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畢業(yè)設(shè)計論文 設(shè)計：楊武 指導(dǎo)老師：
棉花移栽機的研究與設(shè)計
摘要:根據(jù)作物育苗移栽的農(nóng)藝要求，在分析了國內(nèi)外眾多移栽機的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計了適合棉花營養(yǎng)缽育苗移栽的的關(guān)鍵部件，并通過作業(yè)效果調(diào)查，分析研究了機械栽苗的一般規(guī)律，找出了影響栽苗效果的若干因素，確立了主要的工作部件的參數(shù)選擇
關(guān)鍵詞：移栽機 營養(yǎng)缽 棉花
目 錄
摘要 ………………………………………………………………………………… 1
1 前言 …………………………………………………………………………… 2
2 移栽機械的國內(nèi)外現(xiàn)狀………………………………………………………… 3
3 設(shè)計方案的選擇 ……………………………………………………………… 4
3.1 鉗夾式移栽機………………………………………………………………… 4
3.2 鏈夾式栽植機………………………………………………………………… 4
3.3 撓性圓盤移栽機……………………………………………………………… 4
3.4 吊籃式移栽機………………………………………………………………… 4
3.5 導(dǎo)苗管式移栽機……………………………………………………………… 5
3.6帶式栽植機………………………………………………………………………5
4 機具的機構(gòu)特點………………………………………………………………… 6
4.1整機機構(gòu)特點……………………………………………………………………6
4.2主要技術(shù)參數(shù)……………………………………………………………………6
4.3主要工作部件的結(jié)構(gòu)特點及作用………………………………………………7
4.3.1 地輪……………………………………………………………………7
4.3.2 開溝器…………………………………………………………………7
4.3.3 鎮(zhèn)壓輪…………………………………………………………………7
4.3.4 覆土器…………………………………………………………………7
4.4設(shè)計棉花移栽機械的原理………………………………………………………8
4.4.1 零速原理…………………………………………………………………8
4.4.2 栽植機械的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………8
5 地輪軸的校核………………………………………………………………… 10
6 設(shè)計時間的安排……………………………………………………………… 13
7 結(jié)論和總結(jié)…………………………………………………………………… 14
8 謝詞……………………………………………………………………………14
主要參考文獻、資料…………………………………………………………………15
Research and design of the cotton
transplanting machine
Yang Xianwu
(Shan Dong University of Technology)
Abstract: According to the requirement for agronomy transplantation to grow seedlings ,we have found a good method to the ones that are suitable for the cotton nutrition earthen bowl and grow seedlings and transplant in optimization design on the foundation of analyzing numerous transplanting machines both at home and abroad ,and through the investigation of the result of the homework, we have analysed and researchd the universal law of the plant shoots in machinery and found some factors that affect the result of plant shoots,and have established the parameter of the main part of the machine.
Key words : transplantation nutrition bowl cotton
1、引言
我國是棉花種植大國，無論是種植面積還是單位面積產(chǎn)量，都位于先進植棉大國的前列。20世紀90年代，我國年平均植棉面積達550萬公頃，居世界第一位；皮棉總產(chǎn)450萬噸，單產(chǎn)亦位居世界棉花高產(chǎn)國家的前列。與先進植棉大國相比，我們的棉花生產(chǎn)方式落后、經(jīng)營規(guī)模小、勞動生產(chǎn)率低、生產(chǎn)成本比較高。我國平均生產(chǎn)50千克皮棉的用工量為30－40個工日，而美國只要0.5個工日。同樣等級的皮棉，國產(chǎn)棉每噸進廠價要比進口棉高出2000多元。由于進口棉價格低，造成國產(chǎn)棉庫存急增，儲備量過大，國家每年為此付出的財政補貼高達數(shù)拾億元。加入WTO以后，棉花及其制品還將進一步市場化、國際化。此外，由于我國面臨著可耕土地逐年遞減、人口迅速增加和糧食需求不斷增長的形式。同時，由于生態(tài)平衡不斷遭到破壞、干旱日趨嚴重，使一些地區(qū)不得不把提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量作為農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略中的一個重要目標。面對形勢，圍繞節(jié)本增效，建立技術(shù)、資金、信息密集的現(xiàn)代化棉花生產(chǎn)體系已成為當務(wù)之急。其中包括不失時機地推廣適用的棉花生產(chǎn)機械化技術(shù)。例如棉花移栽機的推廣。
棉花移栽的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1) 有利于培育壯苗和實現(xiàn)全苗密植。缺苗斷壟和弱苗遲發(fā)是棉花生產(chǎn)上一直存在的重要問題，實行營養(yǎng)缽育苗塑膜覆蓋后，由于塑膜的透光性較好，可迅速提高苗床溫度，加之苗床內(nèi)水分適宜，滿足了種子發(fā)芽出土的需求，從而有效地克服了早青低溫干旱或低溫高濕對播種保苗帶來的不利影響。苗床內(nèi)水分適宜，滿足了種子發(fā)芽出土的需求，從而有效地春服了早青低溫干旱或低溫高濕對播種保苗帶來的不利影響。苗床內(nèi)播期可提早20~30天，不僅實現(xiàn)了棉苗早、全、齊、勻、壯、還有效地延長了生育期，為以后棉花早發(fā)早熟奠定了基礎(chǔ)。移栽時可按計劃行株距栽苗，實現(xiàn)了全苗密植，有效地解決了直播棉存在的出苗不易、保苗也難的問題。
(2) 有利種植制度改革。作物育苗移栽能提前播種育苗、增加有效面積、延長生長期保證按時成熟，移栽的作物根系發(fā)達、莖桿粗壯、成熟一致抗倒伏、產(chǎn)量高。黃河流域的兩熟棉區(qū)，大多實行麥棉套種。由于麥棉共生期長，爭水、爭肥、爭光矛盾十分突出，棉花難于實現(xiàn)全苗早發(fā)，常易造成晚熟晚產(chǎn)。棉花實現(xiàn)麥行套栽，既縮短了麥棉共生期，又延長了棉花生育期，因此，棉花產(chǎn)量可比麥行套種增產(chǎn)2~4成。
同樣，在長江中下游地區(qū)，麥子，油菜均為滿幅種植，不預(yù)留棉行。麥、油收獲后，通過移栽棉花的方法，實現(xiàn)了提高復(fù)種指數(shù)，一地兩收，麥棉、油棉雙增產(chǎn)，大大提高了農(nóng)民的經(jīng)濟收入。
(3) 有利于增強棉花抗逆力，鹽堿為害。是鹽堿地植棉的主要障礙。黃河流域棉區(qū)的次生化鹽堿地和沿海鹽漬土，采用棉花育苗移栽后，克服了直播播種保苗困難和棉苗晚發(fā)晚熟問題，實現(xiàn)了全苗密植和棉苗早發(fā)早熟，棉花的抗逆力提高，產(chǎn)量增加了2~3成。因此，棉花已成為改良利用鹽堿地的先鋒作物。
長江流域的稻棉輪作區(qū)，由于稻茬土性較冷，土質(zhì)透氣性較差，第一年播種棉花很難出苗，而且遲發(fā)晚熟。采用育苗移栽能夠有效地解決直播棉難于保全苗和棉棵遲發(fā)晚熟帶來的產(chǎn)量低、品質(zhì)差等問題。
(4)有利于提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，有利于提高土地的復(fù)種指數(shù)，有利于減輕農(nóng)民的勞動強度，提高工作效率，同直播相比，有著無可比擬的優(yōu)勢。
（5）避開春旱或秋凍，改套種為移栽，解決套種機械化收獲困難的問題等，并且機械移栽的行距、株距和深度一致，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
（6）在北方，棉花經(jīng)過育苗移栽之后，生育器增長，產(chǎn)量增加，經(jīng)濟效益顯著，這是眾所周知的。但是人工栽苗存在著保苗率低、栽植均度差和成活率低等缺陷，不能完全發(fā)揮出玉米育苗移栽后產(chǎn)生的巨大增產(chǎn)優(yōu)勢，另外巨大的勞動強度也使那些棉花種植戶難以忍受，為實現(xiàn)棉花育苗移栽規(guī)?；仨殞崿F(xiàn)機械化。
2、移栽機械的國內(nèi)外現(xiàn)狀
我國在旱地栽植機械方面的研究開發(fā)工作始于六十年代，七十年代開始研制裸根苗移栽機，最早用于甜菜移栽，八十年代研制成半自動蔬菜移栽機。近幾年來，隨著育苗技術(shù)的發(fā)展以及勞動力成本的上升，推動了栽植機械的研制開發(fā)工作，又出現(xiàn)了新的栽植機械。但從總體上講，目前我國研制使用的移栽機械都是半自動式的，全自動移栽機械因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高而處于研究起步階段。
目前國內(nèi)主要采用人工移栽的方法，根據(jù)使用的移栽工具不同主要有扎孔移栽法、鴨嘴移栽器移栽法、壟上開溝法和穴栽法等。無論何種人工移栽方法，都存在勞動強度大、生產(chǎn)效率低、移栽質(zhì)量不能保證等問題。我國是個棉花種植大國，棉花生產(chǎn)在國民生產(chǎn)總值占著相當重要的作用，但由于上述原因使得廣大農(nóng)民朋友失去了種植棉花的積極性，對我國的經(jīng)濟造成了一定的損失。國外已廣泛采用機械化移栽方法，如鉗夾式移栽機、吊杯式移栽機和導(dǎo)苗管式移栽機。所以雖然國外農(nóng)民比較少，但是他們卻能夠大量種植棉花，實現(xiàn)利潤增值的目的。盡管當前我國對移栽機的研究設(shè)計投入了大量的人力和物力，進行了大量的研究，也研制出不少機型，如中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的2ZDF型導(dǎo)苗管式移栽機，黑龍江農(nóng)墾科學(xué)院研制的2Z-2型玉米移栽機，山東泰安研制的2ZM-2型和2ZM-2A1型棉花移栽機，黑龍江農(nóng)業(yè)機械科學(xué)院研制的2ZX-2型懸掛式秧苗移栽機和2YZ-1型煙苗移栽機及四川研制的2ZYS-4型油菜移栽機等，但型號繁多，形式各異，沒有統(tǒng)一的標準，“三化”程度低，甚至缽型也各不相同，不便于育苗移栽技術(shù)的發(fā)展。另一方面，目前移栽機的機型和技術(shù)都不很成熟，都存在著諸如栽植手勞動強度大、作業(yè)速度滿足不了農(nóng)藝要求、機具可靠性以及育苗、配水等措施不配套等問題，從根本上限制了該技術(shù)的進一步推廣與應(yīng)用。
國外本世紀30年代就出現(xiàn)了手工喂苗的移栽機具，50年代研制出多種不同結(jié)構(gòu)型式的半自動移栽機和簡易制缽機，到80年代，半自動移栽機已在生產(chǎn)中廣泛使用，制缽機已成系列。十多年來，又研制出多種全自動移栽機，使育苗過程實現(xiàn)機械化·工廠化和設(shè)施化。
事實上，目前國內(nèi)研制的部分移栽機在性能方面與國外目前廣泛采用的移栽機的性能幾乎機同，但是，國外的移栽機與育苗技術(shù)已成為一體，密不可分，因此應(yīng)用廣泛。移栽機的研究開發(fā)應(yīng)當仍以半自動為主，半自動移栽機盡管栽植速度不快，還需要一定的輔助工，但是它結(jié)構(gòu)簡單、價格低、適應(yīng)性好、使用方便，適合我國國情。移栽機研究開發(fā)不應(yīng)當單純追求自動化和高速度。事實上，目前發(fā)達國家的移栽機也是以半自動化機型為主，全自動化仍然處于研究開發(fā)階段。國內(nèi)移栽機械目前研究開發(fā)的重點，仍應(yīng)放在半自動機型方面，形成標準化、系列化和規(guī)格化，以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不同需要。許多作物的移栽要求比較特殊，需要開發(fā)專用移栽機，國內(nèi)在這方面存在空白。另一方面，應(yīng)當注意移栽機的通用性，一機多用，提高移栽機的利用率。降低移栽機成價格，必須充分發(fā)揮現(xiàn)代大工業(yè)的特點，選擇性能優(yōu)異的產(chǎn)品，進行批量生產(chǎn)，降低移栽機成本。
3、設(shè)計方案的選擇
移栽機械是育苗技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備。只有移栽技術(shù)過硬，才能降低制造成本，成本降低了才有可能使移栽機械得到普及。我國在70年代中期就研制了第一臺玉米移栽的機械之后繼續(xù)投入大量的精力和人力。又開發(fā)和引用了多種適用于蔬菜，棉花，玉米，甜菜等經(jīng)濟作物的栽植機械，但均因為育苗技術(shù)太落后，配套性能差，綜合效益低等原因，均未得到推廣應(yīng)用。
近幾年來，隨著育苗技術(shù)的發(fā)展以及勞動力成本的上升，推動了栽植機械的研制開發(fā)工作，又有多種新型栽植機的出現(xiàn)。但從總體上講，目前我國研制使用的移栽機械都是半自動式的。全自動的移栽機因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，而僅處在研究起步階段。而從國外進口的移栽機械又由于和中國的農(nóng)業(yè)大環(huán)境不能夠很好的融合而沒有得到認可。所以為了推廣棉花的種植，提高農(nóng)民種植的積極性，就必須有一種價格既經(jīng)濟又能夠大大降低農(nóng)民的勞動強度的移栽機的出世。為此，我們可以從國內(nèi)外現(xiàn)有的移栽機入手，取其精華，優(yōu)化設(shè)計。
歸納起來，我國研制的或使用的半自動的移栽機及國外的移栽機不外乎有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：
3.1鉗夾式移栽機
依靠人工將秧苗喂入到在轉(zhuǎn)動輪上的鉗夾，秧苗被夾持著強制性隨著轉(zhuǎn)動，到達苗溝時，鉗夾張開，將秧苗插入到土層之中。隨著秧夾的轉(zhuǎn)動，秧苗和秧夾就會被分開，于是秧苗被栽植到土壤中。這種機械的結(jié)構(gòu)簡單，株距和栽植深度穩(wěn)定，但作業(yè)速度低，一般為30～45株/分，而且容易夾傷秧苗，栽植的秧苗容易傾倒和被土壤埋沒。這種機型由于栽植速度慢而沒有得到推廣應(yīng)用。
鉗夾式移栽機典型代表是1979年山西省運城地區(qū)農(nóng)機所研制的2ZMB-2型缽苗移栽機。
3.2鏈夾式栽植機
工作原理與鉗夾式移栽機相似，栽植部件安裝在環(huán)形鏈條上，秧苗由人工喂到鏈夾上，由鏈夾將秧苗栽植到土壤中。由于只改變了傳動方式，因此其性能與鉗夾式移栽機相同。
如黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院2Z-2型玉米缽苗移栽機。
3.3撓性圓盤移栽機
此移栽機的主要特點是夾持秧苗可以不受鉗夾或鏈夾數(shù)量的限制，因此對株距的適應(yīng)姓能好。人工將秧苗放置到兩片可以變形的撓性圓盤內(nèi)，由圓盤的轉(zhuǎn)動將秧苗栽植到土壤中，完成栽植過程。圓盤一般采用橡膠材料制成，結(jié)構(gòu)簡單實用，但株距和栽植深度不穩(wěn)定，也容易出現(xiàn)埋苗。同時，撓性圓盤的受命較短。如農(nóng)科院農(nóng)機所的2ZT-2型紙筒甜菜移栽機。
3.4吊籃式移栽機
吊籃式移栽機主要適合缽苗移栽，由人工將缽苗放入到型如吊籃式的栽植爪內(nèi)，栽植爪隨著機構(gòu)轉(zhuǎn)動，當快要到達投苗點時，栽植爪開始被強制性打開，缽苗開始脫落，在拖拉機的前進速度和缽苗的下落速度的合成速度在水平方向等于零時，缽苗開始被定點栽植（當然，這種現(xiàn)象只可能在理論上實現(xiàn)，我們所要做的就是使缽苗的栽植時刻盡可能的接近這個點）。隨著撞在偏心圓盤上的栽植爪進入開溝器開好的溝內(nèi)。此時。在固定軌道的作用下。栽植爪的下部張開落下并立即被覆土定植，而栽植爪在離開固定軌道后自動關(guān)閉。
3.5導(dǎo)苗管式移栽機
在前面的幾種移栽機中秧苗或缽苗的運動都不是自由的，雞都是被強制性做著運動，所以很容易傷到苗，而導(dǎo)苗管式移栽機與上述幾種移栽機相比較就有所不同了。秧苗在導(dǎo)苗管式移栽機的運動是自由的，不是強制性的，因此不易傷苗。另一方面，喂入器是由多個水平轉(zhuǎn)動的喂入桶或者是較長的輸送帶構(gòu)成，人工喂苗時，不必像上述移栽機一樣逐個喂入。人只需往喂入器里面不斷的放苗即可保證露苗現(xiàn)象的發(fā)生，所以其喂如速度可以大大提高，作業(yè)速度能達到每分鐘60－70株，比鉗甘式移栽機提高30％－50％。這種移栽機的優(yōu)點是速度快、效率高，但缺點也很明顯，那就是不易控制缽苗的栽直質(zhì)量且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
如中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的2ZDF型導(dǎo)苗管式移栽機。
3.6 帶式栽植機
帶式栽植機由水平輸送帶和傾斜輸送帶組成，兩帶的運動速度不同，缽苗在水平輸送帶上直立前進，在水平輸送帶末端翻倒在傾斜輸送帶上，運動到傾斜輸送帶末端，缽苗翻轉(zhuǎn)直立落到苗溝中。這種栽植機機構(gòu)簡單，栽植頻率高達240株/分，但是，在工作可靠性方面需要進一步改進。
如山東工程學(xué)院的2ZG-2型缽苗移栽機。
目前的移栽機由于大部分是半自動化，且是人工喂缽，栽植速度有限，喂入頻度不能超過60株/分，否則就會使人感到緊張，容易出現(xiàn)漏苗現(xiàn)象，勞動強度大，生產(chǎn)率不高，僅為人工栽植的2~5倍。全自動化移栽機，理論上可以提高喂苗頻率，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，而且對育苗技術(shù)要求高，因此，仍處于試驗階段。移栽質(zhì)量不穩(wěn)定，尤其是沒有扶苗裝置的移栽機，秧苗的直立度、株距、深度等都不能完全達到農(nóng)業(yè)技術(shù)要求。
通過調(diào)查研究，得知農(nóng)民在移栽棉花的過程中遇到的最大問題不是移栽的速度，而是來回往返的挎苗所消耗的時間和精力，尤以時間問題更為突出。眾所周知，適合棉花種植的時間前后也就是十幾天，這還要老天爺?shù)恼疹櫛Ｓ?，萬一來一場狂風(fēng)暴雨，那后果可就不堪設(shè)想了。半自動移栽機盡管栽植速度不快，還需要一定的輔助工，但是它結(jié)構(gòu)簡單、價格低、適應(yīng)性好、使用方便，適合我國國情。所以移栽機研究開發(fā)不應(yīng)當單純追求自動化和高速度。鑒于此，作者本次設(shè)計的主要目的是降低農(nóng)民的勞動強度，所以這套移栽機械并不追求高速度，而是以保證移栽質(zhì)量為前提。
綜合比較以上幾種機具，作者從最優(yōu)的角度出發(fā)設(shè)計出了一套集吊籃式移栽機和鏈夾式移栽機優(yōu)點的機械。
4、機具的機構(gòu)特點
4.1 整機機構(gòu)特點
圖1 移栽機機構(gòu)圖
（1）拖拉機后輪 （2）缽苗架 （3.地輪 （4）座位 （5）鏈輪43 （6）鏈輪17
（7）鏈輪17 （8）鏈輪17 （9）開溝器 （10）吊杯 （11）覆土板 （12）鎮(zhèn)壓輪
工作原理：
工作時，由拖拉機后輪（1）驅(qū)動，帶動后面的機構(gòu)前行，同時，地輪（3）在驅(qū)動力的作用下轉(zhuǎn)動，帶動和地輪（3）同軸的鏈輪，然后此鏈輪帶動鏈輪43（5）轉(zhuǎn)動，同鏈輪43同軸的鏈輪15被迫轉(zhuǎn)動，繼而將力傳給鏈輪17（6），于是放有棉花缽苗的吊杯（10）在鏈輪（6），鏈輪（7）和鏈輪（8）的共同作用下轉(zhuǎn)動。當?shù)竭_圖示位置時，吊杯在強制力的作用下打開，將缽苗放入由開溝器（9）開出的溝內(nèi)，隨后在覆土器（11）的作用下缽苗被固定，然后在鎮(zhèn)壓輪（12）的作用下，缽苗被牢牢壓實，完成栽植工作。
為使結(jié)構(gòu)簡單，在工作過程中，由坐在座位（4）上的人將放在缽苗架（2）上的缽苗放到吊杯里面。根據(jù)拖拉機的速度和鏈條的長度，將吊杯設(shè)計成共六個均勻分布在鏈條上。
4.2 主要技術(shù)參數(shù)
作業(yè)行數(shù) 1行 、2行
掛接方式 懸掛式
配套動力 8.8KW輪式拖拉機
行距 60——100 cm（可調(diào)）
株距 35cm
送苗方式 人工送苗
4.3 主要工作部件的結(jié)構(gòu)特點及作用
4.3.1 地輪
地輪在移栽機的整個工作過程中起著舉足輕重的作用，首先地輪起到驅(qū)動力的作用，地輪大多由一些具有凹凸不平花紋的輪胎或者是放有一些爪鋼制品，其目的就是能夠牢牢抓住松軟的土面，將力傳給后面的機具。由圖1可知拖拉機帶動整個機具前進，在此過程中，地輪被迫轉(zhuǎn)動，從而將轉(zhuǎn)矩經(jīng)過鏈輪逐次傳給吊杯，使吊杯轉(zhuǎn)動，于是坐在座位上人就可以輕松的將缽苗放入吊杯中，繼爾使移栽機的循環(huán)使用成為可能。其次，地輪還起著仿行的作用，由于受工作環(huán)境的影響，移栽機主要在凹凸不平的土地面上工作，當通過較陡的坡或者是碰到溝時，容易出現(xiàn)漏栽和重栽的現(xiàn)象，對種子的使用是一種浪費，而當移栽機的仿行效果好時，這種現(xiàn)象就不會出現(xiàn)。所以移栽的效果和仿行的程度有著直接的影響。通過對大量資料的整理和實踐證明，地輪和開溝器離的越近，仿行效果越好。為此，將移栽機的地輪和開溝器設(shè)計的較近。
4.3.2 開溝器
開溝器是移栽機的主要工作部件之一。它由切刀、開溝器兩側(cè)板、小鏵、鏟柄和支撐桿等組成，其特點是開的溝較深，且窄而直。作用是回土快、回土多，開溝器一過，土馬上回到溝里，有利于對苗進行覆土，對栽苗非常有利，此種開溝器在移栽機械中是較理想的開溝器。在開溝器前端設(shè)有一個切刀，作用是切開土壤，減少工作阻力。小鏵的表面是推開表層干土及雜草，防止干土和雜草進入開的溝內(nèi)，產(chǎn)生夾干土現(xiàn)象，使缽苗的成活率大大提高，翼板的作用是通過調(diào)整長短使缽苗在最佳的時間段落入開溝器開出的溝內(nèi)。為了擴大移栽機的使用范圍，設(shè)計整個開溝器在框架上的高低位置、前后位置均可調(diào)。
4.3.3 鎮(zhèn)壓輪
鎮(zhèn)壓輪也是移栽機的主要部件之一。工作時通過地面與鎮(zhèn)壓輪的摩擦從而產(chǎn)生一推動鎮(zhèn)壓輪前進的力，鎮(zhèn)壓輪呈對稱傾斜分布，設(shè)置在開溝器后端，其作用是強制性往中間擠土并且壓實苗眼土壤。鎮(zhèn)壓輪傾斜越大，往中間擠土的能力也就越強，苗眼周圍的土壤也就越結(jié)實。兩鎮(zhèn)壓輪之間的距離越大，越不容易將苗眼周圍的土壤壓實，但鎮(zhèn)壓輪之間的距離過小時，又有可能傷到缽苗。因此，根據(jù)實驗確定出鎮(zhèn)壓輪與地面之間的夾角為30度時，間距為80cm時，鎮(zhèn)壓效果最好，苗眼兩側(cè)的土壤擠壓的越結(jié)實。
4.3.4 覆土器
覆土器是棉花移栽機械的主要部件之一。工作時，覆土器可以將開溝器開出的土聚攏到一塊，對缽苗進行覆土定植，以便使后面的鎮(zhèn)壓輪可以將缽苗壓實，保證缽苗的栽植率。雖說覆土器只是由兩快板構(gòu)成，但里面有著相當?shù)膶W(xué)問，首先是覆土板和地面的夾角，覆土板的夾角過大過小都不能夠聚攏到足夠多的土對缽苗進行覆土，容易產(chǎn)生裸露缽苗的現(xiàn)象。有這種現(xiàn)象發(fā)生，當然不能夠保證栽植率，其次是覆土板后面的寬度，當寬度過大時，則回發(fā)生同樣的事情，但是當寬度較小時，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)前面不能實現(xiàn)的目的，但是同樣會有問題，那就是覆土板有可能碰倒缽苗，這種現(xiàn)象較以上幾種更為嚴重。所以只有設(shè)計了角度和寬度都合適的覆土板，才有能夠保證缽苗的栽植率。
4.4 設(shè)計棉花移栽機械的原理
4.4.1 零速原理
（1）零速原理
絕大多數(shù)農(nóng)作物的秧苗都要求地上莖桿為直立狀態(tài)（部分特殊作物除外，如番薯），因而對栽植工序或栽植質(zhì)量的要求也都是直立狀態(tài)。因此欲要保持栽植秧苗的直立狀態(tài)，必須要求定植瞬間秧苗或缽苗相對靜止狀態(tài)，也就是說，秧苗在絕對靜止直立狀態(tài)下進行覆土壓實，因而要求在機器連續(xù)前進運動的情況下，為每一個栽植秧苗創(chuàng)造瞬間的相對靜止狀態(tài)，以便完成定植工作。這就栽植機械的零速原理 。
（2）保持零速
由上面的零速原理知，只有在缽苗保持絕對零速時投苗才能保證栽植率，下面便具體分析一下如何實現(xiàn)零速？
由點的合成原理，知Va=Ve+Vr，其中Va為缽苗的絕對速度。
設(shè)動力輪半徑為R，鏈輪17的半徑為r，角速度分別為w1和w2，欲使缽苗能夠在絕對靜止的情況下進行覆土壓實，則必須使它的絕對速度等于零，從力學(xué)的角度來分析即須使Rw1=rw2（此處的等式只代表數(shù)值，沒有符號）。故知道R及r后，就可以找到一適當?shù)膫鲃颖?，使Ve和Vr大小相等，但方向相反，即保持零速。而在此刻投苗就可以最大限度的保證缽苗的栽直率。棉花移栽機械的栽植機構(gòu)和玉米穴播式栽植機比較相似，只不過由于棉花缽苗個體比較大的原因，相應(yīng)的此機構(gòu)也較大。
必須注意的是栽直率是每一種移栽機必須保證的一項數(shù)據(jù)。
4.4.2栽植機械的結(jié)構(gòu)設(shè)計
秧苗栽制的工藝過程主要包括開溝、送秧入土、扶正、覆土、壓實、澆水等工序。由于輸送機構(gòu)和栽植機構(gòu)是本次設(shè)計的核心，所以主要闡述這兩個機構(gòu)。
1、輸送機構(gòu)
栽植機構(gòu)的輸送機構(gòu)如圖（1）所示，移栽機輸送部分主要由；固連在地輪上的鏈輪，張緊輪及固接在鏈輪上的吊籃構(gòu)成。工作時，由人工將缽苗放入到吊籃中，由移栽機完成輸送，栽植及覆土工作。
（1） 傳動比的選擇
由圖1知，此移栽機的傳動為二級傳動。
移栽機的地輪為標準件，直徑為495mm，現(xiàn)選取使吊杯轉(zhuǎn)動的鏈輪為17個齒，根據(jù)齒輪分度圓直徑的計算公式可以得到17個齒的鏈論的分度圓直徑為69.1mm，
地輪每轉(zhuǎn)一圈走過的距離為 πd=3.14x495=1555mm
鏈輪每轉(zhuǎn)一圈走過的距離為 πd=3.14x69.1=217mm
所以可以得到兩者之間的傳動比為 i=1555/217=7.2
由此可以取得兩組鏈輪進行配合，以實現(xiàn)傳動比為7.2的目的。
既鏈輪43（1）和鏈輪15一組，鏈輪43（2）和鏈輪17一組，其中鏈輪15和鏈輪43（2）在一根軸上。（鏈輪15表示有15個齒的鏈輪，下同）
由設(shè)計要求知道棉花移栽的株距為35mm。
取拖拉機的前進速度為0.40m/s，可以計算出吊杯的線速度為174x0.4/249=0.28m/s，此速度較低，在栽植手的時間控制范圍之內(nèi)。
鏈選取08A，內(nèi)鏈節(jié)b1取8mm，滾子鏈直徑d取為7.95mm。
鏈論的具體尺寸列表如下：
齒數(shù)Z
15
17
43
分度圓直徑
61
69
174
輪轂長度l
25
25
45
齒寬
7.5
7.5
7.5
倒角寬
1.5
1.5
1.5
工作段直線部分長度
0.624
0.66
0.80
齒頂圓直徑
64.8
73
178.3
齒根圓直徑
56.85
65.05
170.35
單位：mm
2、栽植機構(gòu)栽植機構(gòu)由一圓柱缽管，一彈性裝置和兩個擋板組成，當缽苗到達底部時，栽植機構(gòu)被強制性的打開，將缽苗放入土壤中，完成栽植工作。
吊杯的主要示圖如下：
：
圖二 吊杯示意圖
（1） 缽管 （2） 彈簧 （3）擋板 （4）螺母 （5）打開杠桿
工作原理：當缽苗在鏈條上面接近投苗點時，打開杠桿開始接觸到一弧形滑道并被強制性打開，與此同時，缽苗也開始沿著缽管壁從缽管中脫落。當?shù)竭_投苗點時，打開杠桿已經(jīng)全部打開，缽苗可以毫無障礙落入到開溝器開出的溝內(nèi)，隨后到來的覆土板開始對缽苗進行覆土，鎮(zhèn)壓輪開始鎮(zhèn)壓，完成栽植工作。
在從打開杠桿全部打開到恢復(fù)到原形的期間，杠桿并不是瞬間完成的，而是和打開一樣也有一個滑道，使其慢慢關(guān)閉，所以對缽苗沒有任何影響。
從資料上面查到的吊杯和觀察山東理工大學(xué)的玉米缽苗移栽機所得的吊杯均為一邊打開，作者認為一邊打開具有以下弊端；
（1） 主動擋板和從動擋板不能完全保持同步，阻礙缽苗的脫落，進而影響到缽苗的栽植率。
（2） 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不易維修。
所以作者設(shè)計成兩邊均為主動打開，以克服上面兩個弊端。
5、地輪軸的校核
受力分析：
機架通過地輪、開溝器、覆土器和鎮(zhèn)壓輪和地面接觸，其中地輪為機架重力的主要承擔(dān)者，現(xiàn)假設(shè)地輪承受全部的重力，以便對地輪軸進行校核。每根地輪軸承受的重力為5000/2=2500N。
查手冊可以得到地輪和地面的滾動摩擦系數(shù)為0.16，從而計算出地輪的摩擦力為0.16x2500=400N。進而計算出地輪給軸的轉(zhuǎn)矩為400x500/2=10000N.mm
此外地輪還受到鏈輪的作用力，由于此力較小，由經(jīng)驗值取力為100N
圖（a）
計算支承反力
水平面反力
垂直面反力
軸受力圖 見圖 b
水平面(xy)受力圖 見圖 c
垂直面(xz)受力圖 見圖 e
畫軸彎矩圖
水平面彎矩圖 見圖 d
垂直面彎矩圖 見圖 f
合成彎矩圖 見圖 g 合成彎矩
畫軸轉(zhuǎn)矩圖
軸受轉(zhuǎn)矩 100000Nmm
轉(zhuǎn)矩圖 見圖h
許用應(yīng)力
許用應(yīng)力值 用插入法由表16.3查得:
應(yīng)力校正系數(shù)
畫當量彎矩圖
當量轉(zhuǎn)矩 100000 見圖 59000Nmm
當量彎矩 在危險截面A—A處
當量彎矩圖 見圖i
校核軸徑
軸徑
6、設(shè)計時間的安排
第一周 進行資料的收集，并初步完成超過5000字符的外文資料的翻譯工作；
第二周 進行相關(guān)機具的參觀和調(diào)研，以及相關(guān)資料的整理；
第三周至第五周 提出相關(guān)的技術(shù)方案并進行論證和關(guān)鍵部件的
模擬試驗來驗證方案，并確定方案
第六周至第十四周 進行結(jié)構(gòu)設(shè)計并且完成3張0#圖紙的繪制;
第十五周至第十六周 撰寫15000字符畢業(yè)論文；
第十七周 畢業(yè)答辯
7、結(jié)論和總結(jié)
在老師的悉心指導(dǎo)和嚴格要求下，通過近四個月來對畢業(yè)課題的深入研究，我們掌握了棉花移栽機械的設(shè)計原理和步驟，同時也對自己所學(xué)的專業(yè)知識有了更深一步的認識。本著降低農(nóng)民移栽時的勞動強度和盡量提高工作效率的目的，我們設(shè)計出了一套完整的棉花移栽機械，通過理論分析，該機具基本能夠滿足使用要求。但由于這是作者的第一次設(shè)計，難免存在不足，這些將在以后的設(shè)計和研制過程中得到完善。
8、謝詞
本文是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在論文的選題、論證及完成過程中，導(dǎo)師都傾注了辛勤勞動和大量心血，在此向兩位導(dǎo)師表示最衷心的感謝。導(dǎo)師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、實事求是和一絲不茍的優(yōu)良作風(fēng)將使我終生受益。
在機具的設(shè)計試驗中，得到了山東技師學(xué)院老師們的大力支持和幫助，在此表示誠摯的感謝！
同時也要感謝同組的其他的設(shè)計同學(xué)，在近四個月的畢業(yè)設(shè)計中，通過和他們互相探討，互相研究，使我對大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)課程得到了進一步的鞏固和加深，從而讓我對以后的研究充滿了信心和興趣。
主要參考文獻
【1】 李其昀，汪遵元 雙輸送代式栽植器的試驗研究 《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》
1997 13（3） 124－127頁
【2】 《我國棉花營養(yǎng)缽移栽機械現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢》，夏俊芳·王樹才·許綺川，
中國農(nóng)機化，2002年第1期，36～37
【3】 封俊，顧世康，曾愛軍，宋衛(wèi)唐，劉亞佳，胡鴻烈 導(dǎo)苗管式移栽機的試驗研究(1) 《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》1998 14(1) 103-107頁
【4】 封俊，顧世康，曾愛軍，宋衛(wèi)唐，劉亞佳，胡鴻烈 導(dǎo)苗管式移栽機的試驗研（2）《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》1998 14（2）73－77頁
【5】 封俊，顧世康，曾愛軍，宋衛(wèi)唐，劉亞佳，胡鴻烈 導(dǎo)苗管式移栽機的試驗研究（3）《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》1998 14 (3)
【6】 封俊，顧世康，曾愛軍，宋衛(wèi)唐等 夏玉米免耕覆蓋移栽的試驗研究 《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》2000 16（3）
【7】 孫學(xué)振，施培，張紅，周治國 棉花育苗移栽頁地膜覆蓋高產(chǎn)栽培技術(shù)研究進展 《中國農(nóng)學(xué)通報》 1999 （2）
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【9】 宋衛(wèi)唐，2ZDF型半自動導(dǎo)苗管式移栽機 《農(nóng)業(yè)機械》1999 11 29
【10】 邱宣懷主編 機械設(shè)計（第四版） 高等教育出版社 2001
【11】 王蘭美、劉衍聰主編 現(xiàn)代工程制圖 高等教育出版1999
【12】 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院編 農(nóng)業(yè)機械手冊 機械工業(yè)出版社 1998
【13】 R.L.Norton,Design of Mechinary, McGraw-Hill,New York,1992
【14】 B.Paul,in: Kinematics and Dynamics of Planar Machinery,Prentice-Hall,New, Jersey, 1981
１６
畢業(yè)設(shè)計論文 設(shè)計：楊武 指導(dǎo)老師：
棉花移栽機的研究與設(shè)計
摘要:根據(jù)作物育苗移栽的農(nóng)藝要求，在分析了國內(nèi)外眾多移栽機的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計了適合棉花營養(yǎng)缽育苗移栽的的關(guān)鍵部件，并通過作業(yè)效果調(diào)查，分析研究了機械栽苗的一般規(guī)律，找出了影響栽苗效果的若干因素，確立了主要的工作部件的參數(shù)選擇
關(guān)鍵詞：移栽機 營養(yǎng)缽 棉花
1、引言
我國是棉花種植大國，無論是種植面積還是單位面積產(chǎn)量，都位于先進植棉大國的前列。但與先進植棉大國相比，我們的棉花生產(chǎn)方式落后、經(jīng)營規(guī)模小、勞動生產(chǎn)率低、生產(chǎn)成本比較高。面對形勢，圍繞節(jié)本增效，建立技術(shù)、資金、信息密集的現(xiàn)代化棉花生產(chǎn)體系已成為當務(wù)之急。其中包括不失時機地推廣適用的棉花生產(chǎn)機械化技術(shù)。例如棉花移栽機的推廣。
棉花移栽的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1) 有利于培育壯苗和實現(xiàn)全苗密植，為以后棉花早發(fā)早熟奠定了基礎(chǔ)。
(2) 有利于增強棉花抗逆力，鹽堿為害。
(3) 降低了農(nóng)民的勞動強度，提高了工作效率
2、設(shè)計方案的選擇
通過調(diào)查研究，得知農(nóng)民在移栽棉花的過程中遇到的最大問題不是移栽的速度，而是來回往返的挎苗所消耗的時間和精力，所以移栽機研究開發(fā)不應(yīng)當單純追求自動化和高速度。鑒于此，作者本次設(shè)計的主要目的是降低農(nóng)民的勞動強度，所以這套移栽機械并不追求高速度，而是以保證移栽質(zhì)量為前
3、機具的機構(gòu)特點
3.1 整機機構(gòu)特點
圖1 移栽機機構(gòu)圖
（1）拖拉機后輪 （2）缽苗架 （3.地輪 （4）座位 （5）鏈輪43 （6）鏈輪17
（7）鏈輪17 （8）鏈輪17 （9）開溝器 （10）吊杯 （11）覆土板 （12）鎮(zhèn)壓輪
工作原理：
工作時，由拖拉機后輪（1）驅(qū)動，帶動后面的機構(gòu)前行，同時，地輪（3）在驅(qū)動力的作用下轉(zhuǎn)動，帶動和地輪（3）同軸的鏈輪，然后此鏈輪帶動鏈輪43（5）轉(zhuǎn)動，同鏈輪43同軸的鏈輪15被迫轉(zhuǎn)動，繼而將力傳給鏈輪17（6），于是放有棉花缽苗的吊杯（10）在鏈輪（6），鏈輪（7）和鏈輪（8）的共同作用下轉(zhuǎn)動。當?shù)竭_圖示位置時，吊杯在強制力的作用下打開，將缽苗放入由開溝器（9）開出的溝內(nèi)，隨后在覆土器（11）的作用下缽苗被固定，然后在鎮(zhèn)壓輪（12）的作用下，缽苗被牢牢壓實，完成栽植工作。
為使結(jié)構(gòu)簡單，在工作過程中，由坐在座位（4）上的人將放在缽苗架（2）上的缽苗放到吊杯里面。根據(jù)拖拉機的速度和鏈條的長度，將吊杯設(shè)計成共六個均勻分布在鏈條上。
3.2 主要技術(shù)參數(shù)
作業(yè)行數(shù) 1行 、2行
掛接方式 懸掛式
配套動力 8.8KW輪式拖拉機
行距 60——100 cm（可調(diào)）
株距 35cm
送苗方式 人工送苗
3.3 設(shè)計棉花移栽機械的原理
3.3.1 零速原理
（1）零速原理
絕大多數(shù)農(nóng)作物的秧苗都要求地上莖桿為直立狀態(tài)（部分特殊作物除外，如番薯），因而對栽植工序或栽植質(zhì)量的要求也都是直立狀態(tài)。因此欲要保持栽植秧苗的直立狀態(tài)，必須要求定植瞬間秧苗或缽苗相對靜止狀態(tài)，也就是說，秧苗在絕對靜止直立狀態(tài)下進行覆土壓實，因而要求在機器連續(xù)前進運動的情況下，為每一個栽植秧苗創(chuàng)造瞬間的相對靜止狀態(tài)，以便完成定植工作。這就栽植機械的零速原理 。
（2）保持零速
由上面的零速原理知，只有在缽苗保持絕對零速時投苗才能保證栽植率，下面便具體分析一下如何實現(xiàn)零速？
由點的合成原理，知Va=Ve+Vr，其中Va為缽苗的絕對速度。
設(shè)動力輪半徑為R，鏈輪17的半徑為r，角速度分別為w1和w2，欲使缽苗能夠在絕對靜止的情況下進行覆土壓實，則必須使它的絕對速度等于零，從力學(xué)的角度來分析即須使Rw1=rw2（此處的等式只代表數(shù)值，沒有符號）。故知道R及r后，就可以找到一適當?shù)膫鲃颖?，使Ve和Vr大小相等，但方向相反，即保持零速。而在此刻投苗就可以最大限度的保證缽苗的栽直率。棉花移栽機械的栽植機構(gòu)和玉米穴播式栽植機比較相似，只不過由于棉花缽苗個體比較大的原因，相應(yīng)的此機構(gòu)也較大。
必須注意的是栽直率是每一種移栽機必須保證的一項數(shù)據(jù)。
3.3.2栽植機械的結(jié)構(gòu)設(shè)計
秧苗栽制的工藝過程主要包括開溝、送秧入土、扶正、覆土、壓實、澆水等工序。由于輸送機構(gòu)和栽植機構(gòu)是本次設(shè)計的核心，所以主要闡述這兩個機構(gòu)。
1、輸送機構(gòu)
栽植機構(gòu)的輸送機構(gòu)如圖（1）所示，移栽機輸送部分主要由；固連在地輪上的鏈輪，張緊輪及固接在鏈輪上的吊籃構(gòu)成。工作時，由人工將缽苗放入到吊籃中，由移栽機完成輸送，栽植及覆土工作。
通過計算知吊杯的線速度較低，在栽植手的時間控制范圍之內(nèi)。
2、栽植機構(gòu)
栽植機構(gòu)由一圓柱缽管，一彈性裝置和兩個擋板組成，當缽苗到達底部時，栽植機構(gòu)被強制性的打開，將缽苗放入土壤中，完成栽植工作。
吊杯的主要示圖如下：
：
圖二 吊杯示意圖
（1） 缽管 （2） 彈簧 （3）擋板 （4）螺母 （5）打開杠桿
工作原理：當缽苗在鏈條上面接近投苗點時，打開杠桿開始接觸到一弧形滑道并被強制性打開，與此同時，缽苗也開始沿著缽管壁從缽管中脫落。當?shù)竭_投苗點時，打開杠桿已經(jīng)全部打開，缽苗可以毫無障礙落入到開溝器開出的溝內(nèi)，隨后到來的覆土板開始對缽苗進行覆土，鎮(zhèn)壓輪開始鎮(zhèn)壓，完成栽植工作。
在從打開杠桿全部打開到恢復(fù)到原形的期間，杠桿并不是瞬間完成的，而是和打開一樣也有一個滑道，使其慢慢關(guān)閉，所以對缽苗沒有任何影響。
從資料上面查到的吊杯和觀察山東理工大學(xué)的玉米缽苗移栽機所得的吊杯均為一邊打開，作者認為一邊打開具有以下弊端；
（1） 主動擋板和從動擋板不能完全保持同步，阻礙缽苗的脫落，進而影響到缽苗的栽植率。
（2） 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不易維修。
所以作者設(shè)計成兩邊均為主動打開，以克服上面兩個弊端。
4、結(jié)論和總結(jié)
通過近四個月來對畢業(yè)課題的深入研究，我們掌握了棉花移栽機械的設(shè)計原理和步驟，同時也對自己所學(xué)的專業(yè)知識有了更深一步的認識。本著降低農(nóng)民移栽時的勞動強度和盡量提高工作效率的目的，我們設(shè)計出了一套完整的棉花移栽機械，通過理論分析，該機具基本能夠滿足使用要求。但由于這是作者的第一次設(shè)計，難免存在不足，這些將在以后的設(shè)計和研制過程中得到完善。
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