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水稻种植机械化是我国水稻生产全程机械化的薄弱环节,而我国南方稻作区水稻种植机械化更是亟待突破的瓶颈。其中主要原因之一是受南方稻田泥浆杂质及地域间农作制度等因素的影响,机插秧的推广受到制约,严重制约了水稻机械化水平的提高。而水稻田间育秧是我国南方稻作区的主要育秧方式,泥浆铺设是水稻田间育秧播种的前置工序;目的是过滤或切碎泥浆中较大直径的杂质,防止插秧机插秧时秧爪卡死及损坏,提高水稻机插秧生产率和保证插秧质量。因此,进行水稻田间育秧泥浆铺设机的研究为解决该问题提供了一种行之有效的方法。本文在研究水稻田间育秧及其泥浆铺设现状的基础上,综合分析了田间泥浆铺设的必要性与可行性,提出了一种螺旋强制挤压输送与刀片旋转切碎的铺浆方案。 首先,分别对三个典型地区水稻秧田的泥浆特性进行了试验研究。泥浆本质上属于淤泥有机质土,由于地域、耕作制度等差异,水稻秧田泥浆中所含的杂质种类及尺寸会有较大不同,试验表明,只要泥浆表面形成液膜,泥浆的含水率为52.5%,属于淤泥质土类,有较好的流动性,符合泥浆铺设条件。 接着,研制泥浆铺设试验装置,对泥浆铺设样机的螺旋轴、旋转切碎刀片、筛板、浮板等关键部件进行了理论分析和试验研究。研制田间育秧泥浆铺设装置试验台,进行螺旋轴、旋转切碎刀片、筛板、浮板的受力分析,并对泥浆螺旋输送挤压理论进行了分析,针对不同孔径的筛板在不同的螺旋轴转速下的泥浆铺设效率与扭矩进行了试验研究。试验表明:采用变螺距螺旋能有效地输送带有杂质的泥浆,并与切碎机构配合切碎泥浆中的大块径杂质,保证了泥浆铺设效率和质量,为泥浆铺设样机的研制提供了条件。 最后,在关键部件研究的基础上,研制出了2SNJ-2型水稻秧盘田间育秧泥浆铺设机,在肇庆试验站进行了试验研究。通过田间试验表明,应用双浮板拖动行走,螺旋强制挤压输送及旋转刀片切碎原理能够实现泥浆的铺设,铺设后泥浆能达到机插秧要求,泥浆铺设效率:钵体毯状秧盘平均1200盘/h,窄行秧盘为1620盘/h,在相同人数工作条件下,较人工筛泥浆铺设效率平均80盘/h提高了15倍。