負(fù)壓吸種與正壓卸種穴盤播種裝置的設(shè)計(jì)

李正仁

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

0 引言

中國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)日益發(fā)展的今天，在國(guó)家政策和資金的支助下，一些地方快速、大量興起育苗場(chǎng)。穴盤精量播種機(jī)是工廠化設(shè)施園藝生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備[1-2]。目前,國(guó)內(nèi)農(nóng)機(jī)市場(chǎng)缺少價(jià)格低、操作簡(jiǎn)單、效果好的氣吸式穴盤播種機(jī)。育苗場(chǎng)規(guī)模化生產(chǎn)中，穴盤育苗技術(shù)起到關(guān)鍵作用，可以有效控制秧苗的生長(zhǎng)環(huán)境，穴盤播種技術(shù)在穴盤育苗技術(shù)中起到?jīng)Q定性作用。

穴盤播種技術(shù)是一種新的育苗技術(shù)，它是采用分格室形式播種，播種時(shí)每個(gè)格室一粒種子，出苗時(shí)每個(gè)格室一株，達(dá)到精確播種目的，有效解決因種子價(jià)格昂貴造成浪費(fèi)的現(xiàn)象，大大提高種子利用率[3-4]。

穴盤播種裝置是播種機(jī)的核心工作部件，為提高穴盤播種機(jī)的卸種率、吸嘴充種率，降低空穴率和重播率，采用消化吸收國(guó)外有關(guān)先進(jìn)技術(shù)和自主創(chuàng)新相結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)一種負(fù)壓吸種與正壓卸種穴盤播種裝置?？商娲M(jìn)口產(chǎn)品，節(jié)約購(gòu)機(jī)資金，有效促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和規(guī)?；l(fā)展。

1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)

如圖1所示，負(fù)壓吸種與正壓卸種穴盤播種裝置能夠?qū)崿F(xiàn)精確播種，該裝置主要包括機(jī)架、振動(dòng)電機(jī)、種盤、風(fēng)壓吸嘴、吸盤、手柄、移位搖桿、穴盤、吸盤氣管、正壓常閉氣閥、正壓氣管、氣管換位器、負(fù)壓氣管、風(fēng)機(jī)、負(fù)壓常開氣閥等。

1.機(jī)架；2.振動(dòng)電機(jī)；3.種盤；4.風(fēng)壓吸嘴 ；5.吸盤；6.手柄；7.移位搖桿；8.穴盤；9.吸盤氣管；10.正壓常閉氣閥；11.正壓氣管；12.氣管換位器；13.負(fù)壓氣管；14.風(fēng)機(jī)；15.負(fù)壓常開氣閥

1.2 工作原理

負(fù)壓吸種與正壓卸種穴盤播種裝置作業(yè)時(shí)，風(fēng)機(jī)、振動(dòng)電機(jī)接通電源，振動(dòng)電機(jī)安裝在種盤下方，帶動(dòng)種盤振動(dòng)，能使種子跳動(dòng)、分離不堆積，利于種子吸附。握住手柄，在移位搖桿控制下，將吸盤移動(dòng)到種盤內(nèi)部，風(fēng)壓吸嘴安裝在吸盤下方，此時(shí)風(fēng)壓吸嘴與種子接觸，風(fēng)機(jī)通過負(fù)壓常開氣閥、負(fù)壓氣管、吸盤氣管將吸盤內(nèi)部氣壓吸成負(fù)壓，風(fēng)壓吸嘴將種盤內(nèi)種子吸上。握住手柄，在移位搖桿控制下，將吸盤移動(dòng)到穴盤上方，風(fēng)壓吸嘴置于穴盤穴坑內(nèi)，此時(shí)吸盤接觸正壓常閉氣閥，接觸后正壓常閉氣閥為打開狀態(tài)，負(fù)壓常開氣閥為關(guān)閉狀態(tài)。風(fēng)機(jī)通過正壓常閉氣閥、正壓氣管、吸盤氣管將空氣吹入氣盤成正壓，將風(fēng)壓吸嘴上種子吹到穴盤穴坑內(nèi)，保證卸種率。依次循環(huán)操作，完成作業(yè)。

負(fù)壓吸種與正壓卸種穴盤播種裝置可以降低空穴率、重播率及勞動(dòng)強(qiáng)度，提高播種效率，農(nóng)戶易上手，滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、價(jià)格低、故障少的要求。

2 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

風(fēng)機(jī):750 W；

電源：220 V；

吸種氣盤(長(zhǎng)×寬)：540 mm×280 mm；

工作效率：≥350盤·h-1；

卸種率：100%；

吸嘴充種率：≥99%；

重種率：≤1%。

3 主要工作部件的設(shè)計(jì)

3.1 機(jī)架的設(shè)計(jì)

如圖1所示，負(fù)壓吸種與正壓卸種穴盤播種裝置的機(jī)架是整機(jī)的骨架，主要起到支撐作用，其他工作部件安裝在機(jī)架上，形成一個(gè)完整的機(jī)型。

機(jī)架是由型材焊接形成的框架，機(jī)架上安裝有振動(dòng)電機(jī)、種盤、移位搖桿、穴盤、吸盤氣管、正壓常閉氣閥、正壓氣管、氣管換位器、負(fù)壓氣管、負(fù)壓常開氣閥等工作部件。

3.2 種盤的設(shè)計(jì)

如圖2所示，種盤是負(fù)壓吸種與正壓卸種穴盤播種裝置關(guān)鍵部件，種盤材料為雪弗板，雪弗板具有不變形、不開裂等性能。可以根據(jù)不同的穴盤替換不同的種盤，種盤有72孔 、50孔、32孔,種盤長(zhǎng)L=540 mm，寬B=280 mm。

圖2 種盤

種盤安裝在種盤底板上，種盤底板固定安裝在機(jī)架上，種盤底板下方安裝有振動(dòng)電機(jī)，振動(dòng)電機(jī)采用偏心結(jié)構(gòu)，振動(dòng)頻率能夠滿足種子在種盤內(nèi)不斷跳動(dòng)且跳不出種盤，利于種子吸附，吸嘴充種率≥99%，重播率≤1%。

3.3 吸盤的設(shè)計(jì)

吸盤主要是通過風(fēng)壓來吸附、卸下種子，吸盤材料是亞克力，具有較好的透明性、化學(xué)穩(wěn)定性、易加工、外觀優(yōu)美等優(yōu)點(diǎn)。

吸盤是由6塊不同形狀的亞克力板制作而成，吸盤下面安裝有風(fēng)壓吸嘴，如圖3所示。風(fēng)壓吸嘴上端材料是尼龍，尼龍材料具有耐熱、抗壓強(qiáng)度好、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。風(fēng)壓吸嘴下端材料為不銹鋼，可根據(jù)不同種子配裝不同吸嘴。吸嘴斜面與水平面之間有夾角，根據(jù)種子的不同可以任意調(diào)整吸嘴角度，吸嘴角度為α，其調(diào)節(jié)范圍在0°～65°之間，根據(jù)蔬菜種子大小調(diào)節(jié)吸嘴角度。蔬菜種子相對(duì)較大時(shí)，吸嘴角度越大，蔬菜種子相對(duì)較小時(shí)，吸嘴角度越小，能更好地吸附種子 ，提高吸嘴充種率。

圖3 風(fēng)壓吸嘴

3.4 移位搖桿、風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)

吸盤是通過移位搖桿在種盤與穴盤之間來回變換的，移位搖桿材料是彩色亞克力，移位搖桿一端固定在機(jī)架上，另一端固定在吸盤上，組成一個(gè)連桿結(jié)構(gòu)。

風(fēng)機(jī)是最重要的工作部件，是通過正壓常閉氣閥、負(fù)壓常開氣閥控制風(fēng)壓來實(shí)現(xiàn)正負(fù)壓，當(dāng)處于負(fù)壓時(shí)吸附種子、正壓時(shí)卸下種子。

為了節(jié)約能源和減小噪聲危害，在滿足所需風(fēng)量和風(fēng)壓的前提下，應(yīng)盡可能選用效率高、噪聲低的風(fēng)機(jī)?？紤]到管道系統(tǒng)可能漏風(fēng)，部分阻力計(jì)算難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)，為了運(yùn)行可靠，選用的風(fēng)量和風(fēng)壓應(yīng)大于計(jì)算風(fēng)量和風(fēng)壓。

如圖4所示，吸盤吸種時(shí)，負(fù)壓常開氣閥處于開啟狀態(tài)，風(fēng)機(jī)通過線路一、負(fù)壓氣管、氣管轉(zhuǎn)換器、吸盤氣管使吸盤產(chǎn)生負(fù)壓，實(shí)現(xiàn)吸種。卸種時(shí)，吸盤移動(dòng)到正壓常閉氣閥處，此時(shí)風(fēng)機(jī)正壓常閉氣閥處開啟，風(fēng)機(jī)通過線路二、正壓氣管、氣管轉(zhuǎn)換器、吸盤氣管將正壓吹入吸盤，實(shí)現(xiàn)卸種。通過風(fēng)機(jī)的正負(fù)壓來實(shí)現(xiàn)吸種和卸種。

圖4 風(fēng)機(jī)工作示意圖

4 創(chuàng)新點(diǎn)

設(shè)計(jì)的負(fù)壓吸種與正壓卸種穴盤播種裝置具有如下創(chuàng)新點(diǎn)：

1)吸盤風(fēng)壓吸嘴下端面呈斜面狀，斜面與水平面之間夾角在0°～65°之間，能更好地吸附種子，提高吸嘴充種率，可以根據(jù)不同蔬菜種子更換不同風(fēng)壓吸嘴，種子越大，吸嘴角度越大，種子越小，吸嘴角度越小。

2)該裝置采用負(fù)壓吸種與正壓卸種組合式穴盤播種技術(shù)，此技術(shù)能夠使風(fēng)壓吸嘴充種率達(dá)到99%以上，卸種率100%，正壓與負(fù)壓都是通過同一風(fēng)機(jī)來控制，操作方便。

3)振動(dòng)式種盤是采用偏心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過振動(dòng)試驗(yàn)，經(jīng)測(cè)試后得到合適匹配的振動(dòng)頻率，以保證種子在種盤內(nèi)振動(dòng)不被破壞，使種子更好地與風(fēng)壓吸嘴接觸，保證吸嘴充種率。

5 使用與調(diào)整

選擇負(fù)壓吸種與正壓卸種穴盤播種裝置安裝位置時(shí)，首先考慮種源、動(dòng)力源等因素，布局合理，方便安裝。

開機(jī)前檢查振動(dòng)電機(jī)的安裝位置，振動(dòng)電機(jī)應(yīng)該安裝在種盤中心處，如偏離，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，避免振動(dòng)不均勻，影響種子吸附。

開機(jī)前檢查風(fēng)壓吸嘴是否出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)堵塞，應(yīng)及時(shí)更換，避免出現(xiàn)漏播現(xiàn)象。

安裝完成后，檢查各個(gè)部件之間間隙，各緊固件緊固情況，如發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)修正。

空轉(zhuǎn)試運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間5 min，檢查風(fēng)機(jī)正壓、負(fù)壓出風(fēng)情況及各部件運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

空轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)正常后，再做負(fù)荷實(shí)驗(yàn)，根據(jù)不同的種子，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，達(dá)到最佳效果。

作業(yè)時(shí)，應(yīng)避免雜物進(jìn)入種盤，以免影響播種效果。

6 結(jié)論

負(fù)壓吸種與正壓卸種穴盤播種技術(shù)及產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，符合國(guó)家技術(shù)產(chǎn)品發(fā)展政策,滿足農(nóng)戶需求。負(fù)壓吸種與正壓卸種穴盤播種裝置具有作業(yè)效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、價(jià)格低、故障少的特點(diǎn)。風(fēng)機(jī)正壓風(fēng)力將種子吹到穴盤內(nèi)，吸嘴充種率≥99%，重播率≤1%，風(fēng)機(jī)負(fù)壓風(fēng)力將種子吸到吸嘴上，吸嘴充種率達(dá)到99%以上，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。