大蔥移栽機(jī)的設(shè)計與試驗研究

第 18 卷 第 2 期 黑 龍 江 八 一 農(nóng) 墾 大 學(xué) 學(xué) 報 18（ 2） ： 42 45 2006 年 4 月 2006 文章編 號： 1002005)02蔥移栽機(jī)的設(shè)計與試驗研究 胡軍 1 ，封俊 2 ，曾愛軍 2 （ 慶 163319； 摘 要： 由于大蔥移栽的農(nóng)藝要求特殊，國產(chǎn)的各種移栽機(jī)都不適合大蔥這類小株距作物的移栽。為了實現(xiàn) 大 蔥 機(jī)械化移 栽 ， 作者分析了 國 內(nèi)各種移栽 機(jī) 的結(jié)構(gòu)特 點 ， 確定了以撓 盤 式栽植器為 研 究對象 ， 在 分 析撓 盤 式 栽 植 器運動軌跡 和 特征參數(shù)的 基 礎(chǔ)上 ， 設(shè)計 了 一臺撓盤式 大 蔥移栽機(jī) ， 田 間 試驗結(jié)果 不 僅證明了撓 盤 式移栽機(jī) 可以滿足大蔥栽植的農(nóng)藝要求， 實現(xiàn)小株距移栽，而且驗證了撓盤式移栽機(jī)設(shè)計方法的可靠性。 關(guān)鍵詞： 大蔥；撓盤式；移栽機(jī)；試驗 中圖分類號： 獻(xiàn)標(biāo)識碼： A U of be to a of its of as on of a of of of 前 言 大蔥原產(chǎn)于亞洲西部高寒地區(qū)，在我國栽培歷史悠久，遍 布全國各地，是一種重要的蔬菜和調(diào) 味品。隨著我國農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和大蔥出口量逐年增加，許多地區(qū)都把大蔥種植作為一項產(chǎn)業(yè)來 發(fā)展，種植面積迅速擴(kuò)大，成為區(qū)域規(guī)模種植的經(jīng)濟(jì)作物之一。由于傳統(tǒng)手工移栽作業(yè)的勞動強度 高且 生 產(chǎn) 率 低 ， 農(nóng)民 對 大蔥 移 栽 的 機(jī)械 化 要 求 越來 越 迫 切 ， 因 此設(shè) 計 和研 究 大 蔥 移栽 機(jī) 是 非 常 必 要的 。 大蔥栽植期一般在 5 7 月 份 ， 傳統(tǒng) 人 工移栽分 為 插蔥法和 排 蔥法 。 人 工 栽植的缺 點 是生產(chǎn)效率 低，勞動強度高。與其他移栽作物相比，大蔥栽植的主要特點是：第一，小株距。一般作物的栽植 株距是 20 50 而大 蔥的株距僅有 5 10二，深度較深。一般作物的栽植深度為 3 5 而大蔥的栽植深度為 6 10三，不能窩根，由于蔥白的質(zhì)量決定了大蔥的產(chǎn)品質(zhì)量，因此要 求栽植時不能窩根。 由于大蔥移栽農(nóng)藝要求的特殊性，現(xiàn)有的移栽機(jī)均難以實現(xiàn)大蔥這類小株距作物的移栽。為了 實 現(xiàn) 大蔥機(jī)械 化 移栽 ， 在 分 析國內(nèi)各 種 移栽機(jī)結(jié) 構(gòu) 型式和特 點 的基礎(chǔ)上 ， 研 制 了一 種 撓盤式移 栽 機(jī)。 收稿日期： 2006者簡介：胡軍（ 1972-） ，男，講師，吉林大學(xué)在讀博士研究生。 通訊作者：封俊，男，副教授，碩士研究生導(dǎo)師。 y 第 2 期 胡軍等：大蔥移栽機(jī)的設(shè)計與試驗研究 43 1 大蔥移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 栽機(jī)的結(jié)構(gòu) 為 滿 足大蔥的 栽 植要求 ， 本文設(shè)計的 撓 盤式大蔥 移 栽機(jī)為半 自 動懸掛 式 ， 采用單組 仿 形結(jié) 構(gòu) （如 圖 1 所 示 ） 。 每 個 單組的工 作 部件包括 供 苗輸送帶 、 垂 直 輸送帶 、 撓 盤式 栽 植器 、 開 溝 器 、 覆土 鎮(zhèn) 壓 輪、仿行傳動地輪、傳動機(jī)構(gòu)、仿形機(jī)構(gòu)、懸掛機(jī)構(gòu)及機(jī)架等。 圖 1 大蔥移栽機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 供苗輸送帶由帆布帶和橡膠塊制成，由三個傳動輥張緊成三角形。橡膠塊在帆布帶上按一定的 間隔固定，兩相鄰橡膠塊之間形成寬度為 2 直輸送帶為平面橡膠環(huán)帶。供苗輸送帶的 水平段是移栽機(jī)的喂苗區(qū)，其垂直段與垂直輸送帶同步向下運動，輸送蔥苗，形成大蔥的運輸區(qū)。 撓盤式栽植器由兩個互成一定夾角的金屬圓盤 構(gòu)成，內(nèi)側(cè)有環(huán)形橡膠，兩圓盤之間形成具有一定寬 度的夾苗狹縫，構(gòu)成夾持平面以夾持蔥苗。金屬圓盤上開有許多的傳動齒槽，在特制鏈輪的驅(qū)動下 轉(zhuǎn)動。開溝器為滑刀式，安裝在垂直輸送帶的下面，起開溝作用。覆土鎮(zhèn)壓輪安裝在圓盤栽植器的 后面，起覆土鎮(zhèn)壓作用。仿形傳動地輪安裝在開溝器的前面，起仿形和傳動的作用。 栽機(jī)的工作原理 大蔥移栽機(jī)的工作原理如圖 2 所示。作業(yè)時，由拖拉機(jī)牽引移栽機(jī)前進(jìn)，操作人員將蔥苗依次 放入供苗輸送帶上的秧槽內(nèi)。在供苗輸送帶的帶動下，蔥苗由水平運動轉(zhuǎn)為垂直運動，當(dāng)供苗輸送 帶與垂直 輸送帶夾持蔥苗輸送到撓盤式栽植器時，蔥苗被轉(zhuǎn)動的撓盤栽植器夾住，同時脫離輸送帶 的夾持，蔥苗的運動由水平運動變?yōu)槔@圓盤中心的旋轉(zhuǎn)運動，并進(jìn)入開溝器開出的栽植溝內(nèi)，當(dāng)蔥 苗轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置時，栽植器將蔥苗釋放，蔥苗在重力作用下落到栽植溝內(nèi)，開溝器尾部回土流將根 部覆蓋，覆土鎮(zhèn)壓輪及時由后向前將根部土壤壓實，完成栽植全過程。 2 撓性圓盤式栽植器的運動軌跡 如圖 3 所示，撓盤在繞自身軸勻速轉(zhuǎn)動的同時，隨拖拉機(jī)沿水平方向勻速運動。工作時，撓盤 的運動是拖拉機(jī)前進(jìn)運動和撓盤圓周運動的合成。因此，撓盤的運動軌跡方程為： x t t) (1) H R t) 式中： 拖拉機(jī)前進(jìn)速度 撓盤轉(zhuǎn)動的角速度 t 時間 H 撓盤圓心距溝底的高度 44 黑 龍 江 八 一 農(nóng) 墾 大 學(xué) 學(xué) 報 第 18 卷 R 撓盤轉(zhuǎn)動半徑 特征參數(shù) R2) 撓盤運動軌跡的形狀取決于值的大小。由圖 3 可知，當(dāng) 1 時不能形成余擺線環(huán)扣，軌跡 曲線上各切點的方向就是撓盤絕對速度的方向，在軌跡曲線上不存在與拖拉機(jī)前進(jìn)方向相反的水平 速度分量，要實現(xiàn)零速投苗是不可能的。對于移栽秧苗來說，無論撓性圓 盤在哪一點釋放秧苗，秧 苗 都 存在與機(jī) 器 前進(jìn)方向 相 同的水平 分 速度 ； 換 言 之 ， 從理 論 上就可以 說 明栽植的 秧 苗會產(chǎn)生 前 傾， 不能保證栽植秧苗的直立度要求。只有當(dāng) 1 時，余擺線環(huán)扣的下半部分具有與拖拉機(jī)前進(jìn)方向 相反的水平速度分量，才有可能實現(xiàn)零速投苗。因此 1 是撓盤式栽植器正常工作的必要條件。 圖 2 大蔥移栽機(jī)工作原理示意 圖 圖 3 不同特征參數(shù)下?lián)媳P的運動軌跡曲線 3 試驗實施 通 過 對撓盤和 蔥 苗的運動 軌 跡分析 ， 可 知特征參 數(shù) 1 是撓盤式栽植器正常工作的必要條件。 為了驗證理論分析的正確性 ，作者設(shè)計了一臺撓盤式大蔥移栽機(jī)，并進(jìn)行了田間試驗。 驗裝置及試驗條件 驗裝置 為了試驗方便，本文設(shè)計的撓盤式移栽機(jī)在主要結(jié)構(gòu)上設(shè)計成可調(diào)的。撓盤式栽植器兩圓盤夾 角可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍在 9 11°；開溝器與撓盤中心的位置可調(diào)，調(diào)節(jié)位置分為 60、 40、 20、 0 個；通過更換鏈輪實現(xiàn)不同的傳動比組合。 驗條件 (1)采用高度 L=400 徑 D 10 量在 30 40 (2) 試 驗土壤 為 耕翻平整 良 好的壤 土 （ 中 國農(nóng)業(yè) 大 學(xué) （西區(qū) ） 農(nóng) 業(yè)工程 教 研室試驗 田 ） 。 土壤含 水率為 每次試驗移栽 20 株蔥苗，每組試驗重復(fù) 3 次，根據(jù)文獻(xiàn) 1的檢測方法進(jìn)行測 量計算。 測指標(biāo) 根據(jù)文獻(xiàn) 1的檢測方法，蔥苗的直立度用苗體與地面的夾角，即栽植傾角來劃分： 優(yōu)良： 70°；合格： 45°；倒伏： 45°。 第 2 期 胡軍等：大蔥移栽機(jī)的設(shè)計與試驗研究 45 相應(yīng)地，用直立度合格率、直立度優(yōu)良率來評價蔥苗的直立度。 驗結(jié)果與分析 驗結(jié)果 為了驗證值對栽植質(zhì)量的影響，在給定圓盤半徑 R=200 苗直徑 D=10 論株距為 70 過調(diào)整試驗裝置，改變傳動比使特征參數(shù)值改變。選取四組不同的特征參數(shù)值，分別取 種情況下進(jìn)行驗證試驗。試驗結(jié)果如表 1。 表 1 特征參數(shù)對栽植性能的影響 株距變異 系數(shù)（ %） 栽植傾角 平均值（ ° ） 直立度 合格率（ %） 直立度 優(yōu)良率（ %） 結(jié)果分析 試驗結(jié)果如 表 1 所示，由表中數(shù)據(jù)可得到以下結(jié)論： （ 1）當(dāng)特征參數(shù)值 1 時，樣機(jī)栽植性能良好；當(dāng) 1 時，樣機(jī)不能完成大蔥的栽植要求。 （ 2）在特征參數(shù)值 ，樣機(jī)栽植性能良好，蔥苗栽植傾角的平均值達(dá)到 直 立度合格率和優(yōu)良率均達(dá) 到 90%以上。 （ 3） 在不同 特 征參數(shù)值 下 （ ， 樣機(jī)栽植 性 能良好 ， 蔥苗 栽 植傾 角 的平均值 分 別 達(dá)到 ， 說 明 值 大 小對栽植 直 立度和優(yōu) 良 率的影響 并 不是很明顯 ， 也說明 了 對撓 盤運動軌跡的分析是正確的。 4 結(jié)論與討論 通過對大蔥移栽機(jī)的設(shè)計與試驗研究表明： 對撓盤式移栽機(jī)的運動過程和運動軌跡分析的基礎(chǔ)上，得出特征參數(shù) 1 是撓性圓盤式移 栽機(jī)正常工作的必要條件，試驗結(jié)果也證明了該結(jié)果的正確性。 田間試驗結(jié)果證明，撓盤式移栽機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)小株距移栽，可滿足大蔥栽植的農(nóng)藝要求，而且也 驗證了撓盤式移栽機(jī)設(shè)計方法的可靠性。 驗結(jié)果中，苗體栽植傾角均小于 90°，有略微前傾的趨 勢，可能與土壤本身、回土流及覆土 輪位置的影響有關(guān)，這些問題還有待進(jìn)一步研究。 參考文獻(xiàn)： 1 封俊，顧世康，曾愛軍，等 . 導(dǎo)苗管式栽植機(jī)的試驗研究 ( )栽植機(jī)的性能評價指標(biāo)與檢測方法 J學(xué)報， 1998， 14（ 2） ： 73 77. 2 高正路 油菜移栽機(jī)的設(shè)計 J2001， （ 3） ： 10 12. 3 封俊，秦貴，宋衛(wèi)堂，等 J2002， 33（ 5） ： 48 500 4 何啟偉，蘇德恕，趙德婉 產(chǎn)蔬菜 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