链夹式大葱移栽机的设计文档格式.docx

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零速投苗

1引言

1.1课题来源及研究的目的和意义

大葱在我国已有多年的栽植历史，大葱富含多种微量元素，有特殊的辛辣味道，具有良好的调味和医疗功效。

大葱在我国不仅栽植历史悠久，而且栽植面积大，尤其是在我国北方，形成了许多具有地方特色、全国知名的大葱品种，其中较为著名的有天津的高脚白、陕西的赤水孤葱以及山东章丘的大梧桐等。

随着国家对“三农”问题的关注度越来越大，以及农业种植结构的调整，许多地方将大葱种植作为特色产业发展，使得大葱的种植面积进一步扩大，如山东章丘、天津宝坻和安徽临泉等地区的大葱种植面积甚至超过万亩。

而且大葱的种植是在月份，天气炎热，人工作业环境差，效率低。

所以农民对实现大葱移栽机械化的要求越来越迫切，同时对移栽机的性能要求也越来越高，因此设计一款高性能的大葱移栽机对实现农业机械化有着十分重要的意义。

可以提高大葱栽植过程中人力和物力资源的利用率，降低成本，同时也提高了劳动生产率和大葱栽植质量。

1.2农艺要求

1.2.1葱苗特性

为了后期的管理以及产量，葱苗在移栽前要进行筛选，壮苗的标准是苗高左右、苗重左右、葱白左右、直径左右。

1.2.2移栽要求

大葱的移栽株距左右、行距左右，栽植深度要求左右，要求保证葱苗移栽后的高直立度，株距均匀。

1.2.3栽植特点

与其他移栽作物相比，大葱移栽的主要特点：

第一，株距小。

一般作物的移栽株距是，而大葱的株距仅为左右。

第二，直立性高、不能窝根。

章丘大葱与其他作物的移栽有较大的差异，栽植深度较深，一般为左右，而且后期需要培土，来加长葱白的长度。

由于大葱产品质量决定于葱白的质量，因此移栽后葱苗不能有窝根现象˜。

1.3移栽机的发展现状

对于移栽机的研究无论是国外还是国内都取得了一定的研究成果。

目前，市面上流行的移栽机有吊杯式、导苗管式、挠性圆盘式以及链夹式。

任何一种移栽机都有其自身的特点，能够适应某种或某些作物的移栽，但是都不具有普遍使用性。

目前国内现有的移栽机主要适用于玉米、棉花、烟苗等大株距、小株高作物移栽。

对于大葱移栽机，国内研究较少，国外研究主要在日本，日本的大葱移栽机产品需要与相应的农艺相配合，不适应我国大田育苗的现状。

1.3.1吊杯式移栽机

吊杯式移栽机如图1-1所示，主要由栽植圆盘、偏心圆盘、导轨、吊杯等组成。

作业时，吊杯始终垂直地面，并随着圆盘转动，当吊杯转动到上部时，人工将秧苗放入吊杯中，当转动到预定位置时，吊杯底部的鸭嘴在导轨的作用下被压开，秧苗落入穴内,随后覆土镇压装置进行覆土镇压，完成栽植。

吊杯脱离导轨后，在弹簧的作用下重新闭合，以此循环。

吊杯式移栽机在栽植过程中使秧苗不受冲击，但喂苗速度低，适合适合于株距较大的钵苗移栽。

图1-1吊杯式移栽机

1.3.2导苗管式移栽机

导苗管式移栽机，如图1-2所示，主要由喂入器、导苗管、扶苗器、开沟器、覆土镇压轮和苗架等组成。

作业时，人工将秧苗投入到喂入器的喂苗筒内，当喂苗筒转到导苗管的上方时，活门打开，秧苗依靠自身重力作用，落入导苗管内，由导苗管将秧苗引入苗沟内，通过扶苗器的作用，秧苗保持直立状态，然后覆土镇压，完成栽植。

导苗管式移栽机不伤苗、较好保持秧苗移栽后的直立性，栽植频率在。

图1-2导苗管式移栽机图1-3挠性圆盘式式移栽机

1.3.3挠性圆盘式移栽机

挠盘式移栽机，如图1-3所示，主要由供苗输送带、挠性盘、镇压轮、以及传动系统组成。

作业时，人工将秧苗放入供苗输送带上，供苗输送带上等距安装橡胶块。

输送带将秧苗味入挠盘内，秧苗随挠盘旋转到合适位置，挠盘打开，秧苗进去开好的沟内，然后覆土镇压，完成栽植。

挠盘式移栽机对秧苗株距的适应性较好，但栽植深度不稳定，无法保证秧苗的高直立性。

1.3.4链夹式移栽机

链夹式移栽机，如图1-4所示，主要由机架、导轨、苗夹、镇压轮等组成。

作业时，人工将秧苗放到苗夹上，秧苗被苗夹夹持，在链条带动下转动，当秧苗转至苗沟时，苗夹在导轨作用下被打开，秧苗落入苗沟中，然后覆土镇压，完成栽植。

现有的链夹式移栽机栽植株距准确，栽植后秧苗的直立度较好，喂苗送苗稳定可靠。

但零速投苗效果不好，易伤苗，容易造成秧苗的漏栽。

图1-4链夹式移栽机

1.4研究内容

（1）移栽机的总体机构设计，包括四部分：

喂苗机构、投苗机构、机架和传动系统。

为了实现大葱移栽时的零速投苗，根据工作原理设计合理的传动机构，并进行理论计算。

（2）移栽机主要零部件的设计，如苗夹、开沟器、投苗链条限位导轨、夹紧导轨。

（3）对于移栽机的投苗机构进行动力学分析，如投苗输送链、苗夹等，保证机构设计的合理性。

2链夹式大葱移栽机的设计方案

2.1移栽机总体方案设计思路

本课题研究的重点是投苗机构：

主要问题是“零速投苗”。

对于大葱特殊的要求：

高直立性、小株距、覆土深等，设计了链夹式大葱移栽机，包括四部分：

（1）喂苗机构：

该机构主要部分是输送带和苗槽，输送带根据移栽作业要求设计合理，苗槽安装在输送带上，大葱移栽的株距等于苗槽之间的距离。

该装置主要起到一个衔接作用，操作人员将盛放在苗箱中的裸葱苗一棵一棵放入每个苗槽之中，葱苗随着苗槽由水平转为竖直运动，到达合适位置后，被安装在投苗机构的苗夹夹取。

（2）投苗机构：

该机构主要包括限位导轨、夹紧导轨、苗夹和输送链。

苗夹安装在输送链的每个链节上，其间距等于苗槽的间距即大葱株距，限位导轨主要对链条摆动起到限制作用。

夹紧导轨主要控制苗夹的开闭，通过两导轨之间的距离来实现苗夹进入夹紧导轨后逐渐闭合，夹紧葱苗，然后在合适的位置逐渐打开完成投苗。

夹紧导轨使苗夹逐渐闭合，是为了避免葱苗被夹取时造成的损伤，同时也减小了由于突变引起的机构运动冲击。

通过对喂苗机构和投苗机构的合理设计和安装，实现苗夹在竖直方向与对应的苗槽高度一致，保证准确夹取苗槽中的葱苗；

在喂苗机构、投苗机构和拖拉机之间通过合理的传动方案，实现苗夹和苗槽在竖直方向运动的同步，以及苗夹在作水平方向运动时速度与移栽机前进的速度大小相等、方向相反，实现零速投苗。

操作人员向苗槽放苗是在苗槽的水平运动段，随即苗槽转为竖直运动，当葱苗随着苗槽转为竖直运动后，相应的苗夹也进入竖直轨道，在适当位置，苗夹逐渐夹紧，夹住对应苗槽中的葱苗。

喂苗机构和投苗机构继续运动，当苗槽的运动方向偏离竖直运动时，葱苗和苗槽分离。

苗夹随投苗输送链继续运动，当苗夹转过后，转为水平运动，其速度与移栽机前进的速度大小相等、方向相反，实现在一段时间内的葱苗相对于地面速度为零，在这期间完成对葱苗的覆土和镇压，之后苗夹在夹紧导轨的控制下，逐渐打开放开葱苗。

由于苗夹作水平运动有一个时间段，覆土镇压装置有充分时间在葱苗相对地面速度为零的情况下对葱苗覆土压实，因此移栽后的葱苗直立性好、株距均匀等。

1.机架Ⅰ2.开沟器3.覆土镇压轮4.地轮5.轴承UCP2116.第一传动链轮7.第一传动链8.第二传动链轮9.第一投苗机构链轮10.投苗输送链11.第三传动链轮12.苗夹13.机架Ⅱ14.第二投苗机构链轮15.限位导轨16.夹紧导轨17.放置苗箱板18.苗槽19.机架Ⅲ20.轴承UCP20821.中间悬挂支架22.左悬挂支架23.锥齿轮24.第二传动链25.喂苗输送带26.张紧装置

图2-1移栽机示意图

2.2移栽机工作原理

移栽机整体结构如图2-1所示，通过三点悬挂，悬挂在拖拉机上，由地轮提供动力，地轮带动同轴的第一传动链轮，然后经过第一传动链和第二传动链轮传递给投苗输送装置；

再由投苗机构链轮带动第三传动链轮，由第二传动链和一对锥齿轮将动力传递给喂苗输送装置。

苗夹和苗槽分别安装在投苗机构输送链和喂苗机构输送带上，两装置之间通过选择合适的传动比保证苗夹和苗槽在竖直方向的运动同步，以及苗夹运动到水平方向后，所夹持的葱苗速度能够与移栽机的速度大小相等、方向相反，即葱苗实现零速投苗。

在合适的位置覆土镇压装置进行覆土镇压，之后苗夹再打开，放开葱苗，以此保证葱苗的零速投放是一个时间段，而不是一个点。

同时为了保证葱苗在没进行覆土之前防止开沟后的土回流，影响葱苗的栽植深度，安装带有护板的芯铧式开沟器。

3链夹式大葱移栽机具体设计

3.1移栽机牵引力、牵引功率、悬挂力矩

大葱移栽机在作业时，总的牵引力包括两个芯铧式开沟器的阻力、覆土镇压轮以及地轮的阻力。

当芯铧式开沟器的开沟深度为时，阻力为。

地轮和覆土轮受到的阻力采用简化公式进行计算：

（3-1）

式中k—表示轮子的滚动阻力系数，充气轮在不同的土壤，充气量的大小不同的情况，滚动阻力系数不同，为了保证机器的正常运行，选取较大的值；

为轮子承载的重力，粗略估计为。

移栽机作业时所需的平均牵引力

（3-2）

移栽作业时，根据分苗的速率和葱苗的株距要求，可得出拖拉机的前进速度为，考虑到地况等原因，安全系数取。

移栽机作业时所需的牵引功率

（3-3）

选用实验室现有拖拉机东方红进行试验，轴距，最小使用质量，前轮分配的质量左右。

移栽机在悬挂时，一拖拉机的后轮为支撑点，整个移栽机机组的重心到支点的距离为。

移栽机作业时的悬挂力矩

（3-4）

平衡力矩

（3-5）

由以上数据可知，拖拉机的工作参数都能满足实验要求。

3.2传动机构设计

如图3-1所示，移栽机由地轮提供动力，地轮带动同轴的第一传动链轮，然后经过第一传动链和第二传动链轮传递给投苗输送装置；

1.第一传动链轮2.地轮3.第一传动链4.投苗输送装置

5.喂苗输送装置6.锥齿轮7.第二传动链8.第三传动链轮

图3-1动力传动系统示意图

3.2.1传动机构的理论计算

喂苗机构采取人工喂苗，人工分苗速率=。

根据大葱农艺栽植要求，其移栽株距是左右，为了方便计算，下文中选取株距=。

为了保证葱苗投放时速度相对地面为零，大葱水平运动时的速度与地轮的前进的速度大小相等，方向相反。

将地轮的速度计为。

由上述可知，喂苗速率、移栽株距、地轮的速度的关系：

（3-6）

同时，地轮速度也可表示为：

（3-7）

移栽机在行进的过程中，地轮走过的路程应该等于投苗输送装置链轮转过的距离。

考虑到地轮在行进过程中会出现打滑现象，其打滑率计为（根据各个地方存在差异，此处取值为），则：

（3-8）

由上述公式可以求得地轮和投苗机构链轮之间的传动比，由于第一传动链的主动轮与地轮同轴，被动轮与投苗输送链轮同轴，因此可以得出以下关系。

（3-9）

（3-10）

根据传动比=，取第一、第二传动链轮齿数分别为和，投苗机构和喂苗机构上要分别安装苗夹和苗槽，为了保证每个苗夹