主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 贵州大学     

基本信息

项目名称:
半自动式人力插秧机
小类:
机械与控制
简介:
本产品使用人力半自动插秧,采用链传动,带动四杆机构运动,而四杆结构连接着取秧机构和插秧机构,同步协调运动,巧妙配合,省力省时,效率高;采用船型托盘底座,便于在泥地中穿行,还能平整土地,使脚踩过的地方不至于漂秧,减少空穴率;链条松紧可调动,使得操作者根据发力的大小因人而异,取秧爪张口大小调节,可根据不同秧苗,不同田地每穴插秧株数自定,插秧爪整体位置调节可控制行距。
详细介绍:
1 插秧机构 插秧爪轨迹为一椭圆状,且在插秧过程中有一段急回运动,因此我们选择曲柄摇杆机构,既能满足预订轨迹和急回运动,而且结构简单,便于制作。 而曲柄摇杆机构的摇杆和连杆均能实现急回运动,但是,摇杆的运动轨迹为一段圆弧,考虑到插秧爪将秧插入泥土中有可能在返回的时候将秧带出泥土,造成漂秧,而连杆上的点可满足急插急回运动特性,故选择连杆为最后执行构件。 2 分秧机构 分秧机构要满足的运动为:从秧盒中取出定量秧苗,将秧苗送往插秧爪,从结构上考虑,我们选择分秧机构采用一个回转机构。 3 ,传动方案选取 1组成:手动曲柄输入动力,链轮传动,工作机构(分秧机构,插秧机构)执行指定运动轨迹; 2特点:与摩擦型的带传动相比,链传动无弹性滑动和整体打滑的现象,因而能保持准确的平均传动比,确定分秧机构与插秧机构精确配合,传动效率高,而且链传动链条不需要张得很紧,所以作用在轴上的径向压力较小,而且链传动适合在潮湿的环境中工作; 3确定传动方案:考虑到插秧机构与分秧机构精确配合,故采用二级链传动, 总传动比设计 链条参数 链条型号 节距 (mm) 滚子轴承 D(mm) 排距 (mm) 抗拉载荷(KN) 单排 双排 ISO 06B 9.525 6.35 10.24 8.9 16.9 链轮选取: 确定最大轴凸缘直径d_g=pcot〖180〗^°/z-1.04h_2-0.76 设成人身高为H(男:约1775mm,女:约1659mm), 依据人机工程学,手摇曲柄高度h=6/7H; 人立姿工作托重物的工作范围F=mgcos(π- )≥f 立姿手臂拉力 90---10%mg(体重) 120---15%mg 150---25%mg 180---120%mg 即:男F 【168.75,675】 女F 【139.75,559】(N) 由此可选择115度倾角,适宜拉力为12.3%mg,与人体距离为: 考虑产品总体协调,且有利于人体动力输入. 分度圆直径d= p/sin(〖180〗^°/z) 齿顶圆直径d_a:{█(d_amin=d+p(1-1.6/z)-d_1@d_amax=d+1.25p-d_1 )┤ 齿根圆直径d_f=d-d_1 齿高h_a:{█(h_amin=0.5(p-d_1)@h_amax=0.625p-0.5d_1+0.8p/z)┤ 综合考虑,链轮尺寸定为如下表 名称 符号 计算公式 结果 齿宽(单排) b_f1 12mm 齿侧倒角 b_a公称 b_a公称=0.13p 73 齿侧半径 r_x公称 r_x公称=p 9.525 齿全宽 b_fn b_fn=(n-1) p_1+b_f1 12mm 分度圆直径 d= p/sin(〖180〗^°/z) 28.31 齿顶圆直径 d_a d-d_1 30 秧苗株距与行距,依照陕南本地,行距为25cm,株距为19cm(约)。 本产品为提高效率,依照人机工程学,采用人走一步,转动手摇曲柄一圈,人走一步约 50cm,插秧2株,一级链传动传动比定为1:3.而分秧机构与插秧机构同步运行,周期相同,故二级传动比为1:1. 由此可设定从动轮参数 链轮材料选取: 本产品链轮无剧烈震动及冲击,从节省成本简化工艺考虑选取材料为40钢,采用淬火,回火的热处理工艺,处理后的硬度为40—50HRC。 轴承强度校核: 一级传动: 轴承型号:6202 内径15 基本额定动载荷Cr=5.58KN 基本额定静载荷Cor=2.58KN P=Fv。T=9.55x 5:运动机构设计 本产品所需运动机构为插秧机构与分秧机构 1插秧机构选用曲柄摇杆机构,如图所示 鉴于摇杆运动轨迹单一,所需空间范围大,因此我们选择选用连杆作为插秧机构的执行构件,由 《四杆机构导向机构的设计与轨迹图谱》一书选择适宜轨迹由此确定曲摇机构各杆长尺寸比例为: 曲柄 1 连杆 3.88 摇杆 3.38 机架 1.75 其中横杆与两个插秧爪固连,为便于调整行距,横杆与插秧爪可调范围为20—30cm(即行距),而与之配合的曲摇机构比例定为1: 1 , 各杆长尺寸为: 曲柄 50mm 连杆 193.75mm 摇杆 168.75mm 机架 87.5mm 插秧爪采用倒v型 为确保取秧数量不多不少,尽量避免伤秧,送秧时与插秧爪紧密配合,并且减少秧苗硬接触。分秧上夹子设计为曲面1,在进入秧盒时与非插秧苗有较大接触面,且受力分散于夹子圆弧面,起到保护秧苗作用,而下夹子采用水平面状,与秧盒下表面平行,既保证不与秧苗直接接触,减少损伤秧苗,又能保证不使不取的秧苗掉出秧盒;为了保证取秧数量,夹子的张角大小,最大张口设计为可调,可根据需要选择取秧数量(1-4株),为避免在取秧过程中秧苗散落,在夹子设计中安装弹簧,能确保将秧夹紧,在传递给插秧爪的过程中保持夹紧状态,而在取秧瞬间与递秧瞬间张开,其闭合有弹簧控制,而张开则由与机架相连的凸轮控制在夹子的回转运动中,其回转中心为二级链轮传动的回转中心,有利于减少径向载荷,延长周转副的使用寿命。 取秧夹子与回转杆固接位置定在下夹子,可保证下夹子只与秧盒下表面相切,而无轴向攒动,进而保护秧苗 6:取秧机构与插秧机构的配合 其急回轨迹为彩色一段,为确保秧苗在衔接过程中位置准确,不使秧苗脱落,且对秧苗损伤较小,因此选择在x点配合。此前一瞬间,取秧爪由触发机构控制,爪子打开,插秧爪将秧取走7,机架的设计 机架采用角铁和钢管焊接而成,机架高度依据人机工程学相关知识确定,形状结构简单,便于携带,尽量减轻其重量。 机架尺寸如下: 总长度:120cm 总宽度:70cm 总高度:130cm 重量:17kg

作品图片

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作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

由于近几年国内对农业的大力支持,田间机动化作业逐渐普及,以节省大量劳动成本,我国广大平原地区已采用大型田间插秧机,但在丘陵、山区农业耕作区域,仍处在手工插秧阶段,随着劳动力价值的提升,插秧已成为影响农民增收的一个瓶颈,每年的人力花费占粮食总收入的比重超过10%,而现有的手动插秧机存在以下几点缺陷(一 拔苗、分苗、洗苗特别费工麻烦,失去了机械化的意义.二 不能适合水稻生长的农艺要求,插的浅了容易漂苗,深了不利于秧苗的生长,三 对于秧苗的整齐对无法控制),导致推广困难。而本作品针对上述缺陷作出了改进,采用一次性分秧,可调性控制秧苗深度等特点,简化农田小面积插秧,大大节省人力成本

科学性、先进性

针对丘陵、山区农田面积小,平整度差的特点,本作品以船板为承载浮体,支承机器的全部重量,一般不设行走装置,作业时由人力牵引,使船板在泥面滑行,分秧机构采用秧苗以群体状态整齐放入秧箱,随秧箱作横向移动,使取秧器逐次分格取走一定数量的秧苗,在插秧轨迹控制机构作用下,按农艺要求将秧苗插入泥土中,取秧器再按一定轨迹回至秧箱取秧。为了克服漏插、漂秧和钩伤秧等缺陷,今后将通过对送秧、分秧、插秧等工作机构的改进与创新,继续提高插秧质量和对各种秧苗的适应性。解决了现有的手动式插秧机所达不到的小田作业方式。

获奖情况及鉴定结果

1在陕西理工学院挑战杯院系比赛中顺利过关,进入校内比赛 2在陕西理工学院挑战杯校内比赛中获得陕西理工学院特等奖

作品所处阶段

实验室阶段

技术转让方式

暂无

作品可展示的形式

实物,图片,说明书

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

在我国大部分丘陵山区农田作业中,手工插秧占很普遍,随着日益增长的劳动力成本,这已经成为影响农业发展的一个重要因素,本作品针对目前已有的手动式插秧机,在分秧、送秧以及插秧深度控制方面作出改进,使其更便于操作化,增加其效率,降低其成本,使得产品在广大丘陵山区地带推广,必将会受到广大农民的亲睐!

同类课题研究水平概述

目前年国内插秧机一般分两种机型:手扶步进式和高速乘坐式,手扶步进式的价格较高速乘坐式会有较大的价格差别.高速乘坐式有一次插4行、6行、8行的机型,在南方地区一般适用4行、6行,而丘陵地区适用4行;而北方地区一般适用8行。 4行高速乘坐式洋马VP4C估计价格在5.8-6.5之间,6行高速乘坐式洋马VP6价格大约在11万左右,但由于《全国水稻生产机械化十年发展规划(2006-2015年) 》要求大力推广插秧机,我们安徽宣城地区购机户享有总价款50%的购机补贴优惠政策。所以到购机户手中也就会成为4行的需3万元左右,6行的在6万元左右,手扶步进式的在1-2万元之间了。 水田是可以育田的,但机插秧是软盘育秧,用营养土作基土,秧龄一般在18天左右。营养土要腐熟之后才能用。软盘育秧有便于管理、节种、水、肥、药的好处,机插秧育秧环节很重要,插秧后大田管理要施好分蘖肥、定苗肥及做好病虫害防治,一般来说机插秧会较传统方式种植水稻有15%左右的增收率。而且解决了农民“三弯腰”的劳动强度。
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