【正文】 5 結(jié)論 22 參考文獻(xiàn) 23 致謝 25 1 緒論 課題背景 水稻的生產(chǎn)情況及意義在世界糧食安全中占有極其重要的地位的糧食作物是水稻。 2）確定了 V 形推土片大直徑滾筒播土裝置的滾筒結(jié)構(gòu)參數(shù)、V 形推土片的結(jié)構(gòu)參數(shù)和分布情況。水稻工廠化育秧流水線的播土器設(shè)計(jì)摘 要水稻工廠化育秧技術(shù)是我國(guó)水稻栽培技術(shù)的發(fā)展方向，而研究設(shè)計(jì)育秧設(shè)備，是推進(jìn)該技術(shù)不斷發(fā)展的技術(shù)措施之一。本文的研究結(jié)論如下： 1）系統(tǒng)地介紹了我國(guó)現(xiàn)有播、覆土裝置的研究現(xiàn)狀，詳細(xì)的分析了它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和不足，在此基礎(chǔ)之上，研制出一種排土穩(wěn)定均勻的播土裝置，選取 V 形推土片大直徑滾筒作為排土部分的關(guān)鍵部件。利用 CATIA 軟件裝配模塊建立了播土裝置的 3D 模型。 水稻是我國(guó)種植面積最大、單產(chǎn)量高、總產(chǎn)最多的糧食作物，水稻生產(chǎn)在我國(guó)糧食生產(chǎn)中占有極其重要的地位。 2)省工節(jié)本 水稻機(jī)械直播比人工栽插可節(jié)省成本約750元/公頃；機(jī)械栽插比人工手插平均節(jié)約成本450元/公頃左右；機(jī)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(jī)械化，改善農(nóng)民生產(chǎn)條件，提高農(nóng)民生活質(zhì)量，促進(jìn)農(nóng)村勞動(dòng)力向二、三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，是加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程，促進(jìn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展，推動(dòng)水稻主產(chǎn)區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的必然要求。 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理水平收獲水平烘干水平總體水平2004——%————————2005——%——%————2006——————%————200760%8%50%35%10%%201070%20%——55%——50%201585%45%——80%——70% 水稻的主要種植模式及分布區(qū)域進(jìn)入20世紀(jì)中期，隨著世界水稻種植業(yè)的發(fā)展，水稻種植機(jī)械化取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，種植模式日趨多樣化，直播與育苗移栽成為水稻種植機(jī)械化的兩種主要形式。韓國(guó)起步較晚，但機(jī)械化發(fā)展迅速，已有趕超日本的趨勢(shì)，1996年機(jī)插面積達(dá)種植面積的97%，泰國(guó)也已基本實(shí)現(xiàn)插秧機(jī)械化。為此，在水稻種植模式以育苗移栽為主體的基礎(chǔ)上，提出了水稻種植機(jī)械化的發(fā)展重點(diǎn)將以機(jī)械插秧為主，在適宜地區(qū)發(fā)展精少量機(jī)械直播和缽體苗機(jī)械有序移栽、拋栽，水稻機(jī)械化育秧將以精密播種技術(shù)為基礎(chǔ)，采取軟(硬)盤(pán)育秧等田間低成本秧盤(pán)育秧技術(shù)，在育秧季節(jié)氣溫較低的北方稻區(qū)采用簡(jiǎn)易設(shè)施(棚盤(pán))育秧技術(shù)，有條件的地區(qū)發(fā)展育秧中心，開(kāi)展工廠化育秧的規(guī)?；?wù)。1成秧數(shù)ρ株/穴（或取秧面積）3～62～31～2 所設(shè)計(jì)的播土裝置的目的與意義水稻工廠化育秧是水稻機(jī)械化生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，主要包括播床土、播種、覆表土、噴水和壓實(shí)等工藝過(guò)程，而播種作業(yè)一直被認(rèn)為是育秧生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，多年以來(lái)，人們對(duì)播種作業(yè)進(jìn)行了不斷地研究和完善，播種精度得到了不斷地提高。我國(guó)現(xiàn)有的播土裝置播土厚度均勻性不高，且容易堵塞而排土量不穩(wěn)定，不能滿(mǎn)足水稻育秧的要求。如日本久保田株式會(huì)社生產(chǎn)的 SR500A 型育秧播種機(jī)、韓國(guó)國(guó)際育秧播種機(jī)，它們播播土裝置均采用的是平皮帶式排土結(jié)構(gòu)，日本田中瑞樹(shù)等人研制的播種機(jī)的播播土裝置采用的是平皮帶和槽輪混合式排土結(jié)構(gòu)，土箱中的土壤通過(guò)槽輪定量排到平皮帶上，再通過(guò)平皮帶將土壤送入秧盤(pán)中，通過(guò)改變槽輪的轉(zhuǎn)速改變播播土量，另外還可以減小平皮帶所承受的土壤重力，避免了平皮帶過(guò)度拉長(zhǎng)。平皮帶式播土裝置的土箱前擋板處安裝有土量控制板，上下調(diào)節(jié)控制板，改變皮帶上土層的厚度，進(jìn)而改變排土量，由于土箱中土壤的重力由皮帶承擔(dān)，在長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)后，皮帶變得松弛而下沉，皮帶上土層的厚度與設(shè)計(jì)要求不符，且皮帶速度加快時(shí)，土壤與皮帶之間會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。但機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本比較高，由于給秧盤(pán)鋪的是泥漿，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)帶來(lái)困難，且不利于保持生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的衛(wèi)生。這種排土結(jié)構(gòu)排出的土量少，其中大部分是滾筒周?chē)耐寥缼?dòng)層構(gòu)成。目前在育秧生產(chǎn)過(guò)程中，秧苗不齊、空穴等現(xiàn)象非常嚴(yán)重，除了播種精度原因以外，主要原因在于現(xiàn)有的播土裝置播土厚度不均勻；缺少對(duì)播土量進(jìn)行控制；不能適應(yīng)不同生產(chǎn)率和不同土壤厚度的生產(chǎn)要求。 研究?jī)?nèi)容本文以水稻播量精準(zhǔn)育秧技術(shù)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)排土穩(wěn)定、均勻的工廠化育秧播土裝置。而他們之間相互區(qū)別的地方就是排土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的不同，導(dǎo)致了不同的工作性能。當(dāng)播土裝置工作時(shí)，隨著排土滾筒的滾動(dòng)，土塊由承土箱順著滾筒滑落下去，落在導(dǎo)流板上，由于重力作用沿板面下滑，最終滑落到秧盤(pán)內(nèi)。平帶式排土結(jié)構(gòu)中皮帶與土壤容易打滑，槽輪式容易堵塞和將土壤架空，波紋滾筒式由于波紋槽太密太窄容易堵塞，刮板式排土結(jié)構(gòu)對(duì)土壤的適應(yīng)能力比較好，但是由于刮板窄而長(zhǎng)，在長(zhǎng)時(shí)間工作后，刮板會(huì)變的扭曲，會(huì)對(duì)排土帶了影響，另外，該結(jié)構(gòu)在低轉(zhuǎn)速的時(shí)候不能連續(xù)排土，有明顯的間歇排土的現(xiàn)象。圖 所示為排土滾筒的結(jié)構(gòu)示意圖。根據(jù) MohrCouLomb 定律，床土產(chǎn)生剪切破壞時(shí)的最小剪切力為： F=τA1=（c+σtanρ）A1 （31）式中：F—刮板對(duì)土塊的剪切力（N）； A1—刮板厚度與凹槽部分寬度的乘積（mm2）τ—剪應(yīng)力(N/mm2)σ—土箱中床土的正應(yīng)力(N/mm2)ρ—床土的內(nèi)摩擦角(176。滾筒表面推土片 V形推土片排土圖從圖中可以想象得到，兩個(gè)推土片對(duì)土塊的摩擦力和支持力的大小都是相等的。—土壤與金屬之間的摩擦系數(shù)，且 181。3）排土滾筒各參數(shù)的確定 （1）．滾筒直徑 D 和長(zhǎng)度 W 的確定 滾筒直徑的確定是排土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在，滾筒直徑太小，則在滾筒給秧盤(pán)播土?xí)r，滾筒轉(zhuǎn)速很大，會(huì)對(duì)滾筒的排土性能不利；如果直徑太大，整個(gè)裝置占用空間較大，而且排土高度增高，土壤落入秧盤(pán)時(shí)，土壤與秧盤(pán)會(huì)有撞擊，引起塵土飛揚(yáng)，給工作環(huán)境造成污染。該板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)換方便，可滿(mǎn)足不同寬度規(guī)格的秧盤(pán)供種，本課題所使用秧盤(pán)型號(hào)及其播寬B秧 。 (a) V形推土片分布圖 （b） 局部放大圖 V形推土片在滾筒表面的分布展開(kāi)示意圖（3）．V 形推土片參數(shù)確定 V 形推土片主要是起到排土的作用，它的厚度很關(guān)鍵。圖 為推土片示意圖。從圖 中可知，當(dāng)寬度 B1增大，可以加強(qiáng)推土片抗剪強(qiáng)度，但如果 B1太大，在滾筒高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，土壤容易被架空。α 越小，土壤越容易滯留，最后造成土壤堵塞；減小推土片螺旋傾角，當(dāng) 90186。φ 時(shí)，土壤就可以相對(duì) V形推土片側(cè)面滑動(dòng)。圖 f 隨著土壤濕度增加而變化的情況。35176。42176。B180。、A180。C180。E180。B180。180。由于相鄰兩排推土片之間的弧長(zhǎng)為 40mm，所以，10B2≦40mm。 由表 3—2 可知，松散的砂壤土與剛的摩擦角最小，摩擦角為 16186。即土箱的排土口的位置就可以確定下來(lái)了。 可知，土箱中土壤重力主要由滾筒和土箱的前后擋板承擔(dān)，如果排土口開(kāi)口過(guò)大，土壤還是會(huì)從排土口處自由落下，因此排土口開(kāi)口不宜過(guò)大。 （5）．滾筒轉(zhuǎn)速的確定 滾筒轉(zhuǎn)速是重要參數(shù)之一，直接影響播土裝置的排土量。根據(jù)工藝要求，設(shè)每次排土所需土壤體積與穴坑總體積之比為 λ，則 0λ1。通過(guò)計(jì)算得排土滾筒轉(zhuǎn)速為：n穴= (0﹤λ﹤1, 0﹤L1≦45) (39)播床土和播表土所需土壤體積不一樣，因此，根據(jù)農(nóng)藝要求，播床土?xí)r，1/2≦λ≦2/3；播表土?xí)r，1/3λ1/2。（mm3）：Q 39。解得滾筒轉(zhuǎn)速為：n平= ,(20≤h3≤25,0≤L1＜45) (310) 導(dǎo)流板設(shè)計(jì)大直徑排土滾筒由于排土位置較高，容易造成塵土飛揚(yáng)，而且在土壤落下時(shí)對(duì)秧盤(pán)有較大的沖擊力，給秧盤(pán)的定位帶來(lái)困難。v導(dǎo)流板毛刷滾筒秧盤(pán) 導(dǎo)流板示意圖導(dǎo)流板的最左端與滾筒的最右邊對(duì)齊，其它部分尺寸如圖 中所示，A點(diǎn)為土箱排土口位置。在本設(shè)計(jì)中，導(dǎo)流板最上端低于 OB 軸線以下 50mm。因此，要使土壤能夠很通暢的通過(guò)導(dǎo)流板到達(dá)秧盤(pán)，則導(dǎo)流板與水平面的夾角 γ 應(yīng)大于土壤與鋼的摩擦角，即 γ35186。導(dǎo)流板的寬度與與秧盤(pán)的寬度相匹配即可。對(duì)于缽盤(pán)來(lái)說(shuō)，鋼刷可以將盤(pán)緣上的土壤刷落到缽體之中；對(duì)于平盤(pán)來(lái)說(shuō)，可以將盤(pán)中的土壤撫平整。擋土板的寬度與秧盤(pán)的寬度相匹配即可。 V 型推土片大直徑滾筒模型 軸 承土箱 播土裝置總裝圖利用CATIA，將所有的零件和部件用合理的連接方式連接在一起，就構(gòu)成了本文所設(shè)計(jì)的總裝模型。播土裝置是育秧設(shè)備中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的育秧設(shè)備由于播種的種子數(shù)量多，對(duì)播土與覆土要求不十分嚴(yán)格，但是超級(jí)稻種子播種數(shù)量少，播種精度高，如果播土厚度不均勻?qū)⒂绊懹碣|(zhì)量。利用土壤與鋼的摩擦角和拋物運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定了導(dǎo)流板的傾斜角和尺寸參