秧苗分钵器的设计_毕业设计.doc

目 录摘要1关键词1abstract1key words1引言21 国内外移栽机的发展现状和发展趋势211 国内外发展现状212 发展趋势32 国内外几种典型移栽机的介绍和比较421 典型移栽机介绍4211 导苗管式秧苗栽植机5212 吊杯式移栽机7213 挠性圆盘式移栽机722 几种典型移栽机的优缺点比较723 目前存在的问题及方案的设计确立83 分钵轮的样机设计与理论分析831 栽植机的性能指标832 方案概况833 移栽机喂入机构受力分析10331 输送带倾斜式的受力分析10332 输送带在喂入时的受力分析11333 人工推送钵苗时的受力分析124 分钵轮选型和秒针型分钵轮1341 分钵轮的选型1342 秒针型分钵轮的设计1443 秒针型分钵轮的理论分析16结论及展望17参考文献18致谢19秧苗分钵器的设计秧苗分钵器的设计 机械电子专业学生 韦忠爽 指导教师 刘芳摘要：作物集中育苗，苗后移栽为幼苗提供了良好的生长环境，保证作物生长过程中的有效积温，合理的利用了土地资源，对提高作物产量以及大幅度改善作物品质有很重要的作用。可是由于目前在秧苗移栽的过程中，经济效益较低、人工劳动强度大，阻碍了秧苗移栽机械的进一步推广。 移栽机的传送带式分钵轮大大提高了传统喂入系统的喂入速度，为移栽机效率的提高创造了先决条件。本论文简单介绍了几种不同样式的移栽机，并着重对移栽机的喂苗系统进行了机构设计和受力分析，提出了输送带集中输入、秒针式分钵轮机构，大大提高了喂入的频率。关键词：移栽机；秒针分钵轮；结构设计；受力分析 the design of the seedlings pot device student majoring in mechanical and electronic engineering jiang mintutor liu fangabstract: crops concentrated seedling, it provides a good environment to the growth of crops seedling that the seedling after transplanting .to ensure the effective accumulated temperature of crop growth ,and the reasonable use of land resources. it is play an important role to improve crop production and improve the quality of crop fiber greatly.but the transplanting process artificial labor intensity,low economic benefits of seedling transplanting mechine in the promotion,transplanting machine conveyor runs round bowl of feeding speed greatly improved the traditional feeding system,to creete the prerequisites for transplanting machine efficiency.this paper simply introduces several different style of transplangting machine,and focus on transplanting machine feeding system for the institution design and force analysis,puts forward the centralized input conveyor belt,the second hand type bowl wheel mechanism,greatly improving the feeding frequency.key words: transplanter;the second hand points round bowl;structure design;stress analysis 引言 我国既是农业大国，又是产棉大国，在上世纪90年代我国的棉花花产量已经跃居世界的首位。但是随着人口的增长和需求量的上升,棉花产量的瓶颈急需打破。随着棉花集中育苗、苗后移栽的普及，实现了土地资源利用率的提高和棉产量的增加。棉花集中育苗,苗后移栽的优点主要体现在以下几个方面：(1)有利于培育壮苗和实现全苗密植。在移栽的时候,可以按照自己定制的计划行进行株距栽苗，这样既能实现全苗密植，又能有效地解决直播棉出苗难、保苗也不易的问题。(2)有利于种植制度改革。由于麦棉共生期长，争水、争肥、争光矛盾十分突出，棉花难于实现全苗早发，常易造成晚熟晚产。棉花实现麦行套栽，既缩短了麦棉共生期，又延长了棉花生育期，因此，棉花产量可比麦行套种增产24成1。(3)有利于增强棉花抗逆力。盐碱危害是盐碱地植棉的主要障碍。采用棉花育苗移栽后，克服了直播播种保苗困难和棉苗晚发晚熟问题，实现了全苗密植和棉苗早发早熟，棉花的抗逆力提高，产量增加了23成。因此，棉花已成为改良利用盐碱地的先锋作物2。(4)有利于提高农作物的产量，有利于提高土地的复种指数，有利于减轻农民的劳动强度，提高工作效率。同直播相比，有着无可比拟的优势。(5)避开春旱或秋冻，改套种为移栽，解决套种机械化收获困难的问题等，并且机械移栽的行距、株距和深度一致，质量稳定可靠。(6)在北方，棉花经过育苗移栽之后，生育期增长，产量增加，经济效益显著，这是众所周知的3。为配合棉花集中育苗、苗后移栽的诸多优点，人工移栽显然不能满足生产需要，机械化移栽则可解决栽植效率低下问题，对降低劳动强度、提高生产率有极大帮助。本文以棉花为例，对秧苗分钵器进行探究和设计。1 国内外移栽机的发展现状和发展趋势11 国内外发展现状如今，国内主要采用的移栽方法是人工移栽法。由于使用移栽工具的不同，人工移栽法分为鸭嘴式移栽机移栽法、扎孔移栽法、穴栽法和垄上开沟法等等。不论什么样的移栽方法，都存在众多问题，比如移栽质量无法保证、生产效率较低、劳动强度偏大等 。我国是个棉花种植大国，在国民生产总值中棉花占据着相当重要的地位。但由于上述原因使得广大农民朋友失去了种植棉花的积极性，对我国的经济造成了一定的损失。国外发达国家很早就开始研究并应用秧苗移栽机，也研究了机械化秧苗移栽的方法。首先应用于经济作物和蔬菜的种植，后来应用于种植玉米等很多粮食类的农作物，以至于使得农作物的栽植技术发展地更加迅速。在国外也有很多类型的秧苗栽植机械，从移栽机的型式上可以区分为带夹的圆盘式移栽机、导苗管式移栽机、钳夹式移栽机、吊篮式移栽机等各式移栽机。所以虽然国外农民比较少，但是他们却能够大量种植棉花，以实现利润增值的目的4。如今，我国投入大量的物力、人力对移栽机进行了不少的研究和设计，对其研制了不同的机构，分析其功能，也研制出了不少新机型，比如我国科研人员独立研制出来的2zdf型的导苗管式秧苗移栽机，还有2z-2型的针对于玉米等农作物类的秧苗移栽机、2zm-2a1型的棉花钵苗移栽机及2zm-2型的棉花钵苗移栽机等等。只是由于这些移栽机的型号非常多，又加上移栽机的形式各种各样，“三化”程度比较低，又加上没有统一分类和应用的标准，连钵体的型式也一点儿都不相同，因此，对育苗和移栽技术能够进一步更好的发展非常不利5。而还存在的比较严重的一点问题是，当下秧苗移栽机的技术和机型也不是很成熟，并且它们都存在着很多不同的缺点和问题。辟如，配水等一些机械措施并不能完全配套，机具的可靠性比较低，秧苗移栽机的工作速度不能满足农艺的要求，移栽机上的栽植手的劳动强度比较大等一系列复杂的问题，这一些问题从根本上很大程度地限制了移栽机械技术的更好，更快的应用、推广。国外本世纪30年代就研制出并应用了手工进行喂苗的秧苗移栽机，到50年代时，又研制出了很多种结构不同，形式不一的简易制钵装置和半自动秧苗移栽机，80年代后，半自动秧苗移栽机在生产中已被广泛应用，并且制钵机也应用广泛。近几年又研制出多种不同类型的全自动秧苗移栽机，使秧苗的育苗过程更加设施化、工厂化和机械化5。我国农用机械的研究技术确实无法与国外一些国家相提并论，但是，在借鉴国外技术的基础上，我国的农用机械技术和应用设备有了非常迅猛的发展，虽然起步时较晚，较慢，但是速度还是非常快速的。12 发展趋势 （1）旱地上的栽植机械注重育苗技术和开发研究相互结合。 （2）不断提高喂苗时的频率，使其有更好的栽植性能，而且更具可靠性。自动秧苗移栽机需要人工喂苗，而且需要大量人工辅助喂入，栽植的速度很有限。而且，如果喂入频率超过了60株/min就易让人感到极度紧张，很可能会出现漏苗的现象，且用这种方法栽植，生产率偏低，大约是人工栽植时生产率的25倍。但是其适应性好，结构简单，使用方便，价格低等一系列优点是和我国的国情相符合和适应的。提高它的喂苗频率，增大其可靠性，完善它的栽植性能，这是未来发展的趋势7。 （3）专用、通用移栽机的研究技术相结合。第一，因为栽培技术有所不同，很多作物进行栽植时迫切需要开发应用专用的秧苗移栽机，例如小株距栽植的大葱栽植机，可以在温室中进行工作的蔬菜栽植机以及树苗花卉移栽机，还有短茎类草莓栽植机等等。第二，要注意合理提高秧苗移栽机的利用率和通用性，使得一机多用。 （4）进行批量生产，减少移栽机的成本。由于我国农民对农用机械的使用有很大的热情，但大多数人无力购买的客观事实制约着作物机械化的发展。为了使得秧苗移栽机价格降低，使大部分农民都能负担的起，必须选择性能好的产品，批量生产，使秧苗移栽机成本有所降低。2 国内外几种典型移栽机的介绍和比较21 典型移栽机介绍目前，国内外半自动化移栽机的发展还处于上升阶段，出现了许多设计新颖、结构可靠的产品，为了设计出更加完善的产品，本文挑选了几种典型的秧苗移栽机进行了简单介绍和对比分析。 图2-1 钳夹式钵苗栽植机1.链轮; 2.苗夹活页 主要工作部件:苗夹、滑道、链条和链轮组成。 如图2-1，苗夹安装在链条上，在链轮的驱动下，苗夹随链轮在纵向垂直面内做回转运动，当苗夹运行到栽植手前方时，由人工将秧苗喂入到苗夹上，常开的苗夹在滑道的控制下克服弹簧拉力闭合将秧苗加紧，随链夹运动到投苗点时苗夹脱离滑道的控制被弹簧拉开，秧苗推入土中，随后覆土压实8。钳夹式钵苗移栽机有株距比较准确，而栽植以后秧苗直立度比较好，并且在喂苗和送苗时比较可靠稳定的优点；但是喂苗区通常仅有3个钵苗秧夹可以允许栽植手投放秧苗，并且是上下排列分布的当，栽植的速度稍高时就会出现漏栽的现象，而且它的秧夹较易伤秧苗，因此该种类型的栽植机会较少应用并可能存在淘汰的风险。211 导苗管式秧苗栽植机 就目前来说，导苗管式秧苗移栽机是新型的秧苗栽植器械。该类型的秧苗栽植器械都是由1个水平的喂苗盘及1个垂直的或着是倾斜地把钵苗送进移栽机开沟器的导苗管组成的，这是它们的共同点；而不同点是因为钵苗被放入苗沟时的形式是不一样的，因此该栽种类型的移栽机机又可分为推落苗式、指带落苗式和直落苗式三种9。工作过程中，喂苗盘在传动装置和传动地轮的带动下不停地水平转动，并由栽植手把秧苗成批地放进运苗输送带中的带着对开式的喂苗嘴的喂苗盘中。而当喂苗嘴开始转入导苗管的喂入口的时候，由于开启凸轮作用，此时喂苗嘴慢慢张开，待到秧苗由导苗管落入到滑刀式的沟器内时，传动装置带动推苗机构运动，并把秧苗推入到苗沟内，苗沟是由开沟器开的。当秧苗的钵体被推进沟底，传动地轮对钵体覆土、压实，这样就完成了秧苗栽植的循环10。如图2-2： 图2-2 导苗管式移栽机结构示意图 1喂苗盘；2.导苗管；3.传动链条；4.传动地轮；5.分钵轮；6.运苗传送带；7.推入机构；8.机架；9.开沟器这种栽植机的结构紧凑，对秧苗不造成任何伤害，比较适合多种作物尤其是对大叶片的蔬菜钵体秧苗进行栽植，因此适应性比较广。并且和钳夹式秧苗栽植机相对比，它的作业速度比较快，生产率比较高。而且，我们可以靠更换传动链轮的传动比来实现此栽植机株距的调整。但是，它有推苗机构比较复杂，制造成本比较高而且可靠性比较低的缺点。rt-2型的秧苗栽植机与 model4000 型的秧苗栽植机有相似的工作过程和工作原理。它们的区别点是；首先， 因为rt-2 型的栽植机，其喂苗盘的喂苗嘴是单开式的，所以它的喂苗嘴可由4个增到9 个，如此以来，不但增加了栽植手的喂苗机会，还不会产生漏苗的现象；第二，它采用了扶苗指带，由于秧苗从导苗管出口进入苗沟时有一个随机组的前进速度 vm，而所设置的扶苗指带的朝后的水平方向上的分速和 vm的数值是相同的，这就可以保证了秧苗进行栽植时的直立度11。rt-2 型的栽植机，其传动装置由于采用的是链齿轮，因此占据空间小、结构简单并且传动可靠，还使得不平行轴传动时的动力传动的问题得以解决。该种栽植机有与 model4000 型栽植机相同的优点，缺点是当栽植小叶片作物或工作过程有较高速度时扶苗指带容易伤苗，不适合移栽棉花12。 tex2 型栽植机 rt-2型与model-4000型栽植机比较, model-4000型栽植机少了扶苗指带和推苗机构，并简化了机体和传动装置的结构。而秧苗的直立度能够得以保证的的原因是让导苗管按一定的角度向前倾斜。由于导苗管的存在，使得钵体秧苗进入由开沟器开挖出的秧苗苗沟的瞬间时恰好向后倾斜，才时秧苗能够得以扶正。而使秧苗垂直于地面的原因是由于机组一直有一个方向向前的速度，它们两个速度相互叠加而得。而导苗管倾斜的角度是能够根据机组前进的速度可调的。这种栽植机有一个很重要的特点是其结构简单且制造成本较低13。212 吊杯式移栽机吊杯式栽植机主要的工作部件是吊杯和偏心轮等。吊杯能够安装到管轴上，并且随着偏心轮在纵向垂直面内做回转运动，吊杯转到上方时人工将钵苗放入吊杯内，吊杯随偏心圆盘转到最低的位置时，固定滑道使吊杯下部打开，钵苗落入沟中，然后覆土压实。此种移栽机不伤苗，比较适用于比较脆的钵苗的移栽。但是移栽频率较低，结构也比较复杂14。如图2-3：图2-3 吊杯式栽植器1. 滑道；2.转盘轴；3.支点；4.弹簧；5.吊杯；6.转盘；7.偏心轮213 挠性圆盘式移栽机挠性圆盘式如图2-4，主要有垂直式输送带，水平式输送带，栽植圆盘，夹持滚轮等几部分构成。该种类型的移栽机由人工把秧苗放入到两片挠性圆盘中，挠性圆盘可以变形，秧苗跟随着圆盘一起转动，转动至垂直状态的时候进行栽植。挠性圆盘大部分都是用橡胶制成的。目前这种挠性圆盘移栽机比较少。图2-4 挠性圆盘式移栽机1. 水平输送带；2.秧苗；3.垂直输送带；4.栽植圆盘；5.夹持滚轮；6.秧苗22 几种典型移栽机的优缺点比较 国外移栽机主要应用于蔬菜移栽，其中用于钵苗的移栽的有钳夹式移栽机、导苗管式移栽机和吊篮式移栽机，而国内利用的移栽机都可用于钵苗的移栽，它们都有不同的特点，其中工作中利用夹持力移动钵苗的有链夹式移栽机、钳夹式移栽机和挠性圆盘式移栽机，但此工作方式易造成钵苗损伤，我们舍弃不用。而利用传送带或者滑道传送的移栽机有滑道式移栽机和带式栽植机，它的栽植速度较高，但对钵苗稳定性的要求却比较高，即要尽量降低钵苗重心。我们在该课题中用到的是圆柱形的钵体，它的重心比较高，所以稳定性较差，这样使得无法保证立苗率，因而这两种移栽机都不适合被应用。而吊篮式秧苗移栽机的工作比较稳定，而且立苗率也较高，不足之处是机构比较复杂，栽植速度偏低，因此也不是最好的方案。对于导苗管式移栽机，它与其他类型的移栽机相比，其最突出的优点是钵苗都是自由运动在导苗管式的秧苗移栽机中，而且是非强制性的，所以一般不会伤苗。综上，应用导苗管式秧苗移栽机来移栽棉花比较好，只是由于当下，国内外大多数导苗管式秧苗移栽机均通过人工喂入。因此有资料显示：人工喂入的速度高于 60 株/分的时候，会使人紧张并且出现漏苗等一系列现象，并且这样会使得劳动强度太大15。虽然我们可以通过使喂苗嘴数量增加来减少一部分漏苗现象，但却不能使人们的劳动强度减小，因此无法有效地提高秧苗的栽植速度。另一方面，如何有效地保证秧苗的立苗率也是相当重要的。纵观国内外这几种不同的导苗管式秧苗移栽机，为了更好的保证立苗率，我们主要采用下面几种措施: （1）倾斜式秧苗导苗管，这种移栽机可以给导苗管一个向后倾斜的角度，因此，秧苗能够扶正主要是因为导苗管存在的作用，它使钵中的秧苗进入苗沟瞬间向后倾斜，这个苗沟是由开沟器开出来的。又因为机组一直都有一个方向向前的速度，而这两个速度相互叠加，能够让秧苗垂直地面落下。而且导苗管倾斜的角度是可以根据机组前进时的速度进行调节的。 比如由意大利生产的tex2型秧苗栽植机就是应用了上述方式，该机构还可应用于移栽钵苗。（2）应用零速秧苗栽植的理论，以增加辅助的机构，从而使得钵苗落下的时候与地面的相对速度是零，保证了钵苗在落下的时候不会翻倒，从而有效地保证了立苗率。该方式是根据其具体的机构特点来决定它的适用范围的，比如荷兰生产出来的适合带钵移栽的model4000 型秧苗栽植机，而中国农业大学也研制了适合于无土苗移栽的导管式移栽机。2. 3 目前存在的问题及方案的设计确立对于该课题钵苗的不同特点，我们可以应用以下几种形式的移栽机：吊篮式移栽机，导苗管式移栽机，输送带式移栽机，钳夹式移栽机。但是目前上述移栽机也存在很多问题：（1）人工的劳动强度较大。因为现存应用的移栽机都是靠人工一个个喂入的，所以，作业时我们必须不停地将钵苗从移栽机的苗盘中拿下并放进喂入口（或着苗夹），使得劳动强度很大，而且这样很容易漏苗，并且因为人工喂入的速度不够高，从而导致移栽速度无法提高。(2) 移栽的速度较慢。就目前而言，移栽机是采取人工一个个喂入的方法，既增大了不必要的人工劳动强度，还一定程度上制约了移栽机速度的进一步提高。(3) 移栽的质量较差。目前，适合于进行较大面积的秧苗移栽的移栽机并不成熟，已有机具的性能不够稳定， 而且立苗率较差，易影响产量。对于国内外发明利用的多种多样的移栽机，提高秧苗移栽机的栽植时的速度的关键点是提高栽植机投钵时的频率，而提高投钵的频率也是世界性的难题。就目前来说，国内外发明研制的不同类型的秧苗栽植机，其投钵频率为1 株/s 左右。即便是日本比较先进的栽植机，它的投钵频率仅为 2 株/s，并且它的结构较为复杂，而且造价极为昂贵。针对于自动化技术不够好的半自动秧苗栽植机，通常是一人一行对秧苗进行喂入，使得人工占用的费用依然占有比较大的比例。又加上人工喂入时秧苗栽植的速度很有限，即钵苗喂入的频率最好不多于 60 株/min，反之，很可能出现漏苗的现象。这样容易出现生产效率较低，而机械移栽成本非常接近或者是略微高于人工进行秧苗移栽的成本的状况。这也是目前半自动秧苗移栽机不被诸多用户欣然接受的重要原因。所以，设计并优化移栽机的喂入器，尽量提高移栽机投钵的频率，大尺度地合理简化机构，都是很有实际意义的。3 分钵轮的样机设计与理论分析31 栽植机的性能指标目前为止，移栽机的应用开始推广，虽没有专门的文献对栽植机拥有的性能作出相关规定，但是栽植状态、栽植机的适应性、栽植的均匀度、栽植时的自动化和栽植的生产率这五项指标已成为行业的标准。其中栽植均匀度包含株距合格率、重栽率、漏栽率、行间均匀性等指标。秧苗栽植状态包含秧苗直立度、埋苗率、栽植深度变化率和伤苗率等指标13。上面提到的参数对秧苗移栽质量都很大影响，如何设计出可靠实用的移栽机对设计者提出了更高的要求和挑战。32 方案概况针对传统移栽机存在的问题和移栽机的评价指标，作者对分土靴式移栽机进行了初步的方案设计，采用的喂入方式是人工成批地喂入，用输送带进行输送，用分钵轮进行分钵的方法。因为已经存在的输送带式的栽植机的输送带是倾斜的，所以要求试验中输送时必须采用重心低并且稳定性较好的钵体，但是这并不适合于本课题中大钵的移栽的重心高及稳定性较差的特点。由于每个钵在移栽机进行喂入工作时所利用的时间并不能进行精确地控制，这容易造成与分土靴的开启时间之间的配合误差，从而影响了钵苗立苗，所以必须对输送带的输送方案重新进行设计。需要人工成盘取下苗架上面的钵苗，并将其放在水平传送带上面，托盘和输送带之间相互作用并将钵苗毫无顺序地推入前面的喂入口，而且每次只能有一个钵苗进入喂入口，进入到分钵轮中的钵苗被间歇旋转着的分钵轮逐个带走，这样便完成了喂入的工作。该方案能够去除由人工一个个个喂入的时后所带来的劳动强度比较大的不足，并且这样也很好地提高了栽植速度。图3-1导苗管式移栽机实物图（采用分钵轮分钵） 如图3-1，此种移栽机由两个单体组成，每个单体都能够独立，工作单体工作时由拖拉机带动，主要由栽植器和喂入器这两个工作部件组成。其中喂入器是由分钵轮和托盘组成的，它可以让钵苗继续保持着直立的状态一个个个进入到分钵轮；而栽植器是由分土靴和导苗管组成的，它能将喂进去的钵苗一个个送进导苗管内。它落下去的时间需要与分土靴的开合时间配合，而且要把落下去的钵苗准确直立地放到苗床内，因此它是能够保证移栽机的立苗率的非常关键的机构。 分钵轮把喂进去的钵苗一个个送入导苗管，落下后进入由左右两个单体构成的分土靴，这时分土靴并不能够立即打开，而是将钵苗直立地拖行一段时间，当分土靴打开时，钵苗在前方弹片及地面摩擦力的作用下运动出分土靴，作用在钵苗上的弹片给予钵苗一个朝后的力，以此来抵消钵苗在被喂入时所产生的向前方的惯性，从而与后方复位了的土壤一起作用，让钵苗保持直立的状态。因此，这种装置既保证了立苗率又简化了机构。 移栽机单体的平面模型如图3-2所示:图3-2 栽植机平面模型1喂苗盘；2.导苗管；3.传动链条；4.传动地轮；5.分钵轮；6.运苗传送带；7.推入机构；8.机架；9.开沟器33 移栽机喂入机构受力分析鉴于移栽机喂入机构样式繁多，因本论文经过理论分析对比后采取了传送带式批量输送方案，在本论文中将此方案和原始的倾斜式、人工推入式等设计方案做理论受力分析。设计方案中有很多指标是针对于钵体的物理特性的。其中质量、表面含水率、钵体承受的压力、摩擦特性、几何尺寸、钵体的形状等等都是影响钵体机械运动的特性。而最能影响钵体的摩擦系数的是表面的含水率，表面含水率能够改变钵苗运动的原因是影响了钵体的摩擦系数。次之，因为钵苗是毫无顺序地排放在喂入盘中的，而且它使钵苗能够向前运动的原因是由于人工施加了推力。而在该过程中由于钵体之间是相互挤压的，比较容易使钵体破碎，可以看出，能够影响移栽机工作的还有钵体之间的压力。由于棉花苗移栽时通常是很弱小的，因此这对钵苗运动造成的影响不大，这个课题中若对伤苗的情况暂不考虑在内，那么就能够忽略了幼小的钵苗可能对钵体造成的一定大小的力，而直接用钵体来代替钵苗。试验中我们用到的钵体是直径为50，高为80的圆柱体，钵体密度是1900/m3，动摩擦系数是0.25，与托盘之间的的静摩擦系数是0.5，钵体侧面所承受的压力是28.7n，实际试验中所测钵体在含水率为20时的平均重量是240g 16。331 输送带倾斜式的受力分析 钵苗在喂入盘上成批喂入时的情况如图 3-3 所示： 图3-3普通倾斜式托盘喂入机构假设促使钵体滑动的原因是只利用了托盘安装时的所带来的倾斜度，那么在倾斜托盘上钵体的受力如图3-4： 图3-4 倾斜式喂入钵苗受力分析图 钵体受到的摩擦力是：其中是指托盘与钵体之间的静摩擦系数。倾角增大时，摩擦力f减小，则工作过程中所需要的钵体的推动力就减小，钵体就不易损坏。而倾角只有保证钵体在托盘上保持直立状态才不会使钵体在分钵轮喂入时倾倒，引起堵塞的现象。只有这样，移栽机才能正常、有序地工作。只有使托盘的安装倾角小于角，才会使钵体在托盘上直立不倒。如图 3-5 所示：即而要想使得钵体下滑，托盘倾角必须：即得因此，要使钵体能正常滑动而且不会轻易侧翻，托盘倾角要有：移栽机在正常工作的过程中，是受拖拉机的拖引才运动的。而拖拉机在工作时产生振动对托盘有很大的影响。因为田间地面的起伏很易造成5的角度的变化，而当托盘的安装角的活动范围是5.44时，根本不能使移栽机正常运作。所以，要想完成钵喂入的工作，仅仅利用托盘倾角是不行的。图3-5 钵体尺寸332 输送带在喂入时的受力分析在应用输送带进行钵体秧苗的喂入时如下图 3-6 所示：输送带受滚轮的动力作用，一直向前运动，在输送带和钵体摩擦力作用下，钵苗由左向右到达喂入口。前面的钵苗先导弹分钵轮，后面的钵苗进行暂时等待。在这个过程中，输送带和钵体之间的摩擦力是钵体所受到的主要的力。因为每个钵体与输送带之间都存在着一定的摩擦力，等同于每一个钵体上都存在并分布着对钵向前的推动力，而且受力比较均匀，从而钵体并不会轻易翻倒。所以在此前提下，当钵苗在等待时，前面的钵体受到的力比较大。图3-6 输送带式分钵轮喂入机构在输送带上滑动时，每一个钵体所受到的摩擦力是： （3-1） 当在分钵轮步进运动且恰好处于停止时间内时，第一个钵上受到了所有的钵体向前的压力的共同作用，要想使钵体不破碎必须满足以下公式: （3-2） 式中e是指钵体能够承受的侧面压力，n 是指等待的钵苗的数量。 所以得知所等待的钵苗的数量不能多于48个。但是在实际工作中，后面钵体向前的压力将会被托盘侧壁对钵体摩擦力的向后面作用的分力大大抵消，这样就会使输送带式喂入有更好的适应性，从而更利于正常工作。333 人工推送钵苗时的受力分析钵体放于托盘内时，所受的力主要包括：重力、人工的推力、与托盘之间接触产生的的摩擦力以及钵体之间相互作用产生的的挤压力等。人工的推力和钵体之间的挤压力共同给钵苗一个促使其向前滑动的力，而向前的推力只是作用在最后的钵苗上，然后由于挤压力的作用推动着前面的钵苗继续向前运动。要想满足正常工作，钵体之间的挤压力必须要小于钵体的侧面压力。靠托盘右壁的钵体受力如图3-7所示，在匀速运动的情况下，钵体的受力平衡方程为: (3-3)可得 （3-4）即：由图3-7可见，是 的增函数，要想使得推动钵体的力变小，就必须尽量减小角的值。然而，在保证喂入口的宽度时，减小角必然会导致托盘的面积减小，从而减小托盘的容量。工作时，移栽机上的钵苗在托盘内的排列是无序的，正如前文提到的，钵体所受力的方向和大小并不确定。因此，要想不挤碎钵体，所要求的角最大值根本不能得出。通过虚拟试验可以测出钵体所受的挤压力，在钵体能够承受范围内的角最大值就是所求的托盘倾角。 图3-7 钵体受力图4 分钵轮选型和秒针型分钵轮41分钵轮的选型对于设计的三种分钵轮，如图4-1所示，为了保证消除推动力的因素，在试验时选择较大的推动力为20n，托盘倒角为25度，此时钵苗在苗盘中的运动比较流畅，不会出现卡堵。试验结果表明：在钵苗由苗盘进入分钵轮时c、b轮的喂入性好，不会出现露苗的现象，但是c轮在喂入时有可能把钵体夹碎。 a b c 图4-1 三种不同形状的分钵轮由仿真试验知，由于a轮结构对称，传动时轮齿的作用面上的一侧存在一段弧，很有可能会产生方向向外的推力，从而使钵苗无法进入分钵轮，因此使用a轮的时候，很有可能出现两个秧苗拥挤在移栽机的喂入口，从而不能进入的现象。总结以上试验结果，b钵轮的喂入性最好，c为次之，a是最差的。由此得出，在实际应用的过程中应该首先选择b轮齿状的分钵轮。42秒针型分钵轮的设计分钵轮的结构形式在移栽机中对钵体的伤害程度、秧苗栽植的均匀度、漏苗率和操作者的工作强度起着决定作用。原始的移栽机钵轮在工作过程当中做不间断的回转运动，往往因喂入不及时造成钵体的破损、露苗等一系列问题。现在常用的凸轮拨动式在喂苗的过程当中有了短时间的停顿虽然改善了不间断回转运动所造成的部分问题，但由于凸轮拨动钵轮转动后，钵轮会在机器的震动中有轻微的转角，使喂入口变小，这对下次钵苗的喂入造成了阻碍。13 图4-2秒针式分钵轮机构（底面）图4-3 秒针分钵机构简化图1动力传入轮；2.拨销；3.星盘 abc图4-4 秒针分钵轮的运动过程工作过程：当动力经过传动装置带动图4-3中1动力传动轮时，动力传动轮上的2拨销随之转动，当拨销转到星盘的沟槽时拨动星盘转动，星盘跟分钵轮一体，由此也发生转动，当拨销转过星盘沟槽时拨销和星盘沟槽脱离，星盘和分钵轮停顿，星盘转动一个苗位，此时分钵轮的开口朝向送苗的传送带，传送带将秧苗喂入分钵轮，当动力传动轮的拨销再次转入星盘卡槽时分钵轮将秧苗带走的同时传送带喂入下一棵秧苗。过程如图4-4的a、 b、 c。 此结构巧妙地利用了时钟上的秒针机构，如图4-2,简单可靠。分钵轮每转动一周都有短时间的停顿（就像秒针的摆动有停顿一样），这短暂的停顿为传送带的喂入和分钵轮将秧苗向导苗管的传输提供了可靠的时间，避免了传送带喂入不及时和分钵轮夹苗现象，但在停顿的时间里动力传动轮的缺口圆弧和星盘之间的半圆弧是镶嵌在一起的，不会因为机器的震动和颠簸造成分钵轮的转动，对于输送带的喂苗来说更加可靠。43 秒针型分钵轮的理论分析移栽机分钵轮的主要功能就是将传送带送入的钵苗逐个送入导苗管，如图4-5,这中间钵体由水平转动变为自由落体运动而秒针机构中星盘每次间歇运动的时间能否大于秧苗自由落体的时间直接关系到分钵轮的下一次转动能否伤苗。若星盘间歇时间小于钵苗自由落体的时间，分钵轮的下一次运动会将还没有完全落入导苗管的秧苗夹伤。 图4-5 秒针分钵轮 动力传入轮的拨销从刚转入星盘沟槽到刚转出沟槽所用的时间为动力传动轮的1/3，动力输入轮每转动一周星盘转过一个苗位。此处假设秧苗的高度h为150mm,秧苗有水平完全落入导苗管的时间为t,一个栽植循环所用的时间（星盘转动一个苗位）为，那么分钵轮的间歇时间要保证大于秧苗必须落入导苗管时间则必须满足（4-1）得则完成移栽机一个栽植循环所允许使用的时间为：得秒按照这个时间来算，移栽机一分钟所能栽植的极限棵数为：棵而现今普通移栽机的最高栽植速度约为45-60棵，本移栽机的秒针分钵轮机构完全满足实际要求。结论及展望在比较吸收了国