2BSD-680型电动水稻育苗播种流水线的研究设计

张 迪

(黑龙江省农业机械工程科学研究院 牡丹江分院，黑龙江 牡丹江 157000)

0 引言

黑龙江省除少数高寒地区外均有水稻种植，由于年积温较少，水稻种植多采用育苗移栽模式。因育苗可提前一个月在棚室内进行，更有利于充分利用积温，利用水稻育苗移栽种植模式可保证水稻的稳产高产，提高经济效益。在水稻育苗移栽种植模式中，育苗的质量直接影响水稻机械移栽作业质量，也将影响水稻产量。黑龙江省农业机械工程科学研究院牡丹江分院根据黑龙江省水稻生产育秧播种的农艺要求、工业生产能力及水稻种植户的实际购买水平，在研学国内外先进同类机型技术的基础上，研究设计了2BSD-680型电动水稻育苗播种流水线，该机一次作业即可完成输入秧盘、辅底土、喷淋、播种、履土及输出秧盘六项工序，提高了育秧播种质量和生产效率，保证了秧苗机械化移栽作业质量[1]。

1 结构、原理及性能特点

1.1 结构

设计思想及方案：一是为水稻工厂化育秧生产厂、水稻生产合作社和水稻种植大户育苗播种提供水稻育苗播种流水线；二是研究设计的水稻育苗播种流水线的各项性能指标符合国家标准和农艺要求；三是水稻育苗播种流水线的结构设计先进、合理，机具使用安全可靠。

该机主要由机架、调速电机、播土总成、播种总成、覆土总成、秧盘传输总成、链条传动总成和喷淋部件等8大部分组成(图1)。

1.机架；2.调速电机；3.播土总成；4.播种总成；5.覆土总成；6.秧盘运输带总成；7.链条传动总成；8.喷淋部件

1.2 原理

将按农艺要求处理好的床土和经过催芽处理的稻种分别装入播土(覆土)箱和装种箱中，将外接的自来水管与喷淋部件相接，将育秧盘放入机架上的秧盘运输带上，启动调速电机驱动秧盘运输带总成和链条传动总成工作，在育秧盘向前移动的同时，按先后顺序执行铺底土、喷淋、播种、覆土作业，之后将播完种及覆好土的秧盘放到育秧大棚中。该流水线可一次完成输入秧盘、辅底土、喷淋、播种、覆土及输出秧盘六项作业。

2 技术参数

外形尺寸(长×宽×高)：4 100 mm×480 mm×1 070 mm；

结构质量：115 kg；

电机型号：6IK200RGN-CF调速电机；

配套动力：200 W；

主轴转速：90～130 r·min-1；

秧盘规格(长×宽)：600 mm×280 mm；

排种器型式：胶辊毛刷式；

播土、覆土部件型式：胶带钢板式；

装种箱容积：42 L；

播土箱容积：36 L；

覆土箱容积：36 L；

播土厚度：10～20 mm；

覆土厚度：6～12 mm；

生产率：≥680 盘·h-1；

传动方式：调速电机、链条传动；

秧盘输送方式：三角带输送；

每穴粒数：3～5 粒·穴-1；

播种量：60～210 g·盘-1。

3 主要工作部件设计

3.1 机架

机架是整台机具的底座，流水线上的每个工作部件都安装在机架上。机架是由2个主梁、2个副梁、4个立柱等焊接成的矩形框架结构。2个主梁和4个立柱选用60 mm×60 mm×3 mm的方管，2个副梁选用40 mm×40 mm×3 mm的方管。机架上分别安装有调速电机、播土总成、播种总成、覆土总成、秧盘传输总成、链条传动总成和喷淋部件等。

3.2 播土总成设计

1)播土总成主要由播土箱、播土驱动轴、运土输送胶辊组合、运土输送带、固定架及播土量调节部件等组成。启动调速电机后，动力通过链条传动总成驱动播土驱动轴，驱动运土输送带实现播土总成工作。

2)播土量的调整(图2)。播土总成前挡板上焊接两个调节螺栓，松开调节螺栓上两个蝶形螺母，将播土量调节板与运土输送带之间的间隙根据播土量的要求进行调节，之后将两个蝶形螺母拧紧。当播土量需增加时，将该间隙调大，当播土量需减小时，将该间隙调小，此结构可实现播土量无级差调整。

1.蝶形螺母；2.调节螺栓；3.播土(覆土)箱前挡板；4.播土量调节板

3.3 播种总成

1)播种总成的作用是对播好床土和喷淋后的秧盘(钵盘)进行播种。由播种总成前后板焊合、播种动力轴、播种辊组合、左右固定座焊合及播种量调节部件等组成。启动调速电机后，动力通过链条传动总成驱动播种动力轴运转，带动播种辊转动实现育秧播种作业。

2)播种量调节结构(图3)。松开播种箱前板两个调节螺栓上的蝶形螺母，将播种量调节毛刷与播种辊之间的间隙根据播种量的要求调至适合位置，之后将两个蝶形螺母拧紧即可。当播种量需增加时，将该间隙调大，当播种量需减小时，将该间隙调小，此结构可实现播种量无级差调整。

1.播种总成前板；2蝶形螺母；3.调节螺栓；4.播种量调节毛刷

3)播种总成设计安装了两种形式的播种辊，其一是外槽轮式播种辊(图4)，用于机插秧盘育秧播种作业；其二是窝眼式播种辊(图5)，用于钵育秧盘的育秧播种作业。

图4 外槽轮式播种辊

图5 窝眼式播种辊

3.4 喷淋部件

喷淋部件的作用是对播好床土的秧盘(钵盘)进行喷淋。喷淋部件由喷淋管、喷管固定座、控制阀门和水管等组成。机具作业时将喷淋部件的水管与供水管连接，打开控制阀门即可进行作业。

3.5 装种箱

装种箱的作用是装入经过催芽处理后的稻种，供播种总成作业使用。装种箱外型设计为矩型，由1.2 mm钢板制作，容积为36 L。装种箱底部与播种总成通过4组螺栓连接，能实现流水线供种和播种。如图6所示，将装种箱底面设计为留有宽度为30 mm的开口，与播种总成相通，其目的是装种箱中的种子重量大部由装种箱担当，播种总成中的播种辊只承担需要播种部分种子的重量，如此可减少种子对播种辊的压强，进而降低伤种率，提高了育秧播种的质量。

1.种箱前挡板；2.种箱后挡板

3.6 输送皮带总成设计

输送皮带总成由皮带轮、传动轴、轴承、轴承座及输送皮带等组成，其功用是输入送秧(钵盘)进行播土、播种及覆土等作业。

4 主要工作部件的设计计算

2BSD-680型电动水稻育苗播种流水线传动总成(图7)由一套双链轮、一套三链轮、四个单链轮及四套链条等组成，其功用是将调速电机传出的动力传送到每个工作部件上。

1.调速电机；2.播种总成3；3.播土、覆土总成a；4.输送皮带轮总成；5.播土、覆土总成b

图7中所示的链轮的齿数分别为：za=zb=12；zc=zd=ze=zf=zg=zh=13。

4.1 生产率

1)输送皮带辊传动比i4为

(1)

2)输送皮带辊的转数n4

n4=na·i4

(2)

式中na—调速电机输出转速，r·min-1。

已知na=40 r·min-1，将已知数据代入式(2)，得n4=37 r·min-1。

3)输送皮带辊的线速度v运

(3)

式中D—输送皮带辊直径，mm。

已知D=60 mm，将已知数据代入式(3)，得v运=116 mm·s-1。

4)育秧播种流水线的生产率η

(4)

式中L—秧盘长度，mm。

已知机插秧盘规格(长×宽)600 mm×280 mm，即L=600 mm。将已知数据代入式(4)，得盘η=696 盘·h-1。

4.2 播种量

1)外槽轮式播种辊的播种量的计算

m=n·W·T·N·q

(5)

式中m—播种量，g；

n—播种辊转速，r·min-1；

W—播种辊凹槽数量，个；

T—播种辊播种位置数量，个；

N—每个播种位置平均充种数量，个；

q—水稻种子的千粒重，g。

已知W=8个，T=35个，N=4个,据相关资料可知，q=33.4 g。

当n=20 r·min-1时，将已知数据带入式(5)得m槽1=748 g。

当n=37 r·min-1(max)时，将已知数据带入式(5)，得m槽2=1 384 g。

2)窝眼式播种辊的播种量

m=n·W2·T2·N2·q

(6)

式中m—播种量，g；

n—播种辊转速，r·min-1；

W2—播种孔排数，个；

T2—播种辊播种孔数量，个；

N2—每个播种孔平均充种数量，个；

q—水稻种子的千粒重,g。

已知W2=8个，T2=18个，N2=4个,据相关资料可知，q=33.4 g。

当n=20 r·min-1时，将已知数据带入式(6)，得m孔1=385 g。

当n=37 r·min-1(max)时，将已知数据带入式(6)，得m孔2=712 g。

5 结语

跟据黑龙江省水稻生产现状、经济条件、育秧播种的农艺要求及国内外水稻育秧播种机的发展现状，研究设计了2BSD-680型电动水稻育苗播种流水线。该流水线一次作业即可完成对育秧(钵)盘的运盘、播土、喷淋、播种、覆土和出盘等工序。本流水线通过转换播种总成的播种辊可实现钵育秧盘和机插秧盘的育秧播种作业；通过调整电机转速可实现作业速度及播种量的调整。通过机电一体化设计，机具作业时运行平稳，无污染，作业质量好，生产效率及可靠性高，各项性能指标均达到设计要求。该机适用于黑龙江省垦区、水稻生产机械化程度较高的合作社、专业户及水稻工厂化育秧的水稻苗床育秧播种作业。