基本信息
- 项目名称：
- 半自动式人力插秧机
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 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
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。
