2BSD-680型電動水稻育苗播種流水線的研究設計

張 迪

(黑龍江省農業機械工程科學研究院 牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157000)

0 引言

黑龍江省除少數高寒地區外均有水稻種植，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產高產，提高經濟效益。在水稻育苗移栽種植模式中，育苗的質量直接影響水稻機械移栽作業質量，也將影響水稻產量。黑龍江省農業機械工程科學研究院牡丹江分院根據黑龍江省水稻生產育秧播種的農藝要求、工業生產能力及水稻種植戶的實際購買水平，在研學國內外先進同類機型技術的基礎上，研究設計了2BSD-680型電動水稻育苗播種流水線，該機一次作業即可完成輸入秧盤、輔底土、噴淋、播種、履土及輸出秧盤六項工序，提高了育秧播種質量和生產效率，保證了秧苗機械化移栽作業質量[1]。

1 結構、原理及性能特點

1.1 結構

設計思想及方案：一是為水稻工廠化育秧生產廠、水稻生產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；二是研究設計的水稻育苗播種流水線的各項性能指標符合國家標準和農藝要求；三是水稻育苗播種流水線的結構設計先進、合理，機具使用安全可靠。

該機主要由機架、調速電機、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

將按農藝要求處理好的床土和經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，啟動調速電機驅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，按先后順序執行鋪底土、噴淋、播種、覆土作業，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。

2 技術參數

外形尺寸(長×寬×高)：4 100 mm×480 mm×1 070 mm；

結構質量：115 kg；

電機型號：6IK200RGN-CF調速電機；

配套動力：200 W；

主軸轉速：90～130 r·min-1；

秧盤規格(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；

生產率：≥680 盤·h-1；

傳動方式：調速電機、鏈條傳動；

秧盤輸送方式：三角帶輸送；

每穴粒數：3～5 粒·穴-1；

播種量：60～210 g·盤-1。

3 主要工作部件設計

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構。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 播土總成設計

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

2)播土量的調整(圖2)。播土總成前擋板上焊接兩個調節螺栓，松開調節螺栓上兩個蝶形螺母，將播土量調節板與運土輸送帶之間的間隙根據播土量的要求進行調節，之后將兩個蝶形螺母擰緊。當播土量需增加時，將該間隙調大，當播土量需減小時，將該間隙調小，此結構可實現播土量無級差調整。

1.蝶形螺母；2.調節螺栓；3.播土(覆土)箱前擋板；4.播土量調節板

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節部件等組成。啟動調速電機后，動力通過鏈條傳動總成驅動播種動力軸運轉，帶動播種輥轉動實現育秧播種作業。

2)播種量調節結構(圖3)。松開播種箱前板兩個調節螺栓上的蝶形螺母，將播種量調節毛刷與播種輥之間的間隙根據播種量的要求調至適合位置，之后將兩個蝶形螺母擰緊即可。當播種量需增加時，將該間隙調大，當播種量需減小時，將該間隙調小，此結構可實現播種量無級差調整。

1.播種總成前板；2蝶形螺母；3.調節螺栓；4.播種量調節毛刷

3)播種總成設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；其二是窩眼式播種輥(圖5)，用于缽育秧盤的育秧播種作業。

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。

3.5 裝種箱

裝種箱的作用是裝入經過催芽處理后的稻種，供播種總成作業使用。裝種箱外型設計為矩型，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，能實現流水線供種和播種。如圖6所示，將裝種箱底面設計為留有寬度為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當，播種總成中的播種輥只承擔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量。

1.種箱前擋板；2.種箱后擋板

3.6 輸送皮帶總成設計

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。

4 主要工作部件的設計計算

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，其功用是將調速電機傳出的動力傳送到每個工作部件上。

1.調速電機；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分別為：za=zb=12；zc=zd=ze=zf=zg=zh=13。

4.1 生產率

1)輸送皮帶輥傳動比i4為

(1)

2)輸送皮帶輥的轉數n4

n4=na·i4

(2)

式中na—調速電機輸出轉速，r·min-1。

已知na=40 r·min-1，將已知數據代入式(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，將已知數據代入式(3)，得v運=116 mm·s-1。

4)育秧播種流水線的生產率η

(4)

式中L—秧盤長度，mm。

已知機插秧盤規格(長×寬)600 mm×280 mm，即L=600 mm。將已知數據代入式(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—播種輥轉速，r·min-1；

W—播種輥凹槽數量，個；

T—播種輥播種位置數量，個；

N—每個播種位置平均充種數量，個；

q—水稻種子的千粒重，g。

已知W=8個，T=35個，N=4個,據相關資料可知，q=33.4 g。

當n=20 r·min-1時，將已知數據帶入式(5)得m槽1=748 g。

當n=37 r·min-1(max)時，將已知數據帶入式(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—播種輥轉速，r·min-1；

W2—播種孔排數，個；

T2—播種輥播種孔數量，個；

N2—每個播種孔平均充種數量，個；

q—水稻種子的千粒重,g。

已知W2=8個，T2=18個，N2=4個,據相關資料可知，q=33.4 g。

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

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

5 結語

跟據黑龍江省水稻生產現狀、經濟條件、育秧播種的農藝要求及國內外水稻育秧播種機的發展現狀，研究設計了2BSD-680型電動水稻育苗播種流水線。該流水線一次作業即可完成對育秧(缽)盤的運盤、播土、噴淋、播種、覆土和出盤等工序。本流水線通過轉換播種總成的播種輥可實現缽育秧盤和機插秧盤的育秧播種作業；通過調整電機轉速可實現作業速度及播種量的調整。通過機電一體化設計，機具作業時運行平穩，無污染，作業質量好，生產效率及可靠性高，各項性能指標均達到設計要求。該機適用于黑龍江省墾區、水稻生產機械化程度較高的合作社、專業戶及水稻工廠化育秧的水稻苗床育秧播種作業。