大葱移栽机的设计与试验研究

第 18 卷 第 2 期 黑 龙 江 八 一 农 垦 大 学 学 报 18（ 2） ： 42 45 2006 年 4 月 2006 文章编 号： 1002005)02葱移栽机的设计与试验研究 胡军 1 ，封俊 2 ，曾爱军 2 （ 庆 163319； 摘 要： 由于大葱移栽的农艺要求特殊，国产的各种移栽机都不适合大葱这类小株距作物的移栽。为了实现 大 葱 机械化移 栽 ， 作者分析了 国 内各种移栽 机 的结构特 点 ， 确定了以挠 盘 式栽植器为 研 究对象 ， 在 分 析挠 盘 式 栽 植 器运动轨迹 和 特征参数的 基 础上 ， 设计 了 一台挠盘式 大 葱移栽机 ， 田 间 试验结果 不 仅证明了挠 盘 式移栽机 可以满足大葱栽植的农艺要求， 实现小株距移栽，而且验证了挠盘式移栽机设计方法的可靠性。 关键词： 大葱；挠盘式；移栽机；试验 中图分类号： 献标识码： A U of be to a of its of as on of a of of of 前 言 大葱原产于亚洲西部高寒地区，在我国栽培历史悠久，遍 布全国各地，是一种重要的蔬菜和调 味品。随着我国农业种植结构调整和大葱出口量逐年增加，许多地区都把大葱种植作为一项产业来 发展，种植面积迅速扩大，成为区域规模种植的经济作物之一。由于传统手工移栽作业的劳动强度 高且 生 产 率 低 ， 农民 对 大葱 移 栽 的 机械 化 要 求 越来 越 迫 切 ， 因 此设 计 和研 究 大 葱 移栽 机 是 非 常 必 要的 。 大葱栽植期一般在 5 7 月 份 ， 传统 人 工移栽分 为 插葱法和 排 葱法 。 人 工 栽植的缺 点 是生产效率 低，劳动强度高。与其他移栽作物相比，大葱栽植的主要特点是：第一，小株距。一般作物的栽植 株距是 20 50 而大 葱的株距仅有 5 10二，深度较深。一般作物的栽植深度为 3 5 而大葱的栽植深度为 6 10三，不能窝根，由于葱白的质量决定了大葱的产品质量，因此要 求栽植时不能窝根。 由于大葱移栽农艺要求的特殊性，现有的移栽机均难以实现大葱这类小株距作物的移栽。为了 实 现 大葱机械 化 移栽 ， 在 分 析国内各 种 移栽机结 构 型式和特 点 的基础上 ， 研 制 了一 种 挠盘式移 栽 机。 收稿日期： 2006者简介：胡军（ 1972-） ，男，讲师，吉林大学在读博士研究生。 通讯作者：封俊，男，副教授，硕士研究生导师。 y 第 2 期 胡军等：大葱移栽机的设计与试验研究 43 1 大葱移栽机的结构与工作原理 栽机的结构 为 满 足大葱的 栽 植要求 ， 本文设计的 挠 盘式大葱 移 栽机为半 自 动悬挂 式 ， 采用单组 仿 形结 构 （如 图 1 所 示 ） 。 每 个 单组的工 作 部件包括 供 苗输送带 、 垂 直 输送带 、 挠 盘式 栽 植器 、 开 沟 器 、 覆土 镇 压 轮、仿行传动地轮、传动机构、仿形机构、悬挂机构及机架等。 图 1 大葱移栽机结构简图 供苗输送带由帆布带和橡胶块制成，由三个传动辊张紧成三角形。橡胶块在帆布带上按一定的 间隔固定，两相邻橡胶块之间形成宽度为 2 直输送带为平面橡胶环带。供苗输送带的 水平段是移栽机的喂苗区，其垂直段与垂直输送带同步向下运动，输送葱苗，形成大葱的运输区。 挠盘式栽植器由两个互成一定夹角的金属圆盘 构成，内侧有环形橡胶，两圆盘之间形成具有一定宽 度的夹苗狭缝，构成夹持平面以夹持葱苗。金属圆盘上开有许多的传动齿槽，在特制链轮的驱动下 转动。开沟器为滑刀式，安装在垂直输送带的下面，起开沟作用。覆土镇压轮安装在圆盘栽植器的 后面，起覆土镇压作用。仿形传动地轮安装在开沟器的前面，起仿形和传动的作用。 栽机的工作原理 大葱移栽机的工作原理如图 2 所示。作业时，由拖拉机牵引移栽机前进，操作人员将葱苗依次 放入供苗输送带上的秧槽内。在供苗输送带的带动下，葱苗由水平运动转为垂直运动，当供苗输送 带与垂直 输送带夹持葱苗输送到挠盘式栽植器时，葱苗被转动的挠盘栽植器夹住，同时脱离输送带 的夹持，葱苗的运动由水平运动变为绕圆盘中心的旋转运动，并进入开沟器开出的栽植沟内，当葱 苗转到适当位置时，栽植器将葱苗释放，葱苗在重力作用下落到栽植沟内，开沟器尾部回土流将根 部覆盖，覆土镇压轮及时由后向前将根部土壤压实，完成栽植全过程。 2 挠性圆盘式栽植器的运动轨迹 如图 3 所示，挠盘在绕自身轴匀速转动的同时，随拖拉机沿水平方向匀速运动。工作时，挠盘 的运动是拖拉机前进运动和挠盘圆周运动的合成。因此，挠盘的运动轨迹方程为： x t t) (1) H R t) 式中： 拖拉机前进速度 挠盘转动的角速度 t 时间 H 挠盘圆心距沟底的高度 44 黑 龙 江 八 一 农 垦 大 学 学 报 第 18 卷 R 挠盘转动半径 特征参数 R2) 挠盘运动轨迹的形状取决于值的大小。由图 3 可知，当 1 时不能形成余摆线环扣，轨迹 曲线上各切点的方向就是挠盘绝对速度的方向，在轨迹曲线上不存在与拖拉机前进方向相反的水平 速度分量，要实现零速投苗是不可能的。对于移栽秧苗来说，无论挠性圆 盘在哪一点释放秧苗，秧 苗 都 存在与机 器 前进方向 相 同的水平 分 速度 ； 换 言 之 ， 从理 论 上就可以 说 明栽植的 秧 苗会产生 前 倾， 不能保证栽植秧苗的直立度要求。只有当 1 时，余摆线环扣的下半部分具有与拖拉机前进方向 相反的水平速度分量，才有可能实现零速投苗。因此 1 是挠盘式栽植器正常工作的必要条件。 图 2 大葱移栽机工作原理示意 图 图 3 不同特征参数下挠盘的运动轨迹曲线 3 试验实施 通 过 对挠盘和 葱 苗的运动 轨 迹分析 ， 可 知特征参 数 1 是挠盘式栽植器正常工作的必要条件。 为了验证理论分析的正确性 ，作者设计了一台挠盘式大葱移栽机，并进行了田间试验。 验装置及试验条件 验装置 为了试验方便，本文设计的挠盘式移栽机在主要结构上设计成可调的。挠盘式栽植器两圆盘夹 角可调，调节范围在 9 11；开沟器与挠盘中心的位置可调，调节位置分为 60、 40、 20、 0 个；通过更换链轮实现不同的传动比组合。 验条件 (1)采用高度 L=400 径 D 10 量在 30 40 (2) 试 验土壤 为 耕翻平整 良 好的壤 土 （ 中 国农业 大 学 （西区 ） 农 业工程 教 研室试验 田 ） 。 土壤含 水率为 每次试验移栽 20 株葱苗，每组试验重复 3 次，根据文献 1的检测方法进行测 量计算。 测指标 根据文献 1的检测方法，葱苗的直立度用苗体与地面的夹角，即栽植倾角来划分： 优良： 70；合格： 45；倒伏： 45。 第 2 期 胡军等：大葱移栽机的设计与试验研究 45 相应地，用直立度合格率、直立度优良率来评价葱苗的直立度。 验结果与分析 验结果 为了验证值对栽植质量的影响，在给定圆盘半径 R=200 苗直径 D=10 论株距为 70 过调整试验装置，改变传动比使特征参数值改变。选取四组不同的特征参数值，分别取 种情况下进行验证试验。试验结果如表 1。 表 1 特征参数对栽植性能的影响 株距变异 系数（ %） 栽植倾角 平均值（ ） 直立度 合格率（ %） 直立度 优良率（ %） 结果分析 试验结果如 表 1 所示，由表中数据可得到以下结论： （ 1）当特征参数值 1 时，样机栽植性能良好；当 1 时，样机不能完成大葱的栽植要求。 （ 2）在特征参数值 ，样机栽植性能良好，葱苗栽植倾角的平均值达到 直 立度合格率和优良率均达 到 90%以上。 （ 3） 在不同 特 征参数值 下 （ ， 样机栽植 性 能良好 ， 葱苗 栽 植倾 角 的平均值 分 别 达到 ， 说 明 值 大 小对栽植 直 立度和优 良 率的影响 并 不是很明显 ， 也说明 了 对挠 盘运动轨迹的分析是正确的。 4 结论与讨论 通过对大葱移栽机的设计与试验研究表明： 对挠盘式移栽机的运动过程和运动轨迹分析的基础上，得出特征参数 1 是挠性圆盘式移 栽机正常工作的必要条件，试验结果也证明了该结果的正确性。 田间试验结果证明，挠盘式移栽机能够实现小株距移栽，可满足大葱栽植的农艺要求，而且也 验证了挠盘式移栽机设计方法的可靠性。 验结果中，苗体栽植倾角均小于 90，有略微前倾的趋 势，可能与土壤本身、回土流及覆土 轮位置的影响有关，这些问题还有待进一步研究。 参考文献： 1 封俊，顾世康，曾爱军，等 . 导苗管式栽植机的试验研究 ( )栽植机的性能评价指标与检测方法 J学报， 1998， 14（ 2） ： 73 77. 2 高正路 油菜移栽机的设计 J2001， （ 3） ： 10 12. 3 封俊，秦贵，宋卫堂，等 J2002， 33（ 5） ： 48 500 4 何启伟，苏德恕，赵德婉 产蔬菜 M东科学技术出版社， 1990. 5 胡军，封俊，曾爱军，等 J2002， （ 1） ： 39 41. 6 韩占全，封俊，曾爱军 J2000， （ 8） ： 29 31. 7 秦贵 D国农业大学， 2002. 8 董锋，耿端阳，汪遵元 J2000， 31（ 3） ： 42 45. 9 尚书旗，隋爱娜 J1998， （ 1） ： 30 32. 特征参数 株距合格率（ %）