)程序中的時(shí)間參數(shù)來(lái)控制，以保證與排種動(dòng)作相協(xié)調(diào)。 2.5機(jī)架的設(shè)計(jì) 由于試驗(yàn)是在試驗(yàn)室進(jìn)行，所以首先需要設(shè)計(jì)機(jī)架，再在其上安裝電磁振動(dòng)排種裝置、缽盤輸送裝置和控制裝置部分。機(jī)架部分的簡(jiǎn)單示意圖如圖2.14。 根據(jù)試驗(yàn)室條件和缽苗盤的結(jié)構(gòu)，機(jī)架整體尺寸為1200×600，為了安裝電磁振動(dòng)排種器，采用了固定鋼板（＝6mm），尺寸為 30×30，考慮到該試驗(yàn)裝置的負(fù)荷并不大，機(jī)架的基本框架可用40mm角鋼制作。在機(jī)架上表面鋪設(shè)皮帶，皮帶的寬度為500mm，在機(jī)架的兩端分別固定一根皮帶軸。為固定缽盤的位置，在機(jī)架上對(duì)稱的安置兩根鋼板導(dǎo)軌，鋼板采用30mm角鋼。從試驗(yàn)要求的角度來(lái)分析，控制電路主要對(duì)排種裝置的三 個(gè)過(guò)程：排種盤振動(dòng)、分流裝置動(dòng)作、缽盤輸送裝置前進(jìn)進(jìn)行控制，為了簡(jiǎn)化試驗(yàn)裝置，在本課題中并沒有對(duì)機(jī)架進(jìn)行控制。 圖2.14 機(jī)架基本結(jié)構(gòu)示意圖 2.6 其它附屬設(shè)備 1、導(dǎo)種管 ：導(dǎo)種管的型式有很多，可采用金屬、橡膠或塑料制成，在本課題中選用塑料導(dǎo)種管。 2、輸送帶：在本設(shè)計(jì)中采用的輸送裝置是輸送帶，要求不高，選用普通的平帶就可以滿足設(shè)計(jì)的要求。 3、集種器： 集種器的主要作用是收集多余的種子，對(duì)其形狀尺寸沒有什么嚴(yán)格的要求，為簡(jiǎn)單起便，選用一個(gè)上方敞口的方形盒。 第3章 結(jié) 論 本課題利用電磁振動(dòng)播種理論知識(shí)，設(shè)計(jì)出了一套電磁振動(dòng)式棉花精密播種裝置，并配有相應(yīng)的控制裝置，實(shí)現(xiàn)了光籽棉種的單粒精密播種。該播種裝置利用電磁振動(dòng)排種器實(shí)現(xiàn)了棉種的單列有序排列，排列有序的棉種經(jīng)過(guò)排種盤的出口，進(jìn)入分流通道中，由分流裝置完成單粒精密排種，通過(guò)控制分流通道上孔的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)缽的排種；完成排種動(dòng)作后，由輸送帶帶動(dòng)缽盤前進(jìn)，所有機(jī)構(gòu)的動(dòng)作由PLC通過(guò)編程控制，播種質(zhì)量比較理想，得出以下結(jié)論： 1、運(yùn)用機(jī)械振動(dòng)和電磁振動(dòng)理論知識(shí)，對(duì)電磁振動(dòng)排種器的工作原理進(jìn)行了分析；通過(guò)力學(xué)分析，得出了種子各種運(yùn)動(dòng)形式的產(chǎn)生條件，在保證棉種連續(xù)平穩(wěn)的快速前移的前提下，通過(guò)理論分析，設(shè)計(jì)計(jì)算出了電磁振動(dòng)式棉花精密排種器主要設(shè)計(jì)參數(shù)。電磁振動(dòng)排種器的工作性能較為理想，可以實(shí)現(xiàn)棉種在其內(nèi)部的單列有序排列，棉種能夠沿著螺旋軌道快速平穩(wěn)的前進(jìn)。 2、根據(jù)光籽棉種的形狀和結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計(jì)了分流通道，通過(guò)對(duì)分流通道上進(jìn)種孔的形狀尺寸設(shè)計(jì)，保證了棉種的單粒進(jìn)孔；根據(jù)電磁振動(dòng)理論和實(shí)際設(shè)計(jì)條件，并經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)分析，確定了分流通道的安放方式和位置，基本保證了種子在分流通道上的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)和順利進(jìn)孔。 3、選用電磁鐵帶動(dòng)活動(dòng)抽板的往復(fù)動(dòng)作，基本能夠滿足動(dòng)作要求，通過(guò)活動(dòng)抽板的往復(fù)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)種、排種動(dòng)作過(guò)程。 結(jié)束語(yǔ) 近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這段時(shí)間里我學(xué)到了很多課堂上學(xué)不到的東西。它不但增強(qiáng)了我的實(shí)際動(dòng)手操作能力，而且使我學(xué)會(huì)了如何把現(xiàn)實(shí)中的東西和自己所學(xué)的理論聯(lián)系起來(lái)?，F(xiàn)在我已能用自己所學(xué)的知識(shí)來(lái)分析和解決生活中的一些簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)計(jì)工作原理和制造方法。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)诖髮W(xué)里所學(xué)到的最后一門重要課程，是對(duì)我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)的全部課程的一次綜合性檢測(cè)。它不但使我們有了一次復(fù)習(xí)過(guò)去所學(xué)課程的機(jī)會(huì)，而且更重要的是它把我們所學(xué)的各門課程都穿插起來(lái)，組成了一個(gè)整體，使我們對(duì)所學(xué)知識(shí)有了一個(gè)綜合性、整體性的認(rèn)識(shí)，加深對(duì)所學(xué)專業(yè)的了解。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我第一次自己獨(dú)立的運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)機(jī)器零件，使我對(duì)設(shè)計(jì)工作有了一個(gè)大體的了解。當(dāng)我成功的設(shè)計(jì)出一個(gè)零件并且經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)后正確無(wú)誤，那種滋味真讓人興奮。當(dāng)然也有苦惱的時(shí)候，如果對(duì)某個(gè)零件經(jīng)過(guò)多次設(shè)計(jì)、計(jì)算后仍然需要改進(jìn)，或者是需要從頭開始重新計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)，也是非常痛苦的。從某種意義上說(shuō)，畢業(yè)設(shè)計(jì)錘煉了我的意志，使我戒驕戒躁，勝利不驕傲，失敗不氣餒，始終以平靜的心態(tài)去面對(duì)生活中的任何事情，為我今后的學(xué)習(xí)、工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)除了對(duì)所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)、鞏固、提高和更新外，還使我學(xué)到了一些道理。設(shè)計(jì)工作與別的工作不同，在工作時(shí)必須養(yǎng)成扎扎實(shí)實(shí)和一絲不茍的工作作風(fēng)。以計(jì)算為例，如果其中的一個(gè)零件計(jì)算錯(cuò)誤而又不去改的話，這個(gè)數(shù)據(jù)可能影響到機(jī)器的某種工作特性，嚴(yán)重時(shí)可能還會(huì)對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)造成影響。所以說(shuō)在設(shè)計(jì)工作中要養(yǎng)成一個(gè)好的工作習(xí)慣。 總之，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)給我上了人生中完美的一課，為我接下來(lái)的工作打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。我會(huì)以積極的心態(tài)去面對(duì)以后的人生。 限于本人的知識(shí)水平，本次設(shè)計(jì)難免會(huì)有很多錯(cuò)誤，敬請(qǐng)各位領(lǐng)導(dǎo)、老師指正。 參考文獻(xiàn) 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