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手推式蔬菜种子播种机的设计

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手推式蔬菜种子播种机的设计

发布日期:2021-06-17 作者:王晋, 蒋恩臣, 杨华, 杜木军, 窦钰程 点击:

摘 要: 随着棚室蔬菜种植业的发展壮大,以人工为主的种植模式已经远远不能满足发展需要,存在种植效率低、播种精度低、浪费种子和株距不均等诸多问题。针对这种情况研发设计一种适合棚室作业的手推式蔬菜种子播种机。该机具采用了高精度排种器,使播种精度、播种效率、株距以及粒距等远远好于人工播种;用户可根据需要随意更换不同的排种轮,一台机具可实现播种不同株距的不同蔬菜种子;整个机具结构简单、设计巧妙、占地面积小。该机具投入使用后将大大减轻农民的劳动强度,使棚室内的种植环境保持清洁、无 污 染,填补了国内棚室蔬菜种子播种机械的空白。


关键词:棚室;蔬菜;播种机;排种器


0 引言


目前,蔬菜已成为我国农业仅次于粮食的第2重要农产品,其种植业也已成为发展我国农村经济的重要组成部分。棚室设施作为蔬菜发展的主要组成部分,在快速发展壮大。但是一直以人工为主的作业方式已经远远不能满足其发展需要,不但劳动强度大、成本高、耗时多,而且播种的株距、播种深浅、下种量不可控,造成浪费种子、植株生长不一致等问题,严重影响蔬菜的品质和产量[1]。


针对这一客观事实,笔者认为棚室内不适于使用带有动力的播种机具。其原因:一是目前棚室内的面积较小,没有可供动力及配套机具转弯的场所;二是动力机车排放的二氧化碳等尾气废气不易从棚室中挥发,对蔬菜的生长发育非常不利,严重影响其品质和产量。在棚室中,应以节能环保、高 效作业、播种均匀、运行灵巧、占空间小且无 污 染物排放的设备为切入点。因此,研发一种手推式蔬菜种子播种机,不但能够解决棚室内无法利用大型机械、人工种植费时费力等诸多问题,而且该设备成本低廉,无污物排放,适合播种形状各异、尺寸不一的多种蔬菜种子[2],如生菜、大葱、香菜、甘蓝、卷心菜、韭菜和西红柿等。该手推式蔬菜种子播种机应携带方便,易拆装,还可根据不同农艺要求行距和株距可调,可以播种单行、双行以及3行,而且调节过程简单方便。


1 总体方案设计


1.1 总体方案


考虑到要实现的功能,设计该手推式蔬菜种子播种机主要分为5部分,分别是镇压装置、机架扶手、排种装置、开沟覆土装置和传动系统。


手推式蔬菜种子播种机是在吸收国外的先进技术和设计理念基础上,根据国内的实际播种情况而研发的新一代新型、适合小粒蔬菜种子的播种机具。


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1.镇压装置 2.机架扶手 3.排种装置 4.开沟覆土装置 5.传动系统

图1 手推式蔬菜种子播种机整机结构示意图

Fig.1 Completemachine structure schematic drawing of the hand-propelled vegetable seeds seed-sowing machine

1.2 主要技术参数


由于棚室内空间小,手推式蔬菜种子播种机的动力是通过人力推动整个机器进行播种,根据不同的蔬菜种子,通过更换不同的传动链轮和排种轮来实现调整株距。主要技术参数如下:


行数/行: 1~3(可调)


行距/mm: 80~300(可调)


株距/mm: 50~500(可调)


整机质量/kg: 17.5


1.3 工作原理


为了使工作过程紧密流畅、无任何污染,手推式蔬菜种子播种机由人来推动整个机器。在推动机器的过程中,主传动轮与地面接触并转动;动力由主传动链轮通过链条传动到从动链轮,从动轮轴带动排种轮旋转,排种器进行工作。在整个过程中,开沟铲在主传动轮后进行开沟,排种器将种子播入沟内,紧跟在后面的覆土板将土盖上,z后镇压轮进行镇压。


2 关键部件及关键技术


2.1 排种器


手推式蔬菜种子播种机排种器结构如图2所示。


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1.排种轮 2.排种器上壳体 3.排种器下壳体 4.排种器上盖

图2 排种器

Fig.2 Seeding mechanism

通过上述内容可见,节能技术在电气自动化中的应用既是时代大势所趋,又能解决生活生产中的实际需求,是具有长远发展意义的。


在整个排种器设计过程中,排种轮z为关键。根据不同的蔬菜种子以及我国种植模式的复杂多样性,设计了多种不同排种轮,每个排种轮的凹槽深度和圆周分布个数都不相同,种植户可根据所种蔬菜不同种植株距的需要进行更换排种轮。为了保证精 密播种,在排种器内设置了毛刷和弹簧片,以避免重播。整个排种过程主要是靠重力作用,所以排种器外形对种子顺利的滑落也有着重要的影响。在保证播种效果的基础上,对排种器的整体结构也进行精心的设计,排种器在结构方面非常精巧,并且容易拆分与组装,这是手推式蔬菜种子播种机的一大优势。


2.2 行距与株距调节


由于国内蔬菜种植的多元化与棚室种植的要求,手推式蔬菜种子播种机的行距调节范围为80~300mm,z多可3行同时作业;株距调节主要是利用调节不同的主动链轮和从动链轮,通过更换不同齿数链轮改变传动比来实现株距调整。由本机易拆装的特点决定了本机在调节行距与株距时非常方便,种植户根据需要可任意调节,如图3所示。


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1.从动链轮 2.链条 3.主动链轮

图3 传动链轮箱

Fig.3 Drive chain wheel box

2.3 开沟覆土装置


开沟覆土装置是配合排种器工作的重要装置,并且对材料的要求也是比较苛刻的。但对于棚室种植,种植环境要远远好于大田的种植环境,这就使得手推式蔬菜种子播种机的开沟铲材料可以相对放宽要求。根据垄高的不同,可通过调节调整杆来实现开沟的深度。开沟铲的外形对开沟的效果也有很大的影响,如图4所示。


以往的开沟与覆土装置都是分离的,考虑到为了使机器的结构更加紧密,决定将开沟与覆土装置设计为一体,外形与结构更加轻巧美观。


2.4 主传动轮


主传动轮作为传动系统的部件,在工作中起着重要的作用。为了使传动轮不打滑,能够稳定地把动力通过链条传送给从动轮轴,在其两侧均匀焊接由折弯钢板构成的翼翅,它能够深入地表;另外,在主动轮金属表面粘贴一层泡沫,使主动轮与地面摩擦力增 大,不容易打滑,使传动更加稳定。


2.5 镇压装置


镇压轮的主要作用是将覆土后的土壤压实,让种子与土壤充分接触,能够更好地吸收养料和水分。手推式蔬菜种子播种机的镇压轮z多可平行安装3个,并且根据行数不同可减少镇压轮的个数。


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1.覆土器 2.开沟器

图4 开沟覆土装置

Fig.4 Ditch and earth up system

2.6 机架与扶手架调整范围


机架是整个机具的支撑部分,其中一部分为机架调整块,是为了固定开沟覆土装置和排种装置。调整块的设计使整个机器的结构更加紧密,稳定性更好。机架部分将整个机具固定在一起,让整个机器的外形更紧凑。


减小工作强度、提高工作效率是机械设计的主要目的。手推式蔬菜种子播种机考虑到以上功用,对扶手机架等部件进行了精心设计。由于人体高度不同,扶手高度对操作者在工作时的舒 适度格外重要。


人体的平均身高在170cm左右,扶手z适合的高度在800~1 100mm之间,根据这一数据以及人机工程学理论,设计了扶手的长度与角度,并且可以自行调整。调整范围如图5所示。


由图5可知,扶手角度的计算式为


sinλ=X/Z


式中 X——z适宜高度;


Z——扶手长度;


λ——扶手角度。


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图5 扶手调整示意图

Fig.5 Arm rest adjustment schematic drawing

设定Zmax=1 100mm为扶手支架的z大长度,Zmin=1 000mm,为扶手支架的z小长度。其中,机架到地面的高度X0为固定值,取X0=130mm;当X1=1 100时,扶手为z大高度,这时λ达到z大值。设定z大值时为α,所以


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计算得:α=61.9°。


当X2=800mm时,扶手为z大高度,这时λ达到z小值;设定z大值时为β,则


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计算得:β=42.1°。


由此可见,当设定扶手高度为Zmax~Zmin之间时,扶手架角度的调整范围为α~β。因此,根据扶手的长短可以任意调整高度,机具在运行过程中有可能受力比较大,这就要求推动的力量比较大。所以,考虑到操作者作业有可能比较困难的情况,在机架中间部位设置一个牵引环,这样就可以在操作者推不动的情况下,机具前方还可以有一个人帮助牵引。


3 结束语


手推式蔬菜种子播种机的设计完全考虑到人体学、经济型及使用可靠性等综合因素,对每一个零部件都是进行了精心设计。该机具是集开沟、播种、覆土和镇压为一体的、多功能小型无 污染的蔬菜种子精 密播种机,它具有携带方便、易拆装、外形美观、实用和播种精度高等特点。该设备的研发解决了棚室蔬菜种植模式以人工为主的问题,从人工化向半自动化迈进。


手推式蔬菜种子播种机填补了国内棚室小地块蔬菜种植机械的空白,推动了蔬菜种植业的发展,打破了原有的种植模式,大大减少劳动用工,为小粒蔬菜种子精 密播种实现机械自动化奠定了坚实的基础。手推式蔬菜种子播种机的研发推广将对棚室蔬菜种植的发展产生巨大的推动作用,对中国市场经济的改革起到促进作用。


参考文献:


[1] 具本弘,甘露,石铁.我国棚室蔬菜机械化发展现状及发展趋势[J].农机使用与维修,2007(3):16-17.


[2] 徐曼.北方棚室蔬菜发展趋势[J].北方园艺,1999(5):74.


[3] 李建东,赵金英,薛方期,等.2CM4B型牵引式马铃薯种植机的研制[J].农机化研究,2011,33(6):45-48.


[4] 李艳.日光温室蔬菜机械化生产的效益分析[J].中国农机化,2008(5):44-46.


[5] 黄伟锋,曾涛,叶丽萍,等.我国果蔬生产机械与装备技术发展综述[J].安徽农业科学,2010,38 (31): 17830-17832.


[6] 伍均峰.提高棚室蔬菜经济效益新途径[J].应用科技,1997(1):24-25.


[7] 刘小焕.棚室蔬菜无公害栽培管理要点[J].中国新技术新产品,2010(2):215.


[8] 许生国,王根宝,丁秀萍,等.棚室蔬菜水分管理技术[J].上海蔬菜,2007(1):40-41.


本文网址:http://www.sdnyjxsb.com/news/1176.html

关键词:蔬菜种子播种

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