水稻工厂化育秧流水线的播土器设计方案.docx
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1、摘要水稻工厂化育秧流水线的播土器设计摘 要水稻工厂化育秧技术是我国水稻栽培技术的发展方向,而研究设计育秧设备,是推进该技术不断发展的技术措施之一。工厂化育秧包括播土、播种、覆土、洒水等主要生产过程,通常认为播种作业是非常重要的过程,但是,播土作业同样是育秧过程中不可缺少的重要环节,由于传统的育秧过程中每穴种子数多,对播土与覆土要求不十分严格,随着超级稻育秧技术兴起,每穴种子数减少,播种精度提高,对播/覆土要求十分严格,如播土厚度不均匀将影响育秧质量。 本文简要的介绍了国内外的育秧技术的发展情况和国内现有的播土装置的构造优缺点,分析并提出现有播土装置的缺陷,设计出新型播土装置,并对此进行了全面的
2、理论分析与研究。本文的研究结论如下: 1)系统地介绍了我国现有播、覆土装置的研究现状,详细的分析了它们的结构特点和不足,在此基础之上,研制出一种排土稳定均匀的播土装置,选取 V 形推土片大直径滚筒作为排土部分的关键部件。 2)确定了 V 形推土片大直径滚筒播土装置的滚筒结构参数、V 形推土片的结构参数和分布情况。利用土壤与钢的摩擦角和摩擦系数,确定了土箱排土口位置、导流板与水平面的夹角 和挡土板的结构、位置参数。从理论上建立了滚筒转速与生产率、播土厚度、V 形推土片宽度时间的数学模型,建立了排土量与滚筒转速、V 形推土片参数之间的数学模型。利用 CATIA 软件装配模块建立了播土装置的 3D
3、模型。关键词:水稻;秧盘育秧;播土装置;工厂化育秧IIAbstractDesign of Spreading Soil Device for Factor Rice Seedling-NurseryAbstractThe technology of Factory Seedling-nursery is the development direction of the paddy cultivating technology in our country, to research and design the seedling-nursery device is one of the most
4、 important methods to impel the seedling-nursery technology to develop unceasingly. Factory Seedling-nursery is made up of four processes which are Soil-spread, Precision seeding, Soil-cover and Water spray. In the usually opinion, the most important process is the Precision seeding, but the process
5、 of soil-spread is also essential to the seedling-nursery. With the development of the technology of super paddy seedling-nursery, the number of the seeds in per hole is decreased and the seeding precision is enhanced, so it is much strict to the processes of Soil-spread and Soil-cover, the quality
6、of seedling will be reduced if the thickness of soil in the tray is not uniformity. Based on the comprehensive introduction to the structural characteristics of seedling development of domestic and foreign technology and the existing domestic broadcast equipment on the basis of soil analysis and poi
7、nted out the deficiencies of the prior sowing soil means proposed new sowing soil means, and this conduct theoretical analysis and systematic research. Research conclusions are as follows: 1) On the basis of introducing the research condition of the soil-spread and soil-cover devices in the internat
8、ional and domestic countries by the numbers, and analyzing their structure characteristic and shortage in details, the purpose of the research in the thesis was putted forward: a spreading soil device which spreads and covers soil steadily is developed, the large diameter drum with V-shaped tablet a
9、s the soil-spread components of the spreading soil device is chosen. 2) The sizes of the lager drum with the V-shaped tablet were confirmed, and the distribution of the V-shaped tablet on the film of the drum was also confirmed in order to ensure the spreading soil device to spread soil continuously
10、 when the drum rotates slowly. Made full use of the friction angle between soil and steel, the position of the soil box placket, the gradient of the soil-lead board was confirmed. In order to prevent the soil splashing, a block was designed. The thesis set up the mechanics model that indicates the r
11、elation between the rotate speed of the drum and productivity, the thickness of the soil in the tray, the width of the V-shaped tablet, and set up the mechanics model that indicates the relation between the volume of the soil expelled from the soil box per second and the rotate speed of the drum, th
12、e sizes of the V-shaped tablet. On the basis of the Pro/E software, the 3D siMULation model of the spreading soil device was set up.Key Words: Rice;Seedling Trays;Spreading Soil Device;Factory Seedling-nursery - 6 -目录目 录摘要IAbstractII1 绪论- 1 -1.1 课题背景- 1 -1.1.1 水稻的生产情况及意义- 1 -1.1.2 水稻的主要种植模式及分布区域- 2
13、-1.1.3 水稻种植技术的多样性- 3 -1.1.4 所设计的播土装置的目的与意义- 3 -1.2 播土装置国内外发展现状- 4 -1.2.1 国外研究现状- 4 -1.2.2 国内研究现状- 4 -1.3 研究内容- 5 -2 水稻秧盘育秧精密播种流水线的工作原理- 7 -2.1 总体结构- 7 -2.2 播土装置的整体结构方案确定- 7 -2.3 工作原理- 8 -3 播土装置的结构设计- 9 -3.1 排土结构的设计- 9 -3.2 导流板设计- 18 -3.3 挡土板设计- 19 -4 CATIA 的播土装置 3D 实体建模- 20 -4.1 零件- 20 -4.2 播土装置总装图-
14、 21 -5 结论- 22 -参考文献- 23 -致谢- 25 -绪论1 绪论1.1 课题背景1.1.1 水稻的生产情况及意义在世界粮食安全中占有极其重要的地位的粮食作物是水稻。亚洲是世界最大的水稻种植区,世界水稻总产量的92来自于亚洲,美国是北美的主要水稻生产国,欧洲最大的水稻生产国是意大利。中国是世界上最大的水稻生产国,水稻年平均种植面积约3000万公顷,占全国谷物种植面积的30左右,世界水稻种植面积的20左右;水稻也是我国最主要的粮食作物之一,稻谷总产量近2亿吨,占全国粮食总产的40,占世界稻谷总产的35,稻谷平均单产6.212吨公顷,我国有近60%的人以稻米为主食,每年直接消耗大米1.
15、3亿1.4亿吨,同时水稻深加工产业也日益兴起,例如一种高档营养保健食用油是由米糠油加工而成的,在美国市场上价格是橄榄油的3倍,而且其中还富含人体所需的多种维生素、工业用原料及饲料,进行多种产品精深加工,带来巨大的经济效益,加工后的副产品的价值已引起世界各国的重视,因此水稻生产在推动世界的经济发展方面占有重要地位。 水稻是我国种植面积最大、单产量高、总产最多的粮食作物,水稻生产在我国粮食生产中占有极其重要的地位。加快发展水稻生产的机械化,减轻水稻生产的劳动强度,降低生产成本,增加产量和收益,是提高水稻综合生产能力,保障我国粮食安全的一项战略措施,对推动现代农业和社会主义新农村建设具有重要意义。目
16、前,美国、意大利、日本、韩国的水稻生产机械化水平均已达到97%以上,实现了水稻生产全程机械化。国内外的实践证明,水稻生产全程机械化具有如下显著优点: 1)效率高 步进式和乘座式插秧机作业效率分别是人工栽插的11.5倍和30倍;机抛效率是人抛的25倍,是人力插秧的120倍;机直播人均生产率比手插高30倍;联合机械化收获作业效率是人工的4060倍。 2)省工节本 水稻机械直播比人工栽插可节省成本约750元/公顷;机械栽插比人工手插平均节约成本450元/公顷左右;机械收获较人工收获节省成本300元/公顷。 3)减少损失、增产增收 联合机械化收获总损失率低于5%,比人工收获减少损失8%左右;机插秧比人
17、工栽插平均增产达5.3,提高单产375公斤/公顷以上;低温干燥可减少霉烂损失4%以上。 4)提高稻米品质 水稻机械化能实现标准化作业,按照农艺技术要求精确控制各环节作业质量,为无公害米、绿色大米、有机米生产提供保障。 因此,大力推进水稻生产机械化,是解决水稻生产劳动力短缺问题,抵御自然灾害的影响,增强水稻生产防灾减灾能力,保障水稻生产增产增收,稳定水稻生产,实现水稻生产节本增效,提高水稻生产的劳动生产率和水稻综合生产能力,保证粮食安全,增加农民收入的现实之需,迫切之举。发展水稻生产机械化,改善农民生产条件,提高农民生活质量,促进农村劳动力向二、三产业转移,是加快农业现代化进程,促进城乡统筹协调
18、发展,推动水稻主产区现代农业和社会主义新农村建设的必然要求。近年来,我国水稻生产机械化发展很快,到 2007 年水稻总体水平约为 32.6%左右,总体趋势是南方比北方低,农村比农垦低,黑龙江垦区水稻综合机械化水平达 84%。但与三大谷物比较偏低(小麦生产机械化水平已达 81,玉米生产综合机械化水平为 40%),其中种植和烘干机械化水平明显偏低,从 2004 年以来,我国水稻生产机械化的具体情况见表1.1。根据全国水稻生产机械化十年发展规划(2006 年2015 年)的目标:水稻优势产区生产机械化水平达到 70以上,基本解决种植与收获两个环节机械化问题,有条件的地方应率先实现水稻生产全程机械化,
19、而且到2020 年全国基本实现水稻生产全程机械化,为了实现这个目标,水稻种植机械化需要大力发展。表1.1 水稻生产机械化现状及目标年份整地水平种植水平田间管理水平收获水平烘干水平总体水平20045.8%20057.1%33.5%200637.6%200760%8%50%35%10%32.6%201070%20%55%50%201585%45%80%70%1.1.2 水稻的主要种植模式及分布区域进入20世纪中期,随着世界水稻种植业的发展,水稻种植机械化取得了长足的进步,种植模式日趋多样化,直播与育苗移栽成为水稻种植机械化的两种主要形式。 直播是美国、澳大利亚、意大利以及其它一些欧洲国家水稻种植的
20、主要形式,它具有作业效率高,劳动强度低,生产作业成本低,尤其是节省水资源等显著特点,因此适合于大规模种植。 育苗移栽是亚洲水稻种植的主要形式,主要包括插秧、抛秧等方法。日本水稻插秧机械科技水平一直走在世界的前列,20世纪80年代,日本全国基本形成了统一的水稻栽培模式,育秧、插秧机械已实现了系列化、标准化,到1990年水稻种植机械化水平达到98%。韩国起步较晚,但机械化发展迅速,已有赶超日本的趋势,1996年机插面积达种植面积的97%,泰国也已基本实现插秧机械化。 在种植模式上虽然国外经济发达国家均实现了单一的机械化模式,如美国、澳大利亚、意大利实现了直播机械化,日本、韩国选择了以机械插秧为主的
21、移栽机械化;而我国则由于稻作区域及其相应的种植制度差异,没有统一种植模式,种植模式处于多样化。如新疆、宁夏、上海、浙江以直播为主,内蒙、黑龙江、吉林、辽宁等省以机械插秧为主,机插秧面积在60%左右,而湖北、江苏等省有较大的抛秧面积,我国水稻各种植模式的种植面积占有量见表1.2。表1.2 我国水稻各种植模式的种植面积情况水稻种植模式直播抛秧插秧种植面积14%26%60%由于我国人多地少,田块小,多熟制生产,受传统精耕细作的影响,目前大部分稻区仍然采用人工种植技术,移栽所育秧苗绝大部分是通过人工经验撒播,秧盘育秧播种的机械化水平基本为零。为此,在水稻种植模式以育苗移栽为主体的基础上,提出了水稻种植
22、机械化的发展重点将以机械插秧为主,在适宜地区发展精少量机械直播和钵体苗机械有序移栽、抛栽,水稻机械化育秧将以精密播种技术为基础,采取软(硬)盘育秧等田间低成本秧盘育秧技术,在育秧季节气温较低的北方稻区采用简易设施(棚盘)育秧技术,有条件的地区发展育秧中心,开展工厂化育秧的规模化服务。1.1.3 水稻种植技术的多样性我国不仅水稻的种植模式多样,而且各地适宜种植的水稻品种也有很大差异,浙江、江苏、湖南等省是国内拥有水稻品种较多的省份,按照水稻品种的不同可归为三类:常规稻、杂交稻、超级稻。在精密播种时,受水稻发芽率 影响,不同水稻品种的秧盘育秧播种量要求也不一样,其播量 与成秧率 的关系一般为 =
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