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浅谈小区株行条播机弹匣式上种装置的设计与试验 　　0 引言 　　随着我国良种繁育技术的快速发展，育种试验小区的整体规模和标准化程度也在不断提高，相对于快速发展的育种技术，相关育种机械装备的研发还相对滞后。针对小区育种的优选繁育阶段，在初步研发出小区株行条播机的基础上，如何实现机械化上种，进一步解放劳动力已成为当前育种机械装备的一大研发方向。 　　当前上种装置研发的难点在于:①如何选取合适的种盒进给方式，使得种盒移动平稳;②如何使种盒在两板的轨道拼接处顺利通过，避免发生卡滞现象;③如何使每次上种时种盒口准确对齐导种口，避免种子溢散出导种区域发生种子的浪费或混杂现象。由于目前还未有相对成熟的上种装置，国内现有的育种播种机的上种环节仍采用人工上种，在同时播种6行以上不同种子时单人上种已无法适应机械自动播种速度，需停机上种，已成为影响小区播种机工作效率的一个原因。 　　本次设计的上种装置将弹匣码放子弹的原理运用到种盒排列与进给当中，并针对上述难点做了逐一的探索与设计:对种盒内种子在轨道衔接处的运动状态进行了模拟试验;创新应用了电控自动检测及上种技术，减轻了育种工作人员的作业强度，进一步解放了劳动力。该装置的研发对小区株行条播机效率提升作用明显。 　　1 原理分析及结构设计 　　1. 1 装置结构 　　弹匣式上种装置的总体结构主要由直流减速电机、接近开关、种盒导梯、种子导流部件、种盒插板、种盒组、种盒推块、机架、护板、链轮传动机构及插板锁紧机构等部分组成。 　　1. 2 设计原理及工作流程 　　1. 2. 1 设计原理 　　研发的上种装置与军事上弹匣装弹的工作原理相似，即外型尺寸标准化的种盒通过整齐叠放，顺序完成进给、上种、抛盒动作，并在弹匣装弹原理的基础上结合农艺要求进行了全新的设计。为保证种盒的进给平稳(防止种子划伤和塑料种盒受损)，上种装置改军事上的托弹簧顶压托弹板的冲击性动作为由电机带动链条推动种盒推块的匀速运动方式。因种盒内种子是靠自身重力完成对排种器的供种，为了使进给顺畅，种子导流部分没有装填槽等限位装置，采用传感器对种盒行程进行检测，控制启停。不同于军事上的连续瞬发机制，上种装置需对两次上种作业之间进行延时操作为小区播种预留出作业时间。 　　1. 2. 2 工作流程 　　弹匣式上种装置的种盒与种盒插板在种子加工环节就已完成分拣、装盒与穿板工作( 将种盒依次排列串接到种盒插板上)。上种作业前，先将种盒板插入种子导流部件后方的预留插槽处，放下插板，合上插板锁紧装置，完成预备工作。 　　小区播种机行驶到第1 个小区时开始进行上种作业，电机输出动力带动链条运动，链条上的种盒推块在链条带动下推动整个种盒组沿种盒插板向前进给，直到首排种盒触碰到种子导流部件前端的开关元器件时电机停转，首排种盒的对齐工作完成。之后，每完成一个小区的播种作业只需进给1 个种盒的行程，播完种盒会自行沿种盒导梯滑走，如此往复即能完成多个小区的连续作业。 　　2 关键部件设计 　　2. 1 种盒推块与推块滑道的设计 　　种盒推块是上种装置的主要工作部件，其运动稳定性直接影响到种盒的进给是否平稳。由于在工作状态下推块需要频繁地进出滑轨，如设计不当会造成碰撞震动磨损零件，严重的会造成卡滞现象，损坏传动装置，所以在种盒推块凹槽处设计了过渡圆弧，在滑轨端口设计出导引斜坡;但在工作状态下还需考虑链条的上下振动，增大轨道面与槽面间预留间隙是解决问题的根本途径。在机架尺寸确定的情况下，设计中对推块凹槽进入轨道的角度在CAD 中进行了摆放和分析，如图3 所示。选取的3 个测算点中，推块从竖直角度到18deg;过程中，预留间隙增大了0. 6mm，约为竖直状态下尺寸的4 /3，性能提升效果显著;而在入轨角度从18deg;增至32deg;过程中，间隙提升效果有限，仅增加了0. 07mm。 　　通过分析可以看出:入轨角度越大，则预留间隙越宽，槽口通过轨道进入端概率也随之增加;但同时看到轨道延伸方向与槽口方向的交角也增大，同样影响的卡壳问题的消除。如图3 所示，推块能否顺利通过导轨取决于槽口与轨道端沿接触时推进力能否大于阻力，所以应对该零件瞬态受力情况进行分析。相对于推块体积，施加应力都较集中，近似为所有外力集中于一点G，因为F合= F3 sinalpha; + FNcosalpha; ，通过条件变为F合le;F额( 额定负载)。垂直凹槽方向的受力情况为F1 = F2 sin(90deg; - alpha; + beta;) + FN(1)式中F1-槽面受轨道端沿阻力;F2-过渡圆弧受轨道底面阻力;FN-垂直凹槽的拉力平衡力。平衡状态下沿凹槽的方向