【正文】 .................................. 12 水稻種子輸送的基礎(chǔ)理論分析 ........................................................................ 12 振動器的選擇 .................................................................................................. 12 電磁振動器 ............................................................................................... 12 氣動振動器 ............................................................................................... 13 氣動振動體的運動理論 ............................................................................. 14 4 振動式精密播種裝置 結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................................................................... 16 水稻芽種的物料特性 ....................................................................................... 16 定量供種器結(jié)構(gòu)設(shè)計 ....................................................................................... 16 氣動振盤結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................................................................................... 18 5 振動式精密播種裝置三維設(shè)計 ............................................................................... 20 定量供種器結(jié)構(gòu)三維設(shè)計 ................................................................................ 20 橡膠彈性板的三維設(shè)計圖 ......................................................................... 20 勺式外槽輪的三維設(shè)計圖 ......................................................................... 20 定量供種器結(jié)構(gòu)三維設(shè)計圖 ...................................................................... 21 氣動振盤結(jié)構(gòu)三維設(shè)計 ................................................................................... 21 V 形播種盤三維設(shè)計圖 .............................................................................. 21 Abstract ii 氣動振盤結(jié)構(gòu)三維設(shè)計 ............................................................................. 22 振動式精密播種裝置三維設(shè)計圖 ..................................................................... 22 6 結(jié)論 ........................................................................................................................ 24 參考文獻 ................................................................................................................... 25 致謝 .......................................................................................................................... 27 緒論 1 1 緒 論 課題背景 水稻生產(chǎn)情況及意義 水稻一直以來被視為重要的糧食作物，在糧 食安全中占據(jù)極其重要的地位。亞洲是世界水稻主要集中種植區(qū)域，其產(chǎn)量占世界水稻總產(chǎn)量的 92％，美國是北美的主要水稻生產(chǎn)國，意大利是歐洲最大的水稻生產(chǎn)國。中國是世界上最大的水稻生產(chǎn)國，水稻常年種植面積約 3000 萬公頃，占全國谷物種植面積的 30％左右，世界水稻種植面積的 20％左右；水稻也是我國最主要的糧食作物之一，稻谷總產(chǎn)量近 2 億噸，占全國糧食總產(chǎn)的40％，占世界稻谷總產(chǎn)的 35％，稻谷平均單產(chǎn) 噸／公頃，我國有近 60%的人以稻米為主食，每年直接消耗大米 億～ 億噸，同時水稻深加工產(chǎn)業(yè)也日益興起，例 如用米糠加工成的米糠油作為一種高檔營養(yǎng)保健食用油，在美國市場上價格是橄欖油的 3倍 (米糠經(jīng)深加工后總價值增加 1940 元 /噸 ) ，還可提取人體所需的多種維生素、工業(yè)用原料及飼料，進行多種產(chǎn)品精深加工，帶來可觀的經(jīng)濟效益，加工后的副產(chǎn)品附加值已引起各國家重視，所以水稻生產(chǎn)對推動國際國內(nèi)的經(jīng)濟發(fā)展起著重要作用?？梢钥闯?，水稻是我國種植面積最大、單產(chǎn)最高、總產(chǎn)最多的糧食作物，水稻生產(chǎn)在我國糧食生產(chǎn)中占有極其重要的地位。加快發(fā)展水稻生產(chǎn)的機械化，減輕水稻生產(chǎn)的勞動強度，降低生產(chǎn)成本，增加產(chǎn)量和收益，是提高水稻綜合生產(chǎn)能 力，保障我國糧食安全的一項戰(zhàn)略措施，對推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和社會主義新農(nóng)村建設(shè)具有重要意義。 目前，美國、意大利、日本、韓國的水稻生產(chǎn)機械化水平均已達到 97%以上，實現(xiàn)了水稻生產(chǎn)全程機械化。國內(nèi)外的實踐證明，水稻生產(chǎn)全程機械化具有如下顯著優(yōu)點： 1)效率高 步進式和乘座式插秧機作業(yè)效率分別是人工栽插的 倍和 30 倍；機拋效率是人拋的 25 倍，是人力插秧的 120 倍；機直播人均生產(chǎn)率比手插高 30 倍；聯(lián)合機械化收獲作業(yè)效率是人工的 40～ 60 倍。 2)省工節(jié)本 水稻機械直播比人工栽插可節(jié)省成本約 750 元 /公頃；機械栽插比 人工手插平均節(jié)約成本 450 元 /公頃左右；機械收獲較人工收獲節(jié)省成本 300 元 /公頃。 3)減少損失、增產(chǎn)增收 聯(lián)合機械化收獲總損失率低于 5%，比人工收獲減少損失 8%左右；機插秧比人工栽插平均增產(chǎn)達 ％，提高單產(chǎn) 375 公斤 /公頃以上；低溫干燥可減少霉爛損失 4%以上。 4)提高稻米品質(zhì) 水稻機械化能實現(xiàn)標準化作業(yè)，按照農(nóng)藝技術(shù)要求精確控制各環(huán)節(jié)作業(yè)質(zhì)量，為無公害米、綠色大米、有機米生產(chǎn)提供保障。 因此，大力推進水稻生產(chǎn)機械化，是解決水稻生產(chǎn)勞動力短缺問題，抵御自然災害緒論 2 的影響，增強水稻生產(chǎn)防災減災能力，保障水稻 生產(chǎn)增產(chǎn)增收，穩(wěn)定水稻生產(chǎn)，實現(xiàn)水稻生產(chǎn)節(jié)本增效，提高水稻生產(chǎn)的勞動生產(chǎn)率和水稻綜合生產(chǎn)能力，保證糧食安全，增加農(nóng)民收入的現(xiàn)實之需，迫切之舉。發(fā)展水稻生產(chǎn)機械化，改善農(nóng)民生產(chǎn)條件，提高農(nóng)民生活質(zhì)量，促進農(nóng)村勞動力向二、三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，是加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程，促進城鄉(xiāng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展，推動水稻主產(chǎn)區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和社會主義新農(nóng)村建設(shè)的必然要求。 近年來，我國水稻生產(chǎn)機械化發(fā)展很快，到 2021 年水稻總體水平約為 %左右，總體趨勢是南方比北方低，農(nóng)村比農(nóng)墾低，黑龍江墾區(qū)水稻綜合機械化水平達 84%。但與三大谷物比較偏低 (小麥 生產(chǎn)機械化水平已達 81％，玉米生產(chǎn)綜合機械化水平為 40%)，其中種植和烘干機械化水平明顯偏低，從 2021 年以來，我國水稻生產(chǎn)機械化的具體情況見表 。 表 水稻生產(chǎn)機械化現(xiàn)狀及目標 年份 整地水平 種植水平 田間管水平 收獲水平 烘干水平 總體水平 2021 2021 2021 2021 2021 2021 60% 70% 85% % % 8% 20% 45% 50% % % 35% 55% 80% 10% % 50% 70% 根據(jù)全國水稻生產(chǎn)機械化十年發(fā)展規(guī)劃 (2021 年～ 2021 年 )的目標：水稻優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)機械化水平達到 70％以上，基本解決種植與收獲兩個環(huán)節(jié)機械化問題，有條件的地方應(yīng)率先實現(xiàn)水稻生產(chǎn)全程機械化，而且到 2020 年全國基本實現(xiàn)水稻生產(chǎn)全程機械化，為了實現(xiàn)這個目標，水稻種植機械化需要大力發(fā)展。 水稻的主要種植模式及分布區(qū)域 進入 20 世紀中期，隨著世界水稻種植業(yè)的發(fā)展，水稻種植機械化取得了長足的進步，種植模式日趨多樣化，直 播與育苗移栽成為水稻種植機械化的兩種主要形式。 直播是美國、澳大利亞、意大利以及其它一些歐洲國家水稻種植的主要形式，它具有作業(yè)效率高，勞動強度低，生產(chǎn)作業(yè)成本低，尤其是節(jié)省水資源等顯著特點，因此適合于大規(guī)模種植。 育苗移栽是亞洲水稻種植的主要形式，主要包括插秧、拋秧等方法。日本水稻插秧機械科技水平一直走在世界的前列， 20 世紀 80 年代，日本全國基本形成了統(tǒng)一的水稻栽培模式，育秧、插秧機械已實現(xiàn)了系列化、標準化，到 1990 年水稻種植機械化水平達到 98%。韓國起步較晚，但機械化發(fā)展迅速，已有趕超日本的趨勢， 1996 年機插面積達種植面積的 97%，泰國也已基本實現(xiàn)插秧機械化。 在種植模式上雖然國外經(jīng)濟發(fā)達國家均實現(xiàn)了單一的機械化模式，如美國、澳大利亞、意大利實現(xiàn)了直播機械化，日本、韓國選擇了以機械插秧為主的移栽機械化；而我國則由于稻作區(qū)域及其相應(yīng)的種植制度差異，沒有統(tǒng)一種植模式，種植模式處于多樣化。緒論 3 如新疆、寧夏、上海、浙江以直播為主，內(nèi)蒙、黑龍江、吉林、遼寧等省以機械插秧為主，機插秧面積在 60%左右，而湖北、江蘇等省有較大的拋秧面積，我國水稻各種植模式的種植面積占有量見表 。 表 我國水稻各種植模式的種植面積 情況 水稻種植模式 直播 拋秧 插秧 種植面積 14% 26% 60% 由于我國人多地少，田塊小，多熟制生產(chǎn)，受傳統(tǒng)精耕細作的影響，目前大部分稻區(qū)仍然采用人工種植技術(shù)，移栽所育秧苗絕大部分是通過人工經(jīng)驗撒播，秧盤育秧播種的機械化水平基本為零。為此，在水稻種植模式以育苗移栽為主體的基礎(chǔ)上，國家 “十一五 ”科技支撐計劃項目將 “水稻機械化技術(shù)研究與示范 (2021BAD28B01)”作為 “現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)和機械化耕作技術(shù)研究與示范 ”的關(guān)鍵課題之一，提出了水稻種植機械化的發(fā)展重點將以機械插秧為主，在適宜地區(qū)發(fā)展精少量機械 直播和缽體苗機械有序移栽、拋栽，水稻機械化育秧將以精密播種技術(shù)為基礎(chǔ)，采取軟 (硬 )盤育秧等田間低成本秧盤育秧技術(shù)，在育秧季節(jié)氣溫較低的北方稻區(qū)采用簡易設(shè)施 (棚盤 )育秧技術(shù)，有條件的地區(qū)發(fā)展育秧中心，開展工廠化育秧的規(guī)?；?wù)。 水稻種植技術(shù)的多樣性 我國不僅水稻的種植模式多樣，而且各地適宜種植的水稻品種也有很大差異，浙江、江蘇、湖南等省是國內(nèi)擁有水稻品種較多的省份，按照水稻品種的不同可歸為三類：常規(guī)稻、雜交稻、超級稻。在精密播種時，受水稻發(fā)芽率 λ 影響，不同水稻品種的秧盤育秧播種量要求也不一 樣，其播量 φ 與成秧率 ρ 的關(guān)系一般為 φ = λρ，見表 表 不同水稻品種秧盤育秧播種的精度要求 水稻品種 常規(guī)稻 雜交稻 超級稻 播種量 φ 粒 /穴 (或取秧面積 ) 成秧數(shù) ρ 株 /穴 (或取秧面積 ) 5～ 8 3～ 6 2～ 4 2～ 3 2177。1 1～ 2 超級稻機械化播種的難度 隨著水稻新品種的研發(fā)和種植技術(shù)的不斷發(fā)展，原有的常規(guī)稻、雜交稻將被單產(chǎn)～ t/hm2 的超級稻品種所替代，種植要求以精量播種、培育壯苗、寬行稀植、定量控苗、好氣灌溉、精確施肥、綜合防治等 技術(shù)為核心的超高產(chǎn)集成