水稻種繩捻制機(jī)的設(shè)計(jì)研究

田家治

摘要：針對(duì)現(xiàn)有水稻種繩捻制機(jī)存在的問題進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)一種新型的種繩捻制機(jī)。介紹整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作原理及技術(shù)參數(shù)，闡述其主要工作部件的設(shè)計(jì)思路。該種繩捻制機(jī)結(jié)構(gòu)合理、性能良好，是生產(chǎn)高質(zhì)量水稻種繩的理想機(jī)具。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械；水稻；種繩捻制機(jī)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：S223.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2015）04-0043-02

水稻種繩直播技術(shù)是近年來提出的一種新的水稻種植方法。種繩捻制機(jī)是水稻種繩直播技術(shù)的配套機(jī)具之一，是制作種繩的關(guān)鍵設(shè)備，其作業(yè)性能直接決定生產(chǎn)出來的種繩的質(zhì)量，從而影響直播作業(yè)效果。參考國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有水稻種繩捻制機(jī)，進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一種新型的種繩捻制機(jī)。

1 水稻種繩捻制機(jī)的總體設(shè)計(jì)

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

水稻種繩捻制機(jī)主要由涂膠機(jī)構(gòu)、排種機(jī)構(gòu)、種繩捻制機(jī)構(gòu)、凸輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和卷繩機(jī)構(gòu)五部分組成，其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 工作原理及過程

無(wú)紡布紙帶盤1固定在支架上，無(wú)紡布通過在電機(jī)帶動(dòng)下對(duì)輥2的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)傳送到涂膠機(jī)構(gòu)，電機(jī)5帶動(dòng)涂膠機(jī)構(gòu)的上涂膠輥4將膠箱3里面的粘結(jié)劑均勻地涂在無(wú)紡布上。種箱7、肥料箱8內(nèi)的種子和肥料在電機(jī)6和電機(jī)9的帶動(dòng)下，通過外槽輪式窩眼排種排肥器排出，經(jīng)過導(dǎo)種管37和導(dǎo)肥管36以一定的穴距和每穴粒數(shù)均勻地落在排種機(jī)構(gòu)下端的同步帶34上，帶輪38在電機(jī)39的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，使同步帶保持與種繩前進(jìn)速度相同的速度前進(jìn)，下落后的種子由于擋板35的作用在同步帶上運(yùn)動(dòng)一段距離再以與無(wú)紡布前進(jìn)速度相同的速度下落到在V型導(dǎo)槽33上前進(jìn)的V型無(wú)紡布上，從而實(shí)現(xiàn)零速投種。為防止無(wú)紡布在種子和肥料落下之前加捻，設(shè)置了夾緊孔10，保證無(wú)紡布在通過夾緊孔10之后加捻。加捻后的種繩通過張力傳感器32實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加捻過程中種繩的張力變化情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)張力過大會(huì)造成種繩斷裂時(shí)，及時(shí)停止運(yùn)行，進(jìn)行調(diào)試。捻繩機(jī)構(gòu)由電機(jī)15驅(qū)動(dòng)帶輪14轉(zhuǎn)動(dòng)，帶輪14通過皮帶傳動(dòng)使帶輪13轉(zhuǎn)動(dòng)，帶輪13通過皮帶傳動(dòng)使帶輪30轉(zhuǎn)動(dòng)，帶輪30帶動(dòng)帶輪31轉(zhuǎn)動(dòng)，帶輪31通過皮帶傳動(dòng)使帶輪12轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)主軸11在幾個(gè)帶輪的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)框架27安裝在旋轉(zhuǎn)主軸的末端，與旋轉(zhuǎn)主軸一起高速旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)紡布的加捻。加捻后的無(wú)紡布由末端穿出，通過導(dǎo)向輪26纏繞在張緊輪25上，張緊輪25安裝在行星齒輪28上，行星齒輪28由軸29帶動(dòng)。加捻后的種繩經(jīng)過導(dǎo)向輪16和導(dǎo)向輪17纏繞在種繩盤19上。凸輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)23在電機(jī)24的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)移動(dòng)支架20左右勻速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，種繩盤19安裝在移動(dòng)支架上，隨著移動(dòng)支架左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)，保證種繩均勻往復(fù)地纏繞在種繩盤上。電機(jī)22帶動(dòng)種繩盤轉(zhuǎn)動(dòng)，角位移傳感器18安裝在種繩盤內(nèi)徑上，隨著種繩的纏繞，種繩盤的直徑增加，角位移變化，當(dāng)種繩盤直徑到達(dá)最大極限，發(fā)出指令，停機(jī)；同時(shí)拉住剎車裝置21，使種繩盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)，防止種繩盤因?yàn)閼T性旋轉(zhuǎn)造成種繩斷裂。如此，種繩捻制機(jī)完成種繩盤的制作。

2 主要技術(shù)參數(shù)

播種量：50 kg/hm2 （按千粒質(zhì)量為25 g計(jì)算）；穴距：30 mm；每穴粒數(shù)：1～2粒；生產(chǎn)率：800～1 000 m/h；造價(jià)：1 000元左右；操作人員：1人；動(dòng)力：5 kW左右；工作環(huán)境：在工廠內(nèi)完成工作，既不受外界環(huán)境干擾、又不受季節(jié)時(shí)間限制。

3 主要工作部件的設(shè)計(jì)

3.1 捻繩機(jī)構(gòu)

3.1.1 電機(jī)的選擇 捻繩機(jī)構(gòu)的動(dòng)力來源于電機(jī)15，電機(jī)15采用三相異步電動(dòng)機(jī)Y90S-4，其參數(shù)為：額定功率1.1 kW，電壓380 V，頻率50 Hz，電流2.7 A，額定轉(zhuǎn)速1 800 r/min。

3.1.2 帶輪的設(shè)計(jì) 根據(jù)捻繩機(jī)構(gòu)的工作原理，設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)主軸旋轉(zhuǎn)。這樣能緩和載荷沖擊，過載時(shí)可引起帶在帶輪上打滑以防止其他零件的損壞，還能夠增加帶長(zhǎng)以適應(yīng)中心距較大的工作條件。

3.1.3 旋轉(zhuǎn)主軸的設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)主軸在皮帶輪的帶動(dòng)下使種繩加捻，并帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)框架轉(zhuǎn)動(dòng)，使種繩纏繞在種繩盤上。旋轉(zhuǎn)主軸既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮其在工作過程中對(duì)強(qiáng)度和剛度及振動(dòng)穩(wěn)定性的要求，以達(dá)到合理的結(jié)構(gòu)和良好的工藝性。

3.1.4 張緊輪的設(shè)計(jì) 在旋轉(zhuǎn)框架上設(shè)計(jì)安裝了張緊輪，以保證種繩的進(jìn)一步加捻，防止捻制不充分造成漏種等現(xiàn)象。同時(shí)，通過張緊輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以減少?gòu)埦o輪摩擦力的作用，不影響種繩的前進(jìn)速度，防止種繩拉斷，保證種繩能夠均勻地纏繞在種繩盤上，提高種繩捻制質(zhì)量。

3.2 凸輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

高質(zhì)量種繩盤的制備需要解決均勻纏繞種繩的問題。為此，設(shè)置了凸輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，只要選擇合適的凸輪輪廓曲線，就可以獲得預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

3.3 卷繩機(jī)構(gòu)

為了有效控制種繩盤的轉(zhuǎn)速，在種繩盤轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)置了剎車機(jī)構(gòu)。通過和種繩盤連接的摩擦輪與剎車裝置的底盤之間的摩擦作用控制轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)剎車。

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)一種新型水稻種繩捻制機(jī)：其排種機(jī)構(gòu)采用同步帶傳動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)種子下落到無(wú)紡布上時(shí)與無(wú)紡布的相對(duì)速度為零，使得實(shí)際落點(diǎn)與理論落點(diǎn)的落差最小，降低了穴距變異系數(shù)；其捻制機(jī)構(gòu)采用連續(xù)的皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)主軸旋轉(zhuǎn)，在實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定的同時(shí)保證了無(wú)紡布的充分加捻；在捻制機(jī)構(gòu)及種繩盤處分別增加了張力傳感器及角位移傳感器裝置，在人力操作的同時(shí)實(shí)現(xiàn)電腦監(jiān)控。該捻制機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)單，工作性能穩(wěn)定，為制造高質(zhì)量的種繩奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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Abstract： To solve the existing problems of rice seed rope twisting machine， a new type of seed rope twisting machine is designed. In the article， it introduces the structure design of the whole machine， operation theory and technique parameters， and expounds the design thought of main working parts. The machine's structure is logical， its performance is good； it is ideal machinery for producing high quality rice seed rope.

Key words： agricultural machinery； rice； seed rope twisting machine； design