棉花移栽機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

摘要：開發(fā)出一種適合于河南、湖北等華中地區(qū)的棉花移栽機(jī)。棉花移栽機(jī)主要由主體、支撐架、投苗機(jī)構(gòu)、秧苗架、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、栽苗器、地輪和傳動系統(tǒng)等部件組成，能夠一次性完成挖穴、栽苗、澆水、壓土等功能。移栽器的總成包含牽引臂、擋板、圓盤、偏心輪、凸輪、連桿機(jī)構(gòu)、鴨嘴和彈簧等部件，整體安裝在牽引臂上，隨著地輪及主機(jī)向前運動。來自地輪的運動通過水平的錐齒輪傳遞到豎直的錐齒輪軸，帶動投苗圓盤旋轉(zhuǎn)，完成投苗動作。移栽機(jī)試研制成功后，在河南省南陽市進(jìn)行了移栽試驗?，F(xiàn)場試驗表明，該裝置能順利完成棉花的移栽。

關(guān)鍵詞：棉花移栽機(jī)；投苗系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號：S223.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）05-1203-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.05.044

Abstract： A cotton transplanting machine suitable for Henan and Hubei province in central China was developed. Cotton transplanting machine is mainly composed of the main body， brace， seedlings， gripper arm， crank rocker mechanism， planted seedings， wheel and drive system components. It can simultaneously perform multi-function including clefts， planting seedlings， watering， packing soil. Transplanting apparatus of assemblies contains traction arm， baffle， circular plate， eccentric CAM， linkage， duck plate and spring etc. The whole body is installed on the traction arm， moving forward along with the wheel and the host. From land wheel movement through horizontal bevel gear transmission to the vertical bevel gear shaft， circumferential rotation of the disk of the driven shots， seedlings were planted. Transplanting machine was tested in Nanyang city of Henan province， showing that the device can perform transplanting of cotton.

Key words： cotton transplanting machine； seedling system； structure design

中國棉花種植面積達(dá)40萬hm2的省份有7個，分別是新疆、河南、湖北、山東、江蘇、河北、安徽。新疆地區(qū)的棉田已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模的機(jī)械化移栽和收獲，開發(fā)出一種適合河南、湖北等華中地區(qū)地理位置、地形特點、土壤條件、氣候特征的棉花移栽機(jī)是當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要任務(wù)之一。棉花移栽機(jī)將解決傳統(tǒng)棉花栽種過程中工序多、操作繁瑣等多個制約規(guī)?；a(chǎn)的因素，有效緩解種植期間棉農(nóng)用工荒的問題。

按栽植器的機(jī)械機(jī)構(gòu)，秧苗移栽機(jī)可劃分為鉗夾式移栽機(jī)、吊籃式移栽機(jī)、撓性圓盤式移栽機(jī)、導(dǎo)苗管式移栽機(jī)和鴨嘴式移栽機(jī)[1]。本研究設(shè)計的移栽機(jī)集合了撓性圓盤式和鴨嘴式兩種特點。該棉花移栽機(jī)動力選用了農(nóng)村廣泛使用的小四輪拖拉機(jī)。小四輪拖拉機(jī)帶動整個機(jī)構(gòu)前進(jìn)，依靠地輪以及鏈輪把動力傳遞到移栽機(jī)上，偏心裝置的運動帶動移栽器做圓周式運動。通過人工配苗的方式將秧苗喂入，棉花的苗體放入配苗盤后，移栽器每次接近最低點打開，就能完成秧苗的種植。

1 移栽機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

移栽機(jī)是一套組合式裝備，包含動力機(jī)構(gòu)、苗盤機(jī)構(gòu)、喂苗機(jī)構(gòu)、秧苗傳送機(jī)構(gòu)等。在參考文獻(xiàn)[2-6]并考慮設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，開發(fā)出棉花移栽機(jī)。設(shè)計的棉花移栽機(jī)主要由主體、支撐架、投苗機(jī)構(gòu)、秧苗架、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、栽苗器、地輪和傳動系統(tǒng)等部件組成（圖1）。機(jī)架采用方形框架，結(jié)構(gòu)簡單。該機(jī)作業(yè)時，拖拉機(jī)帶動移栽機(jī)前行，地輪與地面接觸滾動產(chǎn)生動力，通過鏈傳動，按一定的傳動比關(guān)系，分別將地輪動力傳遞給投苗機(jī)構(gòu)和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)定距挖穴、準(zhǔn)確投苗、秧苗栽植、澆水等功能。牽引架總成由懸掛橫梁、懸掛與拖拉機(jī)連接機(jī)構(gòu)、地輪總成與懸梁連接機(jī)構(gòu)、移栽器總成和懸梁連接機(jī)構(gòu)組成，其各部分零件均與懸掛橫梁通過U型螺栓固定。地輪總成由地輪、地輪軸和地輪機(jī)架組成。地輪軸端由鏈輪進(jìn)行動力傳動，通過改變地輪上的鏈輪齒數(shù)，即可改變移栽機(jī)傳動比，從而改變株距。地輪機(jī)架上端為移栽深度調(diào)節(jié)裝置，其主要部分為絲杠，通過旋轉(zhuǎn)絲杠可以改變懸掛橫梁與地面的相對高度，從而改變移栽器與地面的相對高度。

放苗架總成與牽引臂通過螺栓固定在移栽器后上方，作業(yè)人員在座位上取苗。放苗盤上下面均是有一定厚度的鐵皮板，與腳架焊接為整體。放苗盤與放苗支架通過螺釘連接，調(diào)整行距時同時調(diào)整螺釘即可。投苗系統(tǒng)是一個旋轉(zhuǎn)的盤式機(jī)構(gòu)，來自地輪的運動通過水平的錐齒輪傳遞到豎直的錐齒輪軸，帶動投苗圓盤的圓周旋轉(zhuǎn)運動，當(dāng)投苗斗轉(zhuǎn)到投苗位置時，固定凸臺的頂置力使投苗斗張開，完成投苗動作，如圖2所示。

栽苗器的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖3所示。在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運動的作用下沿曲線弧擺動，四桿機(jī)構(gòu)使栽苗器保持近似垂直狀態(tài)，凸輪和拉線控制住栽苗器的閉合與張開，栽苗器移動到機(jī)構(gòu)的最低點開始分開土壤，凸輪旋轉(zhuǎn)使拉線繃緊，使栽苗器的口部張開，棉苗在自身重力作用下掉入坑穴中。栽苗器繼續(xù)運動，移動到頂端位置時凸輪作用力使拉線變松，在彈簧力作用下栽苗器口部閉合。移栽器的總成包含牽引臂、擋板、圓盤、偏心輪、凸輪、連桿機(jī)構(gòu)、鴨嘴和彈簧等部件。移栽器整體安裝在牽引臂上，隨著地輪及主機(jī)向前運動。移栽器圓盤安裝在移栽器主軸上，主軸的未端是鏈輪，地輪將旋轉(zhuǎn)運動傳遞到主傳動軸后，再將扭矩傳遞到移栽器主軸的鏈輪上，從而實現(xiàn)動力在移栽器上的傳遞。

輔助機(jī)構(gòu)由供水機(jī)構(gòu)和覆土機(jī)構(gòu)等組成，總裝配圖中未畫出。氣閥與搖桿機(jī)構(gòu)相連接，搖桿機(jī)構(gòu)的弧線式擺動實現(xiàn)了水箱的吸水與排水。覆土機(jī)構(gòu)由壓土輪、配重、螺桿和拉伸彈簧等構(gòu)成。壓土輪安裝在機(jī)構(gòu)的后部，雙輪交叉成八字形排布，完成攏土、壓土作用，旋轉(zhuǎn)螺桿能夠調(diào)整秧苗的種植深度。

2 移栽試驗結(jié)果

棉花移栽機(jī)試制完成后，在河南省南陽市紅泥灣鎮(zhèn)進(jìn)行了移栽試驗。現(xiàn)場試驗證明，該裝置可以實現(xiàn)棉花移栽。移栽過程中，能夠完成挖土、移栽、澆水和壓土等多項作業(yè)，種植均勻，深度和株距可調(diào)，種植效率高。經(jīng)過試驗獲得表1中的技術(shù)參數(shù)。

3 小結(jié)

設(shè)計的棉花移栽機(jī)能夠完成挖土、移栽、澆水和壓土等多項作業(yè)，使種植均勻，深度和株距可調(diào)，種植效率高。棉花移栽機(jī)主要由主體、支撐架、投苗機(jī)構(gòu)、秧苗架、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、栽苗器、地輪和傳動系統(tǒng)等部件組成，能夠一次性完成多項功能，株距、栽苗深度均勻一致，實現(xiàn)了棉花的輕簡機(jī)械化作業(yè)，解決了傳統(tǒng)栽種過程中多個制約規(guī)?；a(chǎn)的因素，可有效緩解種植期間棉農(nóng)用工緊缺的問題。該移栽機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)有待進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化，以提高轉(zhuǎn)動過程的平順性和操作的舒適性。

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