水稻育苗基質板成型機的設計

丁偉　張馨月　孫京

摘要：水稻是我國三大糧食作物之一，占糧食產總量的40%。傳統(tǒng)的水稻育秧往往需要采用大量山地腐殖土和優(yōu)質旱田土做育苗床土，導致大面積土壤耕作層及生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞。通過反復試驗，重點圍繞配方的創(chuàng)新改進，在進行多次試驗的基礎上新增加了發(fā)酵玉米秸稈、碳化稻殼等6種以上有機復合物及氨基酸類營養(yǎng)成分，合成具有土壤特性的“水稻無土育苗基質板”，從而攻克了多年沒有解決的難題。另外，在研發(fā)水稻育苗基質板生產工藝及設備時，新增加了高溫的烘干加工工藝，使生產出的基質板中各種病菌、害蟲及雜草等有害物質全部被殺滅，確保了水稻的有機綠色育壯苗，同時也節(jié)省了費用和人工。本文設計了一款新型水稻育苗基質板成型機。

關鍵詞：水稻育苗基質板;成型;液壓

中圖分類號：S22

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191115026

引言

水稻育苗基質板有如下技術優(yōu)點：使用育苗基質板育苗，解決了隨意取土破壞環(huán)境的問題;利用秸稈制板，減少了焚燒秸稈產生的環(huán)境污染;基質板是在高溫環(huán)境下生產，能夠對基質板進行消毒，徹底殺滅對農作物生長有害的各種病菌、草籽和蟲卵，可以防治病蟲害;基質板富含氮、磷、鉀及多種微量元素，理化性狀優(yōu)良，秧苗在生長初營養(yǎng)充足期根系發(fā)達，同畝水稻產量能夠增加2.8%～8.5%[1];緩苗時間短，比常規(guī)秧苗緩苗時間減少3～5d。經過實地調研，種植農戶所需基質板種植幅面多為580×280（mm），厚度大約在10～15mm。根據(jù)這一參數(shù)設計水稻育苗基質板成型機。

1 成型機的結構設計

1.1 成型機的整體結構設計

基質板壓制過程需要提供較大的外力，所以成型機動力系統(tǒng)選用液壓傳動，液壓傳動系統(tǒng)運行平穩(wěn)，便于控制，并且能夠提供較大的工作壓力。

成型機采用臥式結構設計，基質板成型方向為水平方向，此設計可以增加單次沖壓過程基質板成型數(shù)量，模具板帶有加熱裝置，成型過程中對基質板可以進行高溫消毒處理。成型機主要由2根水平放置的支撐柱連接左右兩側支架形成受力骨架，并且加裝有進料車，上、下滑動擋板，推料機構和出料機構，其中進料車的直線運動方式為電機減速器驅動，為了更好的讓物料均勻的落入模具型腔內，進料車內部加裝攪拌裝置，配置攪拌電機減速器。其余直線運動動作由液壓驅動，液壓缸執(zhí)行，包含主油缸、推料油缸、下滑動擋板油缸和出料油缸。具體結構如圖1。

1.2 進料車的結構設計

進料車主要完成成型機的進料工作，同時在基質板成型過程中充當上滑動板。行走方式為行走電機減速器驅動鏈輪帶動齒輪齒條嚙合，物料內部攪拌方式為多軸式鏈輪傳動，由攪拌電機減速器驅動。具體結構包括齒條支架、行走電機減速器、進料車、攪拌軸、攪拌電機減速器、齒輪、行走傳動軸具體結構如圖2。

1.3 機構連續(xù)動作順序分析

機構初始工作準備狀態(tài)：主油缸退回同時帶動模具拉開，下滑動擋板退回至左側極點，推料油缸退回至上端極點，出料機構位置在模具正下方，進料車裝滿物料行走至左側極點位置。

工作步驟：

下滑動擋板油缸頂出，將下滑動板推出，封住模具底部;

進料車行走至中間位置，將出料口對準模具型腔，同時攪拌電機減速器開始工作將物料均勻的裝入模板中;

進料車行走至右側極限位置，帶動上滑動板向右運動至模具板上方，密封住模具上部，形成完整的模具密封型腔;

主油缸頂出，擠壓模具板，壓力從右側模具板傳遞至左側，保壓30s，完成基質板壓制過程。

主油缸退回，帶動模具拉開，進料車行走至左側極限位置，下滑動板油缸退回帶動下滑動板退回至左側極限位置，此時模具型腔上下貫通;

推料油缸頂出將推料機構推出至模具型腔內部，將成型的基質板對出模具板，掉落至出料機構中，推料機構退回至上端極點;

出料油缸頂出，將帶有基質板的出料機構頂出至機床側面，完成整個基質板成型過程，如此循環(huán)。

1.4 主要部件參數(shù)設計

1.4.1 電機總功率計算

總功率N=P*Q/（60η） KW;

其中壓力P為22MP，流量Q為48 L/min，η油[LL]泵總效率為0.8，總功率為22KW。

1.4.2 成型機機電部分技術參數(shù)匯總

根據(jù)基質板成型參數(shù)要求，設計的成型機機電部分技術參數(shù)，整理如表1。

2 液壓系統(tǒng)部分參數(shù)及原理設計

2.1 液壓油缸的內徑、活塞桿直徑計算

液壓油缸內徑D= 4FπPη+d2

兩腔面積比φ=D2D2-d2

式中F為公稱力，η為工作效率，D為液壓油缸活塞直徑，d為活塞桿直徑，φ為兩腔面積比，在壓力大于20MP的情況下取值為2

2.1.1 主油缸活塞直徑計算

主油缸的公稱力F=2500KN 工作效率η為0.9，帶入公式計算得出主油缸內徑D為350mm，油缸活塞桿直徑為200mm。

2.1.2 推料油缸活塞直徑計算

送料缸的公稱力F=25KN，工作效率η為0.9，帶入公式計算得出送料油缸的內徑D為40mm，油缸活塞桿直徑為20mm。

2.1.3 下滑動板油缸活塞直徑計算

下滑動板的公稱力F=50KN，工作效率η為0.9，帶入公式計算得出頂出油缸的活塞直徑D為50mm，油缸活塞桿直徑為25mm。

2.1.4 出料油缸活塞直徑計算

出料機構的公稱力F=20KN，工作效率η為0.9，帶入公式計算得出頂出油缸的活塞直徑D為35mm，油缸活塞桿直徑為18mm。

2.2液壓系統(tǒng)參數(shù)匯總

水稻育苗基質板成型機液壓系統(tǒng)設計技術參數(shù)整理如表2。

2.3 液壓系統(tǒng)原理圖

液壓控制原件采用電磁換控制，外部位移接近傳感器提供信號源對電路部分控制進行通斷，經過控制中心的點信號處理，反饋到液壓執(zhí)行原件，整個成型機為全自動控制，液壓原理圖如圖3。

參考文獻

[1] 燕軍城，楊衛(wèi)斌，王龍.水稻應用營養(yǎng)基質板育秧試驗總結.北方水稻，2019（1）：36-37.

作者簡介：

丁偉（1987-），男，工程師。研究方向：農業(yè)固體有機廢棄物的處理、利用以及相關設備的設計。