水稻育秧基質(zhì)配料機(jī)組設(shè)計

王福義

摘要：為解決水稻育秧基質(zhì)配比不準(zhǔn)確的難題及降低勞動強(qiáng)度，設(shè)計了水稻育秧基質(zhì)配料機(jī)組。機(jī)組設(shè)計4個獨立出料機(jī)，出料機(jī)的出料量可調(diào)，能分別控制各種成份的配比量。測試結(jié)果表明：機(jī)組能準(zhǔn)確控制基質(zhì)配制過程中各種營養(yǎng)成分的配比量，實現(xiàn)精準(zhǔn)配比，保證基質(zhì)養(yǎng)分均衡，為實現(xiàn)基質(zhì)加工機(jī)械化作業(yè)提供保證。

關(guān)鍵詞：配料機(jī)組；育秧基質(zhì)；水稻；配比

中圖分類號：S223.1+3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）05-0019-03

隨著我國水稻機(jī)械化生產(chǎn)的穩(wěn)步推進(jìn)，水稻工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化育秧技術(shù)得到了廣泛發(fā)展。提高育秧基質(zhì)質(zhì)量，提升育秧基質(zhì)與水稻機(jī)插技術(shù)兼容性，改進(jìn)水稻工廠化育秧技術(shù)，降低育秧成本，對我國水稻種植機(jī)械化水平提高具有重要推動作用。以往水稻育秧主要采用營養(yǎng)土作為育秧介質(zhì)，隨著育秧量的擴(kuò)大，對自然土壤資源及周圍生態(tài)環(huán)境造成一定負(fù)面影響，不利于水稻機(jī)插秧大面積推廣。

近年來，科研人員不斷探索，尋找營養(yǎng)土替代品，各種無土基質(zhì)在育秧中得到廣泛應(yīng)用。為達(dá)到理想效果，基質(zhì)的各種成分必須科學(xué)配比，才能具有合理的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和生物性質(zhì)。傳統(tǒng)的基質(zhì)配比作業(yè)大多由人工憑借經(jīng)驗進(jìn)行，很難做到配比準(zhǔn)確。同時工作量巨大，效率低，需要大量的人力物力投入。

針對以上問題，遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制了水稻育秧基質(zhì)配料機(jī)組，解決基質(zhì)配比不準(zhǔn)確的難題，降低勞動強(qiáng)度，實現(xiàn)基質(zhì)生產(chǎn)機(jī)械化、自動化及標(biāo)準(zhǔn)化。經(jīng)過初步試驗，該機(jī)組具有出料量準(zhǔn)確、配比可調(diào)的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)多種配方基質(zhì)的配制作業(yè)，提高水稻育秧基質(zhì)生產(chǎn)機(jī)械化程度，降低生產(chǎn)成本，對推廣水稻工廠化育秧、提高水稻現(xiàn)代化種植水平具有重要作用。

1 設(shè)計原理及機(jī)構(gòu)組成

1.1 設(shè)計原理

針對現(xiàn)行水稻育秧基質(zhì)成分的多樣性，為機(jī)組設(shè)計4個獨立出料機(jī)，2個大容量出料機(jī)（容積1.5 m3）分別為自然土、無土基質(zhì)出料設(shè)備，小容量出料機(jī)（容積0.5 m3）為肥料及藥劑出料設(shè)備。出料機(jī)的出料量可調(diào)，能分別控制各種成分配比量。出料機(jī)下面設(shè)有皮帶式輸送機(jī)，由各個出料機(jī)輸出的物料落入輸送機(jī)，由輸送機(jī)將配比好的物料送人混合機(jī)。各種成分按次序落在輸送皮帶上，形成成分層（見圖1），使物料混合更容易均勻。

1.2 總體設(shè)計

水稻育秧基質(zhì)配料機(jī)組的結(jié)構(gòu)如圖2所示。根據(jù)農(nóng)藝要求的成分配比，調(diào)整各出料機(jī)的開口高度及調(diào)頻電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而確定出料量。工作時，機(jī)組啟動順序為：輸送帶機(jī)→無土基質(zhì)出料機(jī)→藥劑出料機(jī)→肥料出料機(jī)→自然土出料機(jī)。各成分物料經(jīng)出料機(jī)依次落在輸送帶機(jī)上，完成配料作業(yè)，并隨輸送帶進(jìn)入混合機(jī)。該機(jī)組能完成多種配比的基質(zhì)配料，配料過程為連續(xù)工作，提高工作效率，使配比更準(zhǔn)確。其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)確定

2.1 開口高度確定

基質(zhì)密度為500～900 kg/m3（含水率20%），顆粒大小為2～5 mm，屬于松散物料，經(jīng)過多次試驗，開口高度在50 mm以下，出料截面接近矩形，故將料箱出口尺寸設(shè)計為500 mm（寬）×50 mm（高），高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)置10，20，30，40，50 mm五檔位。圖3為開口高度調(diào)節(jié)示意圖。

2.2 皮帶速度確定

考慮到無土基質(zhì)、調(diào)酸藥劑等密度低、顆粒細(xì)小，為避免粉塵飛揚及損失物料，將輸送帶線速度確定為≤0.3 m/s。

2.3 驅(qū)動電機(jī)確定

由于帶式輸送機(jī)起動摩擦力大且常處于滿載起動狀況，要求輸送帶在起動時加速度要小、起動要平穩(wěn)。同時，考慮到料箱內(nèi)物料量不斷變化，輸送帶的負(fù)載不固定，所以其驅(qū)動電機(jī)采用變頻調(diào)速方式，使出料平穩(wěn)，便于流量控制。

2.4 出料量控制

各出料機(jī)出料量的控制采用機(jī)械控制+電氣控制結(jié)合方式。出料口高度不變時，通過變頻調(diào)整電機(jī)輸送轉(zhuǎn)速實現(xiàn)不同出料量；電機(jī)轉(zhuǎn)速不變時，通過調(diào)整出料口高度實現(xiàn)不同出料量。無土基質(zhì)的（自然土）出料量見表2和表3。

3 機(jī)組性能試驗

3.1 試驗條件

機(jī)組性能試驗在遼寧省新民鶴湖農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司進(jìn)行。該地區(qū)采用的水稻育秧基質(zhì)成分為自然土（30%）、腐爛酒糟（69%）、調(diào)酸劑（1%）。

3.2 試驗過程

根據(jù)以上成分分配比例，按表2和表3調(diào)整各出料機(jī)出料量，試驗條件設(shè)置見表4。

試驗首先測試單個出料機(jī)出料量，每次連續(xù)工作30 min，測試3次，出料量結(jié)果取平均值。然后，機(jī)組同時工作60 min，測定出料量。

3.3 試驗結(jié)果

單個出料機(jī)的出料量測試結(jié)果見表5。

將上述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為小時出料量，結(jié)果為：腐爛酒糟出料機(jī)的出料量為14.42 m3/h，與設(shè)計值（14.8 m3/h）的比較誤差為2.5%；自然土出料機(jī)的出料量為6.38 m3/h，與設(shè)計值（6.5 m3/h）的比較誤差為1.8%；調(diào)酸劑出料機(jī)的出料量為0.244 m3/h，與設(shè)計值（0.24 m3/h）比較誤差為1.6%；機(jī)組測定生產(chǎn)量為20.91 m3/h，與設(shè)計值（14.8+6.5+0.24）比較誤差為2.9%.

4 結(jié)論

機(jī)組能準(zhǔn)確控制基質(zhì)配制過程中各種營養(yǎng)成分的配比量，實現(xiàn)精準(zhǔn)配比，保證基質(zhì)養(yǎng)分均衡。為實現(xiàn)基質(zhì)加工機(jī)械化作業(yè)提供保證，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。試驗中，實際生產(chǎn)率略低于設(shè)計值，原因為各銜接環(huán)節(jié)出現(xiàn)丟料現(xiàn)象，因此應(yīng)在出料口、輸送帶兩側(cè)增加防護(hù)擋板。

參考文獻(xiàn)

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Abstract： In order to solve the problems of inaccuracy matching of rice seedling raising base material and reduce the labor intensity， rice seedling raising base material dosing unit was designed. 4 independent discharging machine was designed in the unit， the discharge amount of which was adjustable and could control the adding percent of every ingredient respectively. The test results showed that： The unit can accurately control the adding percent of every kind of nutritional ingredient in the process of base material preparation， so as to realize precise matching and guarantee nutrient balance in the base material， providing a guarantee to realize mechanized operation of base material processing.

Key words： dosing unit； base material of raising rice seedlings； rice； matching