自動化玉米移栽機送苗裝置的研究

譚胡心，鄭 揚

(平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，河南 平頂山 467001)

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自動化玉米移栽機送苗裝置的研究

譚胡心，鄭 揚

(平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，河南 平頂山 467001)

玉米是我國主要農(nóng)作物之一，其生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系著我國糧食安全。傳統(tǒng)的玉米播種方式，不僅生產(chǎn)效率、作業(yè)質(zhì)量和標準化程度均比較低，無法實現(xiàn)高效率全自動大面積玉米播種或者套種的實際需求。在新時期，隨著城鎮(zhèn)化進程加快，農(nóng)村勞動力日益短缺，加上社會經(jīng)濟發(fā)展與科學技術(shù)的進步，為我國玉米移栽機自動化技術(shù)開發(fā)設(shè)計提供了必要的支撐條件。為此，對我國東北地區(qū)玉米試驗田進行相關(guān)研究，就自動化玉米移栽機及其送苗裝置技術(shù)的研發(fā)、設(shè)計進行探究，并重點闡述其基本工作原理。

自動化； 玉米移栽機； 送苗裝置； 工作原理

0 引言

我國是農(nóng)業(yè)大國，玉米是我國主要農(nóng)作物之一，其種植面積和產(chǎn)量一直位居秋糧作物的首位。玉米除了可加工食品之外，還是家畜養(yǎng)殖重要的飼料，且被廣泛應(yīng)用于各工業(yè)生產(chǎn)的原料。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，科學技術(shù)水平的進步，我國在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)領(lǐng)域也取得了非凡的成就。近幾年，我國玉米無論是播種面積還是總產(chǎn)量，都在逐年增加，并且在所有糧食作物總產(chǎn)量中所占比重也在逐年增大。為此，就自動化玉米移栽機的結(jié)構(gòu)及原理開展了相關(guān)研究。

1 我國玉米作物種植及產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2010-2014年我國玉米與糧食作物播種面積及總產(chǎn)量如表1所示。

表1 2010年-2014年我國玉米與糧食作物播種面積及總產(chǎn)量

2 玉米育苗移栽技術(shù)

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

玉米育苗移栽技術(shù)是一項新型的現(xiàn)代機械化栽培技術(shù)，可以有效增強機械在玉米移栽與送苗過程中的工作性能，創(chuàng)造出機械化生產(chǎn)更為有利的環(huán)境，包括積溫方面、抗旱防災等方面，并可增加玉米產(chǎn)量。關(guān)

于玉米育苗移栽的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，在20世紀八九十年代我國開始投入研究，但受限于技術(shù)上的約束，直到21世紀初期，我國玉米播種生產(chǎn)領(lǐng)域，包括玉米育苗移栽，均是以人工方式為主。這種傳統(tǒng)的方式，勞動強度大、勞作時間長，在一定程度上限制著我國玉米育苗移栽技術(shù)的進一步發(fā)展與應(yīng)用。新時期，伴隨著社會經(jīng)濟發(fā)展、科技水平的提高，再加上城鎮(zhèn)化進程的加快推進，農(nóng)村剩余勞動力大量輸出，傳統(tǒng)玉米移栽方式無從施展，嚴重制約了我國玉米產(chǎn)量、作業(yè)效率、機械化生產(chǎn)水平的提高。

在這一時期，我國在玉米育苗技術(shù)研發(fā)設(shè)計領(lǐng)域也取得了較大的進展與成果，特別是在“十二五”發(fā)展期間，玉米育苗移栽技術(shù)在我國東部沿海農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)及東北等地，均得到了有效的推廣和應(yīng)用。本文以我國東北農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)作為研究對象，介紹與分析一種基于互聯(lián)網(wǎng)計算機信息技術(shù)控制下的自動化玉米移栽機，并針對其中的送苗裝置的設(shè)計及其操作原理進行論述。

2.2 特點

傳統(tǒng)玉米移栽方式，其程序基本為刨坑、施底肥、覆少量土、澆水、投苗，之后待澆水滲透完之后再次覆土并壓實。這種傳統(tǒng)的玉米移栽方式，其中的覆土環(huán)節(jié)，每個作業(yè)工序均需要 3～4人，浪費人力物力，成本大、作業(yè)效率低。如果將最新改良設(shè)計的自動化玉米移栽機應(yīng)用到玉米播種作業(yè)中來，包括開溝、施肥、注水、栽苗、覆土、壓實等一系列環(huán)節(jié)，都可以實現(xiàn)一步到位。同時，借助于計算機信息技術(shù)，每一個作業(yè)工序完全可以由1個人來獨立完成，速度快、質(zhì)量高、省時省力，作業(yè)效率提升5～7倍。在運苗送苗環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)移栽方式下，株距不夠均勻，且穴的大小、深淺也無法實現(xiàn)一致，比較混亂；同時，在施肥和澆水環(huán)節(jié)，不夠均勻，造成有的玉米苗養(yǎng)分過剩，而有的玉米苗養(yǎng)分嚴重不足，最終導致成活率偏低。而自動化玉米移栽機送苗裝置， 能夠最大限度地保證移栽質(zhì)量， 保

苗率較高，移栽勻度好，栽穴的大小和深淺均比較一致。以江蘇農(nóng)業(yè)地區(qū)為例，在自動化玉米移栽送苗裝置應(yīng)用中，玉米保苗率在 97.5% 以上，遠遠高于傳統(tǒng)移栽技術(shù)下的 85.2% 。當然，自動化玉米移栽機送苗裝置也存在一定的缺陷，如在我國西北地區(qū)，因為土質(zhì)、地勢等原因，開展起來比較困難，這也是自動化玉米機械移栽送苗裝置技術(shù)所存在的主要缺陷，固其對整地和土壤含水率等相關(guān)條件的要求比較高。

3 送苗裝置及工作原理

自動化玉米移栽機三維模型機構(gòu)如圖1、圖2所示。

圖1 自動化玉米移栽機三維模型

(a) 主視圖 (b) 側(cè)視圖

1.主支架 2.中控臺 3.導苗管 4.扶正器 5.喂入器 6.輸苗平臺 7.調(diào)整旋柄 8.腳踏板 9.苗盤架 10.覆土鏵 11.橫向傳動軸

12.擠限深輪 13.車輪 14.鏈輪 15.輸苗傳動箱 16.支承輪

圖2 自動化玉米移栽機結(jié)構(gòu)圖

在輸送機構(gòu)內(nèi)部，包含著兩個子系統(tǒng)裝置，即自動取苗系統(tǒng)和自動送苗系統(tǒng)。本文在這里重點介紹自動送苗系統(tǒng)。自動化玉米移栽機送苗裝置，如圖3所示。

該自動送苗裝置，在正式作業(yè)運行時，主要通過PLC控制步進電機轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的，借助于橫向移動汽缸運動規(guī)律來操作。橫向移動汽缸運動規(guī)律為：“第1次取苗 → 橫向移動一個穴孔距離 → 第2次取苗 → 第3次取苗 → 橫向移動一個穴孔距離 → 第4次取苗 → 第5次取苗 → 橫向移動一個穴孔距離 → 第6次取苗……”。

1.傳感器(無桿氣缸滑塊位置傳感器) 2.起苗(玉米)操作臺 3.橫向移動式汽缸 4.氣動制動裝置 5.無桿氣缸 6.直線導軌

4 試驗研究

試驗采用室內(nèi)試驗方式，在室內(nèi)環(huán)境的設(shè)計上，均與黑龍江當?shù)貧夂蛱鞖馕呛?，包括溫濕度等。本試驗的目的重點針對傳統(tǒng)種植方式下所遺留的一些問題進行研究，因此，重點檢驗送苗的成功率、育苗的成活率，以檢驗其均勻性為主。所以，在室內(nèi)試驗場地手動轉(zhuǎn)動地輪收集并測量了一組試驗數(shù)據(jù)(測試結(jié)果)。

本次試驗使用到的相關(guān)機械設(shè)備，玉米育苗移栽機與配套拖拉機后置式三點懸掛連接，其技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表2 主要技術(shù)參數(shù)

本次試驗在哈爾濱郊區(qū)某處農(nóng)機研究試驗專用的大棚室內(nèi)進行的， 場地比較平坦， 土壤較肥沃， 且沒有

雜草，土質(zhì)整體性比較很高。當塊土地為黑壤土，土壤養(yǎng)分比較均勻，含水率為 10.4% 。整個試驗過程共采集了玉米苗株數(shù)600，其中移栽合格的育苗株數(shù)是 525 株，合格率是 87.5% 。

5 結(jié)語

基于自動化玉米移栽送苗裝置的試驗設(shè)計與研究，以我國黑龍江農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)作為了研究對象，進行了理論與實驗研究。玉米是黑龍江省域內(nèi)第一大種植作物，在2014年，全省境內(nèi)玉米作物總種植面積為 6.32×107hm2,全年總產(chǎn)量為 2815萬t。其中，玉米種植面積占到了全省的45% ，而玉米產(chǎn)量則占到了全省糧食產(chǎn)量的 50%以上。其中，嚴重影響和限制黑龍江玉米產(chǎn)量進一步增長的根本原因還是在于氣候，玉米產(chǎn)區(qū)可以分為兩個區(qū)域，分別是第一、二積溫帶、第三、四積溫帶，第一、二積溫帶平均產(chǎn)量為 800～910kg/(667m2)，而第三四積溫帶平均產(chǎn)量僅為 500～540kg/(667m2)，且第三、四積溫帶玉米種植面積占到了玉米總種植面積的 42%。通過農(nóng)業(yè)技術(shù)上的改造及機械化生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，其潛力巨大。本文提出的自動化玉米移栽技術(shù)及送苗裝置，運用了最新的計算機信息技術(shù)，在作業(yè)時，可增加積溫，解決了當下黑龍江玉米種植區(qū)所存在的主要問題，且抗旱防災等功用，對于黑龍江春季作業(yè)常出現(xiàn)干旱、水資源緊缺等現(xiàn)象，具有很好的防治效果。

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Research on Design of Automatic Feeding Device for Maize Transplanting Machine

Tan Huxin, Zheng Yang

(Pingdingshan Industrial College of Technology，Pingdingshan 467001,China)

Corn is one of the main crops in our country, the production efficiency and the quality of the production is directly related to the food security of our country.Traditional corn planting mode, not only production efficiency is relatively low, operation quality and the degree of standardization are relatively low, unable to realize the high efficiency automatic large area of maize seeding and interplanting of actual demand.In the new period, with the accelerated process of urbanization, rural labor shortage, coupled with the development of social economy and science and technology progress, for our country in maize transplanting machine automation technology to develop and design provides the necessary support conditions.This topic experiment research, to the northeast region of our country corn test field research, the automation of the corn transplanting machine and its seedling equipment technology research and development, design to explore, focusing on its basic working principle.

automation; maize transplanting machine; seedling feeding device; working principle

2016-05-18

河南省科技廳科技攻關(guān)項目(20130311)

譚胡心(1983-)，女，-河南平頂山人，碩士研究生，講師，(E-mail)tanhuxin1303@163.com。

S223.92

A

1003-188X(2017)07-0252-04