穴盤苗移栽機(jī)取送苗裝置設(shè)計與試驗

夏本立 馬世林

摘要：育苗移栽是農(nóng)作物增產(chǎn)增收的一項有效措施，為了提高穴盤苗移栽的可靠性和作業(yè)效率，對穴盤苗移栽機(jī)的取送苗裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和試驗研究。對取苗機(jī)構(gòu)和送苗機(jī)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定其最優(yōu)結(jié)構(gòu)和參數(shù)。土槽試驗結(jié)果表明：移栽機(jī)取苗速度為40株/min時，取苗成功率為97.21%，穴盤苗平均基質(zhì)損失率為7.97%，栽植成功率為95.40%，作業(yè)可靠性達(dá)到92.74%。移栽機(jī)移栽作業(yè)各項指標(biāo)滿足農(nóng)藝要求，可為小型移栽機(jī)的設(shè)計提供理論參考。

關(guān)鍵詞：自動移栽機(jī);穴盤苗;取/送苗機(jī)構(gòu);試驗

中圖分類號：S223.9 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1674-1161（2019）03-0029-03

育苗移栽是農(nóng)作物增產(chǎn)增收的一項有效措施。目前國內(nèi)主要以人工移栽和半自動移栽為主，穴盤苗全自動移栽技術(shù)是將來的發(fā)展趨勢。現(xiàn)有全自動移栽機(jī)的取苗機(jī)構(gòu)和送苗機(jī)構(gòu)普遍存在作業(yè)不可靠而導(dǎo)致缺苗的問題。本課題結(jié)合生產(chǎn)實際，對穴盤苗全自動移栽關(guān)鍵部件——取、送苗機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計與試驗研究，以期為全自動移栽機(jī)的研制提供依據(jù)。

1 移栽機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

穴盤苗全自動移栽機(jī)主要由動力行走部分和移栽工作部分組成（如圖1所示）。其中，動力行走部分包括汽油機(jī)、行走輪、導(dǎo)向輪、動力傳動部件，完成移栽機(jī)的動力輸送和行走。移栽工作部分包括栽植器、取苗機(jī)構(gòu)、送苗機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)穴盤苗的取苗、運(yùn)苗、輸送、打孔和移栽作業(yè)。

移栽機(jī)作業(yè)時，汽油機(jī)為行走部分和移栽工作部分提供動力。汽油機(jī)將動力傳遞給變速箱將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至合適范圍，通過鏈傳動傳遞給取苗機(jī)構(gòu)以進(jìn)行取苗機(jī)構(gòu)間歇式轉(zhuǎn)動取苗，另一部分通過傳動機(jī)構(gòu)將動力傳遞給雙螺旋軸及槽輪機(jī)構(gòu)帶動送苗機(jī)構(gòu)作橫向間歇運(yùn)動，鏈傳動與間歇機(jī)構(gòu)配合來實現(xiàn)穴盤縱向的間歇運(yùn)動，取苗機(jī)構(gòu)將穴盤苗取出送到鴨嘴式栽植器中，栽植器接過缽苗沿著導(dǎo)軌上、下間歇運(yùn)動，當(dāng)下端口臨近地面時打開，釋放缽苗，隨后覆土鎮(zhèn)壓輪進(jìn)行覆土和壓實，在復(fù)位彈簧作用下，栽植器沿著滑軌向上運(yùn)動再次接苗，完成移栽作業(yè)。

2 取苗機(jī)構(gòu)的設(shè)計

移栽作業(yè)時，采用行星輪系取苗機(jī)構(gòu)從穴盤抓取缽苗并送入栽植器。取苗機(jī)構(gòu)主要由取苗針、連桿、取苗滑軌、行星輪系和鏈盒5個部分組成（如圖2所示）。鏈盒內(nèi)部由鏈條和導(dǎo)向齒輪構(gòu)成，移栽機(jī)發(fā)動機(jī)將動力傳遞給鏈條帶動中心齒輪轉(zhuǎn)動。行星輪系統(tǒng)內(nèi)的中心齒輪與鏈盒上部的齒輪固定在同一軸心上，連桿兩端分別鉸接行星輪與取苗臂中心板，取苗臂在取苗滑軌內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動，完成取苗過程。

行星輪系是取苗機(jī)構(gòu)的核心部件，由中心齒輪、行星架、中間齒輪及行星齒輪構(gòu)成。取苗部件工作時，行星架與動力輸入軸固定用來傳輸動力，3個齒輪都安裝在行星架上，中心齒輪固定不動，中間齒輪與行星齒輪大小相等、運(yùn)動方向相反，固定在行星架的中間和終端，工作時，行星輪速度增加，將動力通過曲柄帶動取苗臂在取苗滑軌內(nèi)運(yùn)動，在夾取缽體并帶出穴盤運(yùn)動過程中，取苗針運(yùn)動軌跡為BPQ（如圖3所示）。

3 送苗機(jī)構(gòu)的設(shè)計

送苗機(jī)構(gòu)將穴盤苗送到取苗部位，實現(xiàn)橫向送苗和縱向送苗。送苗機(jī)構(gòu)能夠限制穴盤的移動，減少穴盤在橫向和縱向運(yùn)動過程中的誤差，確保取苗機(jī)構(gòu)每一次取苗的精準(zhǔn)夾取。送苗機(jī)構(gòu)主要由穴盤輸送架、滾子鏈條、連接板、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、雙螺旋軸機(jī)構(gòu)、鏈輪6個部分組成（如圖4所示）。通過機(jī)械傳動將動力傳遞給送苗機(jī)構(gòu)，雙螺旋軸機(jī)構(gòu)依靠將轉(zhuǎn)動變?yōu)橐苿拥墓δ芴攸c來完成水平方向的橫進(jìn)給運(yùn)動，縱向送苗運(yùn)動主要由雙螺旋軸兩端與棘輪機(jī)構(gòu)互相配合實現(xiàn)。當(dāng)穴盤橫向移位結(jié)束，縱向前進(jìn)一格，同時換向移動，如此循環(huán)。為了防止穴盤在工作中由于機(jī)器振動及自身重力作用發(fā)生下滑，鏈輪上安裝等間距凸起結(jié)構(gòu)與穴盤兩側(cè)孔隙配合，保證每次取苗精準(zhǔn)定位。穴盤苗機(jī)架用于支撐整個送苗部件，各部分受力均勻，滿足強(qiáng)度要求。

4 移栽作業(yè)試驗

4.1 試驗材料

選用穴盤128（16×8）穴、苗齡20 d、平均株高140 mm的玉米苗進(jìn)行移栽。

4.2 試驗設(shè)計及評價指標(biāo)

為驗證改進(jìn)的送苗機(jī)構(gòu)與取苗機(jī)構(gòu)配合取苗及缽苗栽植的成功率，在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)機(jī)實驗室土槽內(nèi)進(jìn)行移栽試驗。由人工調(diào)整好移栽機(jī)前進(jìn)方向，騎壟作業(yè)。試驗隨機(jī)選取3盤穴盤苗，機(jī)器在移栽前調(diào)整好穴盤位置，當(dāng)?shù)?株缽苗成功栽植開始記錄時間，并分別記錄取苗次數(shù)及栽植成功數(shù)量，每一組試驗結(jié)束后重新整地，多次試驗后取平均值。

試驗過程顯示：取苗機(jī)構(gòu)定位準(zhǔn)確，送苗機(jī)構(gòu)、取苗機(jī)構(gòu)和栽植機(jī)構(gòu)配合較好，機(jī)器運(yùn)行平穩(wěn)、可靠性高。試驗結(jié)果見表1。

由表1可知：改進(jìn)的全自動移栽機(jī)基本可以實現(xiàn)40株/min的移栽速度，移栽作業(yè)可靠率達(dá)92.74%，其中取苗成功率達(dá)97.21%，栽植成功率達(dá)95.40%，機(jī)器運(yùn)行平穩(wěn)，可靠性較高。

5 結(jié)論

1） 設(shè)計自走式全自動穴盤苗移栽機(jī)的取苗裝置和送苗裝置，實現(xiàn)自動送苗、取苗、栽植和覆土等作業(yè)過程。

2） 以玉米缽苗為對象進(jìn)行土槽移栽試驗，結(jié)果表明：改進(jìn)的移栽機(jī)基本實現(xiàn)40株/min的取苗頻率，移栽作業(yè)質(zhì)量滿足要求，機(jī)器總可靠率達(dá)92.74%，基質(zhì)平均損失率為7.97%。

參考文獻(xiàn)

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