水稻育苗基質(zhì)板成型機(jī)的設(shè)計(jì)

丁偉　張馨月　孫京

摘要：水稻是我國(guó)三大糧食作物之一，占糧食產(chǎn)總量的40%。傳統(tǒng)的水稻育秧往往需要采用大量山地腐殖土和優(yōu)質(zhì)旱田土做育苗床土，導(dǎo)致大面積土壤耕作層及生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。通過反復(fù)試驗(yàn)，重點(diǎn)圍繞配方的創(chuàng)新改進(jìn)，在進(jìn)行多次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上新增加了發(fā)酵玉米秸稈、碳化稻殼等6種以上有機(jī)復(fù)合物及氨基酸類營(yíng)養(yǎng)成分，合成具有土壤特性的“水稻無土育苗基質(zhì)板”，從而攻克了多年沒有解決的難題。另外，在研發(fā)水稻育苗基質(zhì)板生產(chǎn)工藝及設(shè)備時(shí)，新增加了高溫的烘干加工工藝，使生產(chǎn)出的基質(zhì)板中各種病菌、害蟲及雜草等有害物質(zhì)全部被殺滅，確保了水稻的有機(jī)綠色育壯苗，同時(shí)也節(jié)省了費(fèi)用和人工。本文設(shè)計(jì)了一款新型水稻育苗基質(zhì)板成型機(jī)。

關(guān)鍵詞：水稻育苗基質(zhì)板;成型;液壓

中圖分類號(hào)：S22

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191115026

引言

水稻育苗基質(zhì)板有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：使用育苗基質(zhì)板育苗，解決了隨意取土破壞環(huán)境的問題;利用秸稈制板，減少了焚燒秸稈產(chǎn)生的環(huán)境污染;基質(zhì)板是在高溫環(huán)境下生產(chǎn)，能夠?qū)|(zhì)板進(jìn)行消毒，徹底殺滅對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)有害的各種病菌、草籽和蟲卵，可以防治病蟲害;基質(zhì)板富含氮、磷、鉀及多種微量元素，理化性狀優(yōu)良，秧苗在生長(zhǎng)初營(yíng)養(yǎng)充足期根系發(fā)達(dá)，同畝水稻產(chǎn)量能夠增加2.8%～8.5%[1];緩苗時(shí)間短，比常規(guī)秧苗緩苗時(shí)間減少3～5d。經(jīng)過實(shí)地調(diào)研，種植農(nóng)戶所需基質(zhì)板種植幅面多為580×280（mm），厚度大約在10～15mm。根據(jù)這一參數(shù)設(shè)計(jì)水稻育苗基質(zhì)板成型機(jī)。

1 成型機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 成型機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基質(zhì)板壓制過程需要提供較大的外力，所以成型機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)選用液壓傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，便于控制，并且能夠提供較大的工作壓力。

成型機(jī)采用臥式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，基質(zhì)板成型方向?yàn)樗椒较颍嗽O(shè)計(jì)可以增加單次沖壓過程基質(zhì)板成型數(shù)量，模具板帶有加熱裝置，成型過程中對(duì)基質(zhì)板可以進(jìn)行高溫消毒處理。成型機(jī)主要由2根水平放置的支撐柱連接左右兩側(cè)支架形成受力骨架，并且加裝有進(jìn)料車，上、下滑動(dòng)擋板，推料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)，其中進(jìn)料車的直線運(yùn)動(dòng)方式為電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)，為了更好的讓物料均勻的落入模具型腔內(nèi)，進(jìn)料車內(nèi)部加裝攪拌裝置，配置攪拌電機(jī)減速器。其余直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)作由液壓驅(qū)動(dòng)，液壓缸執(zhí)行，包含主油缸、推料油缸、下滑動(dòng)擋板油缸和出料油缸。具體結(jié)構(gòu)如圖1。

1.2 進(jìn)料車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

進(jìn)料車主要完成成型機(jī)的進(jìn)料工作，同時(shí)在基質(zhì)板成型過程中充當(dāng)上滑動(dòng)板。行走方式為行走電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)鏈輪帶動(dòng)齒輪齒條嚙合，物料內(nèi)部攪拌方式為多軸式鏈輪傳動(dòng)，由攪拌電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)。具體結(jié)構(gòu)包括齒條支架、行走電機(jī)減速器、進(jìn)料車、攪拌軸、攪拌電機(jī)減速器、齒輪、行走傳動(dòng)軸具體結(jié)構(gòu)如圖2。

1.3 機(jī)構(gòu)連續(xù)動(dòng)作順序分析

機(jī)構(gòu)初始工作準(zhǔn)備狀態(tài)：主油缸退回同時(shí)帶動(dòng)模具拉開，下滑動(dòng)擋板退回至左側(cè)極點(diǎn)，推料油缸退回至上端極點(diǎn)，出料機(jī)構(gòu)位置在模具正下方，進(jìn)料車裝滿物料行走至左側(cè)極點(diǎn)位置。

工作步驟：

下滑動(dòng)擋板油缸頂出，將下滑動(dòng)板推出，封住模具底部;

進(jìn)料車行走至中間位置，將出料口對(duì)準(zhǔn)模具型腔，同時(shí)攪拌電機(jī)減速器開始工作將物料均勻的裝入模板中;

進(jìn)料車行走至右側(cè)極限位置，帶動(dòng)上滑動(dòng)板向右運(yùn)動(dòng)至模具板上方，密封住模具上部，形成完整的模具密封型腔;

主油缸頂出，擠壓模具板，壓力從右側(cè)模具板傳遞至左側(cè)，保壓30s，完成基質(zhì)板壓制過程。

主油缸退回，帶動(dòng)模具拉開，進(jìn)料車行走至左側(cè)極限位置，下滑動(dòng)板油缸退回帶動(dòng)下滑動(dòng)板退回至左側(cè)極限位置，此時(shí)模具型腔上下貫通;

推料油缸頂出將推料機(jī)構(gòu)推出至模具型腔內(nèi)部，將成型的基質(zhì)板對(duì)出模具板，掉落至出料機(jī)構(gòu)中，推料機(jī)構(gòu)退回至上端極點(diǎn);

出料油缸頂出，將帶有基質(zhì)板的出料機(jī)構(gòu)頂出至機(jī)床側(cè)面，完成整個(gè)基質(zhì)板成型過程，如此循環(huán)。

1.4 主要部件參數(shù)設(shè)計(jì)

1.4.1 電機(jī)總功率計(jì)算

總功率N=P*Q/（60η） KW;

其中壓力P為22MP，流量Q為48 L/min，η油[LL]泵總效率為0.8，總功率為22KW。

1.4.2 成型機(jī)機(jī)電部分技術(shù)參數(shù)匯總

根據(jù)基質(zhì)板成型參數(shù)要求，設(shè)計(jì)的成型機(jī)機(jī)電部分技術(shù)參數(shù)，整理如表1。

2 液壓系統(tǒng)部分參數(shù)及原理設(shè)計(jì)

2.1 液壓油缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑計(jì)算

液壓油缸內(nèi)徑D= 4FπPη+d2

兩腔面積比φ=D2D2-d2

式中F為公稱力，η為工作效率，D為液壓油缸活塞直徑，d為活塞桿直徑，φ為兩腔面積比，在壓力大于20MP的情況下取值為2

2.1.1 主油缸活塞直徑計(jì)算

主油缸的公稱力F=2500KN 工作效率η為0.9，帶入公式計(jì)算得出主油缸內(nèi)徑D為350mm，油缸活塞桿直徑為200mm。

2.1.2 推料油缸活塞直徑計(jì)算

送料缸的公稱力F=25KN，工作效率η為0.9，帶入公式計(jì)算得出送料油缸的內(nèi)徑D為40mm，油缸活塞桿直徑為20mm。

2.1.3 下滑動(dòng)板油缸活塞直徑計(jì)算

下滑動(dòng)板的公稱力F=50KN，工作效率η為0.9，帶入公式計(jì)算得出頂出油缸的活塞直徑D為50mm，油缸活塞桿直徑為25mm。

2.1.4 出料油缸活塞直徑計(jì)算

出料機(jī)構(gòu)的公稱力F=20KN，工作效率η為0.9，帶入公式計(jì)算得出頂出油缸的活塞直徑D為35mm，油缸活塞桿直徑為18mm。

2.2液壓系統(tǒng)參數(shù)匯總

水稻育苗基質(zhì)板成型機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)整理如表2。

2.3 液壓系統(tǒng)原理圖

液壓控制原件采用電磁換控制，外部位移接近傳感器提供信號(hào)源對(duì)電路部分控制進(jìn)行通斷，經(jīng)過控制中心的點(diǎn)信號(hào)處理，反饋到液壓執(zhí)行原件，整個(gè)成型機(jī)為全自動(dòng)控制，液壓原理圖如圖3。

參考文獻(xiàn)

[1] 燕軍城，楊衛(wèi)斌，王龍.水稻應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)板育秧試驗(yàn)總結(jié).北方水稻，2019（1）：36-37.

作者簡(jiǎn)介：

丁偉（1987-），男，工程師。研究方向：農(nóng)業(yè)固體有機(jī)廢棄物的處理、利用以及相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)。