2BSD-680型電動水稻育苗播種流水線的研究設(shè)計

張 迪

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學(xué)研究院 牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157000)

0 引言

黑龍江省除少數(shù)高寒地區(qū)外均有水稻種植，由于年積溫較少，水稻種植多采用育苗移栽模式。因育苗可提前一個月在棚室內(nèi)進行，更有利于充分利用積溫，利用水稻育苗移栽種植模式可保證水稻的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，提高經(jīng)濟效益。在水稻育苗移栽種植模式中，育苗的質(zhì)量直接影響水稻機械移栽作業(yè)質(zhì)量，也將影響水稻產(chǎn)量。黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學(xué)研究院牡丹江分院根據(jù)黑龍江省水稻生產(chǎn)育秧播種的農(nóng)藝要求、工業(yè)生產(chǎn)能力及水稻種植戶的實際購買水平，在研學(xué)國內(nèi)外先進同類機型技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究設(shè)計了2BSD-680型電動水稻育苗播種流水線，該機一次作業(yè)即可完成輸入秧盤、輔底土、噴淋、播種、履土及輸出秧盤六項工序，提高了育秧播種質(zhì)量和生產(chǎn)效率，保證了秧苗機械化移栽作業(yè)質(zhì)量[1]。

1 結(jié)構(gòu)、原理及性能特點

1.1 結(jié)構(gòu)

設(shè)計思想及方案：一是為水稻工廠化育秧生產(chǎn)廠、水稻生產(chǎn)合作社和水稻種植大戶育苗播種提供水稻育苗播種流水線；二是研究設(shè)計的水稻育苗播種流水線的各項性能指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和農(nóng)藝要求；三是水稻育苗播種流水線的結(jié)構(gòu)設(shè)計先進、合理，機具使用安全可靠。

該機主要由機架、調(diào)速電機、播土總成、播種總成、覆土總成、秧盤傳輸總成、鏈條傳動總成和噴淋部件等8大部分組成(圖1)。

1.機架；2.調(diào)速電機；3.播土總成；4.播種總成；5.覆土總成；6.秧盤運輸帶總成；7.鏈條傳動總成；8.噴淋部件

1.2 原理

將按農(nóng)藝要求處理好的床土和經(jīng)過催芽處理的稻種分別裝入播土(覆土)箱和裝種箱中，將外接的自來水管與噴淋部件相接，將育秧盤放入機架上的秧盤運輸帶上，啟動調(diào)速電機驅(qū)動秧盤運輸帶總成和鏈條傳動總成工作，在育秧盤向前移動的同時，按先后順序執(zhí)行鋪底土、噴淋、播種、覆土作業(yè)，之后將播完種及覆好土的秧盤放到育秧大棚中。該流水線可一次完成輸入秧盤、輔底土、噴淋、播種、覆土及輸出秧盤六項作業(yè)。

2 技術(shù)參數(shù)

外形尺寸(長×寬×高)：4 100 mm×480 mm×1 070 mm；

結(jié)構(gòu)質(zhì)量：115 kg；

電機型號：6IK200RGN-CF調(diào)速電機；

配套動力：200 W；

主軸轉(zhuǎn)速：90～130 r·min-1；

秧盤規(guī)格(長×寬)：600 mm×280 mm；

排種器型式：膠輥毛刷式；

播土、覆土部件型式：膠帶鋼板式；

裝種箱容積：42 L；

播土箱容積：36 L；

覆土箱容積：36 L；

播土厚度：10～20 mm；

覆土厚度：6～12 mm；

生產(chǎn)率：≥680 盤·h-1；

傳動方式：調(diào)速電機、鏈條傳動；

秧盤輸送方式：三角帶輸送；

每穴粒數(shù)：3～5 ?！ぱ?1；

播種量：60～210 g·盤-1。

3 主要工作部件設(shè)計

3.1 機架

機架是整臺機具的底座，流水線上的每個工作部件都安裝在機架上。機架是由2個主梁、2個副梁、4個立柱等焊接成的矩形框架結(jié)構(gòu)。2個主梁和4個立柱選用60 mm×60 mm×3 mm的方管，2個副梁選用40 mm×40 mm×3 mm的方管。機架上分別安裝有調(diào)速電機、播土總成、播種總成、覆土總成、秧盤傳輸總成、鏈條傳動總成和噴淋部件等。

3.2 播土總成設(shè)計

1)播土總成主要由播土箱、播土驅(qū)動軸、運土輸送膠輥組合、運土輸送帶、固定架及播土量調(diào)節(jié)部件等組成。啟動調(diào)速電機后，動力通過鏈條傳動總成驅(qū)動播土驅(qū)動軸，驅(qū)動運土輸送帶實現(xiàn)播土總成工作。

2)播土量的調(diào)整(圖2)。播土總成前擋板上焊接兩個調(diào)節(jié)螺栓，松開調(diào)節(jié)螺栓上兩個蝶形螺母，將播土量調(diào)節(jié)板與運土輸送帶之間的間隙根據(jù)播土量的要求進行調(diào)節(jié)，之后將兩個蝶形螺母擰緊。當(dāng)播土量需增加時，將該間隙調(diào)大，當(dāng)播土量需減小時，將該間隙調(diào)小，此結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)播土量無級差調(diào)整。

1.蝶形螺母；2.調(diào)節(jié)螺栓；3.播土(覆土)箱前擋板；4.播土量調(diào)節(jié)板

3.3 播種總成

1)播種總成的作用是對播好床土和噴淋后的秧盤(缽盤)進行播種。由播種總成前后板焊合、播種動力軸、播種輥組合、左右固定座焊合及播種量調(diào)節(jié)部件等組成。啟動調(diào)速電機后，動力通過鏈條傳動總成驅(qū)動播種動力軸運轉(zhuǎn)，帶動播種輥轉(zhuǎn)動實現(xiàn)育秧播種作業(yè)。

2)播種量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)(圖3)。松開播種箱前板兩個調(diào)節(jié)螺栓上的蝶形螺母，將播種量調(diào)節(jié)毛刷與播種輥之間的間隙根據(jù)播種量的要求調(diào)至適合位置，之后將兩個蝶形螺母擰緊即可。當(dāng)播種量需增加時，將該間隙調(diào)大，當(dāng)播種量需減小時，將該間隙調(diào)小，此結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)播種量無級差調(diào)整。

1.播種總成前板；2蝶形螺母；3.調(diào)節(jié)螺栓；4.播種量調(diào)節(jié)毛刷

3)播種總成設(shè)計安裝了兩種形式的播種輥，其一是外槽輪式播種輥(圖4)，用于機插秧盤育秧播種作業(yè)；其二是窩眼式播種輥(圖5)，用于缽育秧盤的育秧播種作業(yè)。

圖4 外槽輪式播種輥

圖5 窩眼式播種輥

3.4 噴淋部件

噴淋部件的作用是對播好床土的秧盤(缽盤)進行噴淋。噴淋部件由噴淋管、噴管固定座、控制閥門和水管等組成。機具作業(yè)時將噴淋部件的水管與供水管連接，打開控制閥門即可進行作業(yè)。

3.5 裝種箱

裝種箱的作用是裝入經(jīng)過催芽處理后的稻種，供播種總成作業(yè)使用。裝種箱外型設(shè)計為矩型，由1.2 mm鋼板制作，容積為36 L。裝種箱底部與播種總成通過4組螺栓連接，能實現(xiàn)流水線供種和播種。如圖6所示，將裝種箱底面設(shè)計為留有寬度為30 mm的開口，與播種總成相通，其目的是裝種箱中的種子重量大部由裝種箱擔(dān)當(dāng)，播種總成中的播種輥只承擔(dān)需要播種部分種子的重量，如此可減少種子對播種輥的壓強，進而降低傷種率，提高了育秧播種的質(zhì)量。

1.種箱前擋板；2.種箱后擋板

3.6 輸送皮帶總成設(shè)計

輸送皮帶總成由皮帶輪、傳動軸、軸承、軸承座及輸送皮帶等組成，其功用是輸入送秧(缽盤)進行播土、播種及覆土等作業(yè)。

4 主要工作部件的設(shè)計計算

2BSD-680型電動水稻育苗播種流水線傳動總成(圖7)由一套雙鏈輪、一套三鏈輪、四個單鏈輪及四套鏈條等組成，其功用是將調(diào)速電機傳出的動力傳送到每個工作部件上。

1.調(diào)速電機；2.播種總成3；3.播土、覆土總成a；4.輸送皮帶輪總成；5.播土、覆土總成b

圖7中所示的鏈輪的齒數(shù)分別為：za=zb=12；zc=zd=ze=zf=zg=zh=13。

4.1 生產(chǎn)率

1)輸送皮帶輥傳動比i4為

(1)

2)輸送皮帶輥的轉(zhuǎn)數(shù)n4

n4=na·i4

(2)

式中na—調(diào)速電機輸出轉(zhuǎn)速，r·min-1。

已知na=40 r·min-1，將已知數(shù)據(jù)代入式(2)，得n4=37 r·min-1。

3)輸送皮帶輥的線速度v運

(3)

式中D—輸送皮帶輥直徑，mm。

已知D=60 mm，將已知數(shù)據(jù)代入式(3)，得v運=116 mm·s-1。

4)育秧播種流水線的生產(chǎn)率η

(4)

式中L—秧盤長度，mm。

已知機插秧盤規(guī)格(長×寬)600 mm×280 mm，即L=600 mm。將已知數(shù)據(jù)代入式(4)，得盤η=696 盤·h-1。

4.2 播種量

1)外槽輪式播種輥的播種量的計算

m=n·W·T·N·q

(5)

式中m—播種量，g；

n—播種輥轉(zhuǎn)速，r·min-1；

W—播種輥凹槽數(shù)量，個；

T—播種輥播種位置數(shù)量，個；

N—每個播種位置平均充種數(shù)量，個；

q—水稻種子的千粒重，g。

已知W=8個，T=35個，N=4個,據(jù)相關(guān)資料可知，q=33.4 g。

當(dāng)n=20 r·min-1時，將已知數(shù)據(jù)帶入式(5)得m槽1=748 g。

當(dāng)n=37 r·min-1(max)時，將已知數(shù)據(jù)帶入式(5)，得m槽2=1 384 g。

2)窩眼式播種輥的播種量

m=n·W2·T2·N2·q

(6)

式中m—播種量，g；

n—播種輥轉(zhuǎn)速，r·min-1；

W2—播種孔排數(shù)，個；

T2—播種輥播種孔數(shù)量，個；

N2—每個播種孔平均充種數(shù)量，個；

q—水稻種子的千粒重,g。

已知W2=8個，T2=18個，N2=4個,據(jù)相關(guān)資料可知，q=33.4 g。

當(dāng)n=20 r·min-1時，將已知數(shù)據(jù)帶入式(6)，得m孔1=385 g。

當(dāng)n=37 r·min-1(max)時，將已知數(shù)據(jù)帶入式(6)，得m孔2=712 g。

5 結(jié)語

跟據(jù)黑龍江省水稻生產(chǎn)現(xiàn)狀、經(jīng)濟條件、育秧播種的農(nóng)藝要求及國內(nèi)外水稻育秧播種機的發(fā)展現(xiàn)狀，研究設(shè)計了2BSD-680型電動水稻育苗播種流水線。該流水線一次作業(yè)即可完成對育秧(缽)盤的運盤、播土、噴淋、播種、覆土和出盤等工序。本流水線通過轉(zhuǎn)換播種總成的播種輥可實現(xiàn)缽育秧盤和機插秧盤的育秧播種作業(yè)；通過調(diào)整電機轉(zhuǎn)速可實現(xiàn)作業(yè)速度及播種量的調(diào)整。通過機電一體化設(shè)計，機具作業(yè)時運行平穩(wěn)，無污染，作業(yè)質(zhì)量好，生產(chǎn)效率及可靠性高，各項性能指標(biāo)均達到設(shè)計要求。該機適用于黑龍江省墾區(qū)、水稻生產(chǎn)機械化程度較高的合作社、專業(yè)戶及水稻工廠化育秧的水稻苗床育秧播種作業(yè)。