秧苗分缽器的設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

目 錄摘要1關(guān)鍵詞1abstract1key words1引言21 國(guó)內(nèi)外移栽機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)211 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀212 發(fā)展趨勢(shì)32 國(guó)內(nèi)外幾種典型移栽機(jī)的介紹和比較421 典型移栽機(jī)介紹4211 導(dǎo)苗管式秧苗栽植機(jī)5212 吊杯式移栽機(jī)7213 撓性圓盤式移栽機(jī)722 幾種典型移栽機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較723 目前存在的問(wèn)題及方案的設(shè)計(jì)確立83 分缽輪的樣機(jī)設(shè)計(jì)與理論分析831 栽植機(jī)的性能指標(biāo)832 方案概況833 移栽機(jī)喂入機(jī)構(gòu)受力分析10331 輸送帶傾斜式的受力分析10332 輸送帶在喂入時(shí)的受力分析11333 人工推送缽苗時(shí)的受力分析124 分缽輪選型和秒針型分缽輪1341 分缽輪的選型1342 秒針型分缽輪的設(shè)計(jì)1443 秒針型分缽輪的理論分析16結(jié)論及展望17參考文獻(xiàn)18致謝19秧苗分缽器的設(shè)計(jì)秧苗分缽器的設(shè)計(jì) 機(jī)械電子專業(yè)學(xué)生 韋忠爽 指導(dǎo)教師 劉芳摘要：作物集中育苗，苗后移栽為幼苗提供了良好的生長(zhǎng)環(huán)境，保證作物生長(zhǎng)過(guò)程中的有效積溫，合理的利用了土地資源，對(duì)提高作物產(chǎn)量以及大幅度改善作物品質(zhì)有很重要的作用。可是由于目前在秧苗移栽的過(guò)程中，經(jīng)濟(jì)效益較低、人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，阻礙了秧苗移栽機(jī)械的進(jìn)一步推廣。 移栽機(jī)的傳送帶式分缽輪大大提高了傳統(tǒng)喂入系統(tǒng)的喂入速度，為移栽機(jī)效率的提高創(chuàng)造了先決條件。本論文簡(jiǎn)單介紹了幾種不同樣式的移栽機(jī)，并著重對(duì)移栽機(jī)的喂苗系統(tǒng)進(jìn)行了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力分析，提出了輸送帶集中輸入、秒針式分缽輪機(jī)構(gòu)，大大提高了喂入的頻率。關(guān)鍵詞：移栽機(jī)；秒針?lè)掷忀啠唤Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；受力分析 the design of the seedlings pot device student majoring in mechanical and electronic engineering jiang mintutor liu fangabstract: crops concentrated seedling, it provides a good environment to the growth of crops seedling that the seedling after transplanting .to ensure the effective accumulated temperature of crop growth ,and the reasonable use of land resources. it is play an important role to improve crop production and improve the quality of crop fiber greatly.but the transplanting process artificial labor intensity,low economic benefits of seedling transplanting mechine in the promotion,transplanting machine conveyor runs round bowl of feeding speed greatly improved the traditional feeding system,to creete the prerequisites for transplanting machine efficiency.this paper simply introduces several different style of transplangting machine,and focus on transplanting machine feeding system for the institution design and force analysis,puts forward the centralized input conveyor belt,the second hand type bowl wheel mechanism,greatly improving the feeding frequency.key words: transplanter;the second hand points round bowl;structure design;stress analysis 引言 我國(guó)既是農(nóng)業(yè)大國(guó)，又是產(chǎn)棉大國(guó)，在上世紀(jì)90年代我國(guó)的棉花花產(chǎn)量已經(jīng)躍居世界的首位。但是隨著人口的增長(zhǎng)和需求量的上升,棉花產(chǎn)量的瓶頸急需打破。隨著棉花集中育苗、苗后移栽的普及，實(shí)現(xiàn)了土地資源利用率的提高和棉產(chǎn)量的增加。棉花集中育苗,苗后移栽的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)有利于培育壯苗和實(shí)現(xiàn)全苗密植。在移栽的時(shí)候,可以按照自己定制的計(jì)劃行進(jìn)行株距栽苗，這樣既能實(shí)現(xiàn)全苗密植，又能有效地解決直播棉出苗難、保苗也不易的問(wèn)題。(2)有利于種植制度改革。由于麥棉共生期長(zhǎng)，爭(zhēng)水、爭(zhēng)肥、爭(zhēng)光矛盾十分突出，棉花難于實(shí)現(xiàn)全苗早發(fā)，常易造成晚熟晚產(chǎn)。棉花實(shí)現(xiàn)麥行套栽，既縮短了麥棉共生期，又延長(zhǎng)了棉花生育期，因此，棉花產(chǎn)量可比麥行套種增產(chǎn)24成1。(3)有利于增強(qiáng)棉花抗逆力。鹽堿危害是鹽堿地植棉的主要障礙。采用棉花育苗移栽后，克服了直播播種保苗困難和棉苗晚發(fā)晚熟問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了全苗密植和棉苗早發(fā)早熟，棉花的抗逆力提高，產(chǎn)量增加了23成。因此，棉花已成為改良利用鹽堿地的先鋒作物2。(4)有利于提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，有利于提高土地的復(fù)種指數(shù)，有利于減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。同直播相比，有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。(5)避開春旱或秋凍，改套種為移栽，解決套種機(jī)械化收獲困難的問(wèn)題等，并且機(jī)械移栽的行距、株距和深度一致，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。(6)在北方，棉花經(jīng)過(guò)育苗移栽之后，生育期增長(zhǎng)，產(chǎn)量增加，經(jīng)濟(jì)效益顯著，這是眾所周知的3。為配合棉花集中育苗、苗后移栽的諸多優(yōu)點(diǎn)，人工移栽顯然不能滿足生產(chǎn)需要，機(jī)械化移栽則可解決栽植效率低下問(wèn)題，對(duì)降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率有極大幫助。本文以棉花為例，對(duì)秧苗分缽器進(jìn)行探究和設(shè)計(jì)。1 國(guó)內(nèi)外移栽機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)11 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀如今，國(guó)內(nèi)主要采用的移栽方法是人工移栽法。由于使用移栽工具的不同，人工移栽法分為鴨嘴式移栽機(jī)移栽法、扎孔移栽法、穴栽法和壟上開溝法等等。不論什么樣的移栽方法，都存在眾多問(wèn)題，比如移栽質(zhì)量無(wú)法保證、生產(chǎn)效率較低、勞動(dòng)強(qiáng)度偏大等 。我國(guó)是個(gè)棉花種植大國(guó)，在國(guó)民生產(chǎn)總值中棉花占據(jù)著相當(dāng)重要的地位。但由于上述原因使得廣大農(nóng)民朋友失去了種植棉花的積極性，對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)造成了一定的損失。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家很早就開始研究并應(yīng)用秧苗移栽機(jī)，也研究了機(jī)械化秧苗移栽的方法。首先應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)作物和蔬菜的種植，后來(lái)應(yīng)用于種植玉米等很多糧食類的農(nóng)作物，以至于使得農(nóng)作物的栽植技術(shù)發(fā)展地更加迅速。在國(guó)外也有很多類型的秧苗栽植機(jī)械，從移栽機(jī)的型式上可以區(qū)分為帶夾的圓盤式移栽機(jī)、導(dǎo)苗管式移栽機(jī)、鉗夾式移栽機(jī)、吊籃式移栽機(jī)等各式移栽機(jī)。所以雖然國(guó)外農(nóng)民比較少，但是他們卻能夠大量種植棉花，以實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)增值的目的4。如今，我國(guó)投入大量的物力、人力對(duì)移栽機(jī)進(jìn)行了不少的研究和設(shè)計(jì)，對(duì)其研制了不同的機(jī)構(gòu)，分析其功能，也研制出了不少新機(jī)型，比如我國(guó)科研人員獨(dú)立研制出來(lái)的2zdf型的導(dǎo)苗管式秧苗移栽機(jī)，還有2z-2型的針對(duì)于玉米等農(nóng)作物類的秧苗移栽機(jī)、2zm-2a1型的棉花缽苗移栽機(jī)及2zm-2型的棉花缽苗移栽機(jī)等等。只是由于這些移栽機(jī)的型號(hào)非常多，又加上移栽機(jī)的形式各種各樣，“三化”程度比較低，又加上沒(méi)有統(tǒng)一分類和應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，連缽體的型式也一點(diǎn)兒都不相同，因此，對(duì)育苗和移栽技術(shù)能夠進(jìn)一步更好的發(fā)展非常不利5。而還存在的比較嚴(yán)重的一點(diǎn)問(wèn)題是，當(dāng)下秧苗移栽機(jī)的技術(shù)和機(jī)型也不是很成熟，并且它們都存在著很多不同的缺點(diǎn)和問(wèn)題。辟如，配水等一些機(jī)械措施并不能完全配套，機(jī)具的可靠性比較低，秧苗移栽機(jī)的工作速度不能滿足農(nóng)藝的要求，移栽機(jī)上的栽植手的勞動(dòng)強(qiáng)度比較大等一系列復(fù)雜的問(wèn)題，這一些問(wèn)題從根本上很大程度地限制了移栽機(jī)械技術(shù)的更好，更快的應(yīng)用、推廣。國(guó)外本世紀(jì)30年代就研制出并應(yīng)用了手工進(jìn)行喂苗的秧苗移栽機(jī)，到50年代時(shí)，又研制出了很多種結(jié)構(gòu)不同，形式不一的簡(jiǎn)易制缽裝置和半自動(dòng)秧苗移栽機(jī)，80年代后，半自動(dòng)秧苗移栽機(jī)在生產(chǎn)中已被廣泛應(yīng)用，并且制缽機(jī)也應(yīng)用廣泛。近幾年又研制出多種不同類型的全自動(dòng)秧苗移栽機(jī)，使秧苗的育苗過(guò)程更加設(shè)施化、工廠化和機(jī)械化5。我國(guó)農(nóng)用機(jī)械的研究技術(shù)確實(shí)無(wú)法與國(guó)外一些國(guó)家相提并論，但是，在借鑒國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國(guó)的農(nóng)用機(jī)械技術(shù)和應(yīng)用設(shè)備有了非常迅猛的發(fā)展，雖然起步時(shí)較晚，較慢，但是速度還是非?？焖俚?。12 發(fā)展趨勢(shì) （1）旱地上的栽植機(jī)械注重育苗技術(shù)和開發(fā)研究相互結(jié)合。 （2）不斷提高喂苗時(shí)的頻率，使其有更好的栽植性能，而且更具可靠性。自動(dòng)秧苗移栽機(jī)需要人工喂苗，而且需要大量人工輔助喂入，栽植的速度很有限。而且，如果喂入頻率超過(guò)了60株/min就易讓人感到極度緊張，很可能會(huì)出現(xiàn)漏苗的現(xiàn)象，且用這種方法栽植，生產(chǎn)率偏低，大約是人工栽植時(shí)生產(chǎn)率的25倍。但是其適應(yīng)性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格低等一系列優(yōu)點(diǎn)是和我國(guó)的國(guó)情相符合和適應(yīng)的。提高它的喂苗頻率，增大其可靠性，完善它的栽植性能，這是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)7。 （3）專用、通用移栽機(jī)的研究技術(shù)相結(jié)合。第一，因?yàn)樵耘嗉夹g(shù)有所不同，很多作物進(jìn)行栽植時(shí)迫切需要開發(fā)應(yīng)用專用的秧苗移栽機(jī)，例如小株距栽植的大蔥栽植機(jī)，可以在溫室中進(jìn)行工作的蔬菜栽植機(jī)以及樹苗花卉移栽機(jī)，還有短莖類草莓栽植機(jī)等等。第二，要注意合理提高秧苗移栽機(jī)的利用率和通用性，使得一機(jī)多用。 （4）進(jìn)行批量生產(chǎn)，減少移栽機(jī)的成本。由于我國(guó)農(nóng)民對(duì)農(nóng)用機(jī)械的使用有很大的熱情，但大多數(shù)人無(wú)力購(gòu)買的客觀事實(shí)制約著作物機(jī)械化的發(fā)展。為了使得秧苗移栽機(jī)價(jià)格降低，使大部分農(nóng)民都能負(fù)擔(dān)的起，必須選擇性能好的產(chǎn)品，批量生產(chǎn)，使秧苗移栽機(jī)成本有所降低。2 國(guó)內(nèi)外幾種典型移栽機(jī)的介紹和比較21 典型移栽機(jī)介紹目前，國(guó)內(nèi)外半自動(dòng)化移栽機(jī)的發(fā)展還處于上升階段，出現(xiàn)了許多設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)可靠的產(chǎn)品，為了設(shè)計(jì)出更加完善的產(chǎn)品，本文挑選了幾種典型的秧苗移栽機(jī)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹和對(duì)比分析。 圖2-1 鉗夾式缽苗栽植機(jī)1.鏈輪; 2.苗夾活頁(yè) 主要工作部件:苗夾、滑道、鏈條和鏈輪組成。 如圖2-1，苗夾安裝在鏈條上，在鏈輪的驅(qū)動(dòng)下，苗夾隨鏈輪在縱向垂直面內(nèi)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)苗夾運(yùn)行到栽植手前方時(shí)，由人工將秧苗喂入到苗夾上，常開的苗夾在滑道的控制下克服彈簧拉力閉合將秧苗加緊，隨鏈夾運(yùn)動(dòng)到投苗點(diǎn)時(shí)苗夾脫離滑道的控制被彈簧拉開，秧苗推入土中，隨后覆土壓實(shí)8。鉗夾式缽苗移栽機(jī)有株距比較準(zhǔn)確，而栽植以后秧苗直立度比較好，并且在喂苗和送苗時(shí)比較可靠穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)；但是喂苗區(qū)通常僅有3個(gè)缽苗秧夾可以允許栽植手投放秧苗，并且是上下排列分布的當(dāng)，栽植的速度稍高時(shí)就會(huì)出現(xiàn)漏栽的現(xiàn)象，而且它的秧夾較易傷秧苗，因此該種類型的栽植機(jī)會(huì)較少應(yīng)用并可能存在淘汰的風(fēng)險(xiǎn)。211 導(dǎo)苗管式秧苗栽植機(jī) 就目前來(lái)說(shuō)，導(dǎo)苗管式秧苗移栽機(jī)是新型的秧苗栽植器械。該類型的秧苗栽植器械都是由1個(gè)水平的喂苗盤及1個(gè)垂直的或著是傾斜地把缽苗送進(jìn)移栽機(jī)開溝器的導(dǎo)苗管組成的，這是它們的共同點(diǎn)；而不同點(diǎn)是因?yàn)槔徝绫环湃朊鐪蠒r(shí)的形式是不一樣的，因此該栽種類型的移栽機(jī)機(jī)又可分為推落苗式、指帶落苗式和直落苗式三種9。工作過(guò)程中，喂苗盤在傳動(dòng)裝置和傳動(dòng)地輪的帶動(dòng)下不停地水平轉(zhuǎn)動(dòng)，并由栽植手把秧苗成批地放進(jìn)運(yùn)苗輸送帶中的帶著對(duì)開式的喂苗嘴的喂苗盤中。而當(dāng)喂苗嘴開始轉(zhuǎn)入導(dǎo)苗管的喂入口的時(shí)候，由于開啟凸輪作用，此時(shí)喂苗嘴慢慢張開，待到秧苗由導(dǎo)苗管落入到滑刀式的溝器內(nèi)時(shí)，傳動(dòng)裝置帶動(dòng)推苗機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，并把秧苗推入到苗溝內(nèi)，苗溝是由開溝器開的。當(dāng)秧苗的缽體被推進(jìn)溝底，傳動(dòng)地輪對(duì)缽體覆土、壓實(shí)，這樣就完成了秧苗栽植的循環(huán)10。如圖2-2： 圖2-2 導(dǎo)苗管式移栽機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 1喂苗盤；2.導(dǎo)苗管；3.傳動(dòng)鏈條；4.傳動(dòng)地輪；5.分缽輪；6.運(yùn)苗傳送帶；7.推入機(jī)構(gòu)；8.機(jī)架；9.開溝器這種栽植機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)秧苗不造成任何傷害，比較適合多種作物尤其是對(duì)大葉片的蔬菜缽體秧苗進(jìn)行栽植，因此適應(yīng)性比較廣。并且和鉗夾式秧苗栽植機(jī)相對(duì)比，它的作業(yè)速度比較快，生產(chǎn)率比較高。而且，我們可以靠更換傳動(dòng)鏈輪的傳動(dòng)比來(lái)實(shí)現(xiàn)此栽植機(jī)株距的調(diào)整。但是，它有推苗機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本比較高而且可靠性比較低的缺點(diǎn)。rt-2型的秧苗栽植機(jī)與 model4000 型的秧苗栽植機(jī)有相似的工作過(guò)程和工作原理。它們的區(qū)別點(diǎn)是；首先， 因?yàn)閞t-2 型的栽植機(jī)，其喂苗盤的喂苗嘴是單開式的，所以它的喂苗嘴可由4個(gè)增到9 個(gè)，如此以來(lái)，不但增加了栽植手的喂苗機(jī)會(huì)，還不會(huì)產(chǎn)生漏苗的現(xiàn)象；第二，它采用了扶苗指帶，由于秧苗從導(dǎo)苗管出口進(jìn)入苗溝時(shí)有一個(gè)隨機(jī)組的前進(jìn)速度 vm，而所設(shè)置的扶苗指帶的朝后的水平方向上的分速和 vm的數(shù)值是相同的，這就可以保證了秧苗進(jìn)行栽植時(shí)的直立度11。rt-2 型的栽植機(jī)，其傳動(dòng)裝置由于采用的是鏈齒輪，因此占據(jù)空間小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且傳動(dòng)可靠，還使得不平行軸傳動(dòng)時(shí)的動(dòng)力傳動(dòng)的問(wèn)題得以解決。該種栽植機(jī)有與 model4000 型栽植機(jī)相同的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是當(dāng)栽植小葉片作物或工作過(guò)程有較高速度時(shí)扶苗指帶容易傷苗，不適合移栽棉花12。 tex2 型栽植機(jī) rt-2型與model-4000型栽植機(jī)比較, model-4000型栽植機(jī)少了扶苗指帶和推苗機(jī)構(gòu)，并簡(jiǎn)化了機(jī)體和傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。而秧苗的直立度能夠得以保證的的原因是讓導(dǎo)苗管按一定的角度向前傾斜。由于導(dǎo)苗管的存在，使得缽體秧苗進(jìn)入由開溝器開挖出的秧苗苗溝的瞬間時(shí)恰好向后傾斜，才時(shí)秧苗能夠得以扶正。而使秧苗垂直于地面的原因是由于機(jī)組一直有一個(gè)方向向前的速度，它們兩個(gè)速度相互疊加而得。而導(dǎo)苗管傾斜的角度是能夠根據(jù)機(jī)組前進(jìn)的速度可調(diào)的。這種栽植機(jī)有一個(gè)很重要的特點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且制造成本較低13。212 吊杯式移栽機(jī)吊杯式栽植機(jī)主要的工作部件是吊杯和偏心輪等。吊杯能夠安裝到管軸上，并且隨著偏心輪在縱向垂直面內(nèi)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，吊杯轉(zhuǎn)到上方時(shí)人工將缽苗放入吊杯內(nèi)，吊杯隨偏心圓盤轉(zhuǎn)到最低的位置時(shí)，固定滑道使吊杯下部打開，缽苗落入溝中，然后覆土壓實(shí)。此種移栽機(jī)不傷苗，比較適用于比較脆的缽苗的移栽。但是移栽頻率較低，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜14。如圖2-3：圖2-3 吊杯式栽植器1. 滑道；2.轉(zhuǎn)盤軸；3.支點(diǎn)；4.彈簧；5.吊杯；6.轉(zhuǎn)盤；7.偏心輪213 撓性圓盤式移栽機(jī)撓性圓盤式如圖2-4，主要有垂直式輸送帶，水平式輸送帶，栽植圓盤，夾持滾輪等幾部分構(gòu)成。該種類型的移栽機(jī)由人工把秧苗放入到兩片撓性圓盤中，撓性圓盤可以變形，秧苗跟隨著圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)至垂直狀態(tài)的時(shí)候進(jìn)行栽植。撓性圓盤大部分都是用橡膠制成的。目前這種撓性圓盤移栽機(jī)比較少。圖2-4 撓性圓盤式移栽機(jī)1. 水平輸送帶；2.秧苗；3.垂直輸送帶；4.栽植圓盤；5.夾持滾輪；6.秧苗22 幾種典型移栽機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較 國(guó)外移栽機(jī)主要應(yīng)用于蔬菜移栽，其中用于缽苗的移栽的有鉗夾式移栽機(jī)、導(dǎo)苗管式移栽機(jī)和吊籃式移栽機(jī)，而國(guó)內(nèi)利用的移栽機(jī)都可用于缽苗的移栽，它們都有不同的特點(diǎn)，其中工作中利用夾持力移動(dòng)缽苗的有鏈夾式移栽機(jī)、鉗夾式移栽機(jī)和撓性圓盤式移栽機(jī)，但此工作方式易造成缽苗損傷，我們舍棄不用。而利用傳送帶或者滑道傳送的移栽機(jī)有滑道式移栽機(jī)和帶式栽植機(jī)，它的栽植速度較高，但對(duì)缽苗穩(wěn)定性的要求卻比較高，即要盡量降低缽苗重心。我們?cè)谠撜n題中用到的是圓柱形的缽體，它的重心比較高，所以穩(wěn)定性較差，這樣使得無(wú)法保證立苗率，因而這兩種移栽機(jī)都不適合被應(yīng)用。而吊籃式秧苗移栽機(jī)的工作比較穩(wěn)定，而且立苗率也較高，不足之處是機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，栽植速度偏低，因此也不是最好的方案。對(duì)于導(dǎo)苗管式移栽機(jī)，它與其他類型的移栽機(jī)相比，其最突出的優(yōu)點(diǎn)是缽苗都是自由運(yùn)動(dòng)在導(dǎo)苗管式的秧苗移栽機(jī)中，而且是非強(qiáng)制性的，所以一般不會(huì)傷苗。綜上，應(yīng)用導(dǎo)苗管式秧苗移栽機(jī)來(lái)移栽棉花比較好，只是由于當(dāng)下，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)導(dǎo)苗管式秧苗移栽機(jī)均通過(guò)人工喂入。因此有資料顯示：人工喂入的速度高于 60 株/分的時(shí)候，會(huì)使人緊張并且出現(xiàn)漏苗等一系列現(xiàn)象，并且這樣會(huì)使得勞動(dòng)強(qiáng)度太大15。雖然我們可以通過(guò)使喂苗嘴數(shù)量增加來(lái)減少一部分漏苗現(xiàn)象，但卻不能使人們的勞動(dòng)強(qiáng)度減小，因此無(wú)法有效地提高秧苗的栽植速度。另一方面，如何有效地保證秧苗的立苗率也是相當(dāng)重要的。縱觀國(guó)內(nèi)外這幾種不同的導(dǎo)苗管式秧苗移栽機(jī)，為了更好的保證立苗率，我們主要采用下面幾種措施: （1）傾斜式秧苗導(dǎo)苗管，這種移栽機(jī)可以給導(dǎo)苗管一個(gè)向后傾斜的角度，因此，秧苗能夠扶正主要是因?yàn)閷?dǎo)苗管存在的作用，它使缽中的秧苗進(jìn)入苗溝瞬間向后傾斜，這個(gè)苗溝是由開溝器開出來(lái)的。又因?yàn)闄C(jī)組一直都有一個(gè)方向向前的速度，而這兩個(gè)速度相互疊加，能夠讓秧苗垂直地面落下。而且導(dǎo)苗管傾斜的角度是可以根據(jù)機(jī)組前進(jìn)時(shí)的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)的。 比如由意大利生產(chǎn)的tex2型秧苗栽植機(jī)就是應(yīng)用了上述方式，該機(jī)構(gòu)還可應(yīng)用于移栽缽苗。（2）應(yīng)用零速秧苗栽植的理論，以增加輔助的機(jī)構(gòu)，從而使得缽苗落下的時(shí)候與地面的相對(duì)速度是零，保證了缽苗在落下的時(shí)候不會(huì)翻倒，從而有效地保證了立苗率。該方式是根據(jù)其具體的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)決定它的適用范圍的，比如荷蘭生產(chǎn)出來(lái)的適合帶缽移栽的model4000 型秧苗栽植機(jī)，而中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)也研制了適合于無(wú)土苗移栽的導(dǎo)管式移栽機(jī)。2. 3 目前存在的問(wèn)題及方案的設(shè)計(jì)確立對(duì)于該課題缽苗的不同特點(diǎn)，我們可以應(yīng)用以下幾種形式的移栽機(jī)：吊籃式移栽機(jī)，導(dǎo)苗管式移栽機(jī)，輸送帶式移栽機(jī)，鉗夾式移栽機(jī)。但是目前上述移栽機(jī)也存在很多問(wèn)題：（1）人工的勞動(dòng)強(qiáng)度較大。因?yàn)楝F(xiàn)存應(yīng)用的移栽機(jī)都是靠人工一個(gè)個(gè)喂入的，所以，作業(yè)時(shí)我們必須不停地將缽苗從移栽機(jī)的苗盤中拿下并放進(jìn)喂入口（或著苗夾），使得勞動(dòng)強(qiáng)度很大，而且這樣很容易漏苗，并且因?yàn)槿斯の谷氲乃俣炔粔蚋?，從而?dǎo)致移栽速度無(wú)法提高。(2) 移栽的速度較慢。就目前而言，移栽機(jī)是采取人工一個(gè)個(gè)喂入的方法，既增大了不必要的人工勞動(dòng)強(qiáng)度，還一定程度上制約了移栽機(jī)速度的進(jìn)一步提高。(3) 移栽的質(zhì)量較差。目前，適合于進(jìn)行較大面積的秧苗移栽的移栽機(jī)并不成熟，已有機(jī)具的性能不夠穩(wěn)定， 而且立苗率較差，易影響產(chǎn)量。對(duì)于國(guó)內(nèi)外發(fā)明利用的多種多樣的移栽機(jī)，提高秧苗移栽機(jī)的栽植時(shí)的速度的關(guān)鍵點(diǎn)是提高栽植機(jī)投缽時(shí)的頻率，而提高投缽的頻率也是世界性的難題。就目前來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)外發(fā)明研制的不同類型的秧苗栽植機(jī)，其投缽頻率為1 株/s 左右。即便是日本比較先進(jìn)的栽植機(jī)，它的投缽頻率僅為 2 株/s，并且它的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且造價(jià)極為昂貴。針對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)不夠好的半自動(dòng)秧苗栽植機(jī)，通常是一人一行對(duì)秧苗進(jìn)行喂入，使得人工占用的費(fèi)用依然占有比較大的比例。又加上人工喂入時(shí)秧苗栽植的速度很有限，即缽苗喂入的頻率最好不多于 60 株/min，反之，很可能出現(xiàn)漏苗的現(xiàn)象。這樣容易出現(xiàn)生產(chǎn)效率較低，而機(jī)械移栽成本非常接近或者是略微高于人工進(jìn)行秧苗移栽的成本的狀況。這也是目前半自動(dòng)秧苗移栽機(jī)不被諸多用戶欣然接受的重要原因。所以，設(shè)計(jì)并優(yōu)化移栽機(jī)的喂入器，盡量提高移栽機(jī)投缽的頻率，大尺度地合理簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，都是很有實(shí)際意義的。3 分缽輪的樣機(jī)設(shè)計(jì)與理論分析31 栽植機(jī)的性能指標(biāo)目前為止，移栽機(jī)的應(yīng)用開始推廣，雖沒(méi)有專門的文獻(xiàn)對(duì)栽植機(jī)擁有的性能作出相關(guān)規(guī)定，但是栽植狀態(tài)、栽植機(jī)的適應(yīng)性、栽植的均勻度、栽植時(shí)的自動(dòng)化和栽植的生產(chǎn)率這五項(xiàng)指標(biāo)已成為行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。其中栽植均勻度包含株距合格率、重栽率、漏栽率、行間均勻性等指標(biāo)。秧苗栽植狀態(tài)包含秧苗直立度、埋苗率、栽植深度變化率和傷苗率等指標(biāo)13。上面提到的參數(shù)對(duì)秧苗移栽質(zhì)量都很大影響，如何設(shè)計(jì)出可靠實(shí)用的移栽機(jī)對(duì)設(shè)計(jì)者提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。32 方案概況針對(duì)傳統(tǒng)移栽機(jī)存在的問(wèn)題和移栽機(jī)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，作者對(duì)分土靴式移栽機(jī)進(jìn)行了初步的方案設(shè)計(jì)，采用的喂入方式是人工成批地喂入，用輸送帶進(jìn)行輸送，用分缽輪進(jìn)行分缽的方法。因?yàn)橐呀?jīng)存在的輸送帶式的栽植機(jī)的輸送帶是傾斜的，所以要求試驗(yàn)中輸送時(shí)必須采用重心低并且穩(wěn)定性較好的缽體，但是這并不適合于本課題中大缽的移栽的重心高及穩(wěn)定性較差的特點(diǎn)。由于每個(gè)缽在移栽機(jī)進(jìn)行喂入工作時(shí)所利用的時(shí)間并不能進(jìn)行精確地控制，這容易造成與分土靴的開啟時(shí)間之間的配合誤差，從而影響了缽苗立苗，所以必須對(duì)輸送帶的輸送方案重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。需要人工成盤取下苗架上面的缽苗，并將其放在水平傳送帶上面，托盤和輸送帶之間相互作用并將缽苗毫無(wú)順序地推入前面的喂入口，而且每次只能有一個(gè)缽苗進(jìn)入喂入口，進(jìn)入到分缽輪中的缽苗被間歇旋轉(zhuǎn)著的分缽輪逐個(gè)帶走，這樣便完成了喂入的工作。該方案能夠去除由人工一個(gè)個(gè)個(gè)喂入的時(shí)后所帶來(lái)的勞動(dòng)強(qiáng)度比較大的不足，并且這樣也很好地提高了栽植速度。圖3-1導(dǎo)苗管式移栽機(jī)實(shí)物圖（采用分缽輪分缽） 如圖3-1，此種移栽機(jī)由兩個(gè)單體組成，每個(gè)單體都能夠獨(dú)立，工作單體工作時(shí)由拖拉機(jī)帶動(dòng)，主要由栽植器和喂入器這兩個(gè)工作部件組成。其中喂入器是由分缽輪和托盤組成的，它可以讓缽苗繼續(xù)保持著直立的狀態(tài)一個(gè)個(gè)個(gè)進(jìn)入到分缽輪；而栽植器是由分土靴和導(dǎo)苗管組成的，它能將喂進(jìn)去的缽苗一個(gè)個(gè)送進(jìn)導(dǎo)苗管內(nèi)。它落下去的時(shí)間需要與分土靴的開合時(shí)間配合，而且要把落下去的缽苗準(zhǔn)確直立地放到苗床內(nèi)，因此它是能夠保證移栽機(jī)的立苗率的非常關(guān)鍵的機(jī)構(gòu)。 分缽輪把喂進(jìn)去的缽苗一個(gè)個(gè)送入導(dǎo)苗管，落下后進(jìn)入由左右兩個(gè)單體構(gòu)成的分土靴，這時(shí)分土靴并不能夠立即打開，而是將缽苗直立地拖行一段時(shí)間，當(dāng)分土靴打開時(shí)，缽苗在前方彈片及地面摩擦力的作用下運(yùn)動(dòng)出分土靴，作用在缽苗上的彈片給予缽苗一個(gè)朝后的力，以此來(lái)抵消缽苗在被喂入時(shí)所產(chǎn)生的向前方的慣性，從而與后方復(fù)位了的土壤一起作用，讓缽苗保持直立的狀態(tài)。因此，這種裝置既保證了立苗率又簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)。 移栽機(jī)單體的平面模型如圖3-2所示:圖3-2 栽植機(jī)平面模型1喂苗盤；2.導(dǎo)苗管；3.傳動(dòng)鏈條；4.傳動(dòng)地輪；5.分缽輪；6.運(yùn)苗傳送帶；7.推入機(jī)構(gòu)；8.機(jī)架；9.開溝器33 移栽機(jī)喂入機(jī)構(gòu)受力分析鑒于移栽機(jī)喂入機(jī)構(gòu)樣式繁多，因本論文經(jīng)過(guò)理論分析對(duì)比后采取了傳送帶式批量輸送方案，在本論文中將此方案和原始的傾斜式、人工推入式等設(shè)計(jì)方案做理論受力分析。設(shè)計(jì)方案中有很多指標(biāo)是針對(duì)于缽體的物理特性的。其中質(zhì)量、表面含水率、缽體承受的壓力、摩擦特性、幾何尺寸、缽體的形狀等等都是影響缽體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的特性。而最能影響缽體的摩擦系數(shù)的是表面的含水率，表面含水率能夠改變缽苗運(yùn)動(dòng)的原因是影響了缽體的摩擦系數(shù)。次之，因?yàn)槔徝缡呛翢o(wú)順序地排放在喂入盤中的，而且它使缽苗能夠向前運(yùn)動(dòng)的原因是由于人工施加了推力。而在該過(guò)程中由于缽體之間是相互擠壓的，比較容易使缽體破碎，可以看出，能夠影響移栽機(jī)工作的還有缽體之間的壓力。由于棉花苗移栽時(shí)通常是很弱小的，因此這對(duì)缽苗運(yùn)動(dòng)造成的影響不大，這個(gè)課題中若對(duì)傷苗的情況暫不考慮在內(nèi)，那么就能夠忽略了幼小的缽苗可能對(duì)缽體造成的一定大小的力，而直接用缽體來(lái)代替缽苗。試驗(yàn)中我們用到的缽體是直徑為50，高為80的圓柱體，缽體密度是1900/m3，動(dòng)摩擦系數(shù)是0.25，與托盤之間的的靜摩擦系數(shù)是0.5，缽體側(cè)面所承受的壓力是28.7n，實(shí)際試驗(yàn)中所測(cè)缽體在含水率為20時(shí)的平均重量是240g 16。331 輸送帶傾斜式的受力分析 缽苗在喂入盤上成批喂入時(shí)的情況如圖 3-3 所示： 圖3-3普通傾斜式托盤喂入機(jī)構(gòu)假設(shè)促使缽體滑動(dòng)的原因是只利用了托盤安裝時(shí)的所帶來(lái)的傾斜度，那么在傾斜托盤上缽體的受力如圖3-4： 圖3-4 傾斜式喂入缽苗受力分析圖 缽體受到的摩擦力是：其中是指托盤與缽體之間的靜摩擦系數(shù)。傾角增大時(shí)，摩擦力f減小，則工作過(guò)程中所需要的缽體的推動(dòng)力就減小，缽體就不易損壞。而傾角只有保證缽體在托盤上保持直立狀態(tài)才不會(huì)使缽體在分缽輪喂入時(shí)傾倒，引起堵塞的現(xiàn)象。只有這樣，移栽機(jī)才能正常、有序地工作。只有使托盤的安裝傾角小于角，才會(huì)使缽體在托盤上直立不倒。如圖 3-5 所示：即而要想使得缽體下滑，托盤傾角必須：即得因此，要使缽體能正?；瑒?dòng)而且不會(huì)輕易側(cè)翻，托盤傾角要有：移栽機(jī)在正常工作的過(guò)程中，是受拖拉機(jī)的拖引才運(yùn)動(dòng)的。而拖拉機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)對(duì)托盤有很大的影響。因?yàn)樘镩g地面的起伏很易造成5的角度的變化，而當(dāng)托盤的安裝角的活動(dòng)范圍是5.44時(shí)，根本不能使移栽機(jī)正常運(yùn)作。所以，要想完成缽喂入的工作，僅僅利用托盤傾角是不行的。圖3-5 缽體尺寸332 輸送帶在喂入時(shí)的受力分析在應(yīng)用輸送帶進(jìn)行缽體秧苗的喂入時(shí)如下圖 3-6 所示：輸送帶受滾輪的動(dòng)力作用，一直向前運(yùn)動(dòng)，在輸送帶和缽體摩擦力作用下，缽苗由左向右到達(dá)喂入口。前面的缽苗先導(dǎo)彈分缽輪，后面的缽苗進(jìn)行暫時(shí)等待。在這個(gè)過(guò)程中，輸送帶和缽體之間的摩擦力是缽體所受到的主要的力。因?yàn)槊總€(gè)缽體與輸送帶之間都存在著一定的摩擦力，等同于每一個(gè)缽體上都存在并分布著對(duì)缽向前的推動(dòng)力，而且受力比較均勻，從而缽體并不會(huì)輕易翻倒。所以在此前提下，當(dāng)缽苗在等待時(shí)，前面的缽體受到的力比較大。圖3-6 輸送帶式分缽輪喂入機(jī)構(gòu)在輸送帶上滑動(dòng)時(shí)，每一個(gè)缽體所受到的摩擦力是： （3-1） 當(dāng)在分缽輪步進(jìn)運(yùn)動(dòng)且恰好處于停止時(shí)間內(nèi)時(shí)，第一個(gè)缽上受到了所有的缽體向前的壓力的共同作用，要想使缽體不破碎必須滿足以下公式: （3-2） 式中e是指缽體能夠承受的側(cè)面壓力，n 是指等待的缽苗的數(shù)量。 所以得知所等待的缽苗的數(shù)量不能多于48個(gè)。但是在實(shí)際工作中，后面缽體向前的壓力將會(huì)被托盤側(cè)壁對(duì)缽體摩擦力的向后面作用的分力大大抵消，這樣就會(huì)使輸送帶式喂入有更好的適應(yīng)性，從而更利于正常工作。333 人工推送缽苗時(shí)的受力分析缽體放于托盤內(nèi)時(shí)，所受的力主要包括：重力、人工的推力、與托盤之間接觸產(chǎn)生的的摩擦力以及缽體之間相互作用產(chǎn)生的的擠壓力等。人工的推力和缽體之間的擠壓力共同給缽苗一個(gè)促使其向前滑動(dòng)的力，而向前的推力只是作用在最后的缽苗上，然后由于擠壓力的作用推動(dòng)著前面的缽苗繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)。要想滿足正常工作，缽體之間的擠壓力必須要小于缽體的側(cè)面壓力?？客斜P右壁的缽體受力如圖3-7所示，在勻速運(yùn)動(dòng)的情況下，缽體的受力平衡方程為: (3-3)可得 （3-4）即：由圖3-7可見(jiàn)，是 的增函數(shù)，要想使得推動(dòng)缽體的力變小，就必須盡量減小角的值。然而，在保證喂入口的寬度時(shí)，減小角必然會(huì)導(dǎo)致托盤的面積減小，從而減小托盤的容量。工作時(shí)，移栽機(jī)上的缽苗在托盤內(nèi)的排列是無(wú)序的，正如前文提到的，缽體所受力的方向和大小并不確定。因此，要想不擠碎缽體，所要求的角最大值根本不能得出。通過(guò)虛擬試驗(yàn)可以測(cè)出缽體所受的擠壓力，在缽體能夠承受范圍內(nèi)的角最大值就是所求的托盤傾角。 圖3-7 缽體受力圖4 分缽輪選型和秒針型分缽輪41分缽輪的選型對(duì)于設(shè)計(jì)的三種分缽輪，如圖4-1所示，為了保證消除推動(dòng)力的因素，在試驗(yàn)時(shí)選擇較大的推動(dòng)力為20n，托盤倒角為25度，此時(shí)缽苗在苗盤中的運(yùn)動(dòng)比較流暢，不會(huì)出現(xiàn)卡堵。試驗(yàn)結(jié)果表明：在缽苗由苗盤進(jìn)入分缽輪時(shí)c、b輪的喂入性好，不會(huì)出現(xiàn)露苗的現(xiàn)象，但是c輪在喂入時(shí)有可能把缽體夾碎。 a b c 圖4-1 三種不同形狀的分缽輪由仿真試驗(yàn)知，由于a輪結(jié)構(gòu)對(duì)稱，傳動(dòng)時(shí)輪齒的作用面上的一側(cè)存在一段弧，很有可能會(huì)產(chǎn)生方向向外的推力，從而使缽苗無(wú)法進(jìn)入分缽輪，因此使用a輪的時(shí)候，很有可能出現(xiàn)兩個(gè)秧苗擁擠在移栽機(jī)的喂入口，從而不能進(jìn)入的現(xiàn)象?？偨Y(jié)以上試驗(yàn)結(jié)果，b缽輪的喂入性最好，c為次之，a是最差的。由此得出，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中應(yīng)該首先選擇b輪齒狀的分缽輪。42秒針型分缽輪的設(shè)計(jì)分缽輪的結(jié)構(gòu)形式在移栽機(jī)中對(duì)缽體的傷害程度、秧苗栽植的均勻度、漏苗率和操作者的工作強(qiáng)度起著決定作用。原始的移栽機(jī)缽輪在工作過(guò)程當(dāng)中做不間斷的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，往往因喂入不及時(shí)造成缽體的破損、露苗等一系列問(wèn)題。現(xiàn)在常用的凸輪撥動(dòng)式在喂苗的過(guò)程當(dāng)中有了短時(shí)間的停頓雖然改善了不間斷回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所造成的部分問(wèn)題，但由于凸輪撥動(dòng)缽輪轉(zhuǎn)動(dòng)后，缽輪會(huì)在機(jī)器的震動(dòng)中有輕微的轉(zhuǎn)角，使喂入口變小，這對(duì)下次缽苗的喂入造成了阻礙。13 圖4-2秒針式分缽輪機(jī)構(gòu)（底面）圖4-3 秒針?lè)掷彊C(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化圖1動(dòng)力傳入輪；2.撥銷；3.星盤 abc圖4-4 秒針?lè)掷忀喌倪\(yùn)動(dòng)過(guò)程工作過(guò)程：當(dāng)動(dòng)力經(jīng)過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)圖4-3中1動(dòng)力傳動(dòng)輪時(shí)，動(dòng)力傳動(dòng)輪上的2撥銷隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)撥銷轉(zhuǎn)到星盤的溝槽時(shí)撥動(dòng)星盤轉(zhuǎn)動(dòng)，星盤跟分缽輪一體，由此也發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)撥銷轉(zhuǎn)過(guò)星盤溝槽時(shí)撥銷和星盤溝槽脫離，星盤和分缽輪停頓，星盤轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)苗位，此時(shí)分缽輪的開口朝向送苗的傳送帶，傳送帶將秧苗喂入分缽輪，當(dāng)動(dòng)力傳動(dòng)輪的撥銷再次轉(zhuǎn)入星盤卡槽時(shí)分缽輪將秧苗帶走的同時(shí)傳送帶喂入下一棵秧苗。過(guò)程如圖4-4的a、 b、 c。 此結(jié)構(gòu)巧妙地利用了時(shí)鐘上的秒針機(jī)構(gòu)，如圖4-2,簡(jiǎn)單可靠。分缽輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一周都有短時(shí)間的停頓（就像秒針的擺動(dòng)有停頓一樣），這短暫的停頓為傳送帶的喂入和分缽輪將秧苗向?qū)绻艿膫鬏斕峁┝丝煽康臅r(shí)間，避免了傳送帶喂入不及時(shí)和分缽輪夾苗現(xiàn)象，但在停頓的時(shí)間里動(dòng)力傳動(dòng)輪的缺口圓弧和星盤之間的半圓弧是鑲嵌在一起的，不會(huì)因?yàn)闄C(jī)器的震動(dòng)和顛簸造成分缽輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)于輸送帶的喂苗來(lái)說(shuō)更加可靠。43 秒針型分缽輪的理論分析移栽機(jī)分缽輪的主要功能就是將傳送帶送入的缽苗逐個(gè)送入導(dǎo)苗管，如圖4-5,這中間缽體由水平轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)而秒針機(jī)構(gòu)中星盤每次間歇運(yùn)動(dòng)的時(shí)間能否大于秧苗自由落體的時(shí)間直接關(guān)系到分缽輪的下一次轉(zhuǎn)動(dòng)能否傷苗。若星盤間歇時(shí)間小于缽苗自由落體的時(shí)間，分缽輪的下一次運(yùn)動(dòng)會(huì)將還沒(méi)有完全落入導(dǎo)苗管的秧苗夾傷。 圖4-5 秒針?lè)掷忀?動(dòng)力傳入輪的撥銷從剛轉(zhuǎn)入星盤溝槽到剛轉(zhuǎn)出溝槽所用的時(shí)間為動(dòng)力傳動(dòng)輪的1/3，動(dòng)力輸入輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一周星盤轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)苗位。此處假設(shè)秧苗的高度h為150mm,秧苗有水平完全落入導(dǎo)苗管的時(shí)間為t,一個(gè)栽植循環(huán)所用的時(shí)間（星盤轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)苗位）為，那么分缽輪的間歇時(shí)間要保證大于秧苗必須落入導(dǎo)苗管時(shí)間則必須滿足（4-1）得則完成移栽機(jī)一個(gè)栽植循環(huán)所允許使用的時(shí)間為：得秒按照這個(gè)時(shí)間來(lái)算，移栽機(jī)一分鐘所能栽植的極限棵數(shù)為：棵而現(xiàn)今普通移栽機(jī)的最高栽植速度約為45-60棵，本移栽機(jī)的秒針?lè)掷忀啓C(jī)構(gòu)完全滿足實(shí)際要求。結(jié)論及展望在比較吸收了國(guó)