水稻定量穴播供种装置设计

水稻定量穴播供种装置设计

摘要：根据我国水稻种植情况，针对水稻精量气送式穴播装置的要求，设计了一种适合于定量穴播的供种装置。该文对水稻定量穴播供种装置供种原理进行了阐述，根据水稻的物料特性以及农艺要求，提出了一种圆柱形型孔，确定其结构以及主要参数。并对供种装置的参数进行了分析计算，并对其结构进行了改进。通过对装置各机构工作过程的受力分析，确定了装置各部分的结构参数。

关键词：水稻；气送式集排器；供种装置；型孔

摘要 1

关键词 1

Abstract 1

Key words 1

0 前言 1

0.1 研究背景及意义 1

0.2 国内外水稻直播技术研究现状 2

0.3 国内外集中排种技术研究现状 2

0.4 研究的主要内容 3

1 供种装置关键部件结构设计与参数分析 3

1.1 供种装置结构设计 3

1.1.1 型孔轮直径 4

1.1.2 型孔轮型孔数量 5

1.1.3 供种装置壳体参数 6

1.1.4 种层调节板结构 7

1.1.5 种箱容积 7

1.2 型孔结构与力学分析 8

1.2.1 型孔形状与尺寸 8

1.2.2 充种过程力学分析 9

1.2.3 供种过程力学分析 11

1.3 搅种装置设计与力学分析 11

1.3.1 搅种装置安装位置 11

1.3.2 搅种齿结构 12

1.3.3 搅种齿排列与搅种轴的位置参数 12

1.3.4 搅种过程力学分析 13

1.4 清种装置与护种板结构设计 14

1.4.1 清种装置参数设计 15

1.4.2 清种过程受力分析 15

1.4.3 护种板参数设计 16

2 传动机构设计与参数分析 17

2.1 电机的选用 17

2.2 传动机构结构设计 17

2.3 链传动设计 17

2.3.1 一级链传动设计 17

2.3.2 二级链传动设计 20

2.4 传动轴设计 21

2.4.1 型孔轮传动轴设计 21

2.4.2 搅种装置传动轴设计 22

2.4.3 轴强度校核 23

2.5 端盖设计 24

3 总结 25

参考文献 26

致谢 28

附录 29

0前言

0.1研究背景及意义

水稻是我国主要的粮食作物之一。根据2017年国家统计局数据，我国水稻种植面积约30747.19×103hm2,约占全国粮食种植面积的26.3%[1]。水稻种植方式有直播和移栽两种。机械插秧和机械直播是水稻机械化种植的两种主要方式，其中机械插秧占93.99%，机械直播占5.97% [2]。目前东亚地区国家如日本、韩国等，其机插秧技术已经非常成熟，也是其水稻主要种植方式。机械插秧相对于人工移栽作业质量显著提高，但是会对秧苗造成一定的损伤[3-7]。机械直播无需育秧、插秧等环节，能够有效降低劳动力成本，且其更容易实现机械化作业。机械直播水稻分蘖节低，穗高基本相同，机械直播水稻稻穗量大。水稻直播减少了对劳动力的需求，且机械化直播为水稻机械化种植开辟了广阔的前景。

水稻精量气送式穴播装置是根据集排器原理设计的水稻直播装置，其能够实现一器多行播种，提高播种机的工作效率。水稻定量穴播供种装置作为水稻精量气送式穴播装置的重要部分，其是实现精量播种的前提。所以，对供种装置的研究尤为重要。

0.2国内外水稻直播技术研究现状

以美国为代表的欧美发达国家的水稻直播技术已经非常成熟。美国是最早实现水稻机械化种植的国家之一，目前其水稻种植以100%实现了水稻机械直播，意大利直播稻种植面积也达到了水稻种植面积的98%，斯里兰卡80%，马来西亚50%，在菲律宾早稻中有30%采用机械直播技术，且直播面积在迅速增加[6]。欧美、澳洲等地区水稻机械直播，主要使用飞机撒播或机械条播，生产成本低、效益好。

我国最早水稻直播机主要应用在旱地，根据小麦条播机原理改装而成，采用外槽轮式排种器，以条播为主[7]。20世纪70年代我国水稻直播机的研制有了较大的进展，到20世纪90年代，我国开始重视农业的生产投入，极大地提高了水稻价格，也提高了农民的生产积极性，并且促进了水稻机械化种植的发展。同时水稻直播机具的研发也成为了各研究单位的研究重点[8,9]。罗锡文教授提出了将清谷原理应用于水稻精量播种机设计的设计思路，他发明了一种精量的水稻直播装置。该装置一次可实现2～6粒种子的精确穴播[10]。

近年来，水稻直播技术省工省力、增产增收明显，吸引越来越多的种植户。我国水稻机械直播技术虽然没有国外成熟，但经过多年发展，我国水稻机械直播技术明显比机械插秧快，与国际水稻种植模式的发展趋势相同。

0.3国内外集中排种技术研究现状

集中式排种装置简称集排器，集排器是排种器研究发展过程中的最新成就，是指一个统一的输种系统同时进行3行或者3行以上的多行播种的播种装置[11]。集排器的研究对于简化排种器结构、提高排种器结构合理性、提高排种器工作效率、简化装种过程、提高作业效率等具有重要意义。目前集排器已经成为精密播种工程的研究和发展重点。

20世纪60年代初我国开始对集中排种技术进行研究，主要集中在机械式集排器研究上。相对于欧美国家而言，我国起步较晚，技术较为落后，且研究群体大部分集中在高校以及各研究中。而国外对集排器的研究大多集中在各大农业机械公司，其对集排器的推广使用起到了至关重要的作用。

国外主要研究机械式和气力式两种形式的集排器，且相对于我国而言，国外对集排器的研究来说起步较早。气流集排系统是集排器的一大类，其中代表机型有澳大利亚Napier600、John Shearer，美国Sunfiower，加拿大Morris M620等，属于机械定量、气流一阶分配式集排器[11,12]。其工作原理为机械定量装置排出的种子在气流的作用下沿管道吹至气流分配器，分配器将种子分成若干细小种流，种流沿管道进入开沟器，完成播种[13]。

0.4研究的主要内容

基于我国水稻种植情况、气送式集排器定量穴播要求以及水稻直播农艺要求，提出水稻定量穴播供种装置的设计方案，设计出一种水稻定量穴播供种装置，并绘制出相应的整体和部件结构图。对装置各部件进行强度校核和力学分析。采用机械定量供种原理设计水稻定量穴播供种装置，将农艺播种量作为要求，以水稻物料特性为依据设计水稻定量穴播供种装置。主要部件有供种机构、传动机构、装置壳体、搅种装置、清种及护种装置等。主要结构参数包括型孔结构尺寸、传动机构参数、壳体结构尺寸等。

参考文献

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