【正文】 種器。 結合水稻機械化種植的農(nóng)藝要求，在分析國內(nèi)外水稻秧盤育秧播種流水線特點的基礎上，著重從精量取種、準確播種等關鍵技術方面進行了深入研究。 關鍵詞 ：水稻 育秧 ； 流水線 ； 勺式 ； 振動式 Abstract II Design of Vibration Seeder for Rice Seedling Factory Nurseing Abstract Rice is one of the main grain crops in China, artificial seeding high labor intensity, and the current rice seeder in operation exist damage. Therefore, it is necessary and urgent to develop a new principle, new structure of the metering device was designed. Combined with the requirements of the rice planting mechanization of agronomic, in the analysis of domestic and foreign rice seedling tray seeding line features based on, especially from the precision take, accurate seeding and other key technologies of indepth vibration type precision seed metering device was developed by using the principle of vibration, for factory rice seedling, the precise control of the realization of planting。Application of CATIA software, the establishment of a scoop ration and suppling device and the vibration of metering disc threedimensional modeling of parts and the assembly together?？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。 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。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)村建設的必然要求。 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。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。為此，在水稻種植模式以育苗移栽為主體的基礎上，國家 “十一五 ”科技支撐計劃項目將 “水稻機械化技術研究與示范 (2021BAD28B01)”作為 “現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)和機械化耕作技術研究與示范 ”的關鍵課題之一，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為基礎，采取軟 (硬 )盤育秧等田間低成本秧盤育秧技術，在育秧季節(jié)氣溫較低的北方稻區(qū)采用簡易設施 (棚盤 )育秧技術，有條件的地區(qū)發(fā)展育秧中心，開展工廠化育秧的規(guī)?；?。這就標志著水稻秧盤育秧播種技術與裝備也需進一步提高，技術要求由原來雜交稻 2～ 4 粒 /穴 (或取秧面積 )的精少量播種提升為精準 (播種數(shù)量精量和投種位置準確 )播種，并且要求超級稻秧盤育秧精密播種設備應具有適應高速帶芽播種的性能。 2) 投種位置的準確性 超級稻秧盤育秧播種技術不僅要求取種精量，而且還必須要求被取種子能準確地投放到相對應的秧盤穴孔內(nèi)，避免因竄穴而影響播種均勻性，精確控制秧盤位置，保證同步對中投種是研究的又一技術難點。因此國家提出了超級稻秧盤育秧精密播種的技術指標，具體要求如下： ① 2177。 1．機械式播種裝置 緒論 5 水稻秧盤育秧機械式播種器主要以槽輪式、窩眼輪式、型孔式或凸頭式為核心工作部件，槽輪式屬于條播 (見圖 )，窩眼輪式 (見圖 )或型孔式 (日本三菱重工業(yè)株式會社的雙工位型孔式播種器 )屬于穴播，凸頭式 (見圖 )屬于撒播，從結構形式可以看出，機械式播種器具有機構簡單，造價低，生產(chǎn)率高等特點，但為保證充分充種，種槽的結 構尺寸相對都比較大，播種量可達 2～ 7 粒 /穴 (或取秧面積 )，對播種量控制不算嚴格，而且傷種現(xiàn)象也比較嚴重，針對常規(guī)水稻的大排量育秧播種效果較為理想，也是國內(nèi)外應用較廣的一類播種器。還發(fā)現(xiàn)以吸嘴為中心的球形流場，不同形狀種子所需吸針到種盤的拾起距離模型，壓力繼續(xù)升高時，拾起距離不再發(fā)生明顯變化，為氣源的選擇和種盤的安裝提供依據(jù)?？傊?，吸盤式的主流水線還是間歇作業(yè)，在保證充分吸種和吸盤穩(wěn)定攜種過程中，通常雙工位生產(chǎn)效率僅為 300盤 /h，生產(chǎn)效率不算高。我國水稻種植面積約 3000 萬 hm2，占全國谷物種植面積的 30%左右，占世界水稻種植面積的 20%左右，僅次于印度，位居世界緒論 8 第二。 70 年代后期，日本學者來我國傳播此項育秧技術，在其影響下 ,中國農(nóng)科院和廣東省農(nóng)科院先后引進此項技術。 1981 年，中國農(nóng)科院作物所與東北塑料一廠共同研制出塑料方格育苗盤，規(guī)格為長 60 厘米，寬 30 厘米，高 厘米， 盤中有 800 個各為 平方厘米的小方格，上大下小，底有 5 毫米滲水圓孔。 用于插秧的毯狀盤技術研究方面，早期一直使用大田撒播育秧技術，現(xiàn)在主要使用毯狀盤排布于秧池內(nèi)，便于起秧和運輸，秧毯比較規(guī)范，其形式主要為 600mm300mm國家標準毯狀盤。 水稻秧盤育秧播種流水線的發(fā)展趨勢 為適應超級稻的種植技術要求，目前的水稻秧盤育秧播種流水線在播種精度、投種位置準確性、排土均勻性和檢測等方面還需進一步研究。 研究目標與研究內(nèi)容 研究目標 我國幅員遼闊，各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡，秧盤育秧的條件差異較大，在實際應用中，應因地制宜選擇水稻育秧播種技術與裝備，針對不同水稻品種的育秧工藝要求，研制適當?shù)难肀P育秧播種機。工作原理為：人工把秧盤送入供送裝置的上層，光電傳感器控制供送裝置依次將秧盤送至連續(xù)運動的輸送鏈上，經(jīng)過鋪底土、播種、覆表土、清掃、淋灑水等工序，完成整個秧盤育秧播種過程。氣動振盤有V 形播種盤和充種平盤兩種形式，由氣動振動器產(chǎn)生振動，對定量供種器排出的脈動種子進行篩分除雜，形成均勻分布的種子流，在保證水稻種子沿氣動振盤運動條件下，重點進行氣動振盤排種速度優(yōu)化，同時給出種子流對播種均勻性的影響規(guī)律，確定不同種子流和供種量的排種氣動振動器壓強。范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；氣動振動器安 裝在排種盤上橫梁的中間位置，振動方向角為 δ1，其振動引起振動板簧帶動排種盤產(chǎn)生有規(guī)律的振動，調(diào)節(jié)振動器的輸入氣體壓力 P(～)，可促使落于排種盤內(nèi)的種子按照順序向下滑行，完成播種或者充種過程。 水稻秧盤育秧精密播種機總體配置 11 振動器 圖 振動式精密播種裝置結構示意圖 振動式排種器設計 12 3 氣動振盤基本理論及振動器選取 氣動振盤排種的基本理論 如 (圖 )所示 ,采用勺式外槽輪供種存在脈動，不太適合直接播種或者充種。確定振動形式后，通過改變振動系統(tǒng)的工作參數(shù) (振幅、頻率、工作面傾角、振動方向角等 )，使振動工作面帶動其上的散粒物料產(chǎn)生不同的運動形式，相對于 工作面散粒物料的運動形式主要有：靜止、沿工作面下滑、沿工作面上行、拋擲運動等。 電磁振動器 對播種器的振動，以往大部分都采用電磁振動器來實現(xiàn) ，因受電壓頻率限制 (一般為 0～ 50Hz)，在實際使用過程中，頻率變化范圍比較小，多用于低頻場合，單個電磁鐵的往復振動的產(chǎn)生，還需配備能使其復位的彈性機構，整體結構略顯復雜 (圖 )，雖然振幅和頻率可以調(diào)節(jié)，但電路設計較復雜，易受到干擾，影響振動效果。min1 噪聲 級 極限值 4000 5000 5900 68 134 188 4 28 52 61 67 注：離心力數(shù)據(jù)是在重型實驗臺上取自 Kistler 3 軸測力計 表 FP18M 型氣動活塞振動器的形狀及安裝尺寸 型號 振動器高度mm 振動器的最大直徑 mm 安裝螺栓mm 進氣口螺紋 排氣口螺紋 總重量kg FP18M 94 48 M8*13 1/8 1/8 氣動振動體的運動理論 根據(jù)氣動振動器的直線往復振動功能和氣動振盤的結構可知，由氣動振動器和排種盤組合在一起形成的氣動振動體，作簡諧直線運動，運動方程為 S = Asin? () 式中： A 為振動體振幅， μ m； ? 為振動相位角， ? = ωt， rad； ω 為振動角頻率， ω = 2πf， rad/s； f 為振動頻率， Hz； t 為時間， s。在定量供種試驗基礎上，基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡建立定量供種模型。 表 水稻芽種的外形尺寸 項目 秀優(yōu) 5 號 兩優(yōu)培九 培雜泰豐 空育 131 長度均值 a mm 寬度均值 b mm 高度均值 c mm 干種千粒重 g/千粒 芽種千粒重 g/千粒 滑動摩擦角 靜摩擦角 176。 176。 定量供種器結構設計 定量供種器主要由種箱、振動板、電磁振動器、調(diào)節(jié)門、橡膠彈性板、勺式外槽輪及調(diào)速電機構成，主要結構特點及功能如下： 1）調(diào)節(jié)門 調(diào)節(jié)門安裝在勺式外槽輪的正上方，與槽輪外表面的距離為 H 排 ，在試驗中，一般H 排 在 ～ 范圍內(nèi)取值 (種子高度大于 2mm，可避免種子沿槽輪外表面帶出 )，調(diào)節(jié)門的下部安裝有韌性較強的橡膠或者毛刷，起到 柔性清種的作用。與以往外槽輪供種箱不同的是振動板支撐起種箱內(nèi)種子，使堆積在外槽輪充種區(qū)內(nèi)的種量比較小，僅是反 “S”形尾部部分，不是整個種 箱內(nèi)的種子，因此充種區(qū)內(nèi)的種子比較蓬松，也降低了外槽輪刮擦種子的強度，盡量避免了傷芽。 結構設計 18 圖 勺式外槽輪截面示意圖 根據(jù)表 得知種寬 b,種長 a。由振動板簧把排種盤懸吊在支架內(nèi)側，調(diào)整支架的安裝角度，可保證排種盤與水平面夾角 α1 在4176。梯形篩分板和 V 形槽板之間由調(diào)節(jié)板連接于一體，形成連續(xù)的排種盤面；梯形篩分板與調(diào)節(jié)板之間可進行角度調(diào)整，實現(xiàn)了梯形篩分板與水平面的夾角 α2 在 5176。 形槽板 圖 V 形播種盤結構簡圖 采用梯形篩分板的原因是供種箱排種口的寬度和排種盤出口寬度均與秧盤播寬 B 秧 相等，為了防止供種箱排出的種子撒落于盤外，設計了后寬前窄結構的梯形篩分板，起到接種和集種的作用，減少了兩側的彈跳溢種，另外也減小篩分板兩側壁對種子的摩擦阻力，使兩側的種子盡量分散前行，可保證前進速度的均一性。該板結構簡單、調(diào)換方便，可滿足不同寬度規(guī)格的秧盤供種，如 (圖 )所示。 振動式精密播種裝置三維設計 21 圖 勺式外槽輪 定量供種器結構三維設計圖 定量供種器結構如 (圖 )?！?10176。 圖 振動式精密播種裝置 結論 24 6 結論 本論文在綜述了國內(nèi)外水稻精密播種設備的工作原理及播種技術等相關內(nèi)容的基礎上，圍繞水稻工廠化育秧播種流水線的排種器技術為研究對象，進行了深入研究，采用振動原理對振動式精密播種裝置進行了詳細結構設計和試驗研究，為進一步成功研制更加完備的超級稻秧盤育秧精 密播種機奠定了良好基礎。 5）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，最后經(jīng)出口播出。在此特向導師及相關人員表示衷心的感謝。導師平易近人、寬宏大氣、誨人不倦的人格魅力深深感染著他身邊的每一個人，也將成為我今后學習和工作的楷模。在制作畢業(yè)設計過程中我曾經(jīng)向老師們和同學們請教過不少的問題，老師們的熱情解答和同學們的熱心幫助才使我的畢業(yè)設計能較為順利的