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水稻育秧制缽機的發(fā)展 南柳洙教授 全南國立大學部農業(yè)工程，農業(yè)科技研究所， snyoo@chonnam.chonnam.ac.kr 永秀彩，副教授 全南國立大學部農業(yè)工程，農業(yè)科技研究所， 韓國光州，300 Youngbong y-choi@chonnam.chonnam.ac.kr 2001年農業(yè)機械學刊年度國際會議 由農業(yè)機械學刊贊助 薩克拉門托會議中心 薩克拉門托，加利福尼亞州，美國 7月30日，2001年8月1日 文摘: 實驗水稻育秧制缽機批量生產水稻種子，根據(jù)種子的特點對機器做出設計，施工和性能評價。混合的水稻種子，土壤，和粘合劑的溶液作為顆粒材料和形成球形顆粒機。機器的能力，制粒比，種子土壤水稻種子的比例混合，攝食率和顆粒物質損失進行調查。尺寸，重量，每顆粒的種子數(shù)量，壓縮強度，發(fā)芽，建立和產量的種子顆粒進行分析。結果表明，設計的造粒機，可用于擴大大規(guī)模生產的水稻種子顆粒和精密播種的水稻種子顆粒，使其有效地穩(wěn)定增長，改善生產力，在水稻種植期省時省力。 介紹 造粒技術已應用于改變種子大小和微小形狀，提高機器播種率和表面粗糙不平的種子。造粒種子包括四個重要因素：種子，顆粒材料（重量和體積的增加，添加劑），結合劑和造粒機。造粒是許多蔬菜，如農藝性狀和花卉種子：白菜，胡蘿卜，菊苣，草，生菜，洋蔥，甜菜，煙草，番茄等。石灰石、粉筆、砂、粘土、鹽,蒙脫石粘土、蛭石、膨潤土粘土、碳酸鈣、沸石、軟木、泥炭等顆粒材料和甲基纖維素、羧甲基纖維素、淀粉、聚氯乙烯等作為粘結劑已經應用。許多研究人員研究了發(fā)芽，出苗和早期生長的種子的影響（Bulan 1991;Dadiani在艾爾。1992;Estrade在艾爾。1993;Longden 1975;米勒在艾爾。1974;奧爾森1978;羅茲在艾爾。1979;舒特在艾爾。1978;1981年,羅賓遜Hlavacek在艾爾。1983;Konstantinov 1983;魯斯在艾爾。1979;高盛在艾爾。1981)。機器制缽方法分為沖壓或壓片,泥漿涂層、噴涂、和擠壓(Londen 1975;Naito 1963;米勒在艾爾。1967;閣樓在艾爾。1991年,1994;克拉克在al.1993;辛格1966)。 直接播種水稻種子代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水稻秧苗移栽有出現(xiàn)許多問題,例如住宿、不穩(wěn)定的幼苗,現(xiàn)場管理方面的困難,種子損失的鳥類和老鼠,種子移位和濃度的灌溉,，因此，為了節(jié)省勞力和費用，傳統(tǒng)的鉆和廣播應該轉向精密種植,提高生產力。精密種植有均勻、快速的特點,并完成所需的種子萌發(fā)和建立按照今天的高度機械化植物栽培系統(tǒng)。以解決發(fā)生在直接播種水稻種子和種植的水稻種植建立精度,涂布或制粒處理水稻種子已經嘗試過的研究者和種植者發(fā)生的問題。同時開發(fā)種子填裝技術、涂料或制缽配方，改進的萌芽、產生和建立工廠的主要主題(用語在艾爾。1992;在艾爾·赫爾姆斯。1991;Yamacuchi在艾爾。1995;在al.1991 Hagiwara;Decker在艾爾。1990;Soytong在艾爾。1989年,李在艾爾。1996年,金正日2000年;回到艾爾。1999年,李在艾爾。1998年,1999年)。盡管這些試驗顯示有用的結果,但這些都只是部分在實際應用的成功事例。 一個球形狀的水稻種子顆粒,它是由黏土制成的土壤。播種3至5顆種子，并用結合劑可以解決大多數(shù)發(fā)生在水稻種子直接播種的問題，使精密機械種植水稻種植。但是，大規(guī)模生產，由造粒機生產統(tǒng)一的水稻種子顆粒，以發(fā)展穩(wěn)定的植物生長和精密播種水稻種子顆粒的實際應用是必要的。因此，進行設計，施工和性能評價實驗水稻種子造粒機，可用于大規(guī)模生產的水稻種子顆粒延長，對功能和特色種植的水稻種子顆粒也以證明其有效性。 結構細節(jié) 攪拌器 如圖1所示的混合器的設計和建造準備顆粒材料制成的水稻種子、土壤和綁定解決方案。主要的組件包括料斗、雙胞胎喂養(yǎng)的刀片,混合和揉鉆、真空元素來消除空氣中顆粒材料、駕駛汽車,電力傳輸和框架。由經過三次40 rpm,混合均勻,得到了顆粒材料捏。 圖一：攪拌器的原理圖 制丸機 一個制粒機顯示功能部件的原理圖如圖2所示。機由料斗，喂養(yǎng)法網(wǎng)，喂食塊，放電別針，彈簧壓輥，驅動電機，鏈條和齒輪傳動的雙成形輥和框架。揉顆粒物料從料斗進入雙進料攪龍葉片。顆粒材料，然后送入成型輥的推進器。旋轉成形輥形成球形顆粒，顆粒物料顆粒從孔中排出的針腳。 截面的觀點形成和放電形成卷顯示操作如圖3所示。每卷有三排35個半球外圍，一個穿孔洞的邊緣和直徑的孔是12毫米。兩輥軸拉伸彈簧收緊，共同消除軋輥之間的間隙（圖中未顯示）。固定偏心凸輪和壓縮彈簧針輥放電形成的種子顆粒。盈余沉淀分離材料成型輥被淘汰或刮傷。 ①料斗 ②顆粒成型輥 ③刮欄 ④液壓千斤頂 ⑤螺旋輸送機 圖2制丸機示意圖 ①輥身 ②齒輪 ③軸 ④偏心凸輪 ⑤軸承蓋 ⑥放電針 ⑦軸承 ⑧彈簧 ①成形輥 ②溝 ③喂養(yǎng)塊 ④偏心凸輪 ⑤放電針 ⑥刮欄 圖3：成形輥截面圖 材料和方法 制粒材料 制粒粳稻品種東安適應在韓國南部地區(qū)，干濕直播栽培的水稻品種材料準備。種子咪鮮胺25％的消毒處理。系列壤土增加的重量和顆粒大小的土壤收集，并通過35目篩。下顆粒直徑500微米的細土。土壤的化學性質如表1所示。結合劑被用來作為一個阿拉伯樹膠10％的解決方案。 表1 、土壤化學性質 性能測試 土壤水稻種子顆粒材料的混合比例，攝食率和3次重復的顆粒材料進行了性能測試和分析。顆粒材料，土壤水稻種子的混合比例是6:1，7:1和9:1（重量基地），被送入造粒機在喂養(yǎng)率0.5，1.0，1.5公斤/分鐘。制粒這表明水稻種子顆粒的重量比顆粒材料提供完美的比例，這表明受損的種子和種子的重量比種子損失率包括不完善的水稻種子顆粒顆粒提供的材料包括種子，和生產的能力進行了分析。 顆粒特性 ? 水稻種子顆粒質量評估，尺寸，重量，每一個球的損壞和完美的種子，水分含量，干燥時間，壓縮強度隨機選取50個水稻種子顆粒，植物生長在該領域的特點進行了分析。在實驗中使用的一個烘干機是由漢城有限公司（o-D93，1800W）。壓縮強度測量機和在陰暗的房間干燥的顆粒紋理分析儀（穩(wěn)定的微系統(tǒng)，TA-XT2的）。探頭是在2毫米/秒的速度時，壓縮強度是指最大破斷力。 顆粒的現(xiàn)場測試 現(xiàn)場試驗進行了評價包衣種子植物的生長和產量比較與傳統(tǒng)的種子在農場全南農業(yè)技術研究所。完成3次重復的隨機區(qū)組試驗.包衣種子播種在0.5厘米以下的播種深度,種子間距為30×10在潮濕的土壤表面上鉆了濕地和常規(guī)種子行距為30厘米，播種量40公斤/公頃。水浸深度為0厘米和3厘米。2005年5月10日，進行播種作業(yè)。發(fā)芽，出苗，7種建立特色，和對產量進行了評估。發(fā)芽率評估和 AOSA方法。 結果和討論 制丸機的生產能力 生產能力與機器喂養(yǎng)率約成正比，約61.4公斤/小時的攝食率在1.5公斤/分鐘。和7:1的混合如圖4所示。但是，混合比例減少1.5公斤/分鐘的攝食率的能力下降。因為包括超過6種種子的不完善顆粒的增加。 制丸率（kg/hr） 顆粒材料的攝食率(kg/min) 圖3:生產能力是根據(jù)混合率和攝食率的顆粒材料來計算 制粒率和種子損失率 如圖4所示的制粒比例分別為61％至71％的范圍內。制粒比例的不同喂養(yǎng)率在0.5公斤/分鐘。 且有的是1.0公斤/分鐘，但攝食率在1.5公斤/分鐘。制粒比例明顯下降，由于增加了，這是不成立的不完善顆粒勻速球形狀。通常，制粒比低，因為增加值不完善的顆粒和顆粒材料的損失。適合喂養(yǎng)機制的改進成形和成形輥之間的間隙消除.這就需要增加造粒比。以6:1.7:1混合，和8:1的種子損失率,36％至48％，36％至44％，17％的邁28％,種子混合比例減少損失的范圍如圖5所示。 顆粒材料的攝食率(kg/min) 圖4：按比例混合制粒比顆粒材料和攝食率 種子損失百分比（％） 顆粒材料的攝食率(kg/min) 圖5：種子損失按比例混合和喂養(yǎng)率顆粒材料 沉淀的性質 顆粒平均直徑為12.0毫米（SD = 0.1毫米），僅次于制造業(yè)和干燥后下降至11.2毫米（SD = 0.3毫米）。干燥后顆粒的平均體重為1.66克（ SD = 0.05克）下降到1.26克（SD = 0.04克）。顆粒的平均含水率為24.4％（SD = 1.8％）。約6小時，必須由烘干機，把它它完全干燥，溫度在43和48小時左右，需要在陰暗的房間達到平衡含水率，溫度范圍在18?20℃，相對濕度30~45％。 壓縮強度 由測量機和在陰暗的房間干燥的顆粒壓縮強度質地分析儀。由壓縮強度的顆粒烘干機烘干，在118范圍內列印嶘137 N和干燥陰暗的房間是在88列印嶘108 N.的范圍內，沒有壓縮強度的混合比例的變化和攝食率的顯著性差異。但是，壓縮強度突然下降的顆粒，包括超過6種種子。 每顆受損的種子除根據(jù)混合比例和數(shù)量 攝食率如圖6所示。每個平均種子數(shù)的混合比例為6:1，7:1和8:1分別為4.1（SD=1.4），3.6（SD=1.2），3.1（SD=1.3），種子每顆粒增加混合比例下降，并不能作為不同改變攝食率。表2顯示了顆粒的分布，球團的比例，包括3至5粒種子在混合比例為6:1，7:1和8:1分別為76％~80％，75％~79％，21％~65％，包括顆粒小于2的種子是由于損壞的種子增加了。為了提高球團礦的比例，包括減少3至5種子，改善制丸機損壞的種子程度是必要的。 表2，根據(jù)每顆粒種子數(shù)顆粒的分布。 水稻種子數(shù) 顆粒材料的攝食率 圖6：每顆粒種子數(shù)量按比例混合，喂養(yǎng)率的顆粒 種植的特點 高度機械化的種植系統(tǒng)需要統(tǒng)一，快速，完整的萌發(fā)建立種子。表3，包衣種子的發(fā)芽率和建立高于那些傳統(tǒng)種子,兩個種子需要5天，為50％，這種包衣種子的轉移距離短,漂浮包衣種子幼苗的比率比那些種子低.如表4所示。這些結果是由于不同的種子重量和播種深度，并指出，包衣種子是穩(wěn)定有效的種植。表5顯示了包衣種子產量及其組成部分和種子。由于每穗粒數(shù)，成熟的結實率，除包衣種子每平方米是穗褐色糙米，大米配給顯示出更好的效果，比傳統(tǒng)種子包衣種子產量的影響略高。 田間試驗結果表明，粒狀種子上解決問題，如可用于住宿，不穩(wěn)定的苗木，種子通過鳥類和老鼠的損失，種子轉移和集中灌溉，一經播種，穩(wěn)定播種機精密,播種后植物快速生長，提高生產力，在水稻種植省力。 表3，種子萌發(fā)和建立 表4，建立特色 表5，產量及其構成 結論 設計，施工和績效評估的一個實驗性的水稻種子造粒大規(guī)模生產的水稻種子顆粒，和調查的特點和種植機種子顆粒機的特點進行。容量的造粒機約61.4公斤/小時，它可以通過增加孔數(shù)延長大規(guī)模生產的種子顆粒成型輥上開槽。但是，制粒比和種子損失結果表明改善消除間隙對損壞的種子和顆粒材料的損失減少飼養(yǎng)的機制是必要的。微丸均勻，有完好的種子約3至4。壓縮種子顆粒強度范圍在88N~137N。田間試驗結果表明，包衣種子比傳統(tǒng)育育苗種子有更好地種植性能。因此，精密播種包衣種子可有效地穩(wěn)定增長，提高生產力，在水稻種植方面做出貢獻。 致謝 作者要感謝韓國農業(yè)研究與發(fā)展促進會該項目的支持中心。 參考文獻 【1】Back, N. 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2.1方案確定----------------------------------------------------------------------------------------------(2) 2.2喂入方式----------------------------------------------------------------------------------------------(3) 2.3滾筒的長度-------------------------------------------------------------------------------------------(3) 2.4滾筒的直徑 ------------------------------------------------------------------------------------------(3) 2.5脫粒間隙-----------------------------------------------------------------------------------------------(4) 2.6滾筒轉速-----------------------------------------------------------------------------------------------(4) 2.7夾持輸送鏈的速度選擇-----------------------------------------------------------------------------(5) 2.8弓齒的設計--------------------------------------------------------------------------------------------(5) 2.9副滾筒--------------------------------------------------------------------------------------------------(7) 2.8凹版-----------------------------------------------------------------------------------------------------(8) 3.主要技術參數(shù)-------------------------------------------------------------------------------------------(8) 參考文獻-------------------------------------------------------------------------------------------------- (9) 1、引言 半喂入型脫離裝置的主要特點是采用弓齒滾筒進行脫粒。作物可在滾筒四周的不同位置進行脫粒，分上脫、下脫和倒掛脫三種形式。脫粒時夾持輸送鏈將谷物根部整齊地夾住，使莖桿不進入滾筒，僅谷穗部分進入滾筒和凹版篩之間的脫粒間隙，夾持輸送鏈夾住谷物沿滾 筒軸向移動，在軸向移動的過程中，谷穗不斷受到滾筒弓齒的梳刷、沖擊將谷粒脫下。脫下的谷粒將穿過凹版篩落到清糧室或谷物攪龍上，而完整的禾稈則油出口端被夾持鏈排出，被弓齒拉斷的短禾稈和斷穗等由滾筒排至副滾筒（排雜筒）的下方，經副滾筒再次脫粒后拋出機外。 這種脫粒裝置基本上保持了莖桿的完整，并解決了脫粒不凈與籽粒破碎之間的矛盾，由于莖桿不進入脫粒裝置內，所以消耗的功率也比較少。 2、結構的設計與計算 2.1 、方案確定 水稻半喂人脫粒機由夾持輸送裝置、脫粒滾筒、副滾筒、切刀、清選裝置、籽粒推運器和出糧筒等組成．其結構如圖l所示。按照要求，本設計主要設計水稻半喂入脫粒機的喂入和脫粒部分。 2.2、喂入方式 采用下脫式，具有以下特點： （1）、凹版包角小，分離面積小，分離率低，夾帶損失大 （2）、凹版篩孔被莖桿遮擋，分離效率低，濕脫時篩孔容易阻塞 （3）、喂入性能好，斷穗、帶柄均少 （4）、脫到和脫麥的通用性好 2.3、滾筒的長度 用最少的弓齒數(shù)、最短的滾筒長度達到凈脫、分離、消耗動力少而負荷均勻是設計的目的。而滾筒長，配置的總齒數(shù)多，凹版面積大，脫凈率高，分離干凈，夾帶損失小，生產率有所提高。所以，在滿足使用要求的前提下，應盡量選擇較小的滾筒長度。根據(jù)實驗研究和給定的喂入量, 取滾筒長度能滿足脫粒要求。 2.4、滾筒直徑 弓齒滾筒式脫粒裝置工作時莖桿是被夾持進行工作的。滾筒的直徑（不包括弓齒高度）與莖桿的喂入長度，以及莖桿的喂入部分對應滾筒的圓心角之間有一定的關系： 莖桿的喂入長度必須大于谷物結穗部分的長度，不然將產生漏脫現(xiàn)象。此外，還要考慮谷物生長的高矮不同，以及在收割過程中產生的根差和角差而影響正整齊性的情況。另外還要考慮到喂入長度過長滾筒容易纏草。通常情況下莖桿的喂入長度取 圓心角的大小與脫粒質量和功率消耗有關，在時，斷穗與斷莖率、功率消耗無顯著變化，工作穩(wěn)定可靠，當時莖桿彎曲程度增加，斷穗率、斷桿率急劇上升，功率消耗增加，一般取。 根據(jù)角及喂入長度，求得滾筒直徑， 弓齒高度。 則弓齒滾筒直徑 2.5、脫粒間隙 凹版篩面與弓齒齒頂之間的間隙叫脫粒間隙。間隙小時，功率消耗較多，籽粒損傷較多，而斷穗和托柄、脫芒的處理較好，黏附在篩網(wǎng)上的碎莖也較少。因為弓齒滾筒式脫粒裝置沿滾筒軸向齒高是不同的，所以： 梳 整 區(qū)：10—15mm 取13mm 脫粒前段：8—10mm 取9mm 后 段：4—5mm 取5mm 2.6、滾筒的轉速 滾筒的圓周速度一般用滾筒的有效直徑來計算。當滾筒速度增加時，脫凈率增加，水稻帶柄率減少，擔破碎率和斷莖率都增加，當圓周速度大于12米、秒時，水稻脫凈率在99％以上，但如果圓周速度過大，脫離效率提高并不顯著，僅使谷粒在滾筒上跳動加劇，增加谷粒的拋散損失。當滾筒的圓周速度太小時，弓齒對穗的沖擊力減弱，從而延長脫粒時間而降低生產率。但如果圓周速度過大，脫離效率提高并不顯著，僅使谷粒在滾筒上跳動加劇，增加谷粒的拋散損失。通常情況下對于水稻來說：。根據(jù)圓周速度V便可以計算出滾筒的轉速n。 式中 D——滾筒直徑（不包括弓齒高度）； H——弓齒的高度。 取 2.7、夾持輸送鏈的速度與位置的選擇 2.7.1、夾持鏈速度的選擇： 由夾持鏈、夾持臺等組成，夾持鏈按《農業(yè)機械學套筒滾子鏈條》的規(guī)定制造。夾持鏈輸送速度取決于套筒長度，脫粒方式和凹板分離效率等。夾持輸送鏈速。 2.7.2、夾持鏈位置的選擇： 防夾帶板與齒頂間隙a為4～10mm,防夾帶板與喂禾口垂直距離為35～50mm，夾持鏈內鏈片至弓齒頂距離c為30～50mm，鏈條安裝傾角約為20，鏈中心線與滾筒中心的距離d為40～60mm。 2.8、弓齒的設計 2.8.1、弓齒的形狀 弓齒的形狀有“V”字形及“U”字形兩種。試驗結果表明“V”字形弓齒頂角為時，消耗的功率和斷穗率都最少?！癠”字形弓齒圓弧大的功率消耗小，斷穗率也小。本設計滾筒上脫粒齒采用雙重齒，它們能夠提高梳刷、脫粒質量，并且滾筒不易纏草。弓齒用65Mn剛制造，淬火部位的硬度為HRC 45~55。 2.8.2、弓齒在滾筒上的排列 在長期的生產實踐中證明，半喂入式的脫粒滾筒的弓齒排列，按一定的螺旋排列是能夠獲得滿意的脫粒性能的。弓齒依螺旋排列的目地除了達到脫粒時負荷均勻外，而且還能促使雜余沿軸向流動。所以，選擇弓齒的排列按照螺旋線分區(qū)的排列、選擇螺旋線頭數(shù)為3，分為三個區(qū)段且螺旋線的方向是順著喂入方向向后傾斜。 第一區(qū)段為梳整區(qū)，約占滾筒全長的，梳整齒選材為6—8mm 的鋼絲，對作梳導和推送，梳整齒安裝在滾筒喂入端的錐形面上?？拷谷肟诘牡谝粋€齒是小型的，高度也低，第二、第三個齒較大，高度也逐漸增加，齒跡逐漸增加；齒頂多為圓弧型，齒的強度較大，以適應剛喂入的較大符合。梳整齒一般高h為35～60毫米，齒根寬為60～110毫米，齒面與滾筒的回轉方向偏，排列較稀，以利于導禾稈進入滾筒，并將谷穗加以梳整脫粒。 第二區(qū)段為脫粒區(qū)，約占滾筒全長的70～75％。鋼絲直徑5—6mm，它又分前后兩區(qū)。前區(qū)約占全長的40～45％。由于谷物剛進入脫粒間隙，脫粒量較大，安裝了加強齒。為避免打斷莖桿，齒的排列較稀，齒跡距也較大（約25～36毫米），齒頂也略低，約60毫米以保持稍大的脫粒間隙，后區(qū)約占全長的30％，安裝著脫粒齒，主要用來將難脫的籽粒脫凈。所以弓齒排列較密，齒跡距為15～25毫米，脫粒齒高約65～75毫米，以保持較小的脫粒間隙，齒腳的跨距較小，約35毫米左右，齒形較尖。 第三區(qū)為排稿區(qū)，只占滾筒全長的8～10％，鋼絲直徑5—6mm，為加強排草能力，齒距較密，為60毫米左右，齒形與脫粒齒相同。 2.8.3、齒排的類型 試驗證明，齒排按斜線配置的滾筒，工作平穩(wěn)，生產率高。所以，本設計中，齒排按斜線配置。 2.8.4、由螺旋排列法計算各參數(shù) 螺旋排列的列數(shù)： 弓齒軸向間距： 相鄰二圓周弓齒沿圓周方向對應錯開的弧長： 弓齒滾筒的長度： 弓齒數(shù)： 2.9、副滾筒 由副滾筒和編制篩凹版、排稿齒組成副滾筒室，其作用是將由主滾筒室及二次回送裝置送來的斷穗進行復脫和分離，并將短莖稈和斷穗排出機外。副滾筒為閉式滾筒， 副滾筒的直徑（包括齒高）為250—350mm,所以取300mm。 2.10、凹版 滾筒配合凹版工作，才能高效率的完成脫粒過程。在半喂入式脫粒機上凹版大多采用編織篩，篩孔尺寸為7.5×7.5mm—12×12mm所以選擇篩孔直徑為9×9mm,鋼絲直徑為2.5mm, 凹版包角為148° 3、主要技術參數(shù) 經過上述的計算，最后確定的半喂入式水稻脫粒機（喂入與脫粒裝置）的主要尺寸如下表 項目名稱 主要參數(shù) 滾筒直徑/mm 400mm 滾筒長度/mm 530mm 滾筒轉速/ r/min 550 r/min 副滾筒轉速/ r/min 1000 r/min 副滾筒直徑/mm 300mm 滾筒凹版篩孔尺寸/mm 9×9mm 參考文獻 [1]張偉.農業(yè)機械學[M].東北林業(yè)大學出版社. 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