水稻工廠化育苗播種線填土裝置的設計研究

趙鳳芹

摘 要：水稻育苗播種是將營養土裝入不同規格、不同材料制成的容器中，播入種子而培育成秧苗。其中填土作為育苗生產線上第一道工序，在整個播種流程中顯得尤為重要。為此設計一種育苗生產線上的填土裝置，該裝置集填土、刮土和密實三道工序于一體，通過光電控制、聯動撥土滾輪和穴盤的準確相對運動來實現填土量的要求，以滿足現代化育苗播種技術的需求。

關鍵詞：水稻育苗播種；填土裝置；設計研究

中圖分類號：S223.13 文獻標識碼：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.07.005

水稻育苗播種是一項勞動強度大、費時、技術性強的工作。傳統的育種方法通常是露天作業，包括人工整地、松土、開畦、播種、覆土、施肥等。然而這種育苗方式往往受人為因素或自然災害的影響，使得育苗時間長、質量差、失誤多，很難滿足商業化的要求和持續推廣。工廠化育苗與常規育苗方式相比，具有秧苗生長速度快、土地利用率高、工作量減少、節約種子、可全年育苗等優點。填土作為工廠化育苗生產線上的第一道工序，在整個工廠化育苗生產過程中非常重要。為此設計一種工廠化育苗生產線上的填土裝置，以滿足現代化播種技術的需求。

1 總體結構及工作過程

工廠化育苗生產線工藝流程如下：穴盤上機→填土→刮平→密實→壓穴→播種→覆土→噴灌→穴盤下機。填土工藝作為播種裝備的第一關，在整個育苗生產線上具有重要地位。該研究設計的填土裝置包括填土、刮平、密實三道工序。

1.1 填土裝置

包括動力和傳動系統、穴盤主輸送機、營養土輸送機、電控箱、填土箱、聯動撥土滾輪、刮土機構、密實機構、機架等。動力和傳動系統位于機架下方，通過電機、聯軸器、減速器、鏈條等帶動營養土輸送帶和聯動撥土滾輪運轉，實現速度和撥土量的調節。總體技術指標如下：整機外形尺寸（長×寬×高）2400 mm×1400 mm×1800 mm；填土生產率為400盤/h；穴盤參數為標準50穴，尺寸為540 mm×280 mm×115 mm，底部排水孔直徑10 mm；幅寬為650 mm；填土箱容積為0.1 m3。

1.2 工作過程

填土箱中的營養土在聯動撥土滾輪的帶動下，掉落在營養土輸送帶上。當主輸送帶傳送穴盤至填土裝置前觸發光電傳感器時，營養土輸送帶接收信號開始運送營養土，通過導土板準確進入穴盤內。填土箱底部設有調節匣門，以防填土過多堆積在主輸送帶上，影響穴盤前移。填土完成后，穴盤移至刮土機構下，通過一個帶有橡膠毛刷的刮平滾筒，刮平滾筒依靠移動穴盤的帶動而滾動，將穴盤表面多余的營養土刮平。穴盤繼續前移進入密實機構下的觸發光電傳感器，通過電磁控制的密實夯錘及時快速的上下運動，將營養土密實并打好種洞，為下一道播種工序做好準備。

2 關鍵部件參數設計

2.1 聯動撥土滾輪的設計

營養土堆積在填土箱中，由于潮濕土質之間的吸力增大，營養土難以自行順暢下落，為使填土箱中的營養土能順利落在營養土輸送帶上，在填土箱中設置3個相同的平行聯動撥土滾輪。滾輪間通過長桿件鉸接，在最右側的滾輪上焊有小鏈輪，動力通過鏈傳動帶動撥土滾輪進行撥土作業，單個撥土滾輪的尺寸配合填土箱的容積來設計，其基本參數如下：齒頂圓直徑Φ250 mm；齒寬80 mm；各滾輪間距60 mm；軸頸Φ40 mm；桿長495 mm；滾輪速度80 r/min；材料為鑄鋼。

2.2 刮平和夯實機構設計

填土后的穴盤表面因存留營養土不平整，高出穴盤不一，不利于后續播種作業，需要加入一道刮平工序。該裝置采用帶有清掃滾筒的刮土機構，將穴盤表面多余的營養土刮平，滾筒規格參數根據穴盤的尺寸來選擇。該滾筒上部有左右雙螺旋的塑料滾針，無需動力驅動，依靠穴盤的前移帶動而將穴盤表面多余的營養土刮掉。刮土完畢后穴盤被送往下一道工序—密實。落在穴盤中的營養土非常松軟，需要進行密實并打好深度、大小、位置相同的種洞，便于精量播入種子。密實機構是一組多錘頭的硬橡膠結構，錘頭數與杯孔數相同，錘頭還可針對不同規格的穴盤進行更換。該密實機構通過電磁信號控制，控制動作準確無誤。

2.3 機架的設計

機架的作用是支撐和容納所有零部件的重量及尺寸，它的設計主要保證剛度、強度及穩定性，且應滿足以下要求：重量成本低、抗振性好、結構設計合理及熱變形小等。根據該裝置的結構特點，選用重量輕、生產周期短、施工方便、結構靈活的焊接機架，采用槽鋼或角鋼焊接。

3 動力及傳動系統的設計

動力及傳動系統部分位于機架下方，包括電動機、聯軸器、電磁離合器、制動器、減速器等。電動機根據填土過程所需的總功率來選用，電機通過聯軸器接電磁離合器，當穴盤隨主輸送帶進入光電傳感器下方時，傳感器發出電磁信號，通過電信號控制離合器接通電機軸，可以實現按需啟動電機。離合器后再接制動器，制動器的作用是當穴盤離開填土箱后及時制動撥土滾輪和營養土輸送帶，防止填土過多。其后再接圓錐齒輪減速器，減速器動力分成兩個部分：一部分通過V帶輪傳輸動力至營養土輸送帶，另一部分通過鏈傳動將動力傳給聯動撥土滾輪，帶動滾輪撥動營養土。兩個部分動力是同時傳送的，當穴盤離開填土箱后，電機停轉，制動器準時制動。各部件設計參數選擇如下：電動機為Y132M16三相異步電動機（P=4 kW）；聯軸器為LHZ4型帶制動彈性柱銷聯軸器；電磁離合器為DLM5摩擦式電磁離合器；減速器為一級直齒錐齒輪，（傳動比i=2）；營養土輸送機為DTⅡ型固定式帶式輸送機（功率為1.0 kW，帶寬為650 mm）。

4 結論

該研究在對比常規育苗和工廠化育苗技術優缺點的基礎上，設計了一種工廠化育苗生產線填土裝置。該裝置集填土、刮土、密實三道工序于一體，使育苗生產線更集成化、高效化。對撥土滾輪、刮土機構、密實機構、機架及動力系統部分進行了參數設計，使工廠化育苗生產線填土裝置的各參數匹配合理。在保證機器性能要求的前提下，使結構設計簡單化，力求降低成本。填土整個過程采用光電傳感器進行傳感控制，使主輸送機運轉順暢，填土準確均勻。

隨著能源問題的突出及人們節能環保意識的增強，社會對新型的低污染、低能耗、智能化的播種裝備需求會越來越高。伴隨著相關技術的成熟，工廠化育苗裝置將會成為育苗市場上的主打設備，應用前景廣闊。