蔬菜缽苗移栽機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

趙金廣

摘 要：針對(duì)我國蔬菜幼苗移栽行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，基于SolidWorks環(huán)境下設(shè)計(jì)了一款多功能自動(dòng)缽苗移栽機(jī)，旨在提高移栽效率及缽苗移栽通用性，研究結(jié)果可為進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)器提供了理論依據(jù)，為我國農(nóng)業(yè)移栽提供了技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)移栽 缽苗 高效 技術(shù)支持

中圖分類號(hào)：S223 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）11（c）-0100-02

蔬菜是人們賴以生存的主食，同時(shí)作為主要的經(jīng)濟(jì)作物，因此蔬菜種植效率尤為重要。移栽機(jī)的發(fā)展從側(cè)面反映出我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用情況，如果要求移栽株距和行距及深度一致的話，就要依靠機(jī)械移栽，這樣做的好處是種植物品的質(zhì)量和產(chǎn)量會(huì)大大提高。相對(duì)來說，機(jī)械移栽蔬菜具備較多的優(yōu)勢，比如減輕農(nóng)戶勞動(dòng)力度，提高勞作效率，緩解時(shí)間壓力，提升勞動(dòng)進(jìn)度，進(jìn)而達(dá)到提升蔬菜移栽效率的目的，在當(dāng)前我國城郊及農(nóng)業(yè)蔬菜生產(chǎn)中具有較高的可行性[1]。

現(xiàn)有移栽機(jī)存在的問題：（1）功能單一、不適合多種蔬菜移栽。（2）作業(yè)效率低，目前市面很多移栽機(jī)僅具有移栽功能，不具備鋪膜、施肥、移栽等一體化作業(yè)功能。農(nóng)民購買了移栽機(jī)之后還需要購置鋪膜機(jī)，施肥機(jī)等機(jī)具，既增加了成本，又不能提高移栽效率。（3）目前蔬菜移栽機(jī)以半自動(dòng)為主，喂苗以人工手工操作為主，人工喂苗能力影響栽植頻率，手工喂苗效率不高則造成栽植頻率降低。（4）機(jī)械適應(yīng)性差 蔬菜移栽的品種、育苗方式、苗齡、行距、株距、種植密度及深度等方面在我國各地區(qū)存在很大的差異，對(duì)蔬菜栽植機(jī)械的開發(fā)提出了挑戰(zhàn)[2，3]。

針對(duì)目前移栽機(jī)的局限性，借助三維Solidworks軟件對(duì)現(xiàn)有半自動(dòng)移栽機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一款適應(yīng)多種作物如番茄、青椒等一次性完成開溝、施肥、鋪膜，取苗、打穴、移栽和覆土鎮(zhèn)壓的多功能自動(dòng)移栽機(jī)，目的是提出一種解決問題的方式，能夠真正適用于不同地域的農(nóng)民。

1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及原理

本機(jī)采用輪式拖拉機(jī)三點(diǎn)后懸掛牽引，可以壟栽或平栽。結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。工作時(shí)，先由平土鏟推去地表的雜物和突出地表的土塊，開溝器開出一定深度的肥溝。地輪向前運(yùn)動(dòng)與地面摩擦產(chǎn)生動(dòng)力，動(dòng)力由地輪軸向前傳動(dòng)，該動(dòng)力分成兩部分，一部分動(dòng)力向上通過鏈條傳到排肥器，驅(qū)動(dòng)排肥器將肥料排出肥箱，肥料通過排肥管排入肥溝內(nèi)，開溝器尾部回土流將肥溝覆蓋，隨后仿形壓膜輪將地膜壓緊，并由覆土器推土覆蓋在地膜兩邊，完成鋪膜過程。另一部分動(dòng)力向前傳動(dòng)，經(jīng)過兩級(jí)鏈傳動(dòng)后將動(dòng)力傳到移栽主軸，驅(qū)動(dòng)鴨嘴形栽植器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)鴨嘴形吊杯運(yùn)行到最高位置時(shí)，同時(shí)缽苗經(jīng)同步傳輸帶（栽植器同步驅(qū)動(dòng)）運(yùn)輸至其末端時(shí)在自身重力作用下經(jīng)導(dǎo)苗管投放至鴨嘴形吊杯內(nèi)，然后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)直到吊杯轉(zhuǎn)到最低位置時(shí)，吊杯底部的杯嘴打開，缽苗靠自重落入打好的穴中，在彈簧及擺輪的作用下，吊杯旋轉(zhuǎn)升起時(shí)逐漸閉合杯嘴，然后鎮(zhèn)壓覆土裝置進(jìn)行覆土鎮(zhèn)壓，完成一次栽植。

2 產(chǎn)品建模及虛擬裝配

虛擬裝配是在計(jì)算機(jī)上完成產(chǎn)品零部件的實(shí)體造型，進(jìn)行計(jì)算機(jī)裝配、干涉分析等多次協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)過程，并通過統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)過程與產(chǎn)品零部件制造、裝配過程的高度統(tǒng)一。。在此基礎(chǔ)上利用Solidworks軟件功能，進(jìn)行裝配零件之間的動(dòng)、靜態(tài)干涉檢查，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理之處及時(shí)調(diào)整與修改設(shè)計(jì)圖紙，從而可縮短產(chǎn)品制造與裝配生產(chǎn)過程時(shí)間，降低產(chǎn)品裝配成本[4]。設(shè)計(jì)流程：1、查閱文獻(xiàn)，走訪企業(yè)；2、理論分析確定最優(yōu)方案；3、三維建模及裝配；4、干涉檢查、動(dòng)態(tài)分析；5、工程分析，最終得到優(yōu)化結(jié)果，產(chǎn)品三維裝配圖見圖2。

3 產(chǎn)品創(chuàng)新性

（1）產(chǎn)品功能全，具有開溝、施肥、鋪膜、移栽等一體化作業(yè)功能，這樣不僅移栽的效率大大提高，農(nóng)民減少了成本。

（2）移栽機(jī)采用可調(diào)壓力鎮(zhèn)壓輪，栽植器采用定位軸調(diào)節(jié)種植行距，提高了作業(yè)適應(yīng)性。

（3）自動(dòng)投苗采用同步傳輸帶及導(dǎo)苗管來實(shí)現(xiàn)（見圖3），避免用機(jī)械手夾取傷苗問題，栽植器軸轉(zhuǎn)動(dòng)通過同步帶（惰輪變向）驅(qū)動(dòng)傳輸帶投苗，通過共同的線位移調(diào)節(jié)投苗、植苗的協(xié)調(diào)性，比復(fù)雜的機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單，成本也低，導(dǎo)苗管直徑可變以便適應(yīng)不同蔬菜移栽。

（4）采用鴨嘴型栽植器，見圖4，作業(yè)時(shí)中心軸帶動(dòng)箱體勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。植苗機(jī)構(gòu)效率高，振動(dòng)較小，旋轉(zhuǎn)一周植苗3次，通用性能強(qiáng)，可移栽辣椒、黃瓜、番茄苗等多種農(nóng)作物，移栽行距及株距較穩(wěn)定，移栽深度波動(dòng)小，能提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

4 結(jié)論

通過本文對(duì)自動(dòng)移栽機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)及虛擬裝配，并進(jìn)行了動(dòng)、靜態(tài)干涉分析，不斷修改，得出優(yōu)化模型，研究表明，改進(jìn)后的機(jī)構(gòu)在作業(yè)效率、作業(yè)質(zhì)量、移栽適應(yīng)性的等方面大大提高，為進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品提供了理論依據(jù)，同時(shí)能夠縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期，降低研發(fā)成本，提高企業(yè)市場的競爭力。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳新昌，李祥付，王萬章.育苗移栽存在的問題和典型制缽機(jī)介紹[J]，農(nóng)機(jī)使用與維修，2007（1）：30

[2] 遲明路.覆膜施肥移栽機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D]，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.6

[3] 章世秀.油菜移栽機(jī)的研制[D]，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.12

[4] 王學(xué)軍.基于3D的鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)及其虛擬裝配設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2003，（4）：10endprint