水稻工厂化育秧流水线的播土器设计方案.docx

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1、摘要水稻工厂化育秧流水线的播土器设计摘 要水稻工厂化育秧技术是我国水稻栽培技术的发展方向，而研究设计育秧设备，是推进该技术不断发展的技术措施之一。工厂化育秧包括播土、播种、覆土、洒水等主要生产过程，通常认为播种作业是非常重要的过程，但是，播土作业同样是育秧过程中不可缺少的重要环节，由于传统的育秧过程中每穴种子数多，对播土与覆土要求不十分严格，随着超级稻育秧技术兴起，每穴种子数减少，播种精度提高，对播/覆土要求十分严格，如播土厚度不均匀将影响育秧质量。 本文简要的介绍了国内外的育秧技术的发展情况和国内现有的播土装置的构造优缺点，分析并提出现有播土装置的缺陷，设计出新型播土装置，并对此进行了全面的

2、理论分析与研究。本文的研究结论如下： 1）系统地介绍了我国现有播、覆土装置的研究现状，详细的分析了它们的结构特点和不足，在此基础之上，研制出一种排土稳定均匀的播土装置，选取 V 形推土片大直径滚筒作为排土部分的关键部件。 2）确定了 V 形推土片大直径滚筒播土装置的滚筒结构参数、V 形推土片的结构参数和分布情况。利用土壤与钢的摩擦角和摩擦系数，确定了土箱排土口位置、导流板与水平面的夹角 和挡土板的结构、位置参数。从理论上建立了滚筒转速与生产率、播土厚度、V 形推土片宽度时间的数学模型，建立了排土量与滚筒转速、V 形推土片参数之间的数学模型。利用 CATIA 软件装配模块建立了播土装置的 3D

3、模型。关键词：水稻；秧盘育秧；播土装置；工厂化育秧IIAbstractDesign of Spreading Soil Device for Factor Rice Seedling-NurseryAbstractThe technology of Factory Seedling-nursery is the development direction of the paddy cultivating technology in our country, to research and design the seedling-nursery device is one of the most

4、 important methods to impel the seedling-nursery technology to develop unceasingly. Factory Seedling-nursery is made up of four processes which are Soil-spread, Precision seeding, Soil-cover and Water spray. In the usually opinion, the most important process is the Precision seeding, but the process

5、 of soil-spread is also essential to the seedling-nursery. With the development of the technology of super paddy seedling-nursery, the number of the seeds in per hole is decreased and the seeding precision is enhanced, so it is much strict to the processes of Soil-spread and Soil-cover, the quality

6、of seedling will be reduced if the thickness of soil in the tray is not uniformity. Based on the comprehensive introduction to the structural characteristics of seedling development of domestic and foreign technology and the existing domestic broadcast equipment on the basis of soil analysis and poi

7、nted out the deficiencies of the prior sowing soil means proposed new sowing soil means, and this conduct theoretical analysis and systematic research. Research conclusions are as follows: 1) On the basis of introducing the research condition of the soil-spread and soil-cover devices in the internat

8、ional and domestic countries by the numbers, and analyzing their structure characteristic and shortage in details, the purpose of the research in the thesis was putted forward: a spreading soil device which spreads and covers soil steadily is developed, the large diameter drum with V-shaped tablet a

9、s the soil-spread components of the spreading soil device is chosen. 2) The sizes of the lager drum with the V-shaped tablet were confirmed, and the distribution of the V-shaped tablet on the film of the drum was also confirmed in order to ensure the spreading soil device to spread soil continuously

10、 when the drum rotates slowly. Made full use of the friction angle between soil and steel, the position of the soil box placket, the gradient of the soil-lead board was confirmed. In order to prevent the soil splashing, a block was designed. The thesis set up the mechanics model that indicates the r

11、elation between the rotate speed of the drum and productivity, the thickness of the soil in the tray, the width of the V-shaped tablet, and set up the mechanics model that indicates the relation between the volume of the soil expelled from the soil box per second and the rotate speed of the drum, th

12、e sizes of the V-shaped tablet. On the basis of the Pro/E software, the 3D siMULation model of the spreading soil device was set up.Key Words： Rice；Seedling Trays；Spreading Soil Device；Factory Seedling-nursery - 6 -目录目 录摘要IAbstractII1 绪论- 1 -1.1 课题背景- 1 -1.1.1 水稻的生产情况及意义- 1 -1.1.2 水稻的主要种植模式及分布区域- 2

13、-1.1.3 水稻种植技术的多样性- 3 -1.1.4 所设计的播土装置的目的与意义- 3 -1.2 播土装置国内外发展现状- 4 -1.2.1 国外研究现状- 4 -1.2.2 国内研究现状- 4 -1.3 研究内容- 5 -2 水稻秧盘育秧精密播种流水线的工作原理- 7 -2.1 总体结构- 7 -2.2 播土装置的整体结构方案确定- 7 -2.3 工作原理- 8 -3 播土装置的结构设计- 9 -3.1 排土结构的设计- 9 -3.2 导流板设计- 18 -3.3 挡土板设计- 19 -4 CATIA 的播土装置 3D 实体建模- 20 -4.1 零件- 20 -4.2 播土装置总装图-

14、 21 -5 结论- 22 -参考文献- 23 -致谢- 25 -绪论1 绪论1.1 课题背景1.1.1 水稻的生产情况及意义在世界粮食安全中占有极其重要的地位的粮食作物是水稻。亚洲是世界最大的水稻种植区，世界水稻总产量的92来自于亚洲，美国是北美的主要水稻生产国，欧洲最大的水稻生产国是意大利。中国是世界上最大的水稻生产国，水稻年平均种植面积约3000万公顷，占全国谷物种植面积的30左右，世界水稻种植面积的20左右；水稻也是我国最主要的粮食作物之一，稻谷总产量近2亿吨，占全国粮食总产的40，占世界稻谷总产的35，稻谷平均单产6.212吨公顷，我国有近60%的人以稻米为主食，每年直接消耗大米1.

15、3亿1.4亿吨，同时水稻深加工产业也日益兴起，例如一种高档营养保健食用油是由米糠油加工而成的，在美国市场上价格是橄榄油的3倍，而且其中还富含人体所需的多种维生素、工业用原料及饲料，进行多种产品精深加工，带来巨大的经济效益，加工后的副产品的价值已引起世界各国的重视，因此水稻生产在推动世界的经济发展方面占有重要地位。 水稻是我国种植面积最大、单产量高、总产最多的粮食作物，水稻生产在我国粮食生产中占有极其重要的地位。加快发展水稻生产的机械化，减轻水稻生产的劳动强度，降低生产成本，增加产量和收益，是提高水稻综合生产能力，保障我国粮食安全的一项战略措施，对推动现代农业和社会主义新农村建设具有重要意义。目

16、前，美国、意大利、日本、韩国的水稻生产机械化水平均已达到97%以上，实现了水稻生产全程机械化。国内外的实践证明，水稻生产全程机械化具有如下显著优点： 1)效率高 步进式和乘座式插秧机作业效率分别是人工栽插的11.5倍和30倍；机抛效率是人抛的25倍，是人力插秧的120倍；机直播人均生产率比手插高30倍；联合机械化收获作业效率是人工的4060倍。 2)省工节本 水稻机械直播比人工栽插可节省成本约750元/公顷；机械栽插比人工手插平均节约成本450元/公顷左右；机械收获较人工收获节省成本300元/公顷。 3)减少损失、增产增收 联合机械化收获总损失率低于5%，比人工收获减少损失8%左右；机插秧比人

17、工栽插平均增产达5.3，提高单产375公斤/公顷以上；低温干燥可减少霉烂损失4%以上。 4)提高稻米品质 水稻机械化能实现标准化作业，按照农艺技术要求精确控制各环节作业质量，为无公害米、绿色大米、有机米生产提供保障。 因此，大力推进水稻生产机械化，是解决水稻生产劳动力短缺问题，抵御自然灾害的影响，增强水稻生产防灾减灾能力，保障水稻生产增产增收，稳定水稻生产，实现水稻生产节本增效，提高水稻生产的劳动生产率和水稻综合生产能力，保证粮食安全，增加农民收入的现实之需，迫切之举。发展水稻生产机械化，改善农民生产条件，提高农民生活质量，促进农村劳动力向二、三产业转移，是加快农业现代化进程，促进城乡统筹协调

18、发展，推动水稻主产区现代农业和社会主义新农村建设的必然要求。近年来，我国水稻生产机械化发展很快，到 2007 年水稻总体水平约为 32.6%左右，总体趋势是南方比北方低，农村比农垦低，黑龙江垦区水稻综合机械化水平达 84%。但与三大谷物比较偏低(小麦生产机械化水平已达 81，玉米生产综合机械化水平为 40%)，其中种植和烘干机械化水平明显偏低，从 2004 年以来，我国水稻生产机械化的具体情况见表1.1。根据全国水稻生产机械化十年发展规划(2006 年2015 年)的目标：水稻优势产区生产机械化水平达到 70以上，基本解决种植与收获两个环节机械化问题，有条件的地方应率先实现水稻生产全程机械化，

19、而且到2020 年全国基本实现水稻生产全程机械化，为了实现这个目标，水稻种植机械化需要大力发展。表1.1 水稻生产机械化现状及目标年份整地水平种植水平田间管理水平收获水平烘干水平总体水平20045.8%20057.1%33.5%200637.6%200760%8%50%35%10%32.6%201070%20%55%50%201585%45%80%70%1.1.2 水稻的主要种植模式及分布区域进入20世纪中期，随着世界水稻种植业的发展，水稻种植机械化取得了长足的进步，种植模式日趋多样化，直播与育苗移栽成为水稻种植机械化的两种主要形式。 直播是美国、澳大利亚、意大利以及其它一些欧洲国家水稻种植的

20、主要形式，它具有作业效率高，劳动强度低，生产作业成本低，尤其是节省水资源等显著特点，因此适合于大规模种植。 育苗移栽是亚洲水稻种植的主要形式，主要包括插秧、抛秧等方法。日本水稻插秧机械科技水平一直走在世界的前列，20世纪80年代，日本全国基本形成了统一的水稻栽培模式，育秧、插秧机械已实现了系列化、标准化，到1990年水稻种植机械化水平达到98%。韩国起步较晚，但机械化发展迅速，已有赶超日本的趋势，1996年机插面积达种植面积的97%，泰国也已基本实现插秧机械化。 在种植模式上虽然国外经济发达国家均实现了单一的机械化模式，如美国、澳大利亚、意大利实现了直播机械化，日本、韩国选择了以机械插秧为主的

21、移栽机械化；而我国则由于稻作区域及其相应的种植制度差异，没有统一种植模式，种植模式处于多样化。如新疆、宁夏、上海、浙江以直播为主，内蒙、黑龙江、吉林、辽宁等省以机械插秧为主，机插秧面积在60%左右，而湖北、江苏等省有较大的抛秧面积，我国水稻各种植模式的种植面积占有量见表1.2。表1.2 我国水稻各种植模式的种植面积情况水稻种植模式直播抛秧插秧种植面积14%26%60%由于我国人多地少，田块小，多熟制生产，受传统精耕细作的影响，目前大部分稻区仍然采用人工种植技术，移栽所育秧苗绝大部分是通过人工经验撒播，秧盘育秧播种的机械化水平基本为零。为此，在水稻种植模式以育苗移栽为主体的基础上，提出了水稻种植

22、机械化的发展重点将以机械插秧为主，在适宜地区发展精少量机械直播和钵体苗机械有序移栽、抛栽，水稻机械化育秧将以精密播种技术为基础，采取软(硬)盘育秧等田间低成本秧盘育秧技术，在育秧季节气温较低的北方稻区采用简易设施(棚盘)育秧技术，有条件的地区发展育秧中心，开展工厂化育秧的规模化服务。1.1.3 水稻种植技术的多样性我国不仅水稻的种植模式多样，而且各地适宜种植的水稻品种也有很大差异，浙江、江苏、湖南等省是国内拥有水稻品种较多的省份，按照水稻品种的不同可归为三类：常规稻、杂交稻、超级稻。在精密播种时，受水稻发芽率 影响，不同水稻品种的秧盘育秧播种量要求也不一样，其播量 与成秧率 的关系一般为 =

23、，见表1.3。表1.3 不同水稻品种秧盘育秧播种的精度要求水稻品种常规稻杂交稻超级稻播种量粒/穴（或取秧面积）582421成秧数株/穴（或取秧面积）3623121.1.4 所设计的播土装置的目的与意义水稻工厂化育秧是水稻机械化生产过程中的重要环节，主要包括播床土、播种、覆表土、喷水和压实等工艺过程，而播种作业一直被认为是育秧生产过程中的关键环节，多年以来，人们对播种作业进行了不断地研究和完善，播种精度得到了不断地提高。但是，播床土和覆表土作业在育秧生产中也很重要，床土和表土的厚度会影响秧苗质量。随着水稻育秧技术的不断提高，不仅对播种作业提出了更高的要求，对播床土和覆表土的技术要求也越来越高，保

24、证播覆土厚度及其均匀度已成为保证秧苗质量的重要指标之一。 在传统的育苗生产中，由于稻种的需求量比较大，播种的数量较多，且所用秧盘的穴坑较大，对播床土和覆表土的要求不十分严格，但是，如果播土厚度不均匀，将会导致秧苗不齐，秧苗质量降低。我国现有的播土装置播土厚度均匀性不高，且容易堵塞而排土量不稳定，不能满足水稻育秧的要求。 为此，本文的研究内容，主要目的是提高播土厚度均匀度。 1.2 播土装置国内外发展现状播土装置是育秧设备的重要组成部分，主要由土箱、排土结构、传动结构、土量控制装置、土壤导流结构等部分构成，而排土结构是播播土装置的核心部分，根据排土结构的结构特点可分为平皮带式、槽轮式（直槽轮和螺

25、旋槽轮）、大直径波纹滚筒、刮板式等排土结构以及泥浆铺土装置。1.2.1 国外研究现状国外育秧用播土装置通常采用平皮带式、平皮带与槽轮混合式排土结构。如日本久保田株式会社生产的 SR500A 型育秧播种机、韩国国际育秧播种机，它们播播土装置均采用的是平皮带式排土结构，日本田中瑞树等人研制的播种机的播播土装置采用的是平皮带和槽轮混合式排土结构，土箱中的土壤通过槽轮定量排到平皮带上，再通过平皮带将土壤送入秧盘中，通过改变槽轮的转速改变播播土量，另外还可以减小平皮带所承受的土壤重力，避免了平皮带过度拉长。机架上有导向轮，秧盘放在导向轮上，导向轮转动，带动秧盘平稳地向前移动。 国内的播土装置通常采用平皮

26、带式、直槽轮式排土结构（图 1.1），其中采用平皮带式排土结构较多。图 1.1 直槽轮横断面示意图1.2.2 国内研究现状黑龙江农垦兴隆机械厂与省农垦科学院农业工程研究所联合研制的2BPS-300 型水稻育秧播种机，哈尔滨市农业机械化研究所张晋栋、杨晓明等人研制的 2BDY-500型水稻育秧盘播种机，赵军、王智敏等人研制的2BYLS-320 型水稻秧盘联合播种机，以及广东省科利亚公司生产的育秧系统，它们的播土装置都采用的是平皮带式排土结构。平皮带式播土装置的土箱前挡板处安装有土量控制板，上下调节控制板，改变皮带上土层的厚度，进而改变排土量，由于土箱中土壤的重力由皮带承担，在长时间作业后，皮带变

27、得松弛而下沉，皮带上土层的厚度与设计要求不符，且皮带速度加快时，土壤与皮带之间会出现打滑现象。直槽轮式播土装置在排土时，改变槽轮旋转速度可改变排量，但是当转速较慢时，土壤成条状间断下落，造成尘土飞扬，污染环境；而在槽轮转速较大时，会出现架空和堵塞现象，严重影响播土装置的排土性能。 为了减少尘土飞扬，不污染环境，中国农业大学庞昌乐教授对气吸式水稻播种机泥浆铺土装置进行了研究，设计了泥浆铺土装置，主要由搅浆器、搅浆桶、均浆桶、泥浆泵、播浆器、压盘机构、括浆器、压种机构、秧盘输送机构及机架等部分组成。采用泥浆铺土装置铺土，使秧苗坨土结实，能够控制秧苗串根，有利于机械化抛秧技术的实施，使用时无尘土飞扬

28、，不污染环境。但机构结构比较复杂，成本比较高，由于给秧盘铺的是泥浆，对生产设备的维护带来困难，且不利于保持生产现场的卫生。 随着育秧技术的不断推广和发展，原有的播播土装置已不能满足生产的需要。华南农业大学邵耀坚、李志伟、邝伟儒、邹小平研制的 2BZ-300 型电磁振动式水稻育秧穴盘联合播种机采用了左右双头四螺旋槽轮作为播播土装置的排土结构，这种排土结构克服了土壤成条状间断下落的问题，但槽轮高速旋转时，仍会产生槽轮堵塞的现象。中国农业大学研制的2ZBZ-600 型水稻播种机（图 1.2）采用了大直径波纹滚筒作为播土装置的排土结构，该排土结构能够适应较大的土壤湿度范围和滚筒速度范围，排土均匀，不易

29、堵塞。这种排土结构排出的土量少，其中大部分是滚筒周围的土壤带动层构成。通常土壤的带动层与土壤的特性相关，且带土层很薄。因此，这种排土结构比较适用于土量较少的育秧生产。 图1.2 2ZBZ-600 型水稻播种机综上所述，在国内外众多的育秧设备当中，我国对播种阶段的播种机的研究已达到了比较先进的水平，但是对播土装置的研究缺很少。目前在育秧生产过程中，秧苗不齐、空穴等现象非常严重，除了播种精度原因以外，主要原因在于现有的播土装置播土厚度不均匀；缺少对播土量进行控制；不能适应不同生产率和不同土壤厚度的生产要求。而排土结构是否合理直接关系到播土厚度是否均匀。超级稻育秧需求土量少，但又要满足生产要求，保证

30、种子的正常发育。因此，设计出排土量稳定、播土厚度均匀的排土结构是解决问题的关键所在。1.3 研究内容本文以水稻播量精准育秧技术为研究对象，设计排土稳定、均匀的工厂化育秧播土装置。1）对在播土过程中土箱内的土壤进行受力分析，建立力学模型，分析 V形推土片侧面螺旋倾角对排土性能的影响；分析排土量和滚筒转速与 V 形推土片参数的关系，并建立数学模型；2）设计 V 形推土片大直径滚筒播土装置，并以CATIA软件为平台，建立 V 形推土片大直径滚筒播土装置的 3D模型。水稻秧盘育秧精密播种流水线的工作原理2 水稻秧盘育秧精密播种流水线的工作原理2.1 总体结构水稻秧盘育秧精密播种机主要由机架、双层供盘机

31、构、限位机构、播底土装置、气力式双层滚筒精密播种装置、空穴检测装置、播表土装置、秧盘限位机构、淋水装置、取秧台、传动系统、电气控制系统及空气压缩机等组成，整机可分为两段，方便搬运和运输，如图2.1。图2.1 水稻秧盘育秧精密播种流水线总体结构示意图2.2 播土装置的整体结构方案确定通过对我国现有的播土装置结构进行分析，在整体结构上都包括土箱、排土结构、闸门、导流板。而他们之间相互区别的地方就是排土结构，结构的不同，导致了不同的工作性能。所设计的播土装置包括机架、链轮、侧板、承土箱、排土滚筒结构、开口度调节板、轴、导流板、挡土板。图2.2给出了播土装置的总体结构方案示意图。机架侧板挡土板导流板排

32、土滚筒结构链轮开口调节板承土箱图2.2 播土装置的总体结构示意图2.3 工作原理如图2.2 ，承土箱内储存大量泥土。开口调节板起到控制泥土播出量。当播土装置工作时，随着排土滚筒的滚动，土块由承土箱顺着滚筒滑落下去，落在导流板上，由于重力作用沿板面下滑，最终滑落到秧盘内。其中导流板可以起到缓解土壤对秧盘的冲击的作用，可相对减小排土高度，减少尘土飞扬，而且还可以使土壤在导流板上均匀分散开来，提高排土均匀性。挡土板可以有效地防止土壤飞溅所造成的污染。- 22 -播土装置的结构设计3 播土装置的结构设计3.1 排土结构的设计1）排土滚筒结构的确定按照排土结构的不同，有平带式、槽轮式、波纹滚筒式、刮板式

33、，另外还有泥浆铺土装置。平带式排土结构中皮带与土壤容易打滑，槽轮式容易堵塞和将土壤架空，波纹滚筒式由于波纹槽太密太窄容易堵塞，刮板式排土结构对土壤的适应能力比较好，但是由于刮板窄而长，在长时间工作后，刮板会变的扭曲，会对排土带了影响，另外，该结构在低转速的时候不能连续排土，有明显的间歇排土的现象。由于生产环境的限制，不宜采用泥浆播土。 综合考虑现有播土装置的排土结构的优点，并针对它们的不足之出，设计了 V 形推土片滚筒式排土结构，该结构包括 V 形推土片、滚筒、轴、法兰盘、端面。法兰盘通过平键与滚筒轴配合，端面与滚筒是焊接在一起的，端面与法兰盘用螺栓固定在一起。图 3.1 所示为排土滚筒的结构

34、示意图。螺栓滚筒端面法兰盘轴图3.1 排土滚筒结构示意图2）排土滚筒的工作原理对于刮板式播土结构的工作原理如图 3.2所示。对于静止装载在土箱中的床土，底层的床土除了受到重力作用外，还受到上面床土的正压力作用，如果对底层床土作用一侧向推力 F，当推力 F 大于底层床土由于重力和正压力作用而产生的摩擦力和土壤之间的内摩擦力时，底层床土将产生剪切破坏。刮板刮土正是源于这一原理，刮板在播土箱的一侧从底部向床土作用一推力 F（等于剪切力 A）剪切床土，使底层床土从一侧向另一侧运动，实现床土从土箱排出。根据 Mohr-CouLomb 定律，床土产生剪切破坏时的最小剪切力为： F=A1=（c+tan）A1

35、 （3-1）式中：F刮板对土块的剪切力（N）； A1刮板厚度与凹槽部分宽度的乘积（mm2）剪应力(N/mm2)土箱中床土的正应力(N/mm2)床土的内摩擦角()c床土的粘结力(N/mm2)刮板图3.2 刮板排土原理从（3-1）式可知，造成土壤剪切破坏的最小剪切力由土壤颗粒之间的粘结力和土粒沿着剪切面移动的摩擦力组成。 根据上述排土原理，滚筒表面上相邻两个 V 形推土片之间的土块进行受力分析，如图 3.3 所示，图中 OO为滚筒轴线，AA为与滚筒轴线垂直的平面，f1、f2为 V 形推土片侧面对土块的摩擦力，N1、N2为 V 形推土片侧面对土壤法向作用力，F为土壤产生剪切破坏所需的最小剪切力，F为

36、滚筒表面对土壤的摩擦力，另外，滚筒表面给土块的作用力为 N。滚筒表面推土片图3.3 V形推土片排土图从图中可以想象得到，两个推土片对土块的摩擦力和支持力的大小都是相等的。因此有： （3-2）式中：F滚筒表面对土块的摩擦力（N）； A2V 形推土片侧面的有效面积（mm2）； N1V 形推土片侧面对土块的法向作用力（N）； N滚筒表面给土块的作用力（N）； V 形推土片侧面的螺旋倾角（）； F土壤产生剪切破坏所需的最小剪切力（N）土壤与金属之间的摩擦系数，且 =tan, 是土块与金属之间的摩擦角。在滚筒旋转的方向上，当FY0 时，土壤就会被推土片推出土箱，完成秧盘播土工作。3）排土滚筒各参数的确定

37、 （1）滚筒直径 D 和长度 W 的确定 滚筒直径的确定是排土结构设计的关键所在，滚筒直径太小，则在滚筒给秧盘播土时，滚筒转速很大，会对滚筒的排土性能不利；如果直径太大，整个装置占用空间较大，而且排土高度增高，土壤落入秧盘时，土壤与秧盘会有撞击，引起尘土飞扬，给工作环境造成污染。根据我国现有播土装置的结构特点和设计经验，确定滚筒直径 D=200mm。滚筒的长度与育秧用秧盘尺寸应该相配套。设于箱体内的橡胶弹性板的前部贴附在勺式外槽轮的左右两侧和后方，其前方开口(图 3.4)，宽度与秧盘播宽B秧 相等，控制着外槽轮的充种区域，同时与外槽轮接触，使其随外槽轮转动而产生振动，促进外槽轮充种。该板结构简

38、单、调换方便，可满足不同宽度规格的秧盘供种，本课题所使用秧盘型号及其播宽B秧 见表3.1 。 图3.4 橡胶弹性板平面示意图表3.1 秧盘型号与播宽B秧对照表名称钵体盘钵体毯状盘毯状盘秧盘总穴数规格尺寸比播宽B秧 mm2515 2512600:350 600:300345 3002616 3616585:356 600:300352 2804016 3618 3020600:300280（2）V 形推土片在滚筒表面上的分布 图 3.5 所示为 V 形推土片在滚筒表面分布情况的平面展开图及局部放大图。从图 3.5（a）中可以看出，V 形推土片是按照“品”字形分布于滚筒表面上。在滚筒圆周上分布 1

39、6 排的推土片，每一排有 8 个推土片，这样每一排上的相邻两个推土片之间的中心距离为 45mm，排与排之间的弧长约为 39.2mm，即图 3.5（b）中 B=39.2mm，L=45mm。 (a) V形推土片分布图 （b） 局部放大图图3.5 V形推土片在滚筒表面的分布展开示意图（3）V 形推土片参数确定 V 形推土片主要是起到排土的作用，它的厚度很关键。在排土结构正上方是土箱，土箱后挡板与排土滚筒表面的距离必须要比推土片厚度大，但是也不能太大，否则，土箱中的土壤就会滑出土箱，只要滚筒在转动的时候，推土片与土箱后挡板之间不相互干涉即可。但是，如果推土片的太厚，在土箱后挡板处仍然会有土壤落下。在本

40、文中，推土片厚度 M=3mm。图 3.6 为推土片示意图。 图中的 OO为滚筒轴线，平面 AA与滚筒轴线垂直，角度 是推土片侧面与滚筒表面的交线的螺旋倾角。从图 2.6 中可知，当宽度 B1增大，可以加强推土片抗剪强度，但如果 B1太大，在滚筒高速旋转时，土壤容易被架空。本文中，V 型推土片宽度 B1=10mm；为了方便表述，定义 L1为 V 形推土片幅宽，B2为 V 形推土片长度。由图 3.6 可得如下关系：tan= （3-3）图3.6 V形推土片示意图由于土壤颗粒之间存在粘结力和土壤与推土片侧面之间存在摩擦力，增大V 型推土片螺旋倾角，当 90- 时，土壤与推土片侧面之间就会产生相对滑动，

41、部分土壤向推土片前进方向的反方向移动，在 V 型推土片附近就不会有土壤被滞留。因此，只要 90-，即 090- 时，土壤就可以相对 V形推土片侧面滑动。本文所用的土壤为壤土，土壤与钢的最大摩擦角为 35，则 0B2，多边形 ABCDE、ABCDE、ABCDE所围成的区域就是三种推土片的作用区域，速度 v 所示方向为 V 形推土片的运动方向。图3.8 三种推土片作用区域示意图从图中可知，宽度 ABABAB，即最左侧推土片作用区域最小，最右侧推土片作用区域最大，而推土片作用区域宽度与推土片幅宽相等。因此，增大 V 形推土片幅宽，就增大了 V 形推土片的作用范围，但却减小了每一排相邻两推土片之间的间

42、隙，同时使更多的土壤向间隙处汇集，如果间隙太小，就会导致土壤在间隙处滞留，造成堵塞；减小推土片的幅宽，推土片之间的间隙增大，向间隙处汇集的土壤相对减少，更加有利于土壤通过间隙，不至于造成堵塞，但是，推土片幅宽太小，推土片的作用区域减少，降低了排土效率。因此，根据 V 形推土片在滚筒表面的分布，同时为了保证排土效率，L1的取值为 20L145mm。由于相邻两排推土片之间的弧长为 40mm，所以，10B240mm。 （4）土箱开口位置的确定 图 3.9 为土箱开口位置示意图。图中的 A 点就是排土口的位置，线段 AB 是圆O 在 A 点的切线。排土口的位置不能太低，否则土壤会自由落下。 由表 32

43、 可知，松散的砂壤土与刚的摩擦角最小，摩擦角为 1620。因此，当ABO 要小于或等于土壤与钢的摩擦角时，土壤就不会从排土口自由落下，在此选ABO=15，所以，AOB=75，即土箱的排土口的位置就可以确定下来了。承土箱滚筒螺栓螺母开口调节板图3.9土箱开口位置示意图这样，任何土壤都不会从土箱中自由落下。在排土口处设计一个可以沿着土箱前挡板表面上下滑动的排土口开口调节板，用以控制排土口开口大小。在某一生产率条件，秧盘中的土壤厚度如不能达到生产要求，可以通过调节开口大小，增大排土滚筒的排土量。从图3.9 可知，土箱中土壤重力主要由滚筒和土箱的前后挡板承担，如果排土口开口过大，土壤还是会从排土口处自

44、由落下，因此排土口开口不宜过大。在此取排土口的最大开口为 5mm。考虑到排土滚筒在转动时，土箱前后挡板与推土片不发生干涉，确定排土口的最小开口为 3.5mm。在土壤不被堵塞的情况下，排土口开口取最小值，本文用 a 表示排土口大小，单位为 mm，则 3.5a5。 （5）滚筒转速的确定 滚筒转速是重要参数之一，直接影响播土装置的排土量。根据排土结构的工作原理，排土滚筒在单位时间内由推土片排出的土量 Q1（mm3）为：Q1= (3-4)式中：n滚筒转速（r/min）。 由于滚筒在旋转时，将土箱中的 0.5mm 带土层也被排出土箱，所以，排土滚筒在单位时间内总排土量 Q 为：Q= （3-5）由上式可得滚筒每转一周所排出的土量 Q周为：Q=（D+M）W+ （3-6）对于穴盘育秧，育秧盘上有穴坑数 Z=416 个，穴坑上径 d1=20mm，下径d2=10mm，穴坑高 h1=18mm，秧盘长 S=600mm。根据穴盘育秧要求，每个穴坑中床土体积占穴坑总体积的 1/22/3。根据工艺要求，设每次排土所需土壤体积与穴坑总体积之比为 ，则 01。播床土时，1/22/3；播表土时，1/31/2。图3.10 床土厚度示意图图 3.10 为床土厚度示意图，设穴坑中床土高度为 h2，则有下列关