2ZB-6 33/25型宽窄行钵苗摆栽机传动系统研究与设计

王洪明，吴文科，曾文进，胡 帮，吴 毅

（湖南省农业机械化技术推广站，湖南 长沙 410004）

2ZB-6 33/25型宽窄行钵苗摆栽机传动系统研究与设计

王洪明，吴文科，曾文进，胡 帮，吴 毅

（湖南省农业机械化技术推广站，湖南 长沙 410004）

文章主要介绍2ZB-6 33/25型宽窄行水稻钵苗摆栽机的传动系统原理研究与设计。

钵苗摆栽；宽窄行；传动系统

湖南省双季水稻机插水平较低，据相关部门统计，全省机插秧水平约为20%。水稻机械化栽植技术成为水稻全程机械化发展的瓶颈，严重制约了水稻生产地区农业现代化发展进程。因此，为了尽快实现水稻全程机械化、粮食增产增收和保障我国粮食安全生产，研究双季稻产区水稻栽植机械化新技术迫在眉睫，引进消化国外水稻先进的栽植机械化设备势在必行。湖南省农业机械化技术推广站以农业部“948”项目（引进国际先进农业科学技术）为依托，引进日本钵苗摆栽机械化技术，通过对该技术进行试验、消化、再创新，完成适合我国双季水稻产区钵苗插秧机的国产化设计、试验和示范，制定双季水稻钵苗插秧机械化技术规范。

1 钵苗摆栽机的基本机构

引进日本井关APGP-6型钵苗摆栽机，该机配套发动机功率5.9kW、额定转速3600r/min、工作行数6行、行距330mm、工作效率0.33～0.4hm2（5～6）亩/h、插植机构形式为回转滑道式。其基本结构包括：底盘及行走机构、传动系统、秧苗插植机构等主要部分。

2 样机改进设计原理

由于引进钵苗摆栽机样机工作行数为6行，行距330mm，根据计算，亩基本苗蔸数大约为；17000蔸，根据湖南省双季水稻的农艺要求，亩基本苗蔸数必须保证在20000蔸以上，故必须对引进样机的行距进行改进。通过测绘及计算，引进样机工作幅宽布置图如图1所示。

图1 原摆栽机工作幅宽布置图

经过对引进样机原理结构的反复研究分析，可以得出各独立工作装置之间的距离因受结构限制无法缩小，只能保持330mm的行距不变，各独立工作装置的幅宽是可以改进缩小到250mm。因此，通过设计，改进后的工作幅宽布置图如图2所示：

图2 改进后工作幅宽布置图

经过计算，原有引进样机无法满足湖南省双季稻地区的农艺要求，通过改进工作幅宽布置，确定设计改进方案。

3 工作部分各机构运动相位分析与改进

通过高速摄像机在原机器低速正常运转状态时进行摄像后分析，工作部分从取秧到摆栽完成，并回到初始位置一个周期内有108帧图像，按顺序查看这108帧图像即可记录每个机构运动动作的始终，根据记录绘制成各个机构运动相位关系图，如图3所示。

图3 原摆栽机工作部分各机构运动关系相位图

原机摆栽6行，行距均为330mm，由三组相同单元组成工作装置。每单元组工作一个周期，完成14蔸秧苗的同时取秧和运送，然后通过2套橡胶皮带装置分左右两边将7蔸秧苗按序输送，再由左右分置的摆栽盘装置对称安装的2个摆栽爪依次摆栽到田间。国产化样机要求行距为250mm，则每单元摆栽装置的工作幅宽需缩窄80mm，根据机构分析，同时取秧必须由14蔸降为10蔸，为了不降低机器摆栽效率，则需保持皮带输送速度和摆栽盘转速不变，因而从取秧到运送秧苗的速度需要加快。

原每单元在一个工作周期内完成14蔸秧苗的摆栽，可同时取样14蔸，改进后同时取秧为10蔸，为保证摆栽速度不变，则需要提高取秧和运送速度。

需提高的转速为：Δn=（14-10）/14×100%=28.5714%

根据计算，改进后摆栽机一个工作周期应为77帧，各机构按相应比例的相位进行调整，得出改进后工作部分各机构运动的相位图。如图4所示：

图4 改进摆栽机工作部分各机构运动关系相位图

通过相位分析，得出改进摆栽机工作部分各机构运动关系相位图，从而验证改进设计方案的可行性。

4 工作传动部分的改进设计

经过对原机的测绘分析，其传动路线及各传动副的参数如图5所示：

图5 传动系统路线图

根据传动路线和相位图分析，只要改变工作部分主传动轴上一对锥齿轮的传动比即可实现取秧和运送等机构的提速。具体计算如下：

原该对锥齿轮的传动比：

则该对锥齿轮副传动比应为：

i'=1.75-1.75Δn=1.25

根据结构和强度分析，该对锥齿轮副的小齿轮齿数保持不变为宜。

改进后的锥齿轮副小齿轮齿数仍为：

Z'1=12

所以改进后的锥齿轮副大齿轮齿数应为：

Z'2=1.25Z'1=1.25×12=15

另外，因该锥齿轮副传动比发生变化，小锥齿轮的端面定位结构部分同时发生改变，经计算小齿轮顶端面与大齿轮中心轴线的距离缩短了7.5mm，故小齿轮定位端面部分的结构应加长7.5mm。

改进后，因为齿轮传动负荷理论上分析稍有变小，但所占比例可忽略，因此，该对齿轮副的模数和其他设计参数保持不变。改进后经样机试验，各机构工作协调，运行可靠，符合设计要求。

5 结语

通过对各个工作部件的运动轨迹和相位分析，对传动路线上的各传动副进行再设计，实现钵苗顶秧机构、秧苗输送机构、旋转拨盘的有序配合，达到钵苗秧苗的有序摆栽。根据再设计要求试制，试验样机能完全按照设计要求进行作业。

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“双季水稻钵苗摆栽机械化技术引进试验示范”（项目编号：2014-Z60）；农业部“948”项目。

王洪明，男，湖南涟源人，湖南省农业机械化技术推广站站长，高级工程师。

吴文科，男，湖南涟源人，硕士研究生导师，湖南省农业机械化技术推广站副站长，研究员。