CN104335804A - 一种用于巨菌草短茎扦插的种苗制配装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于巨菌草短茎扦插的种苗制配装置，包括移动式机箱，所示移动式机箱的底侧设有万向尼龙脚轮，所述移动式机箱内的上部设有一用以运输种苗的运输带，所述运输带上方设有螺纹杆，所述螺纹杆上沿轴向套置有若干用以切断的圆盘刀片，相邻圆盘刀片之间的螺纹杆上套置有套筒，位于套筒左侧端的螺纹杆上螺纹连接有一紧固螺母，所述套筒的右侧端顶接在相邻右侧的圆盘刀片上，所述紧固螺母的左侧端顶接在相邻左侧的圆盘刀片上。本发明每次种苗切断的数量增多，且切种平稳，加大的种苗制配的效率；有效地实现了菌草种苗制配过程的全程自动化，提高了种苗制配效率、减轻了工人劳动强度。

Description

一种用于巨菌草短茎扦插的种苗制配装置

技术领域

本发明涉及一种用于巨菌草短茎扦插的种苗制配装置，适用于巨菌草短茎扦插的种苗制配。

背景技术

巨菌草是一种种植在荒地、盐碱地、旱地、沙地等非农田小坡地的高大能源草，耐旱、耐盐碱、耐瘠薄、适应性强，生长快，产量高。且用途广泛，可用于食用菌培养料、生物能源燃料、造纸和工业纤维原料、水土保持、饲料等领域。目前，菌草的种植方式主要以全株条栽法和短茎扦插为主，巨菌草的短茎扦插是指用果树修剪刀剪带有两个节的茎，每畦种两行，株行距0.5米×0.5米左右。茎节腋芽朝上，斜插与地面成45度角，一个节插入土中，一个节在地表面，周围用土压实，实现整个种植的过程。

在巨菌草种植作业的整个流程中，种苗制配是其最为重要的环节之一。目前，在传统的巨菌草种苗的制配方法有两种：第一种是在种植前，农民采用果树修剪刀将一根根巨菌草分别剪成一节节带有两个芽结的种苗，然后将种植收集进行泡种，在进行种植；第二种是农民采用大型电锯将整捆巨菌草种苗切到100㎝左右，然后将长为100㎝的巨菌草茎杆作为一个巨菌草种苗进行种植。采用短茎扦插栽培时，巨菌草种苗只需要带有一个芽节，就可以满足种植要求，然而考虑到其他因素影响种植的环境，为使巨菌草良好繁殖，一般最多采用带2～3个芽节的茎杆作为巨菌草种苗，就可以保证种苗较高的发芽率和良好的发芽势。由于巨菌草任意两芽结之间的距离在15～20cm,所以采用短茎扦插的巨菌草种苗的最佳长度应为20～30㎝。

目前采用短茎扦插栽培方法的巨菌草种苗制配方法和装备，存在的主要问题和不足有以下几点：第一，由于在种苗切割技术和工艺上，以及较低种苗切口损伤率上得不到保证，现有的采用大型电锯将整捆巨菌草切割制配种苗的方法，并不能将整捆巨菌草种苗切到100㎝以内，同时切割巨菌草长度不容易控制。第二，采用上述的整捆切割巨菌草茎杆制配种苗方法，使得种苗过长，直接将增大各种苗之间的直径和弯曲程度参数差异，首先将增加后期种苗投放的复杂程度，其次种苗的体积的过大，将带来运输和打捆的不利，加大农民劳动力的投入，其次，超出菌草种苗的最佳尺寸，将造成巨菌草茎杆的浪费，使巨菌草绿色能源草的应用和推广价值大打折扣。第三，采用传统的果树修剪刀对一根根巨菌草进行种苗制配，然后收拢种苗进行泡种，劳动效率不高，工序极为繁琐，根本不能满足菌草大面积推广种植。

随着菌草种植面积的不断扩大，菌草生产全程机械化已成为必然趋势。巨菌草种植装备与种苗配置装备的相对匮乏制约了菌草产业的可持续发展。为了进一步提高菌草种植装备的适应范围,减轻人工制种的劳动强度，加快菌草全程生产机械化进程，巨菌草种苗制配装备已成为现代精准农业、绿色农业和机械化农业的必然发展趋势，对加快菌草产业的发展进程有着重要的意义。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于巨菌草短茎扦插的种苗制配装置。

本发明的技术方案在于：

一种用于巨菌草短茎扦插的种苗制配装置，包括移动式机箱和设于移动式机箱内的总开关、220v交流电源、继电器、5v开关电源、24v开关电源、PLC控制器、触摸屏，所示移动式机箱的底侧设有万向尼龙脚轮，其特征在于：还包括第一伺服驱动器、第二伺服驱动器，所述移动式机箱内的上部设有一用以运输种苗的运输带，所述运输带上方设有一经轴承与移动式机箱转动连接的且与运输带平行设置的螺纹杆，所述螺纹杆上沿轴向套置有若干用以切断的圆盘刀片，相邻圆盘刀片之间的螺纹杆上套置有套筒，位于套筒左侧端的螺纹杆上螺纹连接有一紧固螺母，所述套筒的右侧端顶接在相邻右侧的圆盘刀片上，所述紧固螺母的左侧端顶接在相邻左侧的圆盘刀片上，位于运输带下方的移动式机箱上设有一与螺纹杆平行的中间光轴，所述中间光轴的两端分别固连有一主链轮，两主链轮分别经各自的链条与设于螺纹杆两端的从链轮传动连接，所述中间光轴的中部固连有一带轮，所述带轮经V型带由设于移动式机箱内腔底部上的第一电机驱动，所述运输带套置在转动连接于移动式机箱的两水平布设的带轮轴上，所述带轮轴的一端设有一皮带轮，所述皮带轮经同步带由设于移动式机箱内腔底部上的第二电机驱动，所述第一伺服驱动器、第二伺服驱动器分别驱动第一电机、第二电机，所述总开开关经220v交流电源及继电器与24v开关电源电路连接，所述24v开关电源分别与PLC控制器及触摸屏供电连接，所述220v交流电源的输出端侧还分接出两路，各经第一伺服驱动器、第二伺服驱动器回接到总开关输入端侧，所述5v开关电源分别与第一伺服驱动器、第二伺服驱动器电路连接。

其中，所述移动式机箱内腔中设有一弧形设置的导种槽，所述导种槽的出料口经一外接于移动式机箱外侧的弧形导槽后与一浸种搅拌罐联通，所述导种槽的出料口高度要高于弧形导槽的出料口高度。

所述浸种搅拌罐内设设有纵向布设的搅拌叶片，所述搅拌叶片由设于浸种搅拌罐顶部的电机驱动；所述导种槽的出料口口径为8cm。

所述套筒内径尺寸3.4cm，套筒外径采用4cm，圆盘刀片内径为3.4cm，外径为16cm，紧固螺母19内径采用与螺纹杆配合的尺寸；紧固螺母左端外径为与圆盘刀片内径配合的3.4cm，长度为0.5cm，紧固螺母中间部分外径尺寸为5cm，长度为0.5cm，紧固螺母右端与套筒相连，其外径为4cm，长度为1.5cm

位于链条下部设有一固连于移动式机箱内壁上的油池，所述油池液位漫过链条的最低端。

所述运输带包括套置在带轮轴上的若干排同步带，位于其中一侧的带轮轴的外侧设有一刮屑弹片组，所述刮屑弹片组包括若干对应每条同步带的刮屑弹片，所述刮屑弹片的外端弹性连接于连杆上，所述连杆的两端分别固连于带轮轴两侧的移动式机箱上，所述刮屑弹片的内端与同步带顶接。

相邻同步带之间设有一30cm的沉槽，所述同步带的下方设有一水平固连于移动式机箱上的接屑底板，其中一侧为下料侧。

所述第一伺服驱动器、第二伺服驱动器还分别接地连接。

本发明的优点在于：本发明每次种苗切断的数量增多，且切种平稳，加大的种苗制配的效率；有效地实现了菌草种苗制配过程的全程自动化，提高了种苗制配效率、减轻了工人劳动强度。

附图说明

图1是本发明的结构主视图,

图2是图1的左视图,

图3是图1的俯视图,

图4是本发明制配工艺方法的工作流程图,

图5是圆盘刀链传动机械机构示意图,

图6是圆盘刀机械结构示意图,

图7是PLC触摸屏画面图,

图8是PLC程序流程图,

图9为本发明的电路示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

参考图1至图9，本发明涉及一种用于巨菌草短茎扦插的种苗制配装置，包括移动式机箱1和设于移动式机箱内的总开关、220v交流电源、继电器、5v开关电源、24v开关电源、PLC控制器、触摸屏，所示移动式机箱的底侧设有万向尼龙脚轮2，还包括第一伺服驱动器、第二伺服驱动器，所述移动式机箱内的上部设有一用以运输种苗的运输带3，所述运输带上方设有一经轴承与移动式机箱转动连接的且与运输带平行设置的螺纹杆4，所述螺纹杆上沿轴向套置有若干用以切断的圆盘刀片5，相邻圆盘刀片之间的螺纹杆上套置有套筒6，位于套筒左侧端的螺纹杆上螺纹连接有一紧固螺母7，所述套筒的右侧端顶接在相邻右侧的圆盘刀片上，所述紧固螺母的左侧端顶接在相邻左侧的圆盘刀片上，位于运输带下方的移动式机箱上设有一与螺纹杆平行的中间光轴8，所述中间光轴的两端分别固连有一主链轮9，两主链轮分别经各自的链条10与设于螺纹杆两端的从链轮11传动连接，所述中间光轴的中部固连有一带轮12，所述带轮经V型带由设于移动式机箱内腔底部上的第一电机13驱动，所述运输带套置在转动连接于移动式机箱的两水平布设的带轮轴14上，所述带轮轴的一端设有一皮带轮15，所述皮带轮经同步带由设于移动式机箱内腔底部上的第二电机16驱动，所述第一伺服驱动器、第二伺服驱动器分别驱动第一电机、第二电机，所述总开开关经220v交流电源及继电器与24v开关电源电路连接，所述24v开关电源分别与PLC控制器及触摸屏供电连接，所述220v交流电源的输出端侧还分接出两路，各经第一伺服驱动器、第二伺服驱动器回接到总开关输入端侧，所述5v开关电源分别与第一伺服驱动器、第二伺服驱动器电路连接。

上述移动式机箱内腔中设有一弧形设置的导种槽17，所述导种槽的出料口经一外接于移动式机箱外侧的弧形导槽18后与一浸种搅拌罐19联通，所述导种槽的出料口高度要高于弧形导槽的出料口高度。

上述浸种搅拌罐内设设有纵向布设的搅拌叶片20，所述搅拌叶片由设于浸种搅拌罐顶部的电机21驱动；所述导种槽的出料口口径为8cm。

上述套筒内径尺寸3.4cm，套筒外径采用4cm，圆盘刀片内径为3.4cm，外径为16cm，紧固螺母19内径采用与螺纹杆配合的尺寸；紧固螺母左端外径为与圆盘刀片内径配合的3.4cm，长度为0.5cm，紧固螺母中间部分外径尺寸为5cm，长度为0.5cm，紧固螺母右端与套筒相连，其外径为4cm，长度为1.5cm。

位于链条下部设有一固连于移动式机箱内壁上的油池22，所述油池液位漫过链条的最低端。

上述运输带包括套置在带轮轴上的若干排同步带，位于其中一侧的带轮轴的外侧设有一刮屑弹片组23，所述刮屑弹片组包括若干对应每条同步带的刮屑弹片，所述刮屑弹片的外端弹性连接于连杆24上，所述连杆的两端分别固连于带轮轴两侧的移动式机箱上，所述刮屑弹片的内端与同步带顶接。

相邻同步带之间设有一30cm的沉槽，所述同步带的下方设有一水平固连于移动式机箱上的接屑底板25，其中一侧为下料侧。

上述第一伺服驱动器、第二伺服驱动器还分别接地连接。

实施过程中，如图1、2、3所示，本发明所述的巨菌草短茎扦插种苗制配装备，主要由种苗切断、动力运输、扫屑、种苗浸泡等部分构成。

种苗切断部分摒弃目前切割甘蔗茎秆的一刀切与多刀切的形式，一轴多刀，同时切种。在提高效率的同时，成功避免茎秆切割时破头，并且使切口更加平整，有利于茎秆后期种植发育。通过改变套筒的长度，切出巨菌草短茎扦插所需要的种苗长度。通过采用螺纹杆作为传动轴，利用套筒和紧固螺母，实现刀片的固定。最左端套筒顶住已固定的链轮左端，再放上刀片，用紧固螺母固定；再用一个套筒顶住紧固螺母，再放上刀片，用紧固螺母固定，如此循环，直到最后一把刀安装好。该巨菌草种苗制配装置选择的套筒长度，决定了巨菌草种苗切断后的长度，根据大量实验统计，采用28cm的套筒长度切断出来的种苗为最适宜巨菌草种植的。为了减少自重和旋转时的偏心，该巨菌草种苗制配装置采用半径尽可能小的套筒。套筒内径采用比紧固螺母19放刀处略大的尺寸3.4cm，套筒外径采用4cm，能够在实现刀片固定的同时，保证种苗连续的切断。该巨菌草种苗制配装置用的刀片内径为3.4cm，外径为16cm。紧固螺母的内径采用与丝杆配合的尺寸。紧固螺母左端为放刀处，放刀处外径为与刀片内径配合的3.4cm，长度为0.5cm。紧固螺母中间部分是固定刀片，并保证刀片平稳旋转的作用，外径尺寸为5cm，长度为0.5cm。紧固螺母右端起保护中间部分的作用，并与套筒相连，其外径为4cm，长度为1.5cm。

种苗切断部分中圆盘刀轴工作原理：在刀片转动前，紧固螺母、刀片和套筒之间并不是紧固牢靠，紧固螺母存在局部松动，导致紧固螺母、刀片和套筒之间是有间隙的。在装备启动后，螺纹杆件高速旋转，此时紧固螺母是处于静止的，在螺纹杆件的带动下，紧固螺母高速旋转，紧固螺母在加速的过程中向左旋紧，使紧固螺母、刀片和套筒之间紧密连接，实现螺纹杆件、紧固螺母、刀片和套筒一体化高速旋转，实现切断巨菌草种苗。

如图2所示，本发明的动力传输部分以两电机作为原始动力，带动刀片旋转和运输带传输。具体实施步骤如下：电机通过带传动传递动力于中间光轴，光轴通过两端同步链传动，传递动力实现螺纹杆件转动，丝杆通过紧固螺母和套筒，实现刀片转动。为避免螺纹杆件振动幅度太大，平衡振动在轴上产生的弯矩，采用双边链传动，实现定比传动，增强丝杆转动平稳。第二电机通过皮带与皮带轮，传递动力到运输带的轴带动运输带转动。

中间轴与圆盘刀轴间链传动参数确定说明如下：

初始已知参数：传递功率P＝1Kw，输入轴速度n₁＝700r/min，传动比i＝n₁/n₂＝1，初选中心距a₀＝600mm,

(1)链轮齿数选择：主动链轮参数z₁＝22，则从动链轮齿数z₁＝i×z₂＝22

(2)链条计算与选择：

1)工况系数  f₁＝1.4 (参考机械设计手册)

齿数系数  f₂＝1.55

2)链条选择

修正功率Pc＝Pf₁f₂＝1.58kW

按Pc＝1.58kW和n₁＝700r/min在机械设计手册承载能力图上，可选取滚子链为08B系列。链条节距均为p＝15.875mm

(3)链条长度

计算链长节数

$X_0=2\frac{a_0}{p}+\frac{z_1+z_2}{2}+\frac{f_3\×p}{a_0}$

当Z₁-Z₂＝0时，式中f₃＝0

X₀＝97.6    (取X0＝98)

(4)链条速度 $v=\frac{n_1{z}_{1}p}{60000}=4.07m/s$

(5)链条润滑参数确定:

按速度v＝4.07m/s和链号08B，查机械设计手册，其润滑要求处于范围3内，这说明要油池润滑或油盘润滑，润滑深度3至6mm,如图1所示，在两边链条下方都配置有油池。

刀盘轴与中间转速传递轴之间的带传动参数确定如下(中间传递轴和电机之间带传动参数确定方法类似)：

初始已知参数:切割速度V为5m/s(实验所得)，刀盘直径为90mm，刀盘转速为700r/min左右,

(1)确定计算功率Pca

根据Pca＝K_AP

式中：Pca——计算功率，kW；

K_A——工作情况系数，由机械设计手册，查得工况系数Ka＝1.2；

P——所需传递的额定功率，kW；

P＝10P₀＝1kw，所以

Pca＝K_AP＝1.2X1＝1.2(kw)

(2)选择V带的带型：

根据小带轮的转速n₁＝700r/min及计算功率Pca＝1.2kw，选用Z型的普通V带；

(3)确定带轮的基准直径d_d并验算带速v

1)初选小带轮的基准直径d_d1

根据V带的带型，参考机械设计手册确定小带轮的基准直径d_d1，

应使d_d1≥(d_d)_min。选择小带轮的基准直径d_d1为90mm；

2)验算带速v

根据 $\left.\begin{array}{c}{v}_1=\frac{d_{d1}^{\mathrm{\π}}{n}_1}{60\×1000}\\ v_2=\frac{d_{d2}^{\mathrm{\π}}{n}_2}{60\×1000}\end{array}\right\}$ 计算带的速度,带速过高，一般应使v＝5～25m/s，最高不超过30m/s,计算带速v为6.59m/s，符合要求；

3)计算大带轮的基准直径d_d2

由d_d2＝id_d1计算，并根据表8-8加以适当圆整,得到大带轮的基准直径d_d2为90mm；

(4)确定中心距a，并选择V带的基准长度L_d

1)根据带传动总体尺寸的限制条件或要求的中心距，结合式

0.7(d_d1+d_d2)≤a₀≤2(d_d1+d_d2)

初步确定中心距a₀为300mm；

2)计算相应的带长L_d0

$L_{d0}\≈2a0+\frac{\mathrm{\π}}{2}(d_{d1}+d_{d2})+\frac{{(d_{d1}-d_{d2})}^2}{a_0^4}=882\mathrm{mm}$

带的基准长度L_d根据L_d0由机械设计手册选取，带的基准长度L_d为900mm；

3)计算中心距a及其变动范围；

传动的实际中心距近似为 $a\≈a0+\frac{L_d-L_{d0}}{2}=309\mathrm{mm}$

考虑到带轮的制造误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧的需要，常给出中心论的变动范围

$\left.\begin{array}{c}{a}_{\min }=a-0.015L_d\\ a_{\max }=a+0.03L_d\end{array}\right\}$

为295.5mm～336mm。

(5)验算小带轮上的包角ɑ1

(6)确定带的根数z

$z=\frac{P_{\mathrm{ca}}}{P_r}=\frac{{K_A}^P}{(P_0+\mathrm{\Δ}{P}_0)K_{\mathrm{\α}}{K}_L}$

由d_d1＝90mm和n₁＝700r/min，查表8-4a得P₀＝0.33kW；根据n₁＝700r/min，i＝1和Z型带，查机械设计手册：

1)单根V带的基本额定功率增量

$\mathrm{\ΔP}0=K_w{n}_1(1-\frac{1}{K_i})$

Kw—弯曲影响系数，Z型V带：Kw＝1.03×10-3

Ki—传动比系数，i＝1.00～1.04时，Ki＝1.00

带入如上数据，计算得：ΔP₀＝0kw；

且已知K_α＝1，K_L＝1.03,于是

P_r＝(P₀+ΔP₀)K_αK_L＝0.3399kW

2)计算V带的根数z

$Z=\frac{P_{\mathrm{ca}}}{P_r}=\frac{1.2}{0.3399}=3.54$

取4根皮带。

(7)计算单根V带的初拉力的最小值(F0)min，查机械设计手册得A型带的单位长度质量q＝0.06kg/m，所以

(F0)  $\min =500\frac{(2.5-K_{\mathrm{\α}})P_{\mathrm{ca}}}{{K_{\mathrm{\α}}}^{\mathrm{zv}}}+\mathrm{qv}2=34.19N$

应使带的实际初拉力F₀＞(F₀)_min

(8)计算压轴力Fp

压轴力的最小值为

(Fp)  $\min =2z{\left(F_0\right)}_{\min }\sin \frac{{\mathrm{\α}}_1}{2}=273.6N$

(9)带轮的结构和尺寸，采用实心式

皮带轮轴孔直径取d₀＝16mm，毂长取28mm。

(10)Z型槽型

基准宽度b_d＝8.5mm；

槽深h＝9mm

基准线上槽深ha＝2mm；

基准线下槽深hf＝7mm；

槽间距e＝12±0.3mm；

槽边距fmin＝7mm,取f＝8mm；

最小轮缘厚δmin＝6mm,取δ＝15mm；

带轮宽B＝(z-1)e+2f，代入数据，得B＝28mm。

带轮外径da＝d_d+2ha，代入数据，得da＝94mm≤118mm，所以取轮槽角

运输和固定巨菌草同步带参数确定如下：

初始参数设定：

切断茎杆所需力F＝mg＝100N

切种速度V为5m/s

(1)确定计算功率Pca

根据Pca＝K_AP

式中：Pca——计算功率，kW；

K_A——工作情况系数，由机械设计手册，查得工况系数Ka＝1.5；

P——所需传递的额定功率，kW。

P＝10P0＝1kw，所以

Pca＝K_AP＝1.5X1＝1.5(kw)

(2)选择同步带的节距Pca

有小带轮的转速n₁＝2.5r/min及计算功率Pca＝1.5kw，选用XH型同步带，既节距Pb为22.225mm,

(3)确定大小带轮的齿数和节园直径

按n1＝2.5r/min有表6-11查得XH型同步带的小带轮最小齿数Zmin＝22，

现选定小带轮的齿数Z₁＝22，则小带轮的节圆直径

d₁＝PbZ₁/π＝155.6mm

大带轮的齿数

Z₂＝iZ₁＝22

大带轮的节圆直径

d₂＝PbZ₂/π＝155.6mm

验算其线速度

v＝πd₁n₁/(60X1000)＝0.0203m/s

结果：合格

(4)确定同步带的节长、齿数及传动中心距

1)先选定中心距a₀＝800mm，求得同步带的节长近似值

L₀＝2a₀+π(d₁+d₂)/2+(d₁+d₂)2/(4a₀)＝2088.8mm

有标准同步带节线长度系列(表6-3)查得XH型中和L₀最相近的同步带标准Lp＝2032mm，同步带的节距代号为800，同步带齿数Zb＝88,

2)中心距a按下式求得

a＝a₀+(Lp－L₀)/2＝771.6mm

(5)计算小带轮的啮合齿数

求得小带轮的啮合齿数为

Zm≈Z₁[1-Pb(Z₂-Z₁)/10a]/2＝11

(6)确定同步带的宽度及规格

由Z₁＝22，n₁＝2.5r/min，用插值法由机械设计手册查得XH型同步带的基准传动功率3.015kw,

(7)确定同步带的宽度及规格

由机械设计手册得XH型同步带基准带宽b_s0＝101.6mm厚为11.2mm

$\mathrm{bs}\≥b_{\mathrm{so}}1.14\sqrt{\frac{P_d}{K_z{P}_0}}=55.313\mathrm{mm}$

应采用带宽代号为300的同步带，取宽度bs＝3000mm。

选用同步带的规格为750XH300

(8)选定带轮的结构并确定其尺寸和公差

大小带轮的尺寸及公差列于表6-30，大小带轮的规格代号为26XH300，

(9)计算作用在带轮轴上的力

Q＝P_d×1000÷v＝7.3kN

为了将巨菌草茎杆固定以及防止切削屑堵塞，采用如下巨菌草运输结构：

该发明采用同步带作为运输带，在上层同步带外表面每隔30cm处切一条宽2cm、厚0.6cm的沟。运输带外表面上有安置挡板，挡板长28cm、宽1cm、高5cm。挡板的作用是带动巨菌草种苗，随运输带运动，并在运到圆盘刀轴处时，克服巨菌草种苗切削时的水平切削力。每个挡板之间间隔为5cm，可放一根巨菌草种苗。运输带可以将巨菌草种苗进行切削时产生的屑和切割后巨菌草种苗一起运走，避免巨菌草种苗的切削屑掉落到整机中间，形成堵塞，从而影响电机与传动装置的运转。

为了保持稳定种苗切制和避免切削时破坏运输带，采用如下结构进行种苗初步切断：

当刀片的高速旋转和运输带提供进给速度，由于运输带中间存在一条宽30cm的沉槽，所以切种刀片可以切到的最低点是运输带的上表面，这样保证巨菌草种苗运过刀片时能够被切断。即使刀片在最低点有上下跳动或左右振动，都不会切到运输带。在运输带内表面的切种处有3根圆杆支撑，避免切削力或运输带疲劳，使运输带在切种处下垂，导致刀片最低点在运输带的外表面之上，使刀片切不断巨菌草种苗。3根圆杆随运输带的运动而旋转，降低了圆杆对运输带的摩擦力。切屑清理部分：该发明设计的切削处是在上层运输带之间，其中90％的切削屑会落在上层运输带之间的下层运输带上，所以主要需要对这里的切削屑进行清扫。如图2所示：本设计在运输带与下料箱之间安装一组弹片，在此处刮切削屑，达到清扫的效果。刮下的切削屑还有上层运输带的大部分切削屑随切制好的巨菌草种苗一起，滑落到下料箱。同时此处还存在未全部刮下的切削屑，还有上层运输带也存在的部分切削屑，会脱落到运输带下面的平板上，切种一段时间后可停机清理平板上的切削屑。

导种浸种搅拌部分：本设计下料箱底部用圆弧结构，如图2所示，出口宽度设置为8cm。当切割好的巨菌草种苗，滑到下料箱后，通过圆弧部分，有序滑出下料箱。当滑到下料箱时可能存在一头先接触到下料箱的最底部，巨菌草种苗一头与下料箱最底部撞击，存在回弹，另外一头继续下落。这样的下落方式增加了单根巨菌草种苗到达出口时横向下落，便于巨菌草种苗滑出下料箱，缓解了下料箱出口处的堵塞。下料箱出口设置为8cm，使得横向滑落的巨菌草种苗滑出，也可以让倾斜角为15度的巨菌草种苗滑出。种苗最终有序滑落至搅拌浸种箱，该搅拌箱由步进电机带动叶轮旋转，使得种苗全部受到浸泡，最后操作人员可以取出种苗，进行巨菌草种植。

关键部件螺纹杆参数确定：

按扭转强度条件计算

实心轴的扭转强度条件为：

${\mathrm{\τ}}_T=\frac{T}{W_T}\≈\frac{9550000\frac{P}{n}}{{0.2d}^3}\≤\left[{\mathrm{\τ}}_T\right]$

由上式可得轴的直径为

$d\≥A_0\sqrt{\frac{P}{n}}$

τ_T为扭转切应力，MPa

式中：

T为轴多受的扭矩，N·mm

W_T为轴的抗扭截面系数，mm³

n为轴的转速，r/min

P为轴传递的功率，KW

d为计算截面处轴的直径，mm

[τ_T]为许用扭转切应力，MPa，

轴材料选用45号钢，所受最大功率为2kW，最大转速为700r/min，得到轴最小直径为3.57mm。

PLC控制流程部分：

本设计设置三个切种速度档位按钮、两个正反转档位按钮和一个停开机按钮。在三个切种速度档操控中，当有一个档位工作时，按下其余任何档位按钮，都是无效操作，只有按下停机按钮，才停止这个档位工作，才能切换成下一个档位。三个切种档位分别为高速档刀片实现6m/s、运输带实现0.03m/s；中速挡刀片实现5.5m/s、运输带实现0.02m/s和低速档刀片实现5m/s、运输带实现0.01m/s。设置三个档位，低速档满足刚接触巨菌草种苗切割机及平铺巨菌草种苗较慢的操作者；中速挡满足平常正常的操作者；高速档满足操作熟练的操作者或需要赶工的时期。该装置结合采用PLC，伺服驱动电机，驱动器，编码器等设备，实现整个电机的闭环控制，保证同步带和刀盘轴的速度精确控制。

人机交互界面为西门子的高度集成触摸屏，使得程序下载以及HMI与PLC的通讯更加方便快捷。如图7所示，通过对人机界面进行画面编程可以实现PLC控制器的指令程序的执行和中断，同样可对PLC程序中各变量进行实时监测，并且很好的表达在屏幕上，使得工人的操作更为简洁。

如图4所示是本发明巨菌草种苗配置装备的工作流程图，其种苗制配方法如下：

第一步：打开电源，使该装备处于通电状态，选择带传动和同步带运输方向，在选择好种苗切制档位，使整机处于等待阶段；

第二步：操作人员依次将多根将巨菌草茎秆置于运输皮带两槽卡中，等待同步带将巨菌草运输到圆盘刀轴附近，实现种苗初期切制，切制完毕后，种苗经过运输带运输到导种箱，导种箱将种苗有序的排到浸种搅拌装置中；

第三步：待浸种箱种苗数量达到容量极限值时，点击关闭按钮，整机处于停止状态，最后从浸种箱取出种苗，依次打捆摆放好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1. 一种用于巨菌草短茎扦插的种苗制配装置，包括移动式机箱和设于移动式机箱内的总开关、220v交流电源、继电器、5v开关电源、24v开关电源、PLC控制器、触摸屏，所示移动式机箱的底侧设有万向尼龙脚轮，其特征在于：还包括第一伺服驱动器、第二伺服驱动器，所述移动式机箱内的上部设有一用以运输种苗的运输带，所述运输带上方设有一经轴承与移动式机箱转动连接的且与运输带平行设置的螺纹杆，所述螺纹杆上沿轴向套置有若干用以切断的圆盘刀片，相邻圆盘刀片之间的螺纹杆上套置有套筒，位于套筒左侧端的螺纹杆上螺纹连接有一紧固螺母，所述套筒的右侧端顶接在相邻右侧的圆盘刀片上，所述紧固螺母的左侧端顶接在相邻左侧的圆盘刀片上，位于运输带下方的移动式机箱上设有一与螺纹杆平行的中间光轴，所述中间光轴的两端分别固连有一主链轮，两主链轮分别经各自的链条与设于螺纹杆两端的从链轮传动连接，所述中间光轴的中部固连有一带轮，所述带轮经V型带由设于移动式机箱内腔底部上的第一电机驱动，所述运输带套置在转动连接于移动式机箱的两水平布设的带轮轴上，所述带轮轴的一端设有一皮带轮，所述皮带轮经同步带由设于移动式机箱内腔底部上的第二电机驱动，所述第一伺服驱动器、第二伺服驱动器分别驱动第一电机、第二电机，所述总开开关经220v交流电源及继电器与24v开关电源电路连接，所述24v开关电源分别与PLC控制器及触摸屏供电连接，所述220v交流电源的输出端侧还分接出两路，各经第一伺服驱动器、第二伺服驱动器回接到总开关输入端侧，所述5v开关电源分别与第一伺服驱动器、第二伺服驱动器电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于巨菌草短茎扦插的种苗制配装置，其特征在于：所述移动式机箱内腔中设有一弧形设置的导种槽，所述导种槽的出料口经一外接于移动式机箱外侧的弧形导槽后与一浸种搅拌罐联通，所述导种槽的出料口高度要高于弧形导槽的出料口高度。

3.根据权利要求1所述的一种用于巨菌草短茎扦插的种苗制配装置，其特征在于：所述浸种搅拌罐内设设有纵向布设的搅拌叶片，所述搅拌叶片由设于浸种搅拌罐顶部的电机驱动；所述导种槽的出料口口径为8cm。

4.根据权利要求1所述的一种用于巨菌草短茎扦插的种苗制配装置，其特征在于：所述套筒内径尺寸3.4cm，套筒外径采用4cm，圆盘刀片内径为3.4cm，外径为16cm，紧固螺母19内径采用与螺纹杆配合的尺寸；紧固螺母左端外径为与圆盘刀片内径配合的3.4cm，长度为0.5cm，紧固螺母中间部分外径尺寸为5cm，长度为0.5cm，紧固螺母右端与套筒相连，其外径为4cm，长度为1.5cm。

5.根据权利要求1所述的一种用于巨菌草短茎扦插的种苗制配装置，其特征在于：位于链条下部设有一固连于移动式机箱内壁上的油池，所述油池液位漫过链条的最低端。

6.根据权利要求1所述的一种用于巨菌草短茎扦插的种苗制配装置，其特征在于：所述运输带包括套置在带轮轴上的若干排同步带 ，位于其中一侧的带轮轴的外侧设有一刮屑弹片组，所述刮屑弹片组包括若干对应每条同步带的刮屑弹片，所述刮屑弹片的外端弹性连接于连杆上，所述连杆的两端分别固连于带轮轴两侧的移动式机箱上，所述刮屑弹片的内端与同步带顶接。

7.根据权利要求6所述的一种用于巨菌草短茎扦插的种苗制配装置，其特征在于：相邻同步带之间设有一30cm的沉槽，所述同步带的下方设有一水平固连于移动式机箱上的接屑底板，其中一侧为下料侧。

8.根据权利要求6所述的一种用于巨菌草短茎扦插的种苗制配装置，其特征在于：所述第一伺服驱动器、第二伺服驱动器还分别接地连接。