【正文】 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)。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。1成秧數(shù)ρ株/穴（或取秧面積）3～62～31～2 所設(shè)計的播土裝置的目的與意義水稻工廠化育秧是水稻機械化生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，主要包括播床土、播種、覆表土、噴水和壓實等工藝過程，而播種作業(yè)一直被認為是育秧生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，多年以來，人們對播種作業(yè)進行了不斷地研究和完善，播種精度得到了不斷地提高。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)量的重要指標之一。我國現(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，不能滿足水稻育秧的要求。 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。如日本久保田株式會社生產(chǎn)的 SR500A 型育秧播種機、韓國國際育秧播種機，它們播播土裝置均采用的是平皮帶式排土結(jié)構(gòu)，日本田中瑞樹等人研制的播種機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)，土箱中的土壤通過槽輪定量排到平皮帶上，再通過平皮帶將土壤送入秧盤中，通過改變槽輪的轉(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，避免了平皮帶過度拉長。 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。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，進而改變排土量，由于土箱中土壤的重力由皮帶承擔，在長時間作業(yè)后，皮帶變得松弛而下沉，皮帶上土層的厚度與設(shè)計要求不符，且皮帶速度加快時，土壤與皮帶之間會出現(xiàn)打滑現(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。但機構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本比較高，由于給秧盤鋪的是泥漿，對生產(chǎn)設(shè)備的維護帶來困難，且不利于保持生產(chǎn)現(xiàn)場的衛(wèi)生。華南農(nóng)業(yè)大學邵耀堅、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。這種排土結(jié)構(gòu)排出的土量少，其中大部分是滾筒周圍的土壤帶動層構(gòu)成。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)。目前在育秧生產(chǎn)過程中，秧苗不齊、空穴等現(xiàn)象非常嚴重，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；缺少對播土量進行控制；不能適應(yīng)不同生產(chǎn)率和不同土壤厚度的生產(chǎn)要求。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。 研究內(nèi)容本文以水稻播量精準育秧技術(shù)為研究對象，設(shè)計排土穩(wěn)定、均勻的工廠化育秧播土裝置。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。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，導致了不同的工作性能。機架側(cè)板擋土板導流板排土滾筒結(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。當播土裝置工作時，隨著排土滾筒的滾動，土塊由承土箱順著滾筒滑落下去，落在導流板上，由于重力作用沿板面下滑，最終滑落到秧盤內(nèi)。擋土板可以有效地防止土壤飛濺所造成的污染。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)對土壤的適應(yīng)能力比較好，但是由于刮板窄而長，在長時間工作后，刮板會變的扭曲，會對排土帶了影響，另外，該結(jié)構(gòu)在低轉(zhuǎn)速的時候不能連續(xù)排土，有明顯的間歇排土的現(xiàn)象。 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。圖 所示為排土滾筒的結(jié)構(gòu)示意圖。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。根據(jù) MohrCouLomb 定律，床土產(chǎn)生剪切破壞時的最小剪切力為： F=τA1=（c+σtanρ）A1 （31）式中：F—刮板對土塊的剪切力（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。 根據(jù)上述排土原理，滾筒表面上相鄰兩個 V 形推土片之間的土塊進行受力分析，如圖 所示，圖中 OO’為滾筒軸線，AA’為與滾筒軸線垂直的平面，ff2為 V 形推土片側(cè)面對土塊的摩擦力，NN2為 V 形推土片側(cè)面對土壤法向作用力，F(xiàn)τ為土壤產(chǎn)生剪切破壞所需的最小剪切力，F(xiàn)181。滾筒表面推土片 V形推土片排土圖從圖中可以想象得到，兩個推土片對土塊的摩擦力和支持力的大小都是相等的?！獫L筒表面對土塊的摩擦力（N）； A2—V 形推土片側(cè)面的有效面積（mm2）； N1—V 形推土片側(cè)面對土塊的法向作用力（N）； N—滾筒表面給土塊的作用力（N）； α—V 形推土片側(cè)面的螺旋傾角（186?！寥琅c金屬之間的摩擦系數(shù)，且 181。在滾筒旋轉(zhuǎn)的方向上，當∑FY0 時，土壤將不能被推土片排出土箱。3）排土滾筒各參數(shù)的確定 （1）．滾筒直徑 D 和長度 W 的確定 滾筒直徑的確定是排土結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵所在，滾筒直徑太小，則在滾筒給秧盤播土時，滾筒轉(zhuǎn)速很大，會對滾筒的排土性能不利；如果直徑太大，整個裝置占用空間較大，而且排土高度增高，土壤落入秧盤時，土壤與秧盤會有撞擊，引起塵土飛揚，給工作環(huán)境造成污染。滾筒的長度與育秧用秧盤尺寸應(yīng)該相配套。該板結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)換方便，可滿足不同寬度規(guī)格的秧盤供種，本課題所使用秧盤型號及其播寬B秧 。從圖 （a）中可以看出，V 形推土片是按照“品”字形分布于滾筒表面上。 (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。但是，如果推土片的太厚，在土箱后擋板處仍然會有土壤落下。圖 為推土片示意圖。為滾筒軸線，平面 AA180。從圖 中可知，當寬度 B1增大，可以加強推土片抗剪強度，但如果 B1太大，在滾筒高速旋轉(zhuǎn)時，土壤容易被架空。由圖 可得如下關(guān)系：tanα= （33） V形推土片示意圖由于土壤顆粒之間存在粘結(jié)力和土壤與推土片側(cè)面之間存在摩擦力，增大V 型推土片螺旋傾角，當 90186。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 90186。因此，只要 90186。φ 時，土壤就可以相對 V形推土片側(cè)面滑動。則 0α55186。圖 f 隨著土壤濕度增加而變化的情況。~20176。35176。176。42176。B2，α180。B180。D180。、A180。B180。C180。D180。E180。所圍成的區(qū)域就是三種推土片的作用區(qū)域，速度 v 所示方向為 V 形推土片的運動方向。B180。180。180。因此，增大 V 形推土片幅寬，就增大了 V 形推土片的作用范圍，但卻減小了每一排相鄰兩推土片之間的間隙，同時使更多的土壤向間隙處匯集，如果間隙太小，就會導致土壤在間隙處滯留，造成堵塞；減小推土片的幅寬，推土片之間的間隙增大，向間隙處匯集的土壤相對減少，更加有利于土壤通過間隙，不至于造成堵塞，但是，推土片幅寬太小，推土片的作用區(qū)域減少，降低了排土效率。由于相鄰兩排推土片之間的弧長為 40mm，所以，10B2≦40mm。圖中的 A 點就是排土口的位置，線段 AB 是圓O 在 A 點的切線。 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。因此，當∠ABO 要小于或等于土壤與鋼的摩擦角時，土壤就不會從排土口自由落下，在此選∠ABO=Θ=15186。即土箱的排土口的位置就可以確定下來了。在排土口處設(shè)計一個可以沿著土箱前擋板表面上下滑動的排土口開口調(diào)節(jié)板，用以控制排土口開口大小。 可知，土箱