小型棉花秧苗栽種機(jī)的設(shè)計(jì)

摘要針對(duì)常德市棉農(nóng)的栽種情況，設(shè)計(jì)了一種新型的小型棉花秧苗栽種機(jī)械，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)和栽種系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析了棉花栽種的栽植株距、頻率及機(jī)組前進(jìn)速度的關(guān)系，得出了吊杯數(shù)量、轉(zhuǎn)動(dòng)半徑及株距的關(guān)系和吊杯數(shù)量與吊杯轉(zhuǎn)速的關(guān)系，該機(jī)械具有攜帶、操作方便、栽種速度快等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞棉花秧苗栽種機(jī)；傳動(dòng)系統(tǒng)；栽種系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)S223.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）36-13122-02

AbstractAccording to the farmers planted situation of Changde City， a small cotton seedling planting machine was designed， as well as the transmission system and planting system. The relationship among planting spacing， frequency and unit of cotton planting forward speed was analyzed， the relationship among the number of hanging cup， turning radius and spacing， hanging cup number and hanging cup speed was obtained. The machine has the advantages of portability， convenient operation， grow speed etc..

Key wordsCotton seedling planting machine； Transmission system； Planting system

我國(guó)是棉花種植大國(guó)，無(wú)論是種植面積還是單位面積產(chǎn)量，都位于先進(jìn)植棉大國(guó)的前列。與先進(jìn)植棉大國(guó)相比，中國(guó)的棉花生產(chǎn)方式落后、經(jīng)營(yíng)規(guī)模小、勞動(dòng)生產(chǎn)率低、生產(chǎn)成本比較高。此外，由于我國(guó)面臨著可耕土地逐年遞減、人口迅速增加和糧食需求不斷增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，同時(shí)，由于生態(tài)平衡不斷遭到破壞、干旱日趨嚴(yán)重，使一些地區(qū)不得不把提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作為農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略中的重要目標(biāo)。面對(duì)形勢(shì)，圍繞節(jié)本增效，建立技術(shù)、資金、信息密集的現(xiàn)代化棉花生產(chǎn)體系已成為當(dāng)務(wù)之急。目前國(guó)內(nèi)主要采用人工栽種的方法，無(wú)論何種人工栽種方法，都存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、栽種質(zhì)量不能保證等問(wèn)題。小型棉花秧苗栽種機(jī)就是針對(duì)這種情況而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，該機(jī)可彌補(bǔ)勞動(dòng)力不足的缺陷，而且便于攜帶和操作，栽種速度快，這樣便可大大減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了大量的人、財(cái)、物力。

1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)調(diào)查研究，得知農(nóng)民在栽種棉花的過(guò)程中遇到的最大問(wèn)題不是栽種的速度，而是來(lái)回往返地挎苗所消耗的時(shí)間和精力，尤以時(shí)間問(wèn)題最為突出。這就需要一種能降低農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度和保證栽種質(zhì)量為前提的棉花秧苗栽種機(jī)械。基于此，設(shè)計(jì)出了一套集吊籃式栽種機(jī)和鏈夾式栽種機(jī)優(yōu)點(diǎn)的小型棉花秧苗栽種機(jī)，其總體機(jī)構(gòu)如圖1所示。由圖1可知，小型棉花秧苗栽種機(jī)可分為傳動(dòng)系統(tǒng)和栽種系統(tǒng)兩部分，其中傳動(dòng)部分包括地輪3和鏈輪5、6、8、10；栽種部分包括開(kāi)溝器7、吊杯9、覆土器11和鎮(zhèn)壓輪12。

2傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

由圖1可知，傳動(dòng)部分主要包括地輪3和鏈輪5、6、8、10，傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要也就是地輪和鏈輪的設(shè)計(jì)。其中地輪驅(qū)動(dòng)各個(gè)鏈輪后使吊杯裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)栽種，地輪驅(qū)動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)送苗。因此，由地輪以及鏈輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)是該設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

2.1傳動(dòng)比的選擇

綜合考慮各方面，小型秧苗栽種機(jī)械采用2級(jí)傳動(dòng)，采用鏈傳動(dòng)以及帶傳動(dòng)。栽種機(jī)的地輪為標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)中采用的直徑為495 mm，現(xiàn)選取使吊杯轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈輪為17個(gè)齒，根據(jù)齒輪分度圓直徑的計(jì)算公式可以得到17個(gè)齒的鏈論的分度圓直徑為69.1 mm， 得到兩者之間的傳動(dòng)比為7.2。

2.2地輪軸的設(shè)計(jì)

由設(shè)計(jì)確定軸的直徑為30 mm，選取軸的材料為45鋼，正火回火處理。

2.3鏈輪的設(shè)計(jì)

栽植機(jī)構(gòu)的輸送機(jī)構(gòu)如圖1所示，栽種機(jī)輸送部分主要由固連在地輪上的鏈輪，張緊輪及固定在鏈輪上的吊籃構(gòu)成。工作時(shí)，由人工將缽苗放入到吊籃中，由栽種機(jī)完成輸送，栽植及覆土工作。鏈輪43（1）和鏈輪15一組，鏈輪43（2）和鏈輪17一組，其中鏈輪15和鏈輪43（2）在一根軸上。（鏈輪15表示有15個(gè)齒的鏈輪，鏈輪17表示有17個(gè)齒的鏈輪，鏈輪43表示有43個(gè)齒的鏈輪）。取棉花栽種的株距為35 mm、拖拉機(jī)的前進(jìn)速度為0.40 m/s，可以計(jì)算出吊杯的線(xiàn)速度為174×0.4/249=0.28 m/s，此速度較低，在栽植手的時(shí)間控制范圍之內(nèi)。鏈選取08A，內(nèi)鏈節(jié)b1取8 mm，滾子鏈直徑d取7.95 mm。

3栽種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1開(kāi)溝器的總體設(shè)計(jì)

開(kāi)溝器是栽種機(jī)的重要部件，它的工作性能直接影響著栽種機(jī)的工作質(zhì)量，關(guān)系著栽種出苗率，關(guān)系著整機(jī)的平衡與穩(wěn)定。其總體結(jié)構(gòu)由開(kāi)溝器連接柄、開(kāi)溝器、開(kāi)溝器連板組成（圖2）。由圖2可知，其中開(kāi)溝器由切刀、開(kāi)溝器兩側(cè)板、芯鏵、鏟柄和支撐桿等組成，其特點(diǎn)是開(kāi)的溝較深，且窄而直。芯鏵一般用3～5 mm厚的65 Mn鋼板制成，鏵尖及刃部進(jìn)行熱處理，硬度為HRC37-42，以增加其耐磨性。這種開(kāi)溝器由于采用合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)，不僅入土性能強(qiáng)，而且翻土、擠壓力小。

3.7覆土器的設(shè)計(jì)

覆土器位于開(kāi)溝器后方，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中覆土板用銷(xiāo)子鉸接在鎮(zhèn)壓輪架上，并用彈簧拉緊，改變插銷(xiāo)孔位置可調(diào)節(jié)彈簧拉力。作業(yè)中遇到大土塊時(shí)，覆土板能自行后翹避免堵塞，覆土板上有上下兩個(gè)銷(xiāo)孔，可以根據(jù)需要改變安裝位置，以調(diào)節(jié)覆土量。在開(kāi)溝器下種之后進(jìn)行覆土，使種子與濕土接觸，把土拉平，以利于保墑和種子發(fā)芽。

3.8鎮(zhèn)壓輪的設(shè)計(jì)

現(xiàn)有的中耕作物播種機(jī)上都有鎮(zhèn)壓輪，可以在播種過(guò)程中對(duì)土壤進(jìn)行播前或播后的鎮(zhèn)壓。鎮(zhèn)壓的作用有能夠減少土壤的大空隙和大坷垃，使風(fēng)不能直接灌入土內(nèi)，減少水分蒸發(fā)等。要使鎮(zhèn)壓輪能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少滑移和擁土，應(yīng)滿(mǎn)足：

摩擦系數(shù)f取決于輪緣的材料和土壤的條件，在一定情況下f是個(gè)常數(shù)；而增大Q值雖可提高土壤對(duì)輪子的附著力，但隨

著Q值加大，輪子下陷增大，滾動(dòng)阻力增加，并且對(duì)土壤的壓實(shí)能力也增加，而壓實(shí)如果太大，對(duì)種子發(fā)芽生長(zhǎng)不利。此外，可以減小Wr值，即用滾動(dòng)軸承代替滑動(dòng)軸承來(lái)減少軸套中的摩擦力矩。增大輪子直徑也能有利于鎮(zhèn)壓輪的正常轉(zhuǎn)動(dòng)。

4小結(jié)

結(jié)合常德市的情況，設(shè)計(jì)了一種小型的棉花秧苗栽種機(jī)械，確定了其傳動(dòng)比，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)中的地輪軸、鏈輪進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)；對(duì)栽種系統(tǒng)的開(kāi)溝器、覆土器、鎮(zhèn)壓輪進(jìn)行了設(shè)計(jì)；對(duì)棉花栽種的栽植株距，頻率及機(jī)組前進(jìn)速度的關(guān)系，對(duì)吊杯數(shù)量，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑及株距的關(guān)系和吊杯數(shù)量與吊杯轉(zhuǎn)速的關(guān)系進(jìn)行了分析，達(dá)到了設(shè)計(jì)的基本要求。該機(jī)械具有攜帶、操作方便、栽種速度快等優(yōu)點(diǎn)，基本適應(yīng)常德市棉農(nóng)的需要。

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