【正文】 和滾筒式。 水稻秧盤育秧播種流水線的關(guān)鍵技術(shù)現(xiàn)狀 水稻秧盤育秧播種流水線主要由供 /接送秧盤、鋪 /覆土、壓實(shí)、播種、淋灑水等裝置和秧盤組成，以前的核心技術(shù)僅是播種，而今除涉及播種器的精量取種外，能否保證準(zhǔn)確投種、排土均勻也是秧盤育秧流水線的關(guān)鍵技術(shù)。 4) 自動(dòng)化生產(chǎn)的高效性 雖然超級(jí)稻秧盤育秧的播種精度要求很高，但其機(jī)械化生產(chǎn)的速度還必須保證，為此上述技術(shù)的研究必須適合高效連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)。 因超級(jí)稻種植要求用種量小，需要精準(zhǔn)播種、少傷種，并且需要保證高成秧率，為此，本研究需要解 決超級(jí)稻機(jī)械化秧盤育秧精密播種的主要技術(shù)難點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)分析如下： 1) 播種數(shù)量的精量性 超級(jí)稻育秧同傳統(tǒng)水稻育秧相比，秧盤育秧的播種量由原來(lái)的 2~4 粒 /穴 (或取秧面積 )的精少量播種提升為精量播種，即 2177。在精密播種時(shí)，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(jiàn)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(jí)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。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(jī)械插秧為主，機(jī)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(guó)水稻各種植模式的種植面積占有量見(jiàn)表 。 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。但與三大谷物比較偏低 (小麥 生產(chǎn)機(jī)械化水平已達(dá) 81％，玉米生產(chǎn)綜合機(jī)械化水平為 40%)，其中種植和烘干機(jī)械化水平明顯偏低，從 2021 年以來(lái)，我國(guó)水稻生產(chǎn)機(jī)械化的具體情況見(jiàn)表 。 4)提高稻米品質(zhì) 水稻機(jī)械化能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)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(wú)公害米、綠色大米、有機(jī)米生產(chǎn)提供保障。 目前，美國(guó)、意大利、日本、韓國(guó)的水稻生產(chǎn)機(jī)械化水平均已達(dá)到 97%以上，實(shí)現(xiàn)了水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化。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(guó)是北美的主要水稻生產(chǎn)國(guó)，意大利是歐洲最大的水稻生產(chǎn)國(guó)。 the mechanical quantitative and suppling device, namely the spoon type row device, the supply of seed quantitative real time PCR to vibration row plate, pleted the design of the twodimensional structure of the core ponents of。具體結(jié)果如下：首先，介紹了水稻工廠化育秧播種流水線 的組成和工作原理，進(jìn)而確定了振動(dòng)式排種器的總體結(jié)構(gòu)；采用機(jī)械式定量供種裝置，即勺式排種器，將種子實(shí)時(shí)定量的供應(yīng)給振動(dòng)式排種盤，完成了對(duì)該核心工作部件的二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；以水稻育秧盤為工作對(duì)象，采用氣動(dòng)振動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，為了適應(yīng)不同秧盤的育秧播種，完成了不同數(shù)量 V 形槽板數(shù)的振動(dòng)排種盤的二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 應(yīng)用 CATIA 軟件，建立了 勺式定量供種裝置和振動(dòng)排種盤的三維零件建模，并將其裝配在一起； 該排種器利用 勺式排種器將種子從種箱中播出，種子落于篩分板上，經(jīng)振動(dòng)篩分、除雜后，流入到與其安裝為一體的 V 形槽板上，種子流沿 V 形槽板有序排 隊(duì)，最后經(jīng)出口播出。 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 學(xué)號(hào)： 水稻工廠化育秧流水線的振動(dòng)式排種器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 所在院系：工程學(xué)院 所學(xué)專業(yè)：農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì) 東 北 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 中國(guó) ?哈爾濱 2021 年 6 月 NEAU Bachelor Degree Dissertation Student id: A07110683 Design of Vibration Seeder for Rice Seedling Factory Nurseing Candidate: Instructor: Institute: College of Engineering Major: Agricultural Mechanization and automation Research Interests: Mechanical design Northeast Agriculture University Harbin, China June 2021 摘要 I 摘 要 水稻是我國(guó)主要的糧食作物之一，人工播種育秧勞動(dòng)強(qiáng)度大，而目前水稻播種器在作業(yè)時(shí)存在傷種，因此急需研制一種新原理、新結(jié)構(gòu)的排種器進(jìn)行設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了水稻機(jī)械化秧盤育秧的播種作業(yè)過(guò)程，可以裝配流水線上，實(shí)現(xiàn)水稻工廠化育秧。 to rice seedling raising disk as the work object, vibrator driven by pneumatic, in order to adapt to the different seedling tray seedling planting, pleted the vibration of different number of Vshaped trough plate number plate of the twodimensional structure design。中國(guó)是世界上最大的水稻生產(chǎn)國(guó)，水稻常年種植面積約 3000 萬(wàn)公頃，占全國(guó)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(guó)最主要的糧食作物之一，稻谷總產(chǎn)量近 2 億噸，占全國(guó)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(guó)有近 60%的人以稻米為主食，每年直接消耗大米 億～ 億噸，同時(shí)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(yíng)養(yǎng)保健食用油，在美國(guó)市場(chǎng)上價(jià)格是橄欖油的 3倍 (米糠經(jīng)深加工后總價(jià)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(jìn)行多種產(chǎn)品精深加工，帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，加工后的副產(chǎn)品附加值已引起各國(guó)家重視，所以水稻生產(chǎn)對(duì)推動(dòng)國(guó)際國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要作用。國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐證明，水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)： 1)效率高 步進(jìn)式和乘座式插秧機(jī)作業(yè)效率分別是人工栽插的 倍和 30 倍；機(jī)拋效率是人拋的 25 倍，是人力插秧的 120 倍；機(jī)直播人均生產(chǎn)率比手插高 30 倍；聯(lián)合機(jī)械化收獲作業(yè)效率是人工的 40～ 60 倍。 因此，大力推進(jìn)水稻生產(chǎn)機(jī)械化，是解決水稻生產(chǎn)勞動(dòng)力短缺問(wèn)題，抵御自然災(zāi)害緒論 2 的影響，增強(qiáng)水稻生產(chǎn)防災(zāi)減災(zāi)能力，保障水稻 生產(chǎn)增產(chǎn)增收，穩(wěn)定水稻生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)節(jié)本增效，提高水稻生產(chǎn)的勞動(dòng)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(shí)之需，迫切之舉。 表 水稻生產(chǎn)機(jī)械化現(xiàn)狀及目標(biāo) 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(guó)水稻生產(chǎn)機(jī)械化十年發(fā)展規(guī)劃 (2021 年～ 2021 年 )的目標(biāo)：水稻優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)機(jī)械化水平達(dá)到 70％以上，基本解決種植與收獲兩個(gè)環(huán)節(jié)機(jī)械化問(wèn)題，有條件的地方應(yīng)率先實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化，而且到 2020 年全國(guó)基本實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，水稻種植機(jī)械化需要大力發(fā)展。日本水稻插秧機(jī)械科技水平一直走在世界的前列， 20 世紀(jì) 80 年代，日本全國(guó)基本形成了統(tǒng)一的水稻栽培模式，育秧、插秧機(jī)械已實(shí)現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，到 1990 年水稻種植機(jī)械化水平達(dá)到 98%。 表 我國(guó)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(guó)人多地少，田塊小，多熟制生產(chǎn)，受傳統(tǒng)精耕細(xì)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(guò)人工經(jīng)驗(yàn)撒播，秧盤育秧播種的機(jī)械化水平基本為零。1 1～ 2 超級(jí)稻機(jī)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(jí)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)集成技術(shù)相配套。1 粒 /穴 (或取秧面積 )，控制每穴 (或取秧面積 )的種子數(shù)量是研究的主要技術(shù)難點(diǎn)之一。 通過(guò)上述超級(jí)稻機(jī)械化秧盤育秧精密播種的難度及關(guān)鍵性問(wèn)題分析，要求水稻秧盤育秧播種機(jī)在播種精量、投種準(zhǔn)確、減少空穴和高效率等技術(shù)方面還需進(jìn)一步研究，需要采用先進(jìn) 的播種技術(shù)、控制方法和檢測(cè)手段，才能使其達(dá)到更好的播種性能和更高的工作可靠性，另外各地區(qū)所用秧盤規(guī)格的不同，也需具有較強(qiáng)的通用性。 秧盤育秧精密播種裝置 按播種裝置的結(jié)構(gòu)形式和工作原理分類，水稻育秧播種器主要有機(jī)械式、振動(dòng)式、氣力式等。 水稻吸針式播種器一般采用往復(fù)擺動(dòng)式機(jī)構(gòu)帶動(dòng)吸嘴，主要用于單粒播種 (吸種部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn) (圖 )，精度比較高，從理論上詳細(xì)分析了影響吸種性能的主要因素有吸嘴直徑、吸嘴端部結(jié)構(gòu)形式、氣室真空度，試驗(yàn)采取 A 型結(jié)構(gòu)吸嘴，孔徑為 mm，真空度為 MPa，工作頻率為 30 r/min，播種精度可達(dá)單粒率 96%，重播率 3%，空穴率 1%，為保證充種，目前的工作頻率提高范圍不大，單排吸針生產(chǎn)效率僅能達(dá)到100 盤 /h 左右，另外吸孔堵塞也是吸針式播種器不容忽 視的問(wèn)題，對(duì)于水稻種子，所需的吸嘴孔徑一般在 1～ 2 mm 左右，又因?yàn)榘l(fā)芽后的水稻細(xì)小雜質(zhì)較多，極易堵塞吸嘴，因吸針細(xì)長(zhǎng)，目前除風(fēng)力外，還沒(méi)有強(qiáng)制通孔措施；而蔬菜、花卉等圓形小粒種子，外型比較規(guī)則，雜質(zhì)也很少，一般不需要芽播，因此吸針式播種器主要用于蔬菜、花卉等經(jīng)濟(jì)作物的育秧精量播種。后來(lái)針對(duì)吸盤式的不足之處，西南農(nóng)業(yè)大學(xué)將機(jī)械式振動(dòng)改為電磁式激振機(jī)構(gòu)，吸種效果有所提升 ；江蘇理工大學(xué)還針對(duì)播種裝置的振動(dòng)臺(tái)面的振動(dòng)頻率和氣力吸種部件進(jìn)行了深入研究，試驗(yàn)給出了播種裝置的工作參數(shù)，但通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，吸種盤式播種器內(nèi)部的壓力分布不均，流場(chǎng)變化不穩(wěn)定，吸種效果受風(fēng)量和不穩(wěn)定流場(chǎng)的壓力變化等因素影響嚴(yán)重；為保證箱體內(nèi)流場(chǎng)壓力均等，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)在吸盤內(nèi)部還設(shè)計(jì)了帶有窗型孔的內(nèi)隔板，來(lái)進(jìn)一步控制流場(chǎng)的穩(wěn)定性；在解決吸孔防堵方面，西南農(nóng)業(yè)大學(xué)還提出了設(shè)計(jì)有對(duì)位通針裝置的吸盤。世界水稻種植區(qū)域主要集中在亞洲，其產(chǎn)量占世界水稻總產(chǎn)量的 92%，除此之外，北美和歐洲的主要水稻生產(chǎn)大國(guó)分別為美國(guó)和意大利。 1 負(fù)壓室 2 播種滾筒 3 種子箱 4 同步輸送機(jī)構(gòu) 5 增壓室 6 氣流方向 7 抽氣機(jī)構(gòu) 8 機(jī)架 9 秧盤 10 正壓室 圖 氣吸雙層滾筒式播種器 秧盤 用于拋秧的缽體盤技術(shù)研究方面，從 60 年代初期，日本稻作科技工作者就開(kāi)始試用紙筒培育 秧苗，結(jié)合手工拋撒自然入土，具有返青快、分蘗早，穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)在引進(jìn)日本塑盤拋秧的基礎(chǔ)上，開(kāi)始研究水稻孔體育秧拋栽技術(shù)。 1987 年，牡丹江地區(qū)農(nóng)科所與上海市塑料廠合作利用聚氯乙烯回收料，研制出價(jià)格較低的孔體塑料軟盤，并生產(chǎn)出多種規(guī)格孔盤，滿足了各地培育大、中、小苗的需要。還有采用以稻草為原料研制的一次性秧盤，為增產(chǎn)和環(huán)保提供了新思路。 采用振動(dòng)方式播種時(shí)，定量供種、保持排種盤里各 V 形槽中種子流的連續(xù)性和統(tǒng)一性、對(duì)穴同步播種等方面都是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的難點(diǎn)所在，如果借鑒水稻直播的電磁定量供種技術(shù)，可防止供種損傷，進(jìn)一步提高種子流控制策略，避免斷流和竄穴，穩(wěn)定保持高速生產(chǎn)的同步播種，則對(duì)于水稻秧盤育秧播種是一種極有 前途的生產(chǎn)方式。 水稻秧盤育秧精密播種機(jī)總體配置 10 2 水稻秧盤育秧精密播種機(jī)總體配置 總體結(jié)構(gòu) 水稻秧盤育秧播種流水線主要由機(jī)架、供盤裝置、播底土裝置、播種裝置 (勺式槽輪 供種裝置和振動(dòng)播種器 )、覆表土裝置、清掃裝置、淋水裝置、取秧臺(tái)、傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及空氣壓縮機(jī)等組成（圖 ）。在定量供種試驗(yàn)基礎(chǔ)上，基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立定量供種模型?！?10176?？捎糜趯?duì)秧盤直接播種或者為氣力式雙層滾筒播種器的充填