小型棉花秧苗栽种机的设计

摘要针对常德市棉农的栽种情况，设计了一种新型的小型棉花秧苗栽种机械，对传动系统和栽种系统进行设计，分析了棉花栽种的栽植株距、频率及机组前进速度的关系，得出了吊杯数量、转动半径及株距的关系和吊杯数量与吊杯转速的关系，该机械具有携带、操作方便、栽种速度快等优点。

关键词棉花秧苗栽种机；传动系统；栽种系统

中图分类号S223.9文献标识码A文章编号0517-6611（2014）36-13122-02

AbstractAccording to the farmers planted situation of Changde City， a small cotton seedling planting machine was designed， as well as the transmission system and planting system. The relationship among planting spacing， frequency and unit of cotton planting forward speed was analyzed， the relationship among the number of hanging cup， turning radius and spacing， hanging cup number and hanging cup speed was obtained. The machine has the advantages of portability， convenient operation， grow speed etc..

Key wordsCotton seedling planting machine； Transmission system； Planting system

我国是棉花种植大国，无论是种植面积还是单位面积产量，都位于先进植棉大国的前列。与先进植棉大国相比，中国的棉花生产方式落后、经营规模小、劳动生产率低、生产成本比较高。此外，由于我国面临着可耕土地逐年递减、人口迅速增加和粮食需求不断增长的态势，同时，由于生态平衡不断遭到破坏、干旱日趋严重，使一些地区不得不把提高农业生产作为农业发展战略中的重要目标。面对形势，围绕节本增效，建立技术、资金、信息密集的现代化棉花生产体系已成为当务之急。目前国内主要采用人工栽种的方法，无论何种人工栽种方法，都存在劳动强度大、生产效率低、栽种质量不能保证等问题。小型棉花秧苗栽种机就是针对这种情况而进行设计的，该机可弥补劳动力不足的缺陷，而且便于携带和操作，栽种速度快，这样便可大大减轻农民的劳动强度，节省了大量的人、财、物力。

1总体结构设计

通过调查研究，得知农民在栽种棉花的过程中遇到的最大问题不是栽种的速度，而是来回往返地挎苗所消耗的时间和精力，尤以时间问题最为突出。这就需要一种能降低农民劳动强度和保证栽种质量为前提的棉花秧苗栽种机械。基于此，设计出了一套集吊篮式栽种机和链夹式栽种机优点的小型棉花秧苗栽种机，其总体机构如图1所示。由图1可知，小型棉花秧苗栽种机可分为传动系统和栽种系统两部分，其中传动部分包括地轮3和链轮5、6、8、10；栽种部分包括开沟器7、吊杯9、覆土器11和镇压轮12。

2传动系统的设计

由图1可知，传动部分主要包括地轮3和链轮5、6、8、10，传动系统的设计主要也就是地轮和链轮的设计。其中地轮驱动各个链轮后使吊杯装置转动，从而实现栽种，地轮驱动传送带转动，从而实现送苗。因此，由地轮以及链轮组成的传动系统是该设计的一个重要环节。

2.1传动比的选择

综合考虑各方面，小型秧苗栽种机械采用2级传动，采用链传动以及带传动。栽种机的地轮为标准件，设计中采用的直径为495 mm，现选取使吊杯转动的链轮为17个齿，根据齿轮分度圆直径的计算公式可以得到17个齿的链论的分度圆直径为69.1 mm， 得到两者之间的传动比为7.2。

2.2地轮轴的设计

由设计确定轴的直径为30 mm，选取轴的材料为45钢，正火回火处理。

2.3链轮的设计

栽植机构的输送机构如图1所示，栽种机输送部分主要由固连在地轮上的链轮，张紧轮及固定在链轮上的吊篮构成。工作时，由人工将钵苗放入到吊篮中，由栽种机完成输送，栽植及覆土工作。链轮43（1）和链轮15一组，链轮43（2）和链轮17一组，其中链轮15和链轮43（2）在一根轴上。（链轮15表示有15个齿的链轮，链轮17表示有17个齿的链轮，链轮43表示有43个齿的链轮）。取棉花栽种的株距为35 mm、拖拉机的前进速度为0.40 m/s，可以计算出吊杯的线速度为174×0.4/249=0.28 m/s，此速度较低，在栽植手的时间控制范围之内。链选取08A，内链节b1取8 mm，滚子链直径d取7.95 mm。

3栽种系统的设计

3.1开沟器的总体设计

开沟器是栽种机的重要部件，它的工作性能直接影响着栽种机的工作质量，关系着栽种出苗率，关系着整机的平衡与稳定。其总体结构由开沟器连接柄、开沟器、开沟器连板组成（图2）。由图2可知，其中开沟器由切刀、开沟器两侧板、芯铧、铲柄和支撑杆等组成，其特点是开的沟较深，且窄而直。芯铧一般用3～5 mm厚的65 Mn钢板制成，铧尖及刃部进行热处理，硬度为HRC37-42，以增加其耐磨性。这种开沟器由于采用合理的结构参数，不仅入土性能强，而且翻土、挤压力小。

3.7覆土器的设计

覆土器位于开沟器后方，其结构如图4所示，其中覆土板用销子铰接在镇压轮架上，并用弹簧拉紧，改变插销孔位置可调节弹簧拉力。作业中遇到大土块时，覆土板能自行后翘避免堵塞，覆土板上有上下两个销孔，可以根据需要改变安装位置，以调节覆土量。在开沟器下种之后进行覆土，使种子与湿土接触，把土拉平，以利于保墒和种子发芽。

3.8镇压轮的设计

现有的中耕作物播种机上都有镇压轮，可以在播种过程中对土壤进行播前或播后的镇压。镇压的作用有能够减少土壤的大空隙和大坷垃，使风不能直接灌入土内，减少水分蒸发等。要使镇压轮能正常运转，减少滑移和拥土，应满足：

摩擦系数f取决于轮缘的材料和土壤的条件，在一定情况下f是个常数；而增大Q值虽可提高土壤对轮子的附着力，但随

着Q值加大，轮子下陷增大，滚动阻力增加，并且对土壤的压实能力也增加，而压实如果太大，对种子发芽生长不利。此外，可以减小Wr值，即用滚动轴承代替滑动轴承来减少轴套中的摩擦力矩。增大轮子直径也能有利于镇压轮的正常转动。

4小结

结合常德市的情况，设计了一种小型的棉花秧苗栽种机械，确定了其传动比，对传动系统中的地轮轴、链轮进行了详细的设计；对栽种系统的开沟器、覆土器、镇压轮进行了设计；对棉花栽种的栽植株距，频率及机组前进速度的关系，对吊杯数量，转动半径及株距的关系和吊杯数量与吊杯转速的关系进行了分析，达到了设计的基本要求。该机械具有携带、操作方便、栽种速度快等优点，基本适应常德市棉农的需要。

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