2ZB-6 33/25型寬窄行缽苗擺栽機傳動系統(tǒng)研究與設(shè)計

王洪明，吳文科，曾文進，胡 幫，吳 毅

（湖南省農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣站，湖南 長沙 410004）

2ZB-6 33/25型寬窄行缽苗擺栽機傳動系統(tǒng)研究與設(shè)計

王洪明，吳文科，曾文進，胡 幫，吳 毅

（湖南省農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣站，湖南 長沙 410004）

文章主要介紹2ZB-6 33/25型寬窄行水稻缽苗擺栽機的傳動系統(tǒng)原理研究與設(shè)計。

缽苗擺栽；寬窄行；傳動系統(tǒng)

湖南省雙季水稻機插水平較低，據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計，全省機插秧水平約為20%。水稻機械化栽植技術(shù)成為水稻全程機械化發(fā)展的瓶頸，嚴(yán)重制約了水稻生產(chǎn)地區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展進程。因此，為了盡快實現(xiàn)水稻全程機械化、糧食增產(chǎn)增收和保障我國糧食安全生產(chǎn)，研究雙季稻產(chǎn)區(qū)水稻栽植機械化新技術(shù)迫在眉睫，引進消化國外水稻先進的栽植機械化設(shè)備勢在必行。湖南省農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣站以農(nóng)業(yè)部“948”項目（引進國際先進農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)）為依托，引進日本缽苗擺栽機械化技術(shù)，通過對該技術(shù)進行試驗、消化、再創(chuàng)新，完成適合我國雙季水稻產(chǎn)區(qū)缽苗插秧機的國產(chǎn)化設(shè)計、試驗和示范，制定雙季水稻缽苗插秧機械化技術(shù)規(guī)范。

1 缽苗擺栽機的基本機構(gòu)

引進日本井關(guān)APGP-6型缽苗擺栽機，該機配套發(fā)動機功率5.9kW、額定轉(zhuǎn)速3600r/min、工作行數(shù)6行、行距330mm、工作效率0.33～0.4hm2（5～6）畝/h、插植機構(gòu)形式為回轉(zhuǎn)滑道式。其基本結(jié)構(gòu)包括：底盤及行走機構(gòu)、傳動系統(tǒng)、秧苗插植機構(gòu)等主要部分。

2 樣機改進設(shè)計原理

由于引進缽苗擺栽機樣機工作行數(shù)為6行，行距330mm，根據(jù)計算，畝基本苗蔸數(shù)大約為；17000蔸，根據(jù)湖南省雙季水稻的農(nóng)藝要求，畝基本苗蔸數(shù)必須保證在20000蔸以上，故必須對引進樣機的行距進行改進。通過測繪及計算，引進樣機工作幅寬布置圖如圖1所示。

圖1 原擺栽機工作幅寬布置圖

經(jīng)過對引進樣機原理結(jié)構(gòu)的反復(fù)研究分析，可以得出各獨立工作裝置之間的距離因受結(jié)構(gòu)限制無法縮小，只能保持330mm的行距不變，各獨立工作裝置的幅寬是可以改進縮小到250mm。因此，通過設(shè)計，改進后的工作幅寬布置圖如圖2所示：

圖2 改進后工作幅寬布置圖

經(jīng)過計算，原有引進樣機無法滿足湖南省雙季稻地區(qū)的農(nóng)藝要求，通過改進工作幅寬布置，確定設(shè)計改進方案。

3 工作部分各機構(gòu)運動相位分析與改進

通過高速攝像機在原機器低速正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)時進行攝像后分析，工作部分從取秧到擺栽完成，并回到初始位置一個周期內(nèi)有108幀圖像，按順序查看這108幀圖像即可記錄每個機構(gòu)運動動作的始終，根據(jù)記錄繪制成各個機構(gòu)運動相位關(guān)系圖，如圖3所示。

圖3 原擺栽機工作部分各機構(gòu)運動關(guān)系相位圖

原機擺栽6行，行距均為330mm，由三組相同單元組成工作裝置。每單元組工作一個周期，完成14蔸秧苗的同時取秧和運送，然后通過2套橡膠皮帶裝置分左右兩邊將7蔸秧苗按序輸送，再由左右分置的擺栽盤裝置對稱安裝的2個擺栽爪依次擺栽到田間。國產(chǎn)化樣機要求行距為250mm，則每單元擺栽裝置的工作幅寬需縮窄80mm，根據(jù)機構(gòu)分析，同時取秧必須由14蔸降為10蔸，為了不降低機器擺栽效率，則需保持皮帶輸送速度和擺栽盤轉(zhuǎn)速不變，因而從取秧到運送秧苗的速度需要加快。

原每單元在一個工作周期內(nèi)完成14蔸秧苗的擺栽，可同時取樣14蔸，改進后同時取秧為10蔸，為保證擺栽速度不變，則需要提高取秧和運送速度。

需提高的轉(zhuǎn)速為：Δn=（14-10）/14×100%=28.5714%

根據(jù)計算，改進后擺栽機一個工作周期應(yīng)為77幀，各機構(gòu)按相應(yīng)比例的相位進行調(diào)整，得出改進后工作部分各機構(gòu)運動的相位圖。如圖4所示：

圖4 改進擺栽機工作部分各機構(gòu)運動關(guān)系相位圖

通過相位分析，得出改進擺栽機工作部分各機構(gòu)運動關(guān)系相位圖，從而驗證改進設(shè)計方案的可行性。

4 工作傳動部分的改進設(shè)計

經(jīng)過對原機的測繪分析，其傳動路線及各傳動副的參數(shù)如圖5所示：

圖5 傳動系統(tǒng)路線圖

根據(jù)傳動路線和相位圖分析，只要改變工作部分主傳動軸上一對錐齒輪的傳動比即可實現(xiàn)取秧和運送等機構(gòu)的提速。具體計算如下：

原該對錐齒輪的傳動比：

則該對錐齒輪副傳動比應(yīng)為：

i'=1.75-1.75Δn=1.25

根據(jù)結(jié)構(gòu)和強度分析，該對錐齒輪副的小齒輪齒數(shù)保持不變?yōu)橐恕?/p>

改進后的錐齒輪副小齒輪齒數(shù)仍為：

Z'1=12

所以改進后的錐齒輪副大齒輪齒數(shù)應(yīng)為：

Z'2=1.25Z'1=1.25×12=15

另外，因該錐齒輪副傳動比發(fā)生變化，小錐齒輪的端面定位結(jié)構(gòu)部分同時發(fā)生改變，經(jīng)計算小齒輪頂端面與大齒輪中心軸線的距離縮短了7.5mm，故小齒輪定位端面部分的結(jié)構(gòu)應(yīng)加長7.5mm。

改進后，因為齒輪傳動負荷理論上分析稍有變小，但所占比例可忽略，因此，該對齒輪副的模數(shù)和其他設(shè)計參數(shù)保持不變。改進后經(jīng)樣機試驗，各機構(gòu)工作協(xié)調(diào)，運行可靠，符合設(shè)計要求。

5 結(jié)語

通過對各個工作部件的運動軌跡和相位分析，對傳動路線上的各傳動副進行再設(shè)計，實現(xiàn)缽苗頂秧機構(gòu)、秧苗輸送機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)撥盤的有序配合，達到缽苗秧苗的有序擺栽。根據(jù)再設(shè)計要求試制，試驗樣機能完全按照設(shè)計要求進行作業(yè)。

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“雙季水稻缽苗擺栽機械化技術(shù)引進試驗示范”（項目編號：2014-Z60）；農(nóng)業(yè)部“948”項目。

王洪明，男，湖南漣源人，湖南省農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣站站長，高級工程師。

吳文科，男，湖南漣源人，碩士研究生導(dǎo)師，湖南省農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣站副站長，研究員。