【正文】 對土壤法向作用力，F(xiàn)τ為土壤產(chǎn)生剪切破壞所需的最小剪切力，F(xiàn)181。對于靜止裝載在土箱中的床土，底層的床土除了受到重力作用外，還受到上面床土的正壓力作用，如果對底層床土作用一側(cè)向推力 F，當(dāng)推力 F 大于底層床土由于重力和正壓力作用而產(chǎn)生的摩擦力和土壤之間的內(nèi)摩擦力時，底層床土將產(chǎn)生剪切破壞。 綜合考慮現(xiàn)有播土裝置的排土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，并針對它們的不足之出，設(shè)計了 V 形推土片滾筒式排土結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括 V 形推土片、滾筒、軸、法蘭盤、端面。擋土板可以有效地防止土壤飛濺所造成的污染。機架側(cè)板擋土板導(dǎo)流板排土滾筒結(jié)構(gòu)鏈輪開口調(diào)節(jié)板承土箱 播土裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖 工作原理 ，承土箱內(nèi)儲存大量泥土。2 水稻秧盤育秧精密播種流水線的工作原理 總體結(jié)構(gòu)水稻秧盤育秧精密播種機主要由機架、雙層供盤機構(gòu)、限位機構(gòu)、播底土裝置、氣力式雙層滾筒精密播種裝置、空穴檢測裝置、播表土裝置、秧盤限位機構(gòu)、淋水裝置、取秧臺、傳動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)及空氣壓縮機等組成，整機可分為兩段，方便搬運和運輸。超級稻育秧需求土量少，但又要滿足生產(chǎn)要求，保證種子的正常發(fā)育。因此，這種排土結(jié)構(gòu)比較適用于土量較少的育秧生產(chǎn)。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)邵耀堅、李志偉、鄺偉儒、鄒小平研制的 2BZ300 型電磁振動式水稻育秧穴盤聯(lián)合播種機采用了左右雙頭四螺旋槽輪作為播播土裝置的排土結(jié)構(gòu)，這種排土結(jié)構(gòu)克服了土壤成條狀間斷下落的問題，但槽輪高速旋轉(zhuǎn)時，仍會產(chǎn)生槽輪堵塞的現(xiàn)象。 為了減少塵土飛揚，不污染環(huán)境，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)龐昌樂教授對氣吸式水稻播種機泥漿鋪土裝置進行了研究，設(shè)計了泥漿鋪土裝置，主要由攪漿器、攪漿桶、均漿桶、泥漿泵、播漿器、壓盤機構(gòu)、括漿器、壓種機構(gòu)、秧盤輸送機構(gòu)及機架等部分組成。 國內(nèi)的播土裝置通常采用平皮帶式、直槽輪式排土結(jié)構(gòu)（圖 ），其中采用平皮帶式排土結(jié)構(gòu)較多。 播土裝置國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀播土裝置是育秧設(shè)備的重要組成部分，主要由土箱、排土結(jié)構(gòu)、傳動結(jié)構(gòu)、土量控制裝置、土壤導(dǎo)流結(jié)構(gòu)等部分構(gòu)成，而排土結(jié)構(gòu)是播播土裝置的核心部分，根據(jù)排土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點可分為平皮帶式、槽輪式（直槽輪和螺旋槽輪）、大直徑波紋滾筒、刮板式等排土結(jié)構(gòu)以及泥漿鋪土裝置。隨著水稻育秧技術(shù)的不斷提高，不僅對播種作業(yè)提出了更高的要求，對播床土和覆表土的技術(shù)要求也越來越高，保證播覆土厚度及其均勻度已成為保證秧苗質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。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。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。 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 2004 年以來。 4)提高稻米品質(zhì) 水稻機械化能實現(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，為無公害米、綠色大米、有機米生產(chǎn)提供保障。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。亞洲是世界最大的水稻種植區(qū)，世界水稻總產(chǎn)量的92％來自于亞洲，美國是北美的主要水稻生產(chǎn)國，歐洲最大的水稻生產(chǎn)國是意大利。利用土壤與鋼的摩擦角和摩擦系數(shù)，確定了土箱排土口位置、導(dǎo)流板與水平面的夾角 γ 和擋土板的結(jié)構(gòu)、位置參數(shù)。工廠化育秧包括播土、播種、覆土、灑水等主要生產(chǎn)過程，通常認為播種作業(yè)是非常重要的過程，但是，播土作業(yè)同樣是育秧過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，由于傳統(tǒng)的育秧過程中每穴種子數(shù)多，對播土與覆土要求不十分嚴(yán)格，隨著超級稻育秧技術(shù)興起，每穴種子數(shù)減少，播種精度提高，對播/覆土要求十分嚴(yán)格，如播土厚度不均勻?qū)⒂绊懹碣|(zhì)量。 本文簡要的介紹了國內(nèi)外的育秧技術(shù)的發(fā)展情況和國內(nèi)現(xiàn)有的播土裝置的構(gòu)造優(yōu)缺點，分析并提出現(xiàn)有播土裝置的缺陷，設(shè)計出新型播土裝置，并對此進行了全面的理論分析與研究。從理論上建立了滾筒轉(zhuǎn)速與生產(chǎn)率、播土厚度、V 形推土片寬度時間的數(shù)學(xué)模型，建立了排土量與滾筒轉(zhuǎn)速、V 形推土片參數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型。中國是世界上最大的水稻生產(chǎn)國，水稻年平均種植面積約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％，／公頃，我國有近60%的人以稻米為主食，～，同時水稻深加工產(chǎn)業(yè)也日益興起，例如一種高檔營養(yǎng)保健食用油是由米糠油加工而成的，在美國市場上價格是橄欖油的3倍，而且其中還富含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，帶來巨大的經(jīng)濟效益，加工后的副產(chǎn)品的價值已引起世界各國的重視，因此水稻生產(chǎn)在推動世界的經(jīng)濟發(fā)展方面占有重要地位。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 ；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。 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(zāi)害的影響，增強水稻生產(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。根據(jù)全國水稻生產(chǎn)機械化十年發(fā)展規(guī)劃(2006 年～2015 年)的目標(biāo)：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(biāo)，水稻種植機械化需要大力發(fā)展。日本水稻插秧機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(biāo)準(zhǔn)化，到1990年水稻種植機械化水平達到98%。 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。 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）5～82～42177。 在傳統(tǒng)的育苗生產(chǎn)中，由于稻種的需求量比較大，播種的數(shù)量較多，且所用秧盤的穴坑較大，對播床土和覆表土的要求不十分嚴(yán)格，但是，如果播土厚度不均勻，將會導(dǎo)致秧苗不齊，秧苗質(zhì)量降低。 國外研究現(xiàn)狀國外育秧用播土裝置通常采用平皮帶式、平皮帶與槽輪混合式排土結(jié)構(gòu)。圖 直槽輪橫斷面示意圖 國內(nèi)研究現(xiàn)狀黑龍江農(nóng)墾興隆機械廠與省農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程研究所聯(lián)合研制的2BPS300 型水稻育秧播種機，哈爾濱市農(nóng)業(yè)機械化研究所張晉棟、楊曉明等人研制的 2BDY500型水稻育秧盤播種機，趙軍、王智敏等人研制的2BYLS320 型水稻秧盤聯(lián)合播種機，以及廣東省科利亞公司生產(chǎn)的育秧系統(tǒng)，它們的播土裝置都采用的是平皮帶式排土結(jié)構(gòu)。采用泥漿鋪土裝置鋪土，使秧苗坨土結(jié)實，能夠控制秧苗串根，有利于機械化拋秧技術(shù)的實施，使用時無塵土飛揚，不污染環(huán)境。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的2ZBZ600 型水稻播種機（圖 ）采用了大直徑波紋滾筒作為播土裝置的排土結(jié)構(gòu)，該排土結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)較大的土壤濕度范圍和滾筒速度范圍，排土均勻，不易堵塞。 2ZBZ600 型水稻播種機綜上所述，在國內(nèi)外眾多的育秧設(shè)備當(dāng)中，我國對播種階段的播種機的研究已達到了比較先進的水平，但是對播土裝置的研究缺很少。因此，設(shè)計出排土量穩(wěn)定、播土厚度均勻的排土結(jié)構(gòu)是解決問題的關(guān)鍵所在。 水稻秧盤育秧精密播種流水線總體結(jié)構(gòu)示意圖 播土裝置的整體結(jié)構(gòu)方案確定通過對我國現(xiàn)有的播土裝置結(jié)構(gòu)進行分析，在整體結(jié)構(gòu)上都包括土箱、排土結(jié)構(gòu)、閘門、導(dǎo)流板。開口調(diào)節(jié)板起到控制泥土播出量。3 播土裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計 排土結(jié)構(gòu)的設(shè)計1）排土滾筒結(jié)構(gòu)的確定按照排土結(jié)構(gòu)的不同，有平帶式、槽輪式、波紋滾筒式、刮板式，另外還有泥漿鋪土裝置。法蘭盤通過平鍵與滾筒軸配合，端面與滾筒是焊接在一起的，端面與法蘭盤用螺栓固定在一起。刮板刮土正是源于這一原理，刮板在播土箱的一側(cè)從底部向床土作用一推力 F（等于剪切力 τA）剪切床土，使底層床土從一側(cè)向另一側(cè)運動，實現(xiàn)床土從土箱排出。為滾筒表面對土壤的摩擦力，另外，滾筒表面給土塊的作用力為 N。）； Fτ—土壤產(chǎn)生剪切破壞所需的最小剪切力（N）181。當(dāng)∑FY0 時，土壤就會被推土片推出土箱，完成秧盤播土工作。設(shè)于箱體內(nèi)的橡膠彈性板的前部貼附在勺式外槽輪的左右兩側(cè)和后方，其前方開口(圖 )，寬度與秧盤播寬B秧 相等，控制著外槽輪的充種區(qū)域，同時與外槽輪接觸，使其隨外槽輪轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生振動，促進外槽輪充種。在滾筒圓周上分布 16 排的推土片，每一排有 8 個推土片，這樣每一排上的相鄰兩個推土片之間的中心距離為 45mm，排與排之間的弧長約為 ，即圖 （b）中