大蔥移栽機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究

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第 18 卷 第 2 期 黑 龍 江 八 一 農(nóng) 墾 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 18（ 2） ： 42～ 45 2006 年 4 月 2006 文章編 號(hào)： 1002005)02蔥移栽機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究 胡軍 1 ，封俊 2 ，曾愛(ài)軍 2 （ 慶 163319； 摘 要： 由于大蔥移栽的農(nóng)藝要求特殊，國(guó)產(chǎn)的各種移栽機(jī)都不適合大蔥這類(lèi)小株距作物的移栽。為了實(shí)現(xiàn) 大 蔥 機(jī)械化移 栽 ， 作者分析了 國(guó) 內(nèi)各種移栽 機(jī) 的結(jié)構(gòu)特 點(diǎn) ， 確定了以撓 盤(pán) 式栽植器為 研 究對(duì)象 ， 在 分 析撓 盤(pán) 式 栽 植 器運(yùn)動(dòng)軌跡 和 特征參數(shù)的 基 礎(chǔ)上 ， 設(shè)計(jì) 了 一臺(tái)撓盤(pán)式 大 蔥移栽機(jī) ， 田 間 試驗(yàn)結(jié)果 不 僅證明了撓 盤(pán) 式移栽機(jī) 可以滿(mǎn)足大蔥栽植的農(nóng)藝要求， 實(shí)現(xiàn)小株距移栽，而且驗(yàn)證了撓盤(pán)式移栽機(jī)設(shè)計(jì)方法的可靠性。 關(guān)鍵詞： 大蔥；撓盤(pán)式；移栽機(jī)；試驗(yàn) 中圖分類(lèi)號(hào)： 獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A U of be to a of it’s 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(guó)栽培歷史悠久，遍 布全國(guó)各地，是一種重要的蔬菜和調(diào) 味品。隨著我國(guó)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(xiàng)產(chǎn)業(yè)來(lái) 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(dòng)強(qiáng)度 高且 生 產(chǎn) 率 低 ， 農(nóng)民 對(duì) 大蔥 移 栽 的 機(jī)械 化 要 求 越來(lái) 越 迫 切 ， 因 此設(shè) 計(jì) 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(diǎn) 是生產(chǎn)效率 低，勞動(dòng)強(qiáng)度高。與其他移栽作物相比，大蔥栽植的主要特點(diǎn)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(shí)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(shí)現(xiàn)大蔥這類(lèi)小株距作物的移栽。為了 實(shí) 現(xiàn) 大蔥機(jī)械 化 移栽 ， 在 分 析國(guó)內(nèi)各 種 移栽機(jī)結(jié) 構(gòu) 型式和特 點(diǎn) 的基礎(chǔ)上 ， 研 制 了一 種 撓盤(pán)式移 栽 機(jī)。 收稿日期： 2006者簡(jiǎn)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(jì)與試驗(yàn)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(mǎn) 足大蔥的 栽 植要求 ， 本文設(shè)計(jì)的 撓 盤(pán)式大蔥 移 栽機(jī)為半 自 動(dòng)懸掛 式 ， 采用單組 仿 形結(jié) 構(gòu) （如 圖 1 所 示 ） 。 每 個(gè) 單組的工 作 部件包括 供 苗輸送帶 、 垂 直 輸送帶 、 撓 盤(pán)式 栽 植器 、 開(kāi) 溝 器 、 覆土 鎮(zhèn) 壓 輪、仿行傳動(dòng)地輪、傳動(dòng)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(jiǎn)圖 供苗輸送帶由帆布帶和橡膠塊制成，由三個(gè)傳動(dòng)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(yùn)動(dòng)，輸送蔥苗，形成大蔥的運(yùn)輸區(qū)。 撓盤(pán)式栽植器由兩個(gè)互成一定夾角的金屬圓盤(pán) 構(gòu)成，內(nèi)側(cè)有環(huán)形橡膠，兩圓盤(pán)之間形成具有一定寬 度的夾苗狹縫，構(gòu)成夾持平面以?shī)A持蔥苗。金屬圓盤(pán)上開(kāi)有許多的傳動(dòng)齒槽，在特制鏈輪的驅(qū)動(dòng)下 轉(zhuǎn)動(dòng)。開(kāi)溝器為滑刀式，安裝在垂直輸送帶的下面，起開(kāi)溝作用。覆土鎮(zhèn)壓輪安裝在圓盤(pán)栽植器的 后面，起覆土鎮(zhèn)壓作用。仿形傳動(dòng)地輪安裝在開(kāi)溝器的前面，起仿形和傳動(dòng)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(shí)，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(dòng)下，蔥苗由水平運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為垂直運(yùn)動(dòng)，當(dāng)供苗輸送 帶與垂直 輸送帶夾持蔥苗輸送到撓盤(pán)式栽植器時(shí)，蔥苗被轉(zhuǎn)動(dòng)的撓盤(pán)栽植器夾住，同時(shí)脫離輸送帶 的夾持，蔥苗的運(yùn)動(dòng)由水平運(yùn)動(dòng)變?yōu)槔@圓盤(pán)中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)入開(kāi)溝器開(kāi)出的栽植溝內(nèi)，當(dāng)蔥 苗轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置時(shí)，栽植器將蔥苗釋放，蔥苗在重力作用下落到栽植溝內(nèi)，開(kāi)溝器尾部回土流將根 部覆蓋，覆土鎮(zhèn)壓輪及時(shí)由后向前將根部土壤壓實(shí)，完成栽植全過(guò)程。 2 撓性圓盤(pán)式栽植器的運(yùn)動(dòng)軌跡 如圖 3 所示，撓盤(pán)在繞自身軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，隨拖拉機(jī)沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)。工作時(shí)，撓盤(pán) 的運(yùn)動(dòng)是拖拉機(jī)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)和撓盤(pán)圓周運(yùn)動(dòng)的合成。因此，撓盤(pán)的運(yùn)動(dòng)軌跡方程為： ???x ???t ????t)) ? ? (1) ? ??H ??R t) 式中： 拖拉機(jī)前進(jìn)速度 ω —— 撓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 t—— 時(shí)間 H—— 撓盤(pán)圓心距溝底的高度 44 黑 龍 江 八 一 農(nóng) 墾 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 第 18 卷 R—— 撓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑 λ —— 特征參數(shù) ????R??2) 撓盤(pán)運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀取決于λ值的大小。由圖 3 可知，當(dāng)λ≤ 1 時(shí)不能形成余擺線(xiàn)環(huán)扣，軌跡 曲線(xiàn)上各切點(diǎn)的方向就是撓盤(pán)絕對(duì)速度的方向，在軌跡曲線(xiàn)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(shí)現(xiàn)零速投苗是不可能的。對(duì)于移栽秧苗來(lái)說(shuō)，無(wú)論撓性圓 盤(pán)在哪一點(diǎn)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(shuō) 明栽植的 秧 苗會(huì)產(chǎn)生 前 傾， 不能保證栽植秧苗的直立度要求。只有當(dāng)λ＞ 1 時(shí)，余擺線(xiàn)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(shí)現(xiàn)零速投苗。因此λ＞ 1 是撓盤(pán)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(pán)的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線(xiàn) 3 試驗(yàn)實(shí)施 通 過(guò) 對(duì)撓盤(pán)和 蔥 苗的運(yùn)動(dòng) 軌 跡分析 ， 可 知特征參 數(shù) λ ＞ 1 是撓盤(pán)式栽植器正常工作的必要條件。 為了驗(yàn)證理論分析的正確性 ，作者設(shè)計(jì)了一臺(tái)撓盤(pán)式大蔥移栽機(jī)，并進(jìn)行了田間試驗(yàn)。 驗(yàn)裝置及試驗(yàn)條件 驗(yàn)裝置 為了試驗(yàn)方便，本文設(shè)計(jì)的撓盤(pán)式移栽機(jī)在主要結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)成可調(diào)的。撓盤(pán)式栽植器兩圓盤(pán)夾 角可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍在 9～ 11°；開(kāi)溝器與撓盤(pán)中心的位置可調(diào)，調(diào)節(jié)位置分為 60、 40、 20、 0 個(gè)；通過(guò)更換鏈輪實(shí)現(xiàn)不同的傳動(dòng)比組合。 驗(yàn)條件 (1)采用高度 L=400 徑 D＝ 10 量在 30～ 40 (2) 試 驗(yàn)土壤 為 耕翻平整 良 好的壤 土 （ 中 國(guó)農(nóng)業(yè) 大 學(xué) （西區(qū) ） 農(nóng) 業(yè)工程 教 研室試驗(yàn) 田 ） 。 土壤含 水率為 每次試驗(yàn)移栽 20 株蔥苗，每組試驗(yàn)重復(fù) 3 次，根據(jù)文獻(xiàn) [1]的檢測(cè)方法進(jìn)行測(cè) 量計(jì)算。 測(cè)指標(biāo) 根據(jù)文獻(xiàn) [1]的檢測(cè)方法，蔥苗的直立度用苗體與地面的夾角，即栽植傾角θ來(lái)劃分： 優(yōu)良：θ＞ 70°；合格：θ＞ 45°；倒伏：θ≤ 45°。 第 2 期 胡軍等：大蔥移栽機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究 45 相應(yīng)地，用直立度合格率、直立度優(yōu)良率來(lái)評(píng)價(jià)蔥苗的直立度。 驗(yàn)結(jié)果與分析 驗(yàn)結(jié)果 為了驗(yàn)證λ值對(duì)栽植質(zhì)量的影響，在給定圓盤(pán)半徑 R=200 苗直徑 D=10 論株距為 70 過(guò)調(diào)整試驗(yàn)裝置，改變傳動(dòng)比使特征參數(shù)值λ改變。選取四組不同的特征參數(shù)值，分別取 λ＝ ＝ ＝ ＝ 種情況下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表 1。 表 1 特征參數(shù)對(duì)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(yàn)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λ＞ 1 時(shí)，樣機(jī)栽植性能良好；當(dāng)λ＜ 1 時(shí)，樣機(jī)不能完成大蔥的栽植要求。 （ 2）在特征參數(shù)值λ＝ ，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 （ λ ＝ ， 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(shuō) 明 λ值 大 小對(duì)栽植 直 立度和優(yōu) 良 率的影響 并 不是很明顯 ， 也說(shuō)明 了 對(duì)撓 盤(pán)運(yùn)動(dòng)軌跡的分析是正確的。 4 結(jié)論與討論 通過(guò)對(duì)大蔥移栽機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究表明： 對(duì)撓盤(pán)式移栽機(jī)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和運(yùn)動(dòng)軌跡分析的基礎(chǔ)上，得出特征參數(shù)λ＞ 1 是撓性圓盤(pán)式移 栽機(jī)正常工作的必要條件，試驗(yàn)結(jié)果也證明了該結(jié)果的正確性。 田間試驗(yàn)結(jié)果證明，撓盤(pán)式移栽機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)小株距移栽，可滿(mǎn)足大蔥栽植的農(nóng)藝要求，而且也 驗(yàn)證了撓盤(pán)式移栽機(jī)設(shè)計(jì)方法的可靠性。 驗(yàn)結(jié)果中，苗體栽植傾角均小于 90°，有略微前傾的趨 勢(shì)，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(wèn)題還有待進(jìn)一步研究。 參考文獻(xiàn)： [1] 封俊，顧世康，曾愛(ài)軍，等 . 導(dǎo)苗管式栽植機(jī)的試驗(yàn)研究 (Ⅱ )栽植機(jī)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)與檢測(cè)方法 [J]學(xué)報(bào)， 1998， 14（ 2） ： 73～ 77. 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