水稻工廠化育苗播種線填土裝置的設(shè)計(jì)研究

趙鳳芹

摘 要：水稻育苗播種是將營(yíng)養(yǎng)土裝入不同規(guī)格、不同材料制成的容器中，播入種子而培育成秧苗。其中填土作為育苗生產(chǎn)線上第一道工序，在整個(gè)播種流程中顯得尤為重要。為此設(shè)計(jì)一種育苗生產(chǎn)線上的填土裝置，該裝置集填土、刮土和密實(shí)三道工序于一體，通過(guò)光電控制、聯(lián)動(dòng)撥土滾輪和穴盤(pán)的準(zhǔn)確相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)填土量的要求，以滿足現(xiàn)代化育苗播種技術(shù)的需求。

關(guān)鍵詞：水稻育苗播種；填土裝置；設(shè)計(jì)研究

中圖分類(lèi)號(hào)：S223.13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.07.005

水稻育苗播種是一項(xiàng)勞動(dòng)強(qiáng)度大、費(fèi)時(shí)、技術(shù)性強(qiáng)的工作。傳統(tǒng)的育種方法通常是露天作業(yè)，包括人工整地、松土、開(kāi)畦、播種、覆土、施肥等。然而這種育苗方式往往受人為因素或自然災(zāi)害的影響，使得育苗時(shí)間長(zhǎng)、質(zhì)量差、失誤多，很難滿足商業(yè)化的要求和持續(xù)推廣。工廠化育苗與常規(guī)育苗方式相比，具有秧苗生長(zhǎng)速度快、土地利用率高、工作量減少、節(jié)約種子、可全年育苗等優(yōu)點(diǎn)。填土作為工廠化育苗生產(chǎn)線上的第一道工序，在整個(gè)工廠化育苗生產(chǎn)過(guò)程中非常重要。為此設(shè)計(jì)一種工廠化育苗生產(chǎn)線上的填土裝置，以滿足現(xiàn)代化播種技術(shù)的需求。

1 總體結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程

工廠化育苗生產(chǎn)線工藝流程如下：穴盤(pán)上機(jī)→填土→刮平→密實(shí)→壓穴→播種→覆土→噴灌→穴盤(pán)下機(jī)。填土工藝作為播種裝備的第一關(guān)，在整個(gè)育苗生產(chǎn)線上具有重要地位。該研究設(shè)計(jì)的填土裝置包括填土、刮平、密實(shí)三道工序。

1.1 填土裝置

包括動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)、穴盤(pán)主輸送機(jī)、營(yíng)養(yǎng)土輸送機(jī)、電控箱、填土箱、聯(lián)動(dòng)撥土滾輪、刮土機(jī)構(gòu)、密實(shí)機(jī)構(gòu)、機(jī)架等。動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)位于機(jī)架下方，通過(guò)電機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、鏈條等帶動(dòng)營(yíng)養(yǎng)土輸送帶和聯(lián)動(dòng)撥土滾輪運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)速度和撥土量的調(diào)節(jié)。總體技術(shù)指標(biāo)如下：整機(jī)外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）2400 mm×1400 mm×1800 mm；填土生產(chǎn)率為400盤(pán)/h；穴盤(pán)參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)50穴，尺寸為540 mm×280 mm×115 mm，底部排水孔直徑10 mm；幅寬為650 mm；填土箱容積為0.1 m3。

1.2 工作過(guò)程

填土箱中的營(yíng)養(yǎng)土在聯(lián)動(dòng)撥土滾輪的帶動(dòng)下，掉落在營(yíng)養(yǎng)土輸送帶上。當(dāng)主輸送帶傳送穴盤(pán)至填土裝置前觸發(fā)光電傳感器時(shí)，營(yíng)養(yǎng)土輸送帶接收信號(hào)開(kāi)始運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)土，通過(guò)導(dǎo)土板準(zhǔn)確進(jìn)入穴盤(pán)內(nèi)。填土箱底部設(shè)有調(diào)節(jié)匣門(mén)，以防填土過(guò)多堆積在主輸送帶上，影響穴盤(pán)前移。填土完成后，穴盤(pán)移至刮土機(jī)構(gòu)下，通過(guò)一個(gè)帶有橡膠毛刷的刮平滾筒，刮平滾筒依靠移動(dòng)穴盤(pán)的帶動(dòng)而滾動(dòng)，將穴盤(pán)表面多余的營(yíng)養(yǎng)土刮平。穴盤(pán)繼續(xù)前移進(jìn)入密實(shí)機(jī)構(gòu)下的觸發(fā)光電傳感器，通過(guò)電磁控制的密實(shí)夯錘及時(shí)快速的上下運(yùn)動(dòng)，將營(yíng)養(yǎng)土密實(shí)并打好種洞，為下一道播種工序做好準(zhǔn)備。

2 關(guān)鍵部件參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1 聯(lián)動(dòng)撥土滾輪的設(shè)計(jì)

營(yíng)養(yǎng)土堆積在填土箱中，由于潮濕土質(zhì)之間的吸力增大，營(yíng)養(yǎng)土難以自行順暢下落，為使填土箱中的營(yíng)養(yǎng)土能順利落在營(yíng)養(yǎng)土輸送帶上，在填土箱中設(shè)置3個(gè)相同的平行聯(lián)動(dòng)撥土滾輪。滾輪間通過(guò)長(zhǎng)桿件鉸接，在最右側(cè)的滾輪上焊有小鏈輪，動(dòng)力通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)撥土滾輪進(jìn)行撥土作業(yè)，單個(gè)撥土滾輪的尺寸配合填土箱的容積來(lái)設(shè)計(jì)，其基本參數(shù)如下：齒頂圓直徑Φ250 mm；齒寬80 mm；各滾輪間距60 mm；軸頸Φ40 mm；桿長(zhǎng)495 mm；滾輪速度80 r/min；材料為鑄鋼。

2.2 刮平和夯實(shí)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

填土后的穴盤(pán)表面因存留營(yíng)養(yǎng)土不平整，高出穴盤(pán)不一，不利于后續(xù)播種作業(yè)，需要加入一道刮平工序。該裝置采用帶有清掃滾筒的刮土機(jī)構(gòu)，將穴盤(pán)表面多余的營(yíng)養(yǎng)土刮平，滾筒規(guī)格參數(shù)根據(jù)穴盤(pán)的尺寸來(lái)選擇。該滾筒上部有左右雙螺旋的塑料滾針，無(wú)需動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，依靠穴盤(pán)的前移帶動(dòng)而將穴盤(pán)表面多余的營(yíng)養(yǎng)土刮掉。刮土完畢后穴盤(pán)被送往下一道工序—密實(shí)。落在穴盤(pán)中的營(yíng)養(yǎng)土非常松軟，需要進(jìn)行密實(shí)并打好深度、大小、位置相同的種洞，便于精量播入種子。密實(shí)機(jī)構(gòu)是一組多錘頭的硬橡膠結(jié)構(gòu)，錘頭數(shù)與杯孔數(shù)相同，錘頭還可針對(duì)不同規(guī)格的穴盤(pán)進(jìn)行更換。該密實(shí)機(jī)構(gòu)通過(guò)電磁信號(hào)控制，控制動(dòng)作準(zhǔn)確無(wú)誤。

2.3 機(jī)架的設(shè)計(jì)

機(jī)架的作用是支撐和容納所有零部件的重量及尺寸，它的設(shè)計(jì)主要保證剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性，且應(yīng)滿足以下要求：重量成本低、抗振性好、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理及熱變形小等。根據(jù)該裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用重量輕、生產(chǎn)周期短、施工方便、結(jié)構(gòu)靈活的焊接機(jī)架，采用槽鋼或角鋼焊接。

3 動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)部分位于機(jī)架下方，包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、電磁離合器、制動(dòng)器、減速器等。電動(dòng)機(jī)根據(jù)填土過(guò)程所需的總功率來(lái)選用，電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器接電磁離合器，當(dāng)穴盤(pán)隨主輸送帶進(jìn)入光電傳感器下方時(shí)，傳感器發(fā)出電磁信號(hào)，通過(guò)電信號(hào)控制離合器接通電機(jī)軸，可以實(shí)現(xiàn)按需啟動(dòng)電機(jī)。離合器后再接制動(dòng)器，制動(dòng)器的作用是當(dāng)穴盤(pán)離開(kāi)填土箱后及時(shí)制動(dòng)撥土滾輪和營(yíng)養(yǎng)土輸送帶，防止填土過(guò)多。其后再接圓錐齒輪減速器，減速器動(dòng)力分成兩個(gè)部分：一部分通過(guò)V帶輪傳輸動(dòng)力至營(yíng)養(yǎng)土輸送帶，另一部分通過(guò)鏈傳動(dòng)將動(dòng)力傳給聯(lián)動(dòng)撥土滾輪，帶動(dòng)滾輪撥動(dòng)營(yíng)養(yǎng)土。兩個(gè)部分動(dòng)力是同時(shí)傳送的，當(dāng)穴盤(pán)離開(kāi)填土箱后，電機(jī)停轉(zhuǎn)，制動(dòng)器準(zhǔn)時(shí)制動(dòng)。各部件設(shè)計(jì)參數(shù)選擇如下：電動(dòng)機(jī)為Y132M16三相異步電動(dòng)機(jī)（P=4 kW）；聯(lián)軸器為L(zhǎng)HZ4型帶制動(dòng)彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器；電磁離合器為DLM5摩擦式電磁離合器；減速器為一級(jí)直齒錐齒輪，（傳動(dòng)比i=2）；營(yíng)養(yǎng)土輸送機(jī)為DTⅡ型固定式帶式輸送機(jī)（功率為1.0 kW，帶寬為650 mm）。

4 結(jié)論

該研究在對(duì)比常規(guī)育苗和工廠化育苗技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種工廠化育苗生產(chǎn)線填土裝置。該裝置集填土、刮土、密實(shí)三道工序于一體，使育苗生產(chǎn)線更集成化、高效化。對(duì)撥土滾輪、刮土機(jī)構(gòu)、密實(shí)機(jī)構(gòu)、機(jī)架及動(dòng)力系統(tǒng)部分進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)，使工廠化育苗生產(chǎn)線填土裝置的各參數(shù)匹配合理。在保證機(jī)器性能要求的前提下，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，力求降低成本。填土整個(gè)過(guò)程采用光電傳感器進(jìn)行傳感控制，使主輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)順暢，填土準(zhǔn)確均勻。

隨著能源問(wèn)題的突出及人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，社會(huì)對(duì)新型的低污染、低能耗、智能化的播種裝備需求會(huì)越來(lái)越高。伴隨著相關(guān)技術(shù)的成熟，工廠化育苗裝置將會(huì)成為育苗市場(chǎng)上的主打設(shè)備，應(yīng)用前景廣闊。