2ZB-2型穴盤缽苗旱地膜上自動移栽機(jī)的研制與試驗

張 晨，梁 佳 ，郭俊先，梁生明 ，蔣三河

（1.新疆焉耆縣農(nóng)機(jī)推廣服務(wù)站，新疆 焉耆 841100；2.巴州良佳農(nóng)機(jī)制造有限公司；3.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械交通學(xué)院）

缽體育苗移栽技術(shù)是一項現(xiàn)代農(nóng)業(yè)增產(chǎn)技術(shù)，在新疆乃至國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。新疆工業(yè)番茄、辣椒缽體育苗移栽主要以人工移栽為主，大多采用人工分缽或向栽植器中投苗，個別地區(qū)、團(tuán)場使用半自動移栽機(jī)。人工及半自動移栽機(jī)喂入，費(fèi)時、費(fèi)力，且栽植速度低，勞動強(qiáng)度大。自動移栽機(jī)是指將種苗從缽盤中抓取、送苗、投苗和栽植的整個過程實現(xiàn)全自動化。目前，國外移栽機(jī)以半自動為主，全自動移栽機(jī)均因結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，價格過高而沒有廣泛推廣。

本文以穴盤缽苗為作業(yè)對象，介紹了自主研發(fā)的，膜上自動移栽機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和工作原理，以及田間性能試驗，為今后整機(jī)改進(jìn)奠定基礎(chǔ)。

1 結(jié)構(gòu)及工作過程

結(jié)構(gòu)：2ZB-2型缽苗旱地膜上自動移栽機(jī)由傳動、行走、覆土、氣動、移盤、取苗、擲苗、投苗、打穴、栽植、鎮(zhèn)壓十個系統(tǒng)組成（圖1）。在機(jī)架前部安裝有懸掛架、壓縮機(jī)、儲氣罐、皮帶輪和齒輪箱。其中移盤、取苗、擲苗、投苗、打穴、栽植、鎮(zhèn)壓系統(tǒng)均是兩套，適用于2模4行的種植模式。

工作過程：該機(jī)與拖拉機(jī)（30~50馬力/22.05~36.75 kW）配套使用，采用懸掛式連接，工作時拖拉機(jī)液壓缸處于浮動狀態(tài)。拖拉機(jī)動力通過萬向節(jié)帶動皮帶輪，由齒輪變速箱將動力分配到旋耕取土、氣動、移盤、取苗擲苗系統(tǒng)，完成自動移盤、取苗和擲苗過程。行走輪轉(zhuǎn)動驅(qū)動鏈傳動機(jī)構(gòu)，將動力傳遞給栽植系統(tǒng)，實現(xiàn)自動栽植。其關(guān)鍵技術(shù)是取苗、擲苗、投苗和栽植系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，實現(xiàn)全自動化工作，主要工作過程如下。

（1）自動化取苗和擲苗過程：氣泵工作，提供定壓氣體，通過氣動機(jī)械開關(guān)控制缽盤移動裝置和取苗擲苗裝置，實現(xiàn)缽盤間歇式向前移動，滿足取苗擲苗裝置機(jī)械手分兩次對缽盤中一行缽苗的取苗和擲苗。當(dāng)取苗擲苗裝置機(jī)械手a和d旋轉(zhuǎn)到缽盤移動裝置a和b正上方時，缽盤移動裝置自動移動缽盤一個穴缽位置，缽盤中奇列（缽盤正對機(jī)械手一行中的1、3、5、7）4株缽苗進(jìn)入到取苗擲苗裝置機(jī)械手b和d的夾片中，機(jī)械手b和d自動夾苗、提苗和上行，然后靠間歇齒輪旋轉(zhuǎn)軸a和b旋轉(zhuǎn)到分苗投苗裝置a和b上方時，自動下行、擲苗（將缽苗分別擲到分苗投苗裝置的4個分苗器中），完成一個取苗、擲苗動作；當(dāng)取苗擲苗裝置機(jī)械手a和c旋轉(zhuǎn)到移動缽盤裝置a和b正上方時，缽盤中偶列（缽盤正對機(jī)械手一行中的 2、4、6、8行）4株缽苗進(jìn)入到取苗擲苗裝置機(jī)械手a和c的夾片中，開始另一次取苗擲苗循環(huán)。如此循環(huán)，移動缽盤裝置向前再移動一個缽位，進(jìn)入下一行取苗擲苗過程。

圖1 2ZB-2缽苗膜上旱地自動移栽機(jī)結(jié)構(gòu)

（2）自動栽植過程：移栽機(jī)的行走輪帶動移栽器同步轉(zhuǎn)動，當(dāng)移栽器上的鴨嘴杯轉(zhuǎn)至分苗裝置a和b正下方時，移栽器圓盤上的凸輪同步強(qiáng)制打開每一個鴨嘴杯所對應(yīng)分苗投苗裝置a和b的杠桿機(jī)械開關(guān)，分苗器中的缽苗滑落到所對應(yīng)的鴨嘴杯中。鴨嘴杯隨偏心圓盤轉(zhuǎn)至最低位置，鴨嘴刺破地膜，打穴入土，鴨嘴杯上的凸輪強(qiáng)制打開鴨嘴，缽苗落入穴孔里，隨后由鎮(zhèn)壓輪覆土鎮(zhèn)壓，完成一株缽苗栽植。在缽苗放入土后，鴨嘴杯隨栽植器轉(zhuǎn)動上升，在彈簧作用下鴨嘴閉合，進(jìn)行下一個栽植循環(huán)。

（3）輔助過程：覆土裝置將壟間裸漏土旋耕輸送到膜上，在鴨嘴打穴處形成5~7 cm土帶。人工更換已經(jīng)取苗完成的缽盤，實現(xiàn)自動移栽。

2 技術(shù)參數(shù)

整機(jī)尺寸（長×寬×高，mm） 1 600×1 600×2 100

整機(jī)重量（kg） 480

配套動力（kW） 22~37

栽植株距（cm） 16~40（有6個規(guī)格可調(diào)）

行距（cm） 30~60

移栽深度（cm） 3~8

移植頻率（株/min） ≥35

行走速度（km/h） 1.5~2.5

露苗率（%） ≤5

漏栽率（%） ≤5

重栽率（%） ≤4

3 技術(shù)特點

2ZB-2缽苗旱地膜上自動移栽機(jī)在原半自動移栽機(jī)的基礎(chǔ)上增加氣動系統(tǒng)、缽盤移動裝置、取苗擲苗裝置和分苗投苗裝置關(guān)鍵部件。只需1人就可完成取苗、擲苗、投苗、破膜打穴、栽植、覆土、壓土等作業(yè)，解決機(jī)械化自動移動苗盤、自動取苗擲苗、自動分苗投苗等關(guān)鍵技術(shù)問題，省時省力，移植頻率大大提高，顯著減輕勞動強(qiáng)度，適合大面積移栽作業(yè)。

（1）氣動式自動取苗擲苗技術(shù)。在氣動和間歇齒輪箱驅(qū)動作用下，兩套對稱布置的機(jī)械手循環(huán)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)8個缽苗協(xié)調(diào)有序的取苗擲苗。

（2）機(jī)械式自動分苗投苗技術(shù)。將取苗和擲苗機(jī)構(gòu)投擲下來的4個缽苗通過分苗器，在凸輪順序控制下，順序投擲到旋轉(zhuǎn)的栽植器鴨嘴杯中等待打穴栽植。

（3）氣動式自動缽盤移動技術(shù)。在氣動力作用下，缽盤在移動機(jī)構(gòu)的鏈條上平行間歇前移，與取苗和擲苗裝置協(xié)調(diào)同步，供機(jī)械手取苗。

（4）機(jī)械式先期膜上覆土鎮(zhèn)壓技術(shù)。缽苗栽植之前，在傳動軸作用下，覆土裝置將地膜兩側(cè)的土旋到膜上，形成5~7 cm的土帶，禾苗移植完后再鎮(zhèn)壓壓實。實現(xiàn)缽苗根部與周圍土壤的緊密接觸，盡快恢復(fù)活力，提高缽苗成活率。

4 性能試驗

2013年4~5月，項目組研發(fā)生產(chǎn)的2臺樣機(jī)在焉耆縣北大渠鄉(xiāng)、五號渠鄉(xiāng)和博湖縣進(jìn)行大田移栽，移栽面積共計20余hm2，其栽植缽苗深度、行距、株距標(biāo)準(zhǔn)一致，漏栽率、埋苗率均控制5%以內(nèi)，重栽率控制在4%以內(nèi)，倒伏率均控制7%以內(nèi)，栽植合格率達(dá)到90%以上，產(chǎn)品技術(shù)成熟可靠，平均無故障工作時間達(dá)到48小時。產(chǎn)品性能穩(wěn)定，省時省力，栽植頻率較高，減少了種植成本，確保增產(chǎn)增收。

5 經(jīng)濟(jì)效益

通過大田移栽性能測試，按照當(dāng)時作業(yè)收費(fèi)和工作效率，進(jìn)行了綜合經(jīng)濟(jì)效益評價。一是降低農(nóng)民的種植成本。半自動移栽機(jī)人工匹配5人（投苗4人、拖拉機(jī)駕駛員1人），2ZB-2缽苗旱地膜上自動移栽機(jī)人工匹配2人（裝盤1人、拖拉機(jī)駕駛員1人），與半自動移栽機(jī)相比省人工3個，每人平均工資按100元/天，種植戶可節(jié)省人工工資300元/天；二是提高工作效率。移栽費(fèi)用大大降低，作物生長成熟期一致，便于田間管理，產(chǎn)量增加，經(jīng)濟(jì)效益明顯提高；三是增加了農(nóng)機(jī)戶的收入水平。半自動移栽機(jī)每天最多移栽1~1.33 hm2，2ZB-2缽苗旱地膜上自動移栽機(jī)試驗每天可移栽1.33~2 hm2，按900元/hm2計算，農(nóng)機(jī)戶每天多增加收入300~600元/hm2。

[1]劉西寧，戰(zhàn)長江，朱海濤.牧神ZS-2型半自動缽（裸）苗移栽機(jī)的研究開發(fā)[J].新疆農(nóng)機(jī)化，2009（3）：10~11.

[2]武科，陳永成，畢新勝.幾種典型的移栽機(jī)[J].新疆農(nóng)機(jī)化，2009（3）：12~14.

[3]陳科，楊學(xué)軍，顏華，郭鈺暉，吳儉敏，劉軍.基于Matlab的全自動移栽機(jī)取苗機(jī)構(gòu)設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2013，44（1）:24~27.