2ZG一2型半自动钵苗栽植机的设计与试验
第 1d卷
2000年 9月
山 东 工 程 学 院 学 报
Journal of $bandong In~tfiutc of Technology
Vo1．1 4 Ⅳ 0．3
Scpt．／2000
2ZG一2型半 自动钵苗栽植机的设计与试验
耿 端 阳 董 锋 汪遵 元
山东工 程学院 ，山东淄博255012
摘 要 通 过 理论 分析 ，确 定 7 2zG一2型 半 自动锌 苗栽植 机 各主要 结构 参数 的设 计 方 法 ，
井 在 实践 中得 到进 一 步的验 证 。对 同类产 品的设 计有一 定的参考价值 ，为推 广 机械化钵 苗栽植
机 吴 打 好 7一 定 的 理 论 基 础 。
关键词 ，苎堕，三[些直董 22 z型，{ 勺字 ， 鼋 ．
中图分类号 ：S223．94 文献标识码 ：A
前 言
工厂化育苗移栽作为一种现代化的增产技术，其经济效率和社会效益越来越受到人们的重视 ，从而带
动国内栽植机的研究也越来越多。为此，笔者通过近几年的试验研究，从理论上分析了半 自动钵苗栽植机
的工作过程 ，提 出了该机具各主要结构参数的设计方法。
l 半 自动 钵苗栽植机 组成 及工 作原理
半 自动钵苗栽植机由护板 ，输送带 ，分钵器 ，扶正器，苗盘导轨 ，导苗管，开沟器 ，覆土装置 ，镇压装置等
组成 。如下 图 1所 示 。
本机具与12马力小四轮拖拉机采用悬挂式连接 。其动力传递路线如下 ：随着拖拉机的前进 ，作为整机
动力源的地轮以链传动方式带动驱动输送带的链轮，该链轮一方面带动输送带进行运转 ，另一方面 ，带动
分钵器进行分钵工作。工作过程 如下 ：由栽植手将苗盘上成行的钵苗依次送上输送带，钵苗在输送带与左
右护板组成的通道 内连续输送到分钵器前时，被分钵器销轴挡住并在此等待。为了保证栽植时株距均匀统
一
， 分钵器销轴在地轮动力作用下定时开启与关闭，使在此等待的钵苗随分钵器销轴的开启每次通过一
个 a通过的钵苗被输送到输送带末端时 ，在扶正器作用下以直立姿态导入导苗管 ，并栽入 由开淘器开 出的
平整松软的苗床上，最后经覆土、镇压完成整个栽植过程 ；而未通过 的钵苗继续在分钵器前等待。在此期
间 ，栽植手完成移盘 、换盘并将钵苗送上输送带，保证后续送上的钵苗可以追上在分钵器前等待的钵苗 ，以
确保分钵器前时刻都有要通过的钵苗 。
2 各 主要工作部 件的设计
由于钵苗喂入 、输送、分钵等直接决定了机具的作业速度和作业成本 ，如果喂入速度过高，则栽植手 的
工作强度太大，且输送带速度高 ，导致输送带上的钵苗可能出现翻倒现象 ，甚至终断机具的正常工作 ；如果
喂入速度过低 ，则 限制了机具生产率 的提高 ，加大了作业成本 。其钵苗的喂入、输送、分钵 和扶正装置如下
图2所示 。
收 文 13期 }2000一 O8一O9
作者筒舟：耿端阳(1959一)·男(汉)，陕西澄城人，山京工程学院设备及自动化系讲师，中国袁大在读博士，从事新型农机具开发与研究
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第3期 耿端阳等 ：2zG 2型半 自动钵苗栽植机的设计与试验 35
1开沟器 I 2．覆土器 I 3．地轮 I 4．导苗管；5．扶正器 I 6．机架7．分悻器
器 I 8．护板 ；9．苗盘 架；1O．输送带 Il1．穆盘架 I12．镇压轮l13．座位
图l 2zG一2型半 自动钵 苗栽植机 鳍构示 意 图
2．1 辅送 带速 度 的确定
1．导苗管 I 2．扶正 器 I 3．传动轴 l 4 凸轮 I
5．分钵器错轴；6．输送带 I7．护板 I 8．苗盘
图2 钵 苗喂 八 机 构 示 意 图
首先 根据 机具 设计作业 速 度 Z株 ／分 钟 ，钵苗 直径 为 也，则输 送带 最小速 度 为 = 。考虑 苗钵 输送
过 程 的打滑 因素 ，则
dZ也
一
这里 m 为输送带的速度 ，m／s； 为考虑打滑因素输送带速度 ，m／s；a为钵苗与输送带问的打滑系数 ；Z为
机具作业速度 ，株 ／分 ；巩为钵苗底部直径，m。
为了保证株距均匀统一 ，要求钵苗在分钵器前有 一定的储备量 ，即任何时候都有等待的钵苗准备通
过，故要求输送带必须大于钵苗栽植速度 ，以便后续钵苗能在分钵器前所有钵苗通过之前及 时跟上 ，故输
送 带 实际 速度 为
Psj = 一
式中， 为输送带储备系数，一般取 1．5～ 2。
又 由于输送带速度过高 ，钵苗由于分钵器销轴的阻挡会出现在输送带上翻转的现象 ，影响机器的正常
工作，故输送带速度必须保证钵苗的平稳输送。根据多次试验发现 ： < 0．2m／s，即可满足要求 。
2．2 输送带工作有效长度的设计
为了保证分钵器前有 个钵体时，栽植手开始喂人的钵苗能追上前面的钵体，则 个钵体全部通过分
钵 器 的时 间为
．
Z Z
一 丽 x 丽
在 此时 间 内 ，输送 带走过 距离 为
s= ％ = 百aBZd,× 一
这里 ，8为输送带分钵器到后带轮的有效距离，m
2．3 带轮速 度 的设 计
带轮 速度 为 ，带 轮半径 为 (m)，皮带 厚度 为 d(m)，则 ：
21r(r+ d)~／60= V,j： pZd ／60 ； 一
考 虑 d《 ，则上式 变为
aBZdb
2．4 分钵器开启时间的设计
为了保证分钵器的销轴每开启一次正好通过一个钵苗，则开启时间为
也 也 60
～ 一 ?
a．BZd~／60
由于本机所适用的钵体都为圆柱形或圆台形，这样考虑栽植过程的实际情况，如可能有些钵体出现残
钵 ，或者出现跳动等不可控制 因素，根据试验情况，一般设计分钵器开启时间略小于 。即
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36 山 东 工 程 学 院 学 报
= (O．9～ 0．8)
2．5 扶正器角度的设计
通过分钵器的钵体 ，要顺利被栽植在田间，还必须经扶正器扶正 ，使其以直立姿态导入导苗管。故其角
度对能否保证机具的连续工作 和钵苗的栽植率有很大影
响。这里 ，我 们以作 图方 式 确定 了扶正 器 的位 置 和倾 角 。即
首先根据试验求得钵体与输送带之 间的摩擦 角 ，然后以
该方 向做带轮 的切线 ，连接切点与带轮 中 C,-，并以此线为钵
体 中心线 位置 作钵 体 图形 ，延 长钵 体下端 的边长 ，即为 扶正
器 的位置 ，如 下 图 3所示 。
工作 时 ，当带 轮转 至如 图所示 位置时 ，即钵体 底部 与水
平面之 问的夹角等于钵体与输送带之间的摩擦角时，钵体
开 始下滑 并 翻转 ，此 时 ，钵 体上 部 正好 被 扶正 器挡 住 ，从 而
使钵体绕 菠点发生转动 ，当转至直立位置时，钵苗基本完全
脱 离输送 带 ，从而 在重 力作用 下进 入导苗 管 。
2．6 导苗 管 的设计
1．导苗 曾；2护板 ；3．扶正器 {4．钵苗；5．带轮 ；￡辅进带
围 3 扶 正 器 扶 正 钵 苗 示 意 躅
机其作韭过程，当导苗管倾角不台适时，下落的钵体会在其 内发生碰撞 ，一方 面降低了钵体 的下落速
度 影响株距台格穿，另一方面 由于碰撞必然带来钵体翻转，从而可能导致导苗管的堵塞 。根据导苗管、钵
茁部艇机器一起运动 ，目 具有相同的牵连速 度，且钵苗从扶 正器处落下时水平分速度基本为 O，这样钵体
在导苗管内的运动(相对导苗管而言)基本为 自由落体运动 ，所以导苗管的方 向与钵体 自由下落的方 向一
致可以避免钵体与导苗管的碰 撞，即导苗管的倾角设计为与地面夹角为 90。。
3 试验及 结果分析
根据 以上 设计 方 法 ，对影 响作业 质量 的各主要 因素 进行 了实验 ，试 验 结果记 录如 附表 。
由以上数 据可 以看出 ，导 苗 管堵 塞情 况
与分钵器开启时间及 扶正器 角度有很
大 关 系 主 要 因为 当分钵 器 开 启时 间太
短 时 ，如 果 扶 正 器 角 度 太 大 ，则 扶 正 时
问太 长 ，造 成钵 体 翻 转 角度 太 大 ，导 苗
管 堵 塞 ，机 器 无 法 正 常 工 作 ；如 果 扶 正
器 角度 太 小 ，则 起 不 到 扶 正 作 用 ，也 会
造 成 导苗管堵 塞 。当分钵 器开 启时 间太
短 时 ，如果 扶 正 器 角 度 太 大 ，直 接 堵 塞
导 苗管 ；如果扶 正器 角度太 小 ，则由于
分钵器每次开 启一次可能出现通过两
个 钵 体 ，所 以导 苗管 也会 出现 堵塞 现象 。而当分 钵器 开 启时 问与扶 正器 角度 都接 近 理论 设 计值 时 ，各项 评
价指标不仅满足农艺设计要求 ．而且基本达到最佳值。
4 结 论
采用上述方法设计的半 自动钵苗栽植机 ，经过几年的试验验证 ，不仅满足各项农艺技术要求指标。而
且具有结构简单，工作可靠 ，栽植率高 ，株距均匀，作业速度快等特点。当然 ，机械化钵苗栽植工 艺是一个系
统 工 程 ，它 的 工作 环境 与作业 对象 又特别 复杂 ，所 以要使 本机具 能够 得到 进一 步 的 推广 应 用 ，还 需 要与 其
它 环节 进一步 协调 起 来 ，才 能保证钵 苗 栽植机 械化 的顺利进 行
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第3期 耿端阳等 ：2zG一2型半 自动钵苗栽植机的设计与试验 37
参 考 文 献
：1] 耿端阳等 ·2zG一2型钵苗栽植机的改进研究 -农机与食品机械 ·1999(L) 25
E2- 董锋等 ·2zG一2型带式喂人半 自动钵苗栽植机 的研制 ·农机与食品机械 ，1998(5)：21～23
Design of M odel of 2ZG——2 Semi——automatic crop seedling transplanter
Ge叼 Duanyang Dong 9 W ang n
(Sha~dong Insm te of TechnoloKy．Zibo255012．China)
Abstract Design methods for all the main structure parameters of the subject machine wolfe determined throu Bl1 theoretical anal~
s and confirmed by years‘of experim entation． The design mechanism ca n bc applied to design ing of units of s[m ilar nstL1]rc ·A thec~
retica l basis m s thus lald for generalization of mechanized seed Ling transplanters．
Key W 0rds transplater．seedling．work shop seedling culture
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