棉花移栽机的设计.docx

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棉花移栽机的设计

优秀设计

学科门类：

单位代码：

毕业设计说明书（论文）

棉花移栽机的研究与设计

（Researchanddesignofthecottontransplantingmachine）

学生姓名

所学专业

班级

学号

指导教师

XXXXXXXXX系

二○**年XX月

任务书

课题名称棉花移栽机的研究与设计

Ⅰ、题目的目的和要求：

本课题的主要目的是研制一种棉花移栽机械，使其能够大大降低农民的劳动强度，提高劳动生产效率和农民种植棉花的积极性，从而使棉花种植得到普及。

在设计过程中，一切从农民的角度的出发，力求设计简单实用，尽量降低制造成本，满足广大农民的需求。

并且在吸收和借鉴国内外移栽机优势的前提下，设计出一款合理的样机。

Ⅱ、设计技术要求与数据（或论文主要内容）：

要求学生设计一款能够和泰山12或泰山25拖拉机相配合的移栽机，该机具应结构简单，实用性强。

为提高此种移栽机的通用性，要求设计时多采用标准件，并且能够在一定范围内对移栽机的行距和株距进行微调。

棉花钵苗的基本形状为一ф40mm的圆柱体，高约为80mm,行距为60—100mm，株距为35mm左右

Ⅲ、设计（论文）工作起始日期：

自二○**年二月十四日起，至二○**年六月十五日止

Ⅳ、进度计划与应完成的工作：

第一周进行资料的收集，并初步完成总共大约5000字符外文资料的翻译工作；

第二周进行相关机具的参观和调研，以及相关资料的整理；

第三周至第五周提出相关的技术方案并进行论证和关键部件的

模拟试验来验证方案，并确定方案

第六周至第十四周进行结构设计并且完成3张0#图纸的绘制;

第十五周至第十六周撰写约15000字符的毕业论文；

第十七周毕业答辩

Ⅴ、主要参考文献、资料：

【1】李其昀，汪遵元双输送代式栽植器的试验研究《农业工程学报》

199713（3）124－127页

【2】《我国棉花营养钵移栽机械现状与发展趋势》，夏俊芳·王树才·许绮川，

中国农机化，2002年第1期，36～37

【3】封俊，顾世康，曾爱军，宋卫唐，刘亚佳，胡鸿烈导苗管式移栽机的试验研究

（1）《农业工程学报》199814

（1）103-107页

【4】封俊，顾世康，曾爱军，宋卫唐，刘亚佳，胡鸿烈导苗管式移栽机的试验研

（2）《农业工程学报》199814

（2）73－77页

【5】封俊，顾世康，曾爱军，宋卫唐，刘亚佳，胡鸿烈导苗管式移栽机的试验研究（3）《农业工程学报》199814（3）

【6】封俊，顾世康，曾爱军，宋卫唐等夏玉米免耕覆盖移栽的试验研究《农业工程学报》200016（3）

【7】孙学振，施培，张红，周治国棉花育苗移栽页地膜覆盖高产栽培技术研究进展《中国农学通报》1999

（2）

【8】北京市农业机械研究所悬挂4行玉米移栽机《农机情报资料》1974

（1）

【9】宋卫唐，2ZDF型半自动导苗管式移栽机《农业机械》19991129

【10】邱宣怀主编机械设计（第四版）高等教育出版社2001

【11】王兰美、刘衍聪主编现代工程制图高等教育出版1999

【12】中国农业科学研究院编农业机械手册机械工业出版社1998

【13】R.L.Norton,DesignofMechinary,McGraw-Hill,NewYork,1992

【14】B.Paul,in:

KinematicsandDynamicsofPlanarMachinery,Prentice-Hall,New,Jersey,1981

摘要…………………………………………………………………………………1

1前言……………………………………………………………………………2

2移栽机械的国内外现状…………………………………………………………3

3设计方案的选择………………………………………………………………4

3.1钳夹式移栽机…………………………………………………………………4

3.2链夹式栽植机…………………………………………………………………4

3.3挠性圆盘移栽机………………………………………………………………4

3.4吊篮式移栽机…………………………………………………………………4

3.5导苗管式移栽机………………………………………………………………5

3.6带式栽植机………………………………………………………………………5

4机具的机构特点…………………………………………………………………6

4.1整机机构特点……………………………………………………………………6

4.2主要技术参数……………………………………………………………………6

4.3主要工作部件的结构特点及作用………………………………………………7

4.3.1地轮……………………………………………………………………7

4.3.2开沟器…………………………………………………………………7

4.3.3镇压轮…………………………………………………………………7

4.3.4覆土器…………………………………………………………………7

4.4设计棉花移栽机械的原理………………………………………………………8

4.4.1零速原理………………………………………………………………8

4.4.2栽植机械的结构设计…………………………………………………8

5地轮轴的校核…………………………………………………………………10

6设计时间的安排………………………………………………………………13

7结论和总结……………………………………………………………………14

8谢词……………………………………………………………………………14

参考文献………………………………………………………………………………15

摘要

根据作物育苗移栽的农艺要求，在分析了国内外众多移栽机的基础上优化设计了适合棉花营养钵育苗移栽的的关键部件，并通过作业效果调查，分析研究了机械栽苗的一般规律，找出了影响栽苗效果的若干因素，确立了主要的工作部件的参数选择

关键词：

移栽机营养钵棉花

Abstract

Accordingtotherequirementforagronomytransplantationtogrowseedlings,wehavefoundagoodmethodtotheonesthataresuitableforthecottonnutritionearthenbowlandgrowseedlingsandtransplantinoptimizationdesignonthefoundationofanalyzingnumeroustransplantingmachinesbothathomeandabroad,andthroughtheinvestigationoftheresultofthehomework,wehaveanalysedandresearchdtheuniversallawoftheplantshootsinmachineryandfoundsomefactorsthataffecttheresultofplantshoots,andhaveestablishedtheparameterofthemainpartofthemachine.

Keywords:

transplantationnutritionbowlcotton

1、引言

我国是棉花种植大国，无论是种植面积还是单位面积产量，都位于先进植棉大国的前列。

20世纪90年代，我国年平均植棉面积达550万公顷，居世界第一位；皮棉总产450万吨，单产亦位居世界棉花高产国家的前列。

与先进植棉大国相比，我们的棉花生产方式落后、经营规模小、劳动生产率低、生产成本比较高。

我国平均生产50千克皮棉的用工量为30－40个工日，而美国只要0.5个工日。

同样等级的皮棉，国产棉每吨进厂价要比进口棉高出2000多元。

由于进口棉价格低，造成国产棉库存急增，储备量过大，国家每年为此付出的财政补贴高达数拾亿元。

加入WTO以后，棉花及其制品还将进一步市场化、国际化。

此外，由于我国面临着可耕土地逐年递减、人口迅速增加和粮食需求不断增长的形式。

同时，由于生态平衡不断遭到破坏、干旱日趋严重，使一些地区不得不把提高农业产量作为农业发展战略中的一个重要目标。

面对形势，围绕节本增效，建立技术、资金、信息密集的现代化棉花生产体系已成为当务之急。

其中包括不失时机地推广适用的棉花生产机械化技术。

例如棉花移栽机的推广。

棉花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。

缺苗断垄和弱苗迟发是棉花生产上一直存在的重要问题，实行营养钵育苗塑膜覆盖后，由于塑膜的透光性较好，可迅速提高苗床温度，加之苗床内水分适宜，满足了种子发芽出土的需求，从而有效地克服了早青低温干旱或低温高湿对播种保苗带来的不利影响。

苗床内水分适宜，满足了种子发芽出土的需求，从而有效地春服了早青低温干旱或低温高湿对播种保苗带来的不利影响。

苗床内播期可提早20~30天，不仅实现了棉苗早、全、齐、匀、壮、还有效地延长了生育期，为以后棉花早发早熟奠定了基础。

移栽时可按计划行株距栽苗，实现了全苗密植，有效地解决了直播棉存在的出苗不易、保苗也难的问题。

（2）有利种植制度改革。

作物育苗移栽能提前播种育苗、增加有效面积、延长生长期保证按时成熟，移栽的作物根系发达、茎杆粗壮、成熟一致抗倒伏、产量高。

黄河流域的两熟棉区，大多实行麦棉套种。

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2~4成。

　　同样，在长江中下游地区，麦子，油菜均为满幅种植，不预留棉行。

麦、油收获后，通过移栽棉花的方法，实现了提高复种指数，一地两收，麦棉、油棉双增产，大大提高了农民的经济收入。

（3）有利于增强棉花抗逆力，盐碱为害。

是盐碱地植棉的主要障碍。

黄河流域棉区的次生化盐碱地和沿海盐渍土，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2~3成。

因此，棉花已成为改良利用盐碱地的先锋作物。

长江流域的稻棉轮作区，由于稻茬土性较冷，土质透气性较差，第一年播种棉花很难出苗，而且迟发晚熟。

采用育苗移栽能够有效地解决直播棉难于保全苗和棉棵迟发晚熟带来的产量低、品质差等问题。

（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，生育器增长，产量增加，经济效益显著，这是众所周知的。

但是人工栽苗存在着保苗率低、栽植均度差和成活率低等缺陷，不能完全发挥出玉米育苗移栽后产生的巨大增产优势，另外巨大的劳动强度也使那些棉花种植户难以忍受，为实现棉花育苗移栽规模化，必须实现机械化。

2、移栽机械的国内外现状

我国在旱地栽植机械方面的研究开发工作始于六十年代，七十年代开始研制裸根苗移栽机，最早用于甜菜移栽，八十年代研制成半自动蔬菜移栽机。

近几年来，随着育苗技术的发展以及劳动力成本的上升，推动了栽植机械的研制开发工作，又出现了新的栽植机械。

但从总体上讲，目前我国研制使用的移栽机械都是半自动式的，全自动移栽机械因结构复杂，成本高而处于研究起步阶段。

目前国内主要采用人工移栽的方法，根据使用的移栽工具不同主要有扎孔移栽法、鸭嘴移栽器移栽法、垄上开沟法和穴栽法等。

无论何种人工移栽方法，都存在劳动强度大、生产效率低、移栽质量不能保证等问题。

我国是个棉花种植大国，棉花生产在国民生产总值占着相当重要的作用，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。

国外已广泛采用机械化移栽方法，如钳夹式移栽机、吊杯式移栽机和导苗管式移栽机。

所以虽然国外农民比较少，但是他们却能够大量种植棉花，实现利润增值的目的。

尽管当前我国对移栽机的研究设计投入了大量的人力和物力，进行了大量的研究，也研制出不少机型，如中国农业大学研制的2ZDF型导苗管式移栽机，黑龙江农垦科学院研制的2Z-2型玉米移栽机，山东泰安研制的2ZM-2型和2ZM-2A1型棉花移栽机，黑龙江农业机械科学院研制的2ZX-2型悬挂式秧苗移栽机和2YZ-1型烟苗移栽机及四川研制的2ZYS-4型油菜移栽机等，但型号繁多，形式各异，没有统一的标准，“三化”程度低，甚至钵型也各不相同，不便于育苗移栽技术的发展。

另一方面，目前移栽机的机型和技术都不很成熟，都存在着诸如栽植手劳动强度大、作业速度满足不了农艺要求、机具可靠性以及育苗、配水等措施不配套等问题，从根本上限制了该技术的进一步推广与应用。

国外本世纪30年代就出现了手工喂苗的移栽机具，50年代研制出多种不同结构型式的半自动移栽机和简易制钵机，到80年代，半自动移栽机已在生产中广泛使用，制钵机已成系列。

十多年来，又研制出多种全自动移栽机，使育苗过程实现机械化·工厂化和设施化。

事实上，目前国内研制的部分移栽机在性能方面与国外目前广泛采用的移栽机的性能几乎机同，但是，国外的移栽机与育苗技术已成为一体，密不可分，因此应用广泛。

移栽机的研究开发应当仍以半自动为主，半自动移栽机尽管栽植速度不快，还需要一定的辅助工，但是它结构简单、价格低、适应性好、使用方便，适合我国国情。

移栽机研究开发不应当单纯追求自动化和高速度。

事实上，目前发达国家的移栽机也是以半自动化机型为主，全自动化仍然处于研究开发阶段。

国内移栽机械目前研究开发的重点，仍应放在半自动机型方面，形成标准化、系列化和规格化，以满足农业生产的不同需要。

许多作物的移栽要求比较特殊，需要开发专用移栽机，国内在这方面存在空白。

另一方面，应当注意移栽机的通用性，一机多用，提高移栽机的利用率。

降低移栽机成价格，必须充分发挥现代大工业的特点，选择性能优异的产品，进行批量生产，降低移栽机成本。

3、设计方案的选择

移栽机械是育苗技术的关键设备。

只有移栽技术过硬，才能降低制造成本，成本降低了才有可能使移栽机械得到普及。

我国在70年代中期就研制了第一台玉米移栽的机械之后继续投入大量的精力和人力。

又开发和引用了多种适用于蔬菜，棉花，玉米，甜菜等经济作物的栽植机械，但均因为育苗技术太落后，配套性能差，综合效益低等原因，均未得到推广应用。

近几年来，随着育苗技术的发展以及劳动力成本的上升，推动了栽植机械的研制开发工作，又有多种新型栽植机的出现。

但从总体上讲，目前我国研制使用的移栽机械都是半自动式的。

全自动的移栽机因结构复杂，成本高，而仅处在研究起步阶段。

而从国外进口的移栽机械又由于和中国的农业大环境不能够很好的融合而没有得到认可。

所以为了推广棉花的种植，提高农民种植的积极性，就必须有一种价格既经济又能够大大降低农民的劳动强度的移栽机的出世。

为此，我们可以从国内外现有的移栽机入手，取其精华，优化设计。

归纳起来，我国研制的或使用的半自动的移栽机及国外的移栽机不外乎有以下几种结构形式：

3.1钳夹式移栽机

依靠人工将秧苗喂入到在转动轮上的钳夹，秧苗被夹持着强制性随着转动，到达苗沟时，钳夹张开，将秧苗插入到土层之中。

随着秧夹的转动，秧苗和秧夹就会被分开，于是秧苗被栽植到土壤中。

这种机械的结构简单，株距和栽植深度稳定，但作业速度低，一般为30～45株/分，而且容易夹伤秧苗，栽植的秧苗容易倾倒和被土壤埋没。

这种机型由于栽植速度慢而没有得到推广应用。

钳夹式移栽机典型代表是1979年山西省运城地区农机所研制的2ZMB-2型钵苗移栽机。

3.2链夹式栽植机

工作原理与钳夹式移栽机相似，栽植部件安装在环形链条上，秧苗由人工喂到链夹上，由链夹将秧苗栽植到土壤中。

由于只改变了传动方式，因此其性能与钳夹式移栽机相同。

如黑龙江省农垦科学院2Z-2型玉米钵苗移栽机。

3.3挠性圆盘移栽机

此移栽机的主要特点是夹持秧苗可以不受钳夹或链夹数量的限制，因此对株距的适应姓能好。

人工将秧苗放置到两片可以变形的挠性圆盘内，由圆盘的转动将秧苗栽植到土壤中，完成栽植过程。

圆盘一般采用橡胶材料制成，结构简单实用，但株距和栽植深度不稳定，也容易出现埋苗。

同时，挠性圆盘的受命较短。

如新疆农科院农机所的2ZT-2型纸筒甜菜移栽机。

3.4吊篮式移栽机

吊篮式移栽机主要适合钵苗移栽，由人工将钵苗放入到型如吊篮式的栽植爪内，栽植爪随着机构转动，当快要到达投苗点时，栽植爪开始被强制性打开，钵苗开始脱落，在拖拉机的前进速度和钵苗的下落速度的合成速度在水平方向等于零时，钵苗开始被定点栽植（当然，这种现象只可能在理论上实现，我们所要做的就是使钵苗的栽植时刻尽可能的接近这个点）。

随着撞在偏心圆盘上的栽植爪进入开沟器开好的沟内。

此时。

在固定轨道的作用下。

栽植爪的下部张开落下并立即被覆土定植，而栽植爪在离开固定轨道后自动关闭。

3.5导苗管式移栽机

在前面的几种移栽机中秧苗或钵苗的运动都不是自由的，鸡都是被强制性做着运动，所以很容易伤到苗，而导苗管式移栽机与上述几种移栽机相比较就有所不同了。

秧苗在导苗管式移栽机的运动是自由的，不是强制性的，因此不易伤苗。

另一方面，喂入器是由多个水平转动的喂入桶或者是较长的输送带构成，人工喂苗时，不必像上述移栽机一样逐个喂入。

人只需往喂入器里面不断的放苗即可保证露苗现象的发生，所以其喂如速度可以大大提高，作业速度能达到每分钟60－70株，比钳甘式移栽机提高30％－50％。

这种移栽机的优点是速度快、效率高，但缺点也很明显，那就是不易控制钵苗的栽直质量且结构比较复杂。

如中国农业大学的2ZDF型导苗管式移栽机。

3.6带式栽植机

带式栽植机由水平输送带和倾斜输送带组成，两带的运动速度不同，钵苗在水平输送带上直立前进，在水平输送带末端翻倒在倾斜输送带上，运动到倾斜输送带末端，钵苗翻转直立落到苗沟中。

这种栽植机机构简单，栽植频率高达240株/分，但是，在工作可靠性方面需要进一步改进。

如山东工程学院的2ZG-2型钵苗移栽机。

目前的移栽机由于大部分是半自动化，且是人工喂钵，栽植速度有限，喂入频度不能超过60株/分，否则就会使人感到紧张，容易出现漏苗现象，劳动强度大，生产率不高，仅为人工栽植的2~5倍。

全自动化移栽机，理论上可以提高喂苗频率，但由于结构复杂，制造成本高，而且对育苗技术要求高，因此，仍处于试验阶段。

移栽质量不稳定，尤其是没有扶苗装置的移栽机，秧苗的直立度、株距、深度等都不能完全达到农业技术要求。

通过调查研究，得知农民在移栽棉花的过程中遇到的最大问题不是移栽的速度，而是来回往返的挎苗所消耗的时间和精力，尤以时间问题更为突出。

众所周知，适合棉花种植的时间前后也就是十几天，这还要老天爷的照顾保佑，万一来一场狂风暴雨，那后果可就不堪设想了。

半自动移栽机尽管栽植速度不快，还需要一定的辅助工，但是它结构简单、价格低、适应性好、使用方便，适合我国国情。

所以移栽机研究开发不应当单纯追求自动化和高速度。

鉴于此，作者本次设计的主要目的是降低农民的劳动强度，所以这套移栽机械并不追求高速度，而是以保证移栽质量为前提。

综合比较以上几种机具，作者从最优的角度出发设计出了一套集吊篮式移栽机和链夹式移栽机优点的机械。

4、机具的机构特点

4.1整机机构特点

图1移栽机机构图

（1）拖拉机后轮

（2）钵苗架（3.地轮（4）座位（5）链轮43（6）链轮17

（7）链轮17（8）链轮17（9）开沟器（10）吊杯（11）覆土板（12）镇压轮

工作原理：

工作时，由拖拉机后轮

（1）驱动，带动后面的机构前行，同时，地轮（3）在驱动力的作用下转动，带动和地轮（3）同轴的链轮，然后此链轮带动链轮43（5）转动，同链轮43同轴的链轮15被迫转动，继而将力传给链轮17（6），于是放有棉花钵苗的吊杯（10）在链轮（6），链轮（7）和链轮（8）的共同作用下转动。

当到达图示位置时，吊杯在强制力的作用下打开，将钵苗放入由开沟器（9）开出的沟内，随后在覆土器（11）的作用下钵苗被固定，然后在镇压轮（12）的作用下，钵苗被牢牢压实，完成栽植工作。

为使结构简单，在工作过程中，由坐在座位（4）上的人将放在钵苗架

（2）上的钵苗放到吊杯里面。

根据拖拉机的速度和链条的长度，将吊杯设计成共六个均匀分布在链条上。

4.2主要技术参数

作业行数1行、2行

挂接方式悬挂式

配套动力8.8KW轮式拖拉机

行距60——100cm（可调）

株距35cm

送苗方式人工送苗

4.3主要工作部件的结构特点及作用

4.3.1地轮

地轮在移栽机的整个工作过程中起着举足轻重的作用，首先地轮起到驱动力的作用，地轮大多由一些具有凹凸不平花纹的轮胎或者是放有一些爪钢制品，其目的就是能够牢牢抓住松软的土面，将力传给后面的机具。

由图1可知拖拉机带动整个机具前进，在此过程中，地轮被迫转动，从而将转矩经过链轮逐次传给吊杯，使吊杯转动，于是坐在座位上人就可以轻松的将钵苗放入吊杯中，继尔使移栽机的循环使用成为可能。

其次，地轮还起着仿行的作用，由于受工作环境的影响，移栽机主要在凹凸不平的土地面上工作，当通过较陡的坡或者是碰到沟时，容易出现漏栽和重栽的现象，对种子的使用是一种浪费，而当移栽机的仿行效果好时，这种现象就不会出现。

所以移栽的效果和仿行的程度有着直接的影响。

通过对大量资料的整理和实践证明，地轮和开沟器离的越近，仿行效果越好。

为此，将移栽机的地轮和开沟器设计的较近。

4.3.2开沟器

开沟器是移栽机的主要工作部件之一。

它由切刀、开沟器两侧板、小铧、铲柄和支撑杆等组成，其特点是开的沟较深，且窄而直。

作用是回土快、回土多，开沟器一过，土马上回到沟里，有利于对苗进行覆土，对栽苗非常有利，此种开沟器在移栽机械中是较理想的开沟器。

在开沟器前端设有一个切刀，作用是切开土壤，减少工作阻力。

小铧的表面是推开表层干土及杂草，防止干土和杂草进入开的沟内，产生夹干土现象，使钵苗的成活率大大提高，翼板的作用是通过调整长短使钵苗在最佳的时间段落入开沟器开出的沟内。

为了扩大移栽机的使用范围，设计整个开沟器在框架上的高低位置、前后位置均可调。

4.3.3镇压轮

镇压轮也是移栽机的主要部件之一。

工作时通过地面与镇压轮的摩擦从而产生一推动镇压轮前进的力，镇压轮呈对称倾斜分布，设置在开沟器后端，其作用是强制性往中间挤土并且压实苗眼土壤。

镇压轮倾斜越大，往中间挤土的能力也就越强，苗眼周围的土壤也就越结实。

两镇压轮之间的距离越大，越不容易将苗眼周围的土壤压实，但镇压轮之间的距离过小时，又有可能伤到钵苗。

因此，根据实验确定出镇压轮与地面之间的夹角为30度时，间距为80cm时，镇压效果最好，苗眼两侧的土壤挤压的越结实。

4.3.4覆土器

覆土器是棉花移栽机械的主要部件之一。

工作时，覆土器可以将开沟器开出的土聚拢到一块，对钵苗进行覆土定植，以便使后面的镇压轮可以将钵苗压实，保证钵苗的栽植率。

虽说覆土器只是由两快板构成，但里面有着相当的学问，首先是覆土板和地面