水稻種繩捻制機的設計研究

田家治

摘要：針對現有水稻種繩捻制機存在的問題進行改進，設計一種新型的種繩捻制機。介紹整機結構設計、工作原理及技術參數，闡述其主要工作部件的設計思路。該種繩捻制機結構合理、性能良好，是生產高質量水稻種繩的理想機具。

關鍵詞：農業機械；水稻；種繩捻制機；設計

中圖分類號：S223.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2015）04-0043-02

水稻種繩直播技術是近年來提出的一種新的水稻種植方法。種繩捻制機是水稻種繩直播技術的配套機具之一，是制作種繩的關鍵設備，其作業性能直接決定生產出來的種繩的質量，從而影響直播作業效果。參考國內外現有水稻種繩捻制機，進行改進，設計出一種新型的種繩捻制機。

1 水稻種繩捻制機的總體設計

1.1 整機結構

水稻種繩捻制機主要由涂膠機構、排種機構、種繩捻制機構、凸輪導向機構和卷繩機構五部分組成，其整體結構如圖1所示。

1.2 工作原理及過程

無紡布紙帶盤1固定在支架上，無紡布通過在電機帶動下對輥2的相對轉動傳送到涂膠機構，電機5帶動涂膠機構的上涂膠輥4將膠箱3里面的粘結劑均勻地涂在無紡布上。種箱7、肥料箱8內的種子和肥料在電機6和電機9的帶動下，通過外槽輪式窩眼排種排肥器排出，經過導種管37和導肥管36以一定的穴距和每穴粒數均勻地落在排種機構下端的同步帶34上，帶輪38在電機39的帶動下轉動，使同步帶保持與種繩前進速度相同的速度前進，下落后的種子由于擋板35的作用在同步帶上運動一段距離再以與無紡布前進速度相同的速度下落到在V型導槽33上前進的V型無紡布上，從而實現零速投種。為防止無紡布在種子和肥料落下之前加捻，設置了夾緊孔10，保證無紡布在通過夾緊孔10之后加捻。加捻后的種繩通過張力傳感器32實時監測加捻過程中種繩的張力變化情況，當發現張力過大會造成種繩斷裂時，及時停止運行，進行調試。捻繩機構由電機15驅動帶輪14轉動，帶輪14通過皮帶傳動使帶輪13轉動，帶輪13通過皮帶傳動使帶輪30轉動，帶輪30帶動帶輪31轉動，帶輪31通過皮帶傳動使帶輪12轉動，旋轉主軸11在幾個帶輪的帶動下高速旋轉，旋轉框架27安裝在旋轉主軸的末端，與旋轉主軸一起高速旋轉，從而實現對無紡布的加捻。加捻后的無紡布由末端穿出，通過導向輪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。加捻后的種繩經過導向輪16和導向輪17纏繞在種繩盤19上。凸輪導向機構23在電機24的帶動下旋轉，從而帶動移動支架20左右勻速往復運動，種繩盤19安裝在移動支架上，隨著移動支架左右往復運動，保證種繩均勻往復地纏繞在種繩盤上。電機22帶動種繩盤轉動，角位移傳感器18安裝在種繩盤內徑上，隨著種繩的纏繞，種繩盤的直徑增加，角位移變化，當種繩盤直徑到達最大極限，發出指令，停機；同時拉住剎車裝置21，使種繩盤停止轉動，防止種繩盤因為慣性旋轉造成種繩斷裂。如此，種繩捻制機完成種繩盤的制作。

2 主要技術參數

播種量：50 kg/hm2 （按千粒質量為25 g計算）；穴距：30 mm；每穴粒數：1～2粒；生產率：800～1 000 m/h；造價：1 000元左右；操作人員：1人；動力：5 kW左右；工作環境：在工廠內完成工作，既不受外界環境干擾、又不受季節時間限制。

3 主要工作部件的設計

3.1 捻繩機構

3.1.1 電機的選擇 捻繩機構的動力來源于電機15，電機15采用三相異步電動機Y90S-4，其參數為：額定功率1.1 kW，電壓380 V，頻率50 Hz，電流2.7 A，額定轉速1 800 r/min。

3.1.2 帶輪的設計 根據捻繩機構的工作原理，設計帶傳動帶動旋轉主軸旋轉。這樣能緩和載荷沖擊，過載時可引起帶在帶輪上打滑以防止其他零件的損壞，還能夠增加帶長以適應中心距較大的工作條件。

3.1.3 旋轉主軸的設計 旋轉主軸在皮帶輪的帶動下使種繩加捻，并帶動旋轉框架轉動，使種繩纏繞在種繩盤上。旋轉主軸既承受彎矩又承受轉矩，設計時需要考慮其在工作過程中對強度和剛度及振動穩定性的要求，以達到合理的結構和良好的工藝性。

3.1.4 張緊輪的設計 在旋轉框架上設計安裝了張緊輪，以保證種繩的進一步加捻，防止捻制不充分造成漏種等現象。同時，通過張緊輪的轉動，可以減少張緊輪摩擦力的作用，不影響種繩的前進速度，防止種繩拉斷，保證種繩能夠均勻地纏繞在種繩盤上，提高種繩捻制質量。

3.2 凸輪導向機構

高質量種繩盤的制備需要解決均勻纏繞種繩的問題。為此，設置了凸輪導向機構。凸輪機構簡單緊湊，只要選擇合適的凸輪輪廓曲線，就可以獲得預期的運動規律。

3.3 卷繩機構

為了有效控制種繩盤的轉速，在種繩盤轉軸的一端設置了剎車機構。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速，實現剎車。

4 結語

本文設計一種新型水稻種繩捻制機：其排種機構采用同步帶傳動，可實現種子下落到無紡布上時與無紡布的相對速度為零，使得實際落點與理論落點的落差最小，降低了穴距變異系數；其捻制機構采用連續的皮帶傳動帶動旋轉主軸旋轉，在實現旋轉機構運動穩定的同時保證了無紡布的充分加捻；在捻制機構及種繩盤處分別增加了張力傳感器及角位移傳感器裝置，在人力操作的同時實現電腦監控。該捻制機結構設計合理，操作簡單，工作性能穩定，為制造高質量的種繩奠定了堅實的基礎。

參考文獻

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[3] 陳溫福.北方水稻生產技術問答[M].北京：中國農業出版社，2004.

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