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[我爱发明] 20160902 站立吧 大蒜
本期节目主要内容： 山东济南的发明人崇峻发明了一台大蒜播种机。这种机器有一套橡胶履带式行走系统，在田地里有着良好的通过性。通过一套自动上料系统，一瓣一瓣的大蒜被提升到较高的地方，随后分别顺着20根塑料导管掉落在对应的20个锥形碗中，锥形碗里的弧度可以让蒜瓣的尖朝上，最后这些蒜瓣再分别通过20个中空的金属管插入土里。这样就完成了种蒜的过程。（《我爱发明》 20160902 站立吧 大蒜）
发明人联系方式：崇峻
摘要：本实用新型涉及农用机械领域，特别涉及一种大蒜播种机。该大蒜播种机，其特征在于：包括机架、发动机、传动总成、气泵、气缸、履带底盘总成、土壤整平器、以及位于履带底盘总成上方的操作台、微电脑电控系统，所述操作台的前方设有给料仓，所述给料仓与提料装置连接，所述提料装置上方均匀安装有若干分料器，所述每个分料器下方连接分料管，所述分料管底部与导向料杯总成连接，导向料杯总成固定在第一定位板上，导向料杯总成的下方为调整料杯总成，调整料杯总成下方为点插播种器总成，所述点插播种器总成安装在开合处理支撑架上，所述导向料杯总成、调整料杯总成和点插播种器总成分别通过气缸控制开合，通过行走系统控制步进幅度。
编辑手记：
蒜可是好东西，不仅可以调味，还能杀菌、增强人的免疫力，而蒜的种植过程也是很辛苦的，全程又是蹲着又是弯腰，费时费力。今天这位发明人，就是因为看到自己的乡亲邻居们常年手工种大蒜，既辛苦又伤身体，于是反复研究，制作出了一台大蒜播种机来帮助大家。
发明人：崇峻
发明项目：大蒜播种机
发明原理
机器的最上方有一排小勺，将每颗蒜分别放进一个个圆形粗管里，大蒜通过每一根管子漏入小碗中，最后，一个圆锥形铁夹将这些蒜种到地里。
给记者简单地讲解了种蒜机的运行过程后，崇峻马上开启机器演示起来，一颗颗大蒜被这台机器很快地插进土里。
大蒜在种进地里的时候，必须让它尖朝上，这样才有利于大蒜的生长，如果蒜躺倒了就算大蒜的播种不合格。崇峻的机器正是在这里出了问题，机器种的蒜大部分都是躺着的，这显然是不行的。
经过反复试验，崇峻将小碗的底部从圆弧形换成了锥子形，这样就保证了每颗掉进小碗的大蒜都是尖朝上的。
为了测试机器的性能，崇峻准备去老刘的地里试一试，进行一场人工与机器的比赛，比赛当天聚集了很多观赛者。乡亲们有支持崇峻机器的，也有人支持农民师傅的，但是大家都希望这台机器可以替代手工种蒜。
五人一组的人工队在速度上丝毫不落后于机器，两组人分别从地里的两头向中间行进。农民师傅队伍庞大、经验丰富，进展得很快。
而崇峻这边的机器却遇到了问题，插入土里的种蒜夹口里很容易被湿的泥土堵住。
另外，由于崇峻的这台大型种蒜机是履带工作，压过去的地方明显有很深的凹槽，会把种蒜的地方压的很深，使得两边的地势不一样。浇灌时水都会流向地势较低的那一边，这样一来地势低的大蒜就很容易被水泡坏，而地势高的大蒜得不到很好的浇灌，解决了大蒜竖起率和被履带碾压地势不平的问题后，崇峻的第三代大蒜播种机终于亮相。
新一代大蒜播种机通过平台操作，人工将蒜倒入到平槽内，通过一个个小勺将蒜喂入管道中，再漏进20个锥形底的小碗里，通过插入地里的种蒜口将大蒜最后种进地里。播种蒜的同时用碾子稍微用力压平，这样不仅保证了种蒜的质量，而且使大蒜能得到充分的浇灌新一轮的比试中，刘师傅把他的人工队伍壮大到了25人，比上次多出了一倍多。
这场终级比拼到底能不能让这台种蒜机大放光彩呢？我们拭目以待。
欢迎收看《我爱发明》之《站立吧，大蒜》。
[我爱发明] 20160913 花生欢乐种
本期节目主要内容： 来自广东河源的李旭安，部队转业回到家乡看到父母仍然靠人力种植花生，很是辛苦，因此萌生了制造一台花生播种机的想法。他期间经历了别人的不信任，经历了妻子的离开，但他始终没有放弃，通过自己的不断努力，终于制造出了花生播种机。（《我爱发明》 20160913 花生欢乐种）
发明人联系方式：李旭安 13553280740
发明摘要：本实用新型提出了一种播种设备包括滚筒和用于装载种子的装料斗，所述滚筒上设有若干个开口，所述装料斗里设有一根将装料斗中的种子从装料斗传输到滚筒的开口处的同步传输带，所述同步传输带上设有若干凸块，凸块中设有盛料坑，所述同步传输带的两端设有同步皮带轮，其中一个同步皮带轮通过第一轴杆与一第一链条轮同轴连接，所述装料斗与一根第二轴杆转动连接，所述第二轴杆上设有第二链条轮，所述第一链条轮与所述第二链条轮之间套接一根链条，所述第二轴杆与滚筒连接。本实用新型的播种设备轻便，适应于花生、大蒜等颗粒种子的播种。采用鸭嘴形状的装置，可以使种子入土达4-5cm，将种子直接植入土内，并覆盖。不损伤种子，多行播种，提高效率。
插穴式自动定向大蒜播种机的设计研究
12
韩秋燕，王小瑜，郝
11
杰，谢丽君，余
娟
1
（1．烟台汽车工程职业学院，山东烟台摘
265500；2．山东省农业机械科学研究院，济南250100）
要：为了提高大蒜播种机在播种过程中蒜瓣的直立度及鳞芽向上的概率，保证株距均匀，设计了一种新型的
大蒜播种机。通过对关键部件的结构设计与参数分析，确定了主要部件结构。经过试验验证，此大蒜播种机的锥形螺旋导种管能够使大蒜落土后鳞芽向上的合格率达到96%，压穴锥能够使直立度达到98%，并能保证株距均匀。
关键词：大蒜播种机；插穴式；自动定向
+
中图分类号：S223．26
文献标识码：A文章编号：1003－188X（2016）07－0172－04
DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2016.07.035
0引言
现阶段，效率低、大蒜播种作业主要是人工插播，
牵引杆的末端安装有把手，埋土板连接在播种盘上，整个机构的后面【大蒜播种机哪里有买】
。
劳动强度大。虽然有研究提出并设计了大蒜播种机，并申请了国家专利；但在使用过程中并不能同时实现蒜种鳞芽向上、蒜种落土后的直立和均匀的株距，且多数设计整机庞大、结构复杂，不能形成经济适用的产品进行大规模推广
［1－6］
。为此，在调研了大量的现
［7－13］
有大蒜播种机装置和专利后，设计了一种能够同
［14］
时自动确定鳞芽方向和实现均匀株距的插穴式蒜瓣自动定向大蒜播种机，成功申请了专利料。
，并进行播
种试验，旨在为大蒜播种机的产品化应用提供基础资
1．播种箱2．排种管3．下种管4．覆土板5．导种管6．挡板7．凸轮8．压穴锥9．播种盘10．中心轴11．牵引杆12．把手
图1Fig．1
插穴式蒜瓣自动定向大蒜播种机结构简图
garlicplantingmachine
Thestructuredrawingofautomaticorientationplug－hole
1
1．1
整体结构及工作原理
整体结构
该插穴式蒜瓣自动定向大蒜播种机由播种箱、排
1．2
工作原理
以拖拉机作为动力，通过把手和牵引杆把动力传
种管、下种管、覆土板、导种管、挡板、凸轮、压穴锥、播种盘、中心轴、牵引杆及把手组成，整体结构如图1所示。
播种箱下端连接排种管，排种管下口正对着下种管的上口，二者之间有一挡板，下种管下面连接着导种管；挡板和凸轮组成直动顶尖从动件盘形凸轮机构，凸轮和播种盘同心并排固定在中心轴上，圆锥形的压穴锥均匀分布在播种盘的外圆上；牵引杆安装在
收稿日期：2015－07－15
基金项目：山东省农业重大应用技术创新项目（鲁财农指［2014］38
号）；济南市科技发展计划项目（201401273）
（E－mail）作者简介：韩秋燕（1979－），女，山东梁山人，讲师，硕士，
hanqiuyan145666@163．com。
到播种盘上；播种盘转动，播种盘上的压穴锥压出圆锥形的种穴，同时凸轮转动，带动挡板向右移动，排种管和下种管连通，蒜种由播种箱落下，经过排种管，落到下种管中，然后经弯曲状的锥形螺旋导种管下落到圆锥形的种穴中；播种盘继续带动凸轮转动，挡板在凸轮推程过程中向左移动，阻断播种管和下种管的连接；同时覆土板对落下的蒜种进行覆土，此为一次播种过程；播种盘继续在动力带动下向前转动进行下一次播种，实现播种的连续作业，如此往复。
2
2．1
关键部件设计
蒜瓣外形尺寸的测量与分析
宽、从蒜种中随机选取了50个蒜瓣，分别对其长、
高、质量进行测量，得到外形尺寸统计（见表1）和尺寸频数（见图2～图5），从频数图可看出外形尺寸基本符合正态分布。
表1Table1长L/mm31．280．672．1433．0529．8
蒜瓣外形尺寸统计表Statisticsofgarlicsize
宽B/mm18．700．583．1020．0715．1
高H/mm21．060．210．9924．3218．7
质量M/g6．570．350．538．75．3
Fig．5
图5
蒜瓣质量频数图
变量
平均值标准差变异系数/%最大值最小值
Frequencychartoftheweightofthegarlicclove
蒜瓣形状鳞芽处尖，蒜根处粗，瓣背成弧形，其质心位于大头最厚处，有利于蒜瓣的稳定落下
［15－16］
。
根据大蒜播种农艺要求和蒜瓣外形尺寸的统计分析结果，对播种盘和压穴锥、盘形凸轮机构及导种管进行设计。2．2
播种盘和压穴锥播种盘结构如图6所示
。
图2
Fig．2
蒜瓣长度频数图
Frequencychartofthelengthofthegarlicclove
1．播种盘
图6Fig．6
图3
Fig．3
蒜瓣宽度频数图
Frequencychartofthewidthofthegarlicclove
2．压穴锥播种盘Seedtray
播种盘外圆上均匀分布着圆锥形的压穴锥，压穴锥之间的圆弧距离为大蒜的株距。播种盘每转过1个株距，压穴锥压出1个圆锥形的种穴，保证均匀的株距。结合实际的农艺要求和播种盘的协调性，播种盘每转1周播种8个蒜种，株距为150mm，则
D=
式中
nt
π
D—播种盘的直径（mm）；n—1个周期内下落的蒜种数；t—株距或穴距（mm）。
图4
Fig．4
蒜瓣高度频数图
t=150mm带入上式得到D=382．2mm。将n=8，
根据大蒜的外形尺寸和农艺要求，压穴锥的大径
Frequencychartoftheheightofthegarlicclove
为25mm，小径为19mm，高度为35mm。这种压穴锥压出的种穴呈上大下小的圆锥形，能够保证大蒜顺利落入种穴，并保持直立。2．3
盘形凸轮机构
凸轮是一个盘形构件，如图7所示
。
图8Fig．8
1．中心轴
2．凸轮图7Fig．7
3．下种管
4．挡板
导种管
Theguidetube
1次出口的内径尺寸为29mm，其锥角为5°～7°，
仅能下落1粒蒜种，且由于蒜种的只心在大头端，蒜种在导种管下落时可以在摩擦力的作用下自动调整蒜种方位，使大头端朝下、鳞芽向上
［16］
5．排种管6．压穴锥7．播种盘
盘形凸轮机构Platecammechanism
。
与凸轮组成直动顶尖从动件盘形挡板是从动件，
凸轮机构。此机构能够使凸轮带动挡板做有规律的直线往复运动，控制蒜种的落下。凸轮转动，带动挡板向右移动，排种管和下种管连通，蒜种落下；播种盘继续带动凸轮转动，挡板在凸轮推程过程中向左移动，阻断播种管和下种管的连接，如此往复。
凸轮和播种盘同心并排固定在中心轴上，播种盘转动时带动凸轮转动。当播种盘转过1个株距，压穴锥压出1个圆锥形的蒜种穴，凸轮便带动挡板向右移动1次；播种管和下种管连通，此时蒜种由播种管下落到下种管中，保证每压出1个蒜种穴便下落1粒蒜种。
根据整个机构的尺寸规划和挡板的运动规律，利用图解法对盘形凸轮机构进行设计，结果如表2所示。
表2
Table2挡板半径/mm
基圆半径/mm
盘形凸轮机构参数Parametersofdisccammechanism挡板最大升程/mm
凸轮推程角/（°）
远休止角/（°）
3试验分析
随机选取50个蒜瓣，利用上述大蒜播种机样机进
行田间试验，分析蒜种落土后鳞芽朝向、直立程度和株距情况，试验重复3次，结果如表3和表4所示。
表3Table3
鳞芽朝向试验效果Theupwarddegreedofgarlic
合格率/%969896
试验次数鳞芽朝上鳞芽朝下
123
484948
212
由表3可看出：大蒜落土后鳞芽向上的合格率达到了96%以上，此导种管的设计较好地解决了鳞芽朝向问题。
表4
鳞芽直立程度试验效果Theupwardprobabilityofgarlic
合格率/%10098100
Table4
设计内容
回程角近休止角/（°）
/（°）
试验次数
120
30
蒜瓣直立蒜瓣平躺
数据10554018030
123
504950
010
2．4导种管
导种管为弯曲的锥形螺旋状，如图8所示
。
J］．农业装备与车辆工程，2013，51（4）5－8．的研究［
由表4可以看出：大蒜落土后直立度达到98%以上；在这3次试验中，仅有1颗大蒜落土后不是直立的，出现这一特例的原因与土壤的含水率、导种管下口与种穴的距离等有关。
在这3次试验中，株距比较均匀，达到了农艺要求。但是在试验过程中个别蒜种的下落位置和压穴锥压出的种穴位置存在误差，致使蒜种不能播种到种穴中，这个问题需要在后期的研究中进一步改进和完善。
［5］赵丽清，马志勇．大蒜播种机装盘系统蒜瓣定向识别算
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4结论
该插穴式蒜瓣自动定向大蒜播种机很好地解决了
大蒜播种株距不均匀、鳞芽直立程度和蒜种鳞芽方向朝上的难题。试验结果表明：此大蒜播种机的锥形螺旋导种管能够使大蒜落土后鳞芽向上的合格率达到96%，压穴锥能够使直立度达到98%，盘形凸轮机构和播种盘能够保证比较均匀的株距，达到农艺要求。参考文献：
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DesignＲesearchofPlug－holeAutomaticOrientationGarlic
PlantingMachine
HanQiuyan1，WangXiaoyu2，HaoJie1，XieLijun1，YuJuan1
（1．YantaiAutomobileEngineeringVocationalCollege，Yantai265500，China；2．ShandongAgriculturalMachineryＲe-searchInstitute，Jinan250100，China）
Abstract：Inordertoimprovetheuprightdegreedandtheupwardprobabilityofgarlicduringthesowingprocess，toen-suretheuniformityofplantspacing，anewkindofgarlicplantingmachinewasdesigned，themachinehasataperedspi-ralpipe，pressureholeconeandplatecammechanism，throughexperiment，theconicalspiralpipeofthegarlicseedercanimprovetheupwarddegreedreached96%，thepressureconecanimprovetheuprightprobabilityreached98%，thedisccammechanismcanensuretheuniformspacing，thenewgarlicplantingmachineisreliable，canimprovethesowingqualitysignificantly．
Keywords：garlicplantingmachine；plug－hole；automaticorientation
蒜爪转移机构
设计文档
西安巨丰湛青科技有限公司
二零一五年五月
0 文档环境
1.1内容边界
本文说明在考虑本项目技术条件边界下，实现将运载蒜爪完成抓蒜，避让，移动，插蒜，
回归等功能相关的机构、动力提供、支撑提供、泥土清除等机构的方案设计、概要设计、实施方式、设计思想、边界耦合分析等内容，以及实现本部件的评估，价值，后续工作，测试方案等。是实现大蒜转移机构的主要依据。
1.2词语解析
蒜爪：指本设备运载的一种将大蒜抓住并随本设备一起运动，在指定地点放开的一种执行机构。
凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。 凸轮是一个具有曲线外轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或而从动件做往复直线运动，提供一种限定了的带时间变化的直线运动机构。
蒜爪转移机构：在大蒜播种机上，运载蒜爪完成取蒜，避让，移动，插蒜，回归等一系列运动的机构，是本节设计的目标。
四连杆机构:一种运动机构，能够将独立的两个方向的运动合成到一个二维空间的运动，并且运动之间保持独立，同时对驱动运动有放大作用。
前后及上下：大蒜种植机运动的方向为前，否则为后，上下符合日常生活理解。
1.3目标读者
本部分的目标读者为机械设计中，设计者和管理者，在设计，制造，测试及使用服务中均可能需要使用本文档
1.4其他说明
本文中所有引用本部件指“蒜爪转移机构”
由于采用迭代设计，因而在设计中，可能部分地方出现前面引用后面的定义结果的情况。
1.5版次及相关信息
版本号；V1.1 设计者：何文华 封闭日期：2015-05-28
1 修订记录
目录
0 文档环境 .......................................................................... 2
1.1内容边界 ...................................................................................................................................................... 2 1.2词语解析 ...................................................................................................................................................... 2 1.3目标读者 ...................................................................................................................................................... 2 1.4其他说明 ...................................................................................................................................................... 2 1.5版次及相关信息 .......................................................................................................................................... 2
1 修订记录 .......................................................................... 3 2 定义条件 ......................................................................... 13
2.1实现的目标 ................................................................................................................................................ 13 2.1.1正确完成所有的位置和运动 ............................................................................................................. 13 2.1.2空间上不干涉 ..................................................................................................................................... 13 2.1.3整体性强 ............................................................................................................................................. 13 2.1.4保证适当的寿命 ................................................................................................................................. 13 2.1.5 环境适应性 ........................................................................................................................................ 13 2.1.6美观性要求 ......................................................................................................................................... 13 2.1.7 稳定性 ................................................................................................................................................ 14 2.1.8 易用性 ................................................................................................................................................ 14 2.1.9 低成本 ................................................................................................................................................ 14 2.2 外部依赖 ................................................................................................................................................... 14 2.2.1 农艺限制 ............................................................................................................................................ 14 2.2.2 土壤环境 ............................................................................................................................................ 14 2.2.3 整机 .................................................................................................................................................... 15 2.2.4 蒜盒 .................................................................................................................................................... 15 2.2.5 输送带 ................................................................................................................................................ 15 2.2.6 蒜爪 .................................................................................................................................................... 15 2.2.7 气候条件 ............................................................................................................................................ 15 2.2.8 设计余量 ............................................................................................................................................ 16 2.2.9 驱动 .................................................................................................................................................... 16 2.3 关键需要保证的技术点 ........................................................................................................................... 16 2.3.1 响应速度 ............................................................................................................................................ 16 2.3.2 稳定性和使用寿命 ............................................................................................................................ 16 2.3.3 抗冲击能力，泥土影响 .................................................................................................................... 16 2.4 引用相关标准 ........................................................................................................................................... 16
3 方案设计 ......................................................................... 18
3.1概述 ............................................................................................................................................................ 18 3.1.1 定义 .................................................................................................................................................... 18 3.1.2采用的主要结构方式 ......................................................................................................................... 18 3.1.3 设计考虑的因素 ................................................................................................................................ 19 3.2 关键设计 ................................................................................................................................................... 19 3.2.1 参数及说明 ........................................................................................................................................ 19
3.2.2 运动控制分析 .................................................................................................................................... 22
3.2.2.1 综合运动原理及解析 .................................................................................................................................. 22 3.2.2.2 垂直运动原理及解析 .................................................................................................................................. 23 3.2.2.3 株向运动原理及解析 .................................................................................................................................. 24
3.2.3 四连杆机构运动分析 ........................................................................................................................ 25 3.3 方案设计 ................................................................................................................................................... 26 3.3.1机构示意图 ......................................................................................................................................... 26 3.3.1功能需求 ............................................................................................................................................. 26 3.3.3 结构组成 ............................................................................................................................................ 27
3.3.3.1 垂直运动凸轮 .............................................................................................................................................. 27 3.3.3.2 水平运动凸轮 .............................................................................................................................................. 27 3.3.3.3 综合运动机构 .............................................................................................................................................. 27 3.3.3.4 固定机构 ...................................................................................................................................................... 28 3.3.3.5 盖体.............................................................................................................................................................. 28 3.3.3.6 动力传入机构 .............................................................................................................................................. 28 3.3.3.7 传感器及固定结构 ...................................................................................................................................... 28 3.3.3.8 清土机构 ...................................................................................................................................................... 29
3.3.4 行为分析 ............................................................................................................................................ 29
3.3.4.1 传递蒜爪的行为分析 .................................................................................................................................. 29 3.3.4.2 传感器行为分析 .......................................................................................................................................... 29 3.3.4.3 清土机构行为分析 ...................................................................................................................................... 29 3.3.4.4 动力传入机构行为分析 .............................................................................................................................. 30
3.3.5 适应性分析 ........................................................................................................................................ 30
3.1.5.1正确完成所有的位置和运动 ....................................................................................................................... 30 3.1.5.2 空间上的不干涉 .......................................................................................................................................... 30 3.1.5.3整体性强 ....................................................................................................................................................... 30 3.1.5.4保证适当的寿命 ........................................................................................................................................... 30 3.1.5.5 环境适应性 .................................................................................................................................................. 30 3.1.5.6美观性要求 ................................................................................................................................................... 31 3.1.5.7 稳定性 .......................................................................................................................................................... 31 3.1.5.8 易用性 .......................................................................................................................................................... 31 3.1.5.9 低成本 .......................................................................................................................................................... 31
4 部件设计 ......................................................................... 32
4.1 垂直运动凸轮 ........................................................................................................................................... 32 4.1.1 限制曲线： ........................................................................................................................................ 32
4.1.1.1 时间转换为角度 .......................................................................................................................................... 32 4.1.1.2 段运动曲线 .................................................................................................................................................. 32 4.1.1.3 控制曲线 ...................................................................................................................................................... 33 4.1.1.4 运动学分析-速度 ........................................................................................................................................ 33 4.1.1.5 运动学分析-加速度..................................................................................................................................... 33 4.1.1.6 光顺.............................................................................................................................................................. 33 4,.1.1.7 曲线绘制方式 ............................................................................................................................................. 33
4.1.2 凸轮及相关尺寸控制准则 ................................................................................................................ 34 4.1.3 重量控制 ............................................................................................................................................ 34
2010年8月 农机化研究 第8期
大蒜播种机主要部件的设计及分析
王方艳
(青岛农业大学机电工程学院,山东青岛 266109)
摘 要:在对我国大蒜播种和大蒜的机械化现状进行调研和分析的基础上,设计了一种大蒜播种机。重点阐述了大蒜播种机的结构和工作原理,并对其主要部件进行了设计计算,确定了主要结构。该机械结构紧凑,生产率高,可以在大蒜播种的过程中一次性完成开沟、播种、覆膜和覆土等作业,为研究大蒜播种机和同类机具提供了参考。
关键词:大蒜;播种机;设计中图分类号:S223.2
文献标识码:A
文章编号:1003-188X(2010)08-0090-04
0 引言
大蒜是我国主要的经济作物和出口产品,其用途广泛,社会需求量大,主要集中在山东、江苏、安徽、河南、广西、广东和陕西等地种植
4
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10
[1]
近年来,虽然我国加大了对农业机械研究的投入,大蒜机械得到了一定的发展,但播种技术不够成熟,还没有建立有效的大蒜种植体系。大蒜播种机械化水平相对较低,新技术和新机具的研究开发力度还不够,已成为制约我国大蒜生产的主要问题。在充分吸取国内外现有机型特点的基础上,研发符合我国农村动力现状和大蒜种植农艺要求的大蒜播种机,保证大蒜鳞芽的朝向和发药率,实现大蒜播种的机械化,对提高劳动生产率、降低作业成本和劳动强度、增加农民收入以及实现产业化经营具有重要意义。
。我国大蒜种植面
[2-3]
积约为3.33@10hm,约占世界总种植面积的1/3,产量约为1.6@10kg,占全球的75%
。美国等发达
国家的大蒜生产基本上实现了规模化种植和规范化管理,大蒜的播种、田间管理和收获均实现机械化作业
[4]
。我国的大蒜生产仍以人工为主,耗时较多,劳
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动强度大。大蒜播种多采用锄头开浅沟、人工点播蒜种和覆土的种植方式
。
目前,大蒜机械种植技术主要有大蒜点播技术、大蒜播种技术和全自动大蒜栽种技术。现有的大蒜播种机多引进了日本和韩国的机型。压穴式大蒜栽种机采用机械压出半球面形孔穴,然后投种到穴内,靠穴内球面来控制鳞芽朝向。法国和捷克斯洛伐克生产的大蒜栽种机采用特定机构扶正蒜头和振动抖槽定向器来解决蒜种在输送过程中的定向问题,但该机械机构复杂且庞大,价格较高,鳞芽直立度没有保证
[7-8]
1 播种机的结构及工作原理
大蒜播种机与8.82kW小四轮拖拉机配套,采用先播种后覆膜的种植方式,一次作业能够完成开沟、播种、覆土、镇压、覆膜和膜上覆土等多道工序,满足大蒜的播种要求。大蒜播种机结构紧凑、合理,动力消耗低,主要由悬挂架、种子箱、排种器、地轮、覆土装置、压膜轮、覆膜辊、覆膜开沟铲、镇压轮、覆土圆盘和开沟器组成,其结构如图1所示。
工作时,大蒜播种机在小四轮拖拉机的带动下前进。地轮(4)通过链条驱动排种器(3)转动,实现播种器的均匀播种;同时种箱(2)内的蒜瓣在自重的作用下,进入排种盘,随着排种盘的旋转进入导种管,并滑入开沟器(11)所开的种沟内;随后,播种后的种沟由覆土圆盘(10)覆土,实现大蒜种的覆盖;镇压轮(9)将地面和种沟压实,保证地表的平整;地膜通过覆膜辊(7)将地膜铺放在地面上,由压膜轮(6)将地膜两边压入覆膜开沟铲(8)开的地膜沟中;最后,通过覆土装置(5)实现地膜的压实和覆土。其主要技术参数为:
挂节方式:全悬挂
。中国农业机械化科学研究院研发的2ZDS-5
型自走式大蒜栽植机,一次可完成5行大蒜的栽种,生产率是人工栽种效率的25倍,在蒜种喂入、蒜种鳞芽方向的控制等技术方面有了一定突破,但是还没有在大田中推广应用。2DBQ-2型便携式人工大蒜播种器是一种半机械化设备,减少了人员的弯腰和蹲下动作,但播种的均匀性和质量相对不高
[9-14]
。
收稿日期:2009-11-08
作者简介:王方艳(1979-),女,山东淄博人,工程师,工学硕士,(E-mail)wfy_66@163.com。
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2010年8月
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-1
农机化研究 第8期
2.2 开沟覆土装置
开沟覆土装置主要由开沟器、沟深调节杆、支撑柱、挡板和覆土盘组成,如图3所示。开沟覆土装置能够实现播种机作业的开沟和种沟的覆土,其工作深度可通过调节沟深调节杆实现25~60mm的播种深度的要求。箭铲式开沟器破土能力强,开沟直,适应性好,结构简单,开沟宽度能够符合播种要求。为了减少工作阻力,开沟器的铲面升角为40b,开沟宽度为60mm。开沟器后方的挡板可以防止排种管的堵塞和种沟的掩埋。覆土圆盘覆土量大,阻力小,在覆土时不改变种子在种沟内的位置,可以很好地完成种沟的覆土。同时,覆土圆盘具有一定起垄作用,能够在种沟上形成小的种垄。种垄经镇压装置压实后,可确保大蒜的相对固定,防止发芽时被顶出地表,对大蒜的生长和过冬具有较好的保护作用。
配套动力/kW:8.82小四轮拖拉机作业效率/hm#h:12.5~60播种行数/行:5行距/mm:200株距/mm:170播种深度/mm:30~40铺膜宽度/mm:1000~1100覆土厚度/mm:20
1.悬挂架 2.种子箱 3.排种器 4.地轮 5.覆土装置 6.压膜轮7.覆膜辊 8.覆膜开沟铲 9.镇压轮 10.覆土圆盘 11.开沟器
图1 大蒜播种机结构简图Fig.1 Structureofcottonseeder
2 主要部件的设计
2.1 地轮
地轮结构要求简单实用,符合承重和提供动力的要求,如图2
所示。
1.开沟器 2.沟深调节杆 3.支撑柱 4.挡板 5.覆土盘
图3 开沟覆土装置
Fig.3 Furrowsoilandcoveringdevice
2.3 排种装置
排种装置是播种机的重要部件,决定着大蒜的播种质量。由于大蒜的蒜瓣形状不规则,排种装置采用了窝眼轮式排种器。该排种器的排种量均匀稳定、适应性强,工作可靠,不损伤种子。为了便于蒜种的充填和减少种子的损伤,排种器的型孔为椭圆形。排种装置主要由种子箱、窝眼轮、机壳和导种管组成,如图4
所示。
1.轮齿 2.轮缘 3.轮毂 4.辐条
图2 地轮结构Fig.2 Structureofterrawheel
根据农艺要求,棉花株距为170mm,拖拉机作业速度为1.2m/s。考虑排种器的排种和机械的协调性,地轮转动1周播10个蒜种,则地轮直径d=542mm。用类比法取地轮的宽度B=50mm,轮沿厚D=3mm。辐条选择直径为<8的钢筋8根。
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1.种子箱 2.窝眼轮 3.机壳 4.导种管
图4 排种装置
Fig.4 Structureofseedingdevice
C)种子的单位容积质量(kg/L)。求得,种子箱的容积VU80(L)。
考虑蒜种子之间的间隙比较大,留有10%的余量,则每个种子箱的容积不小于16L。种子箱体采用大型薄钢板压制焊接而成,基本尺寸为300mm@180mm@410mm。2.4 镇压装置
播种后的种沟由覆土圆盘覆土后在种沟上方形成一定的隆起。种沟上疏松的土壤对越冬的大蒜是一种威胁,影响着大蒜的出芽率。为此,对种沟进行镇压,确保大蒜在土壤中的相对固定。镇压轮采用橡胶材料制成,减轻了整机的质量,起到了减震的作用,提高了机械的适应性。镇压装置结构如图5
所示。
工作时,地轮通过链传动带动窝眼轮缓缓转动。蒜种靠自身重力充入窝眼轮的型孔内,并随着窝眼轮的转动实现清种。当窝眼轮型孔转到导种管入口时,蒜种在重力作用下落入方形导种管内,并滑入开沟器所开的种沟内。由于蒜种的重心远离鳞芽,蒜种通过在导种管内的下滑可自动调整蒜种鳞芽的朝向。2.3.1 窝眼轮参数
窝眼轮的尺寸关系到播种质量和整体结构。窝眼轮直径较大时,可提高蒜种的充种率,减少蒜种的漏播;降低投种高度,有利于提高播种的准确性和均匀性。试验得知,窝眼轮的线速度一般不大于0.2m/s。
Vp=PDq(1+D)Vm/(Zt)
式中 Vp)排种器线速度;
Vm)播种机的作业速度; D)窝眼轮直径; q)穴粒数; D)地轮滑移率; Z)排种盘型孔数; t)穴距或株距。
将Vp=0.2m/s,Vm=1.2m/s,q=1,D=0.05,t=0.17m代入公式,求得Z=111D。根据大蒜播种机的工作情况,选取Z=20,则D=180mm。根据大蒜的实际情况,确定窝眼轮的型孔深度为15mm,型孔开口为40mm。
2.3.2 种箱的容积
根据农机的作业要求,种子箱的容量应该满足一定工作地长的需要,主要由播种的工作幅宽、播种量、播种行程和种子单位容积质量而定。箱底的倾斜角大于种子的自然休止角,以保证种子顺利流入排种器内。设种箱的工作幅宽为B,则
B=nb=TG/Pm
式中 T)拖拉机的额定牵引力(N),
G)拖拉机牵引力利用系数,
Pm)播种机每米幅宽的工作阻力(N/m)。将T=2.49kN,Pm=1.8kN/m,G=0.85代入公式,求得B=1.18m。根据实际情况,确定的工作幅宽B=nb=1m<1.18m,满足要求。
设大蒜种箱容积为V,播种量为166.75kg,一次作业行走600m,大蒜种子的容重为0.94g/cm。
V=
式中 Qmax)最大容量;
B)工作幅宽; L)工作的路径长度;
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3
1.镇压轮 2.机架图5 镇压装置Fig.5 Suppressiondevice
2.5 铺膜覆土装置
播种机采用先播种后覆膜的播种方式。铺膜装置主要由覆土圆盘、压膜轮、膜辊和送土花篮组成,如图6
所示。
QmaxBL
1333C
1.机架 2.压膜轮 3.覆土圆盘 4.送土花篮 5.覆膜辊
图6 铺膜覆土装置结构图
Fig.6 Structureofspreadingmembraneandcoveringsoildevice
覆膜辊直径为80mm,长为1200mm。其结构简
中蒜种的直立和鳞芽的朝向,需要后期进一步改进和完善。参考文献:
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化,2003(4):16.
单,被海绵包裹,具有较好的伸缩性,两端通过/70型槽连接于机架上,换膜方便快捷,覆膜辊挂接结构如图7所示。覆土圆盘直径为280mm,内侧有刀刃。作业过程中,塑料薄膜通过膜辊(5)铺至种床上,由压膜轮(2)将塑料薄膜边压入两侧的覆膜沟内,利用覆土圆盘(3)和送土花篮(4)将土壤归拢,并在膜边和膜上
覆土。
1.机架 2."7"型槽 3.覆膜辊
图7 挂接结构Fig.7 Articulatedstructure
3 结论
1)本文设计的大蒜播种机采用先播种后覆膜的播种方式,一次性可以完成大蒜播种过程中的开沟、播种、镇压、覆膜和覆土等作业。
2)大蒜播种机一次可完成5行大蒜的播种任务,具有生产率高、结构简单、紧凑、性能稳定以及工作效果好等特点,可以有效地降低劳动强度,满足生产需要,是值得推广和生产的机械。
3)由于蒜种的尺寸不够规则,蒜种鳞芽的控制仍旧是一个不可忽略的问题。如何更好地保证播种过程
DesignandAnalysisofGarlicSeeder'sMajorPart
WangFangyan
(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,QingdaoAgriculturalUniversity,Qingdao266109,China)Abstract:Basedontheinvestigationandanalysisofthepresentsituationofgarlicplantingandgarlicproductionmecha-nization,thegarlicseederwasdesigned,andwhichreliabilitywasbetterandproductivitywashigher.Themachinecanperformtheopening,seeding,layingmembraneandpackingoperationsandsoononce.Themajorpartsofmachinewerestudiedanddesignedforexploringoperatingprincipleandnewstructure,whichinfluencethegarlicseederperformance.Andthestudyresultsofthemachinecanprovidereferenceforfurtherresearchongarlicseederandsimilarequipment.Keywords:garlic;seeder;design
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