水稻工廠化育苗播種線填土裝置的設(shè)計研究

趙鳳芹

摘 要：水稻育苗播種是將營養(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，在整個播種流程中顯得尤為重要。為此設(shè)計一種育苗生產(chǎn)線上的填土裝置，該裝置集填土、刮土和密實三道工序于一體，通過光電控制、聯(lián)動撥土滾輪和穴盤的準(zhǔn)確相對運動來實現(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)計研究

中圖分類號：S223.13 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.07.005

水稻育苗播種是一項勞動強度大、費時、技術(shù)性強的工作。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，使得育苗時間長、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。填土作為工廠化育苗生產(chǎn)線上的第一道工序，在整個工廠化育苗生產(chǎn)過程中非常重要。為此設(shè)計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)及工作過程

工廠化育苗生產(chǎn)線工藝流程如下：穴盤上機(jī)→填土→刮平→密實→壓穴→播種→覆土→噴灌→穴盤下機(jī)。填土工藝作為播種裝備的第一關(guān)，在整個育苗生產(chǎn)線上具有重要地位。該研究設(shè)計的填土裝置包括填土、刮平、密實三道工序。

1.1 填土裝置

包括動力和傳動系統(tǒng)、穴盤主輸送機(jī)、營養(yǎng)土輸送機(jī)、電控箱、填土箱、聯(lián)動撥土滾輪、刮土機(jī)構(gòu)、密實機(jī)構(gòu)、機(jī)架等。動力和傳動系統(tǒng)位于機(jī)架下方，通過電機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、鏈條等帶動營養(yǎng)土輸送帶和聯(lián)動撥土滾輪運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)速度和撥土量的調(diào)節(jié)?？傮w技術(shù)指標(biāo)如下：整機(jī)外形尺寸（長×寬×高）2400 mm×1400 mm×1800 mm；填土生產(chǎn)率為400盤/h；穴盤參數(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 工作過程

填土箱中的營養(yǎng)土在聯(lián)動撥土滾輪的帶動下，掉落在營養(yǎng)土輸送帶上。當(dāng)主輸送帶傳送穴盤至填土裝置前觸發(fā)光電傳感器時，營養(yǎng)土輸送帶接收信號開始運送營養(yǎng)土，通過導(dǎo)土板準(zhǔn)確進(jìn)入穴盤內(nèi)。填土箱底部設(shè)有調(diào)節(jié)匣門，以防填土過多堆積在主輸送帶上，影響穴盤前移。填土完成后，穴盤移至刮土機(jī)構(gòu)下，通過一個帶有橡膠毛刷的刮平滾筒，刮平滾筒依靠移動穴盤的帶動而滾動，將穴盤表面多余的營養(yǎng)土刮平。穴盤繼續(xù)前移進(jìn)入密實機(jī)構(gòu)下的觸發(fā)光電傳感器，通過電磁控制的密實夯錘及時快速的上下運動，將營養(yǎng)土密實并打好種洞，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

2.1 聯(lián)動撥土滾輪的設(shè)計

營養(yǎng)土堆積在填土箱中，由于潮濕土質(zhì)之間的吸力增大，營養(yǎng)土難以自行順暢下落，為使填土箱中的營養(yǎng)土能順利落在營養(yǎng)土輸送帶上，在填土箱中設(shè)置3個相同的平行聯(lián)動撥土滾輪。滾輪間通過長桿件鉸接，在最右側(cè)的滾輪上焊有小鏈輪，動力通過鏈傳動帶動撥土滾輪進(jìn)行撥土作業(yè)，單個撥土滾輪的尺寸配合填土箱的容積來設(shè)計，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495 mm；滾輪速度80 r/min；材料為鑄鋼。

2.2 刮平和夯實機(jī)構(gòu)設(shè)計

填土后的穴盤表面因存留營養(yǎng)土不平整，高出穴盤不一，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)，將穴盤表面多余的營養(yǎng)土刮平，滾筒規(guī)格參數(shù)根據(jù)穴盤的尺寸來選擇。該滾筒上部有左右雙螺旋的塑料滾針，無需動力驅(qū)動，依靠穴盤的前移帶動而將穴盤表面多余的營養(yǎng)土刮掉。刮土完畢后穴盤被送往下一道工序—密實。落在穴盤中的營養(yǎng)土非常松軟，需要進(jìn)行密實并打好深度、大小、位置相同的種洞，便于精量播入種子。密實機(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，錘頭還可針對不同規(guī)格的穴盤進(jìn)行更換。該密實機(jī)構(gòu)通過電磁信號控制，控制動作準(zhǔn)確無誤。

2.3 機(jī)架的設(shè)計

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)計主要保證剛度、強度及穩(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)計合理及熱變形小等。根據(jù)該裝置的結(jié)構(gòu)特點，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 動力及傳動系統(tǒng)的設(shè)計

動力及傳動系統(tǒng)部分位于機(jī)架下方，包括電動機(jī)、聯(lián)軸器、電磁離合器、制動器、減速器等。電動機(jī)根據(jù)填土過程所需的總功率來選用，電機(jī)通過聯(lián)軸器接電磁離合器，當(dāng)穴盤隨主輸送帶進(jìn)入光電傳感器下方時，傳感器發(fā)出電磁信號，通過電信號控制離合器接通電機(jī)軸，可以實現(xiàn)按需啟動電機(jī)。離合器后再接制動器，制動器的作用是當(dāng)穴盤離開填土箱后及時制動撥土滾輪和營養(yǎng)土輸送帶，防止填土過多。其后再接圓錐齒輪減速器，減速器動力分成兩個部分：一部分通過V帶輪傳輸動力至營養(yǎng)土輸送帶，另一部分通過鏈傳動將動力傳給聯(lián)動撥土滾輪，帶動滾輪撥動營養(yǎng)土。兩個部分動力是同時傳送的，當(dāng)穴盤離開填土箱后，電機(jī)停轉(zhuǎn)，制動器準(zhǔn)時制動。各部件設(shè)計參數(shù)選擇如下：電動機(jī)為Y132M16三相異步電動機(jī)（P=4 kW）；聯(lián)軸器為LHZ4型帶制動彈性柱銷聯(lián)軸器；電磁離合器為DLM5摩擦式電磁離合器；減速器為一級直齒錐齒輪，（傳動比i=2）；營養(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

該研究在對比常規(guī)育苗和工廠化育苗技術(shù)優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種工廠化育苗生產(chǎn)線填土裝置。該裝置集填土、刮土、密實三道工序于一體，使育苗生產(chǎn)線更集成化、高效化。對撥土滾輪、刮土機(jī)構(gòu)、密實機(jī)構(gòu)、機(jī)架及動力系統(tǒng)部分進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計，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)計簡單化，力求降低成本。填土整個過程采用光電傳感器進(jìn)行傳感控制，使主輸送機(jī)運轉(zhuǎn)順暢，填土準(zhǔn)確均勻。

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