第 18 卷 第 2 期 黑 龍 江 八 一 農 墾 大 學 學 報 18（ 2） ： 42 45 2006 年 4 月 J.of Heilongjiang August First Land Reclamation University Apr. 2006 文章編 號： 1002-2090(2005)02-0042-04 大蔥移栽機的設計與試驗研究 胡軍 1 ，封俊 2 ，曾愛軍 2 （ 1.黑龍江八一農墾大學工程學院，大慶 163319； 2.中國農業(yè)大學） 摘 要： 由于大蔥移栽的農藝要求特殊，國產的各種移栽機都不適合大蔥這類小株距作物的移栽。為了實現(xiàn) 大 蔥 機械化移 栽 ， 作者分析了 國 內各種移栽 機 的結構特 點 ， 確定了以撓 盤 式栽植器為 研 究對象 ， 在 分 析撓 盤 式 栽 植 器運動軌跡 和 特征參數(shù)的 基 礎上 ， 設計 了 一臺撓盤式 大 蔥移栽機 ， 田 間 試驗結果 不 僅證明了撓 盤 式移栽機 可以滿足大蔥栽植的農藝要求， 實現(xiàn)小株距移栽，而且驗證了撓盤式移栽機設計方法的可靠性。 關鍵詞： 大蔥；撓盤式；移栽機；試驗 中圖分類號： S223.94 文獻標識碼： A Design and Experimental Research of Scallion Transplanter HU Jun， FENG Jun， ZENG Ai-jun Abstract： All kinds of available domestic transplanters could not be used to transplanting scallion with a small spacing between seedlings because of its special agricultural need. The structure character of diverse domestic transplanter confirming flexible disks transplanters as research object for implementing scallion mechanical transplant was analyzed here. Based on the analysis of kinetic track and characteristic parameters of flexible disks transplanter, a flexible disks scallion transplanter was designed. The field experimental results not only demonstrated that the transplanter could plant scallion with small space and meet the requirements of the scallion practical planting, but also tested the reliability of design method of the transplanter. Key words： scallion； flexible disks； transplanter； experimental 0 前 言 大蔥原產于亞洲西部高寒地區(qū)，在我國栽培歷史悠久，遍 布全國各地，是一種重要的蔬菜和調 味品。隨著我國農業(yè)種植結構調整和大蔥出口量逐年增加，許多地區(qū)都把大蔥種植作為一項產業(yè)來 發(fā)展，種植面積迅速擴大，成為區(qū)域規(guī)模種植的經(jīng)濟作物之一。由于傳統(tǒng)手工移栽作業(yè)的勞動強度 高且 生 產 率 低 ， 農民 對 大蔥 移 栽 的 機械 化 要 求 越來 越 迫 切 ， 因 此設 計 和研 究 大 蔥 移栽 機 是 非 常 必 要的 。 大蔥栽植期一般在 5 7 月 份 ， 傳統(tǒng) 人 工移栽分 為 插蔥法和 排 蔥法 。 人 工 栽植的缺 點 是生產效率 低，勞動強度高。與其他移栽作物相比，大蔥栽植的主要特點是：第一，小株距。一般作物的栽植 株距是 20 50 cm， 而大 蔥的株距僅有 5 10cm。第二，深度較深。一般作物的栽植深度為 3 5cm， 而大蔥的栽植深度為 6 10cm。第三，不能窩根，由于蔥白的質量決定了大蔥的產品質量，因此要 求栽植時不能窩根。 由于大蔥移栽農藝要求的特殊性，現(xiàn)有的移栽機均難以實現(xiàn)大蔥這類小株距作物的移栽。為了 實 現(xiàn) 大蔥機械 化 移栽 ， 在 分 析國內各 種 移栽機結 構 型式和特 點 的基礎上 ， 研 制 了一 種 撓盤式移 栽 機。 收稿日期： 2006-03-03 作者簡介：胡軍（ 1972-） ，男，講師，吉林大學在讀博士研究生。 通訊作者：封俊，男，副教授，碩士研究生導師。 Email：。 y 第 2 期 胡軍等：大蔥移栽機的設計與試驗研究 43 1 大蔥移栽機的結構與工作原理 1.1 移栽機的結構 為 滿 足大蔥的 栽 植要求 ， 本文設計的 撓 盤式大蔥 移 栽機為半 自 動懸掛 式 ， 采用單組 仿 形結 構 （如 圖 1 所 示 ） 。 每 個 單組的工 作 部件包括 供 苗輸送帶 、 垂 直 輸送帶 、 撓 盤式 栽 植器 、 開 溝 器 、 覆土 鎮(zhèn) 壓 輪、仿行傳動地輪、傳動機構、仿形機構、懸掛機構及機架等。 1.懸掛機構； 2.仿行傳動地輪； 3.機架； 4.輸送帶； 5.開溝器； 6.撓盤栽植器； 7.覆土鎮(zhèn)壓輪 圖 1 大蔥移栽機結構簡圖 供苗輸送帶由帆布帶和橡膠塊制成，由三個傳動輥張緊成三角形。橡膠塊在帆布帶上按一定的 間隔固定，兩相鄰橡膠塊之間形成寬度為 2 cm的秧槽。垂直輸送帶為平面橡膠環(huán)帶。供苗輸送帶的 水平段是移栽機的喂苗區(qū)，其垂直段與垂直輸送帶同步向下運動，輸送蔥苗，形成大蔥的運輸區(qū)。 撓盤式栽植器由兩個互成一定夾角的金屬圓盤 構成，內側有環(huán)形橡膠，兩圓盤之間形成具有一定寬 度的夾苗狹縫，構成夾持平面以夾持蔥苗。金屬圓盤上開有許多的傳動齒槽，在特制鏈輪的驅動下 轉動。開溝器為滑刀式，安裝在垂直輸送帶的下面，起開溝作用。覆土鎮(zhèn)壓輪安裝在圓盤栽植器的 后面，起覆土鎮(zhèn)壓作用。仿形傳動地輪安裝在開溝器的前面，起仿形和傳動的作用。 1.2 移栽機的工作原理 大蔥移栽機的工作原理如圖 2 所示。作業(yè)時，由拖拉機牽引移栽機前進，操作人員將蔥苗依次 放入供苗輸送帶上的秧槽內。在供苗輸送帶的帶動下，蔥苗由水平運動轉為垂直運動，當供苗輸送 帶與垂直 輸送帶夾持蔥苗輸送到撓盤式栽植器時，蔥苗被轉動的撓盤栽植器夾住，同時脫離輸送帶 的夾持，蔥苗的運動由水平運動變?yōu)槔@圓盤中心的旋轉運動，并進入開溝器開出的栽植溝內，當蔥 苗轉到適當位置時，栽植器將蔥苗釋放，蔥苗在重力作用下落到栽植溝內，開溝器尾部回土流將根 部覆蓋，覆土鎮(zhèn)壓輪及時由后向前將根部土壤壓實，完成栽植全過程。 2 撓性圓盤式栽植器的運動軌跡 如圖 3 所示，撓盤在繞自身軸勻速轉動的同時，隨拖拉機沿水平方向勻速運動。工作時，撓盤 的運動是拖拉機前進運動和撓盤圓周運動的合成。因此，撓盤的運動軌跡方程為： x Vm (t cos(t) (1) H R sin(t) 式中： Vm 拖拉機前進速度 撓盤轉動的角速度 t 時間 H 撓盤圓心距溝底的高度 44 黑 龍 江 八 一 農 墾 大 學 學 報 第 18 卷 R 撓盤轉動半徑 特征參數(shù) RVm (2) 撓盤運動軌跡的形狀取決于值的大小。由圖 3 可知，當 1 時不能形成余擺線環(huán)扣，軌跡 曲線上各切點的方向就是撓盤絕對速度的方向，在軌跡曲線上不存在與拖拉機前進方向相反的水平 速度分量，要實現(xiàn)零速投苗是不可能的。對于移栽秧苗來說，無論撓性圓 盤在哪一點釋放秧苗，秧 苗 都 存在與機 器 前進方向 相 同的水平 分 速度 ； 換 言 之 ， 從理 論 上就可以 說 明栽植的 秧 苗會產生 前 傾， 不能保證栽植秧苗的直立度要求。只有當 1 時，余擺線環(huán)扣的下半部分具有與拖拉機前進方向 相反的水平速度分量，才有可能實現(xiàn)零速投苗。因此 1 是撓盤式栽植器正常工作的必要條件。 1.垂直輸送帶； 2.供苗輸送帶； 3.蔥苗 4.覆土鎮(zhèn)壓輪； 5.撓盤栽植器； 6.開溝器 圖 2 大蔥移栽機工作原理示意 圖 圖 3 不同特征參數(shù)下?lián)媳P的運動軌跡曲線 3 試驗實施 通 過 對撓盤和 蔥 苗的運動 軌 跡分析 ， 可 知特征參 數(shù) 1 是撓盤式栽植器正常工作的必要條件。 為了驗證理論分析的正確性 ，作者設計了一臺撓盤式大蔥移栽機，并進行了田間試驗。 3.1 試驗裝置及試驗條件 3.1.1 試驗裝置 為了試驗方便，本文設計的撓盤式移栽機在主要結構上設計成可調的。撓盤式栽植器兩圓盤夾 角可調，調節(jié)范圍在 9 11；開溝器與撓盤中心的位置可調，調節(jié)位置分為 60、 40、 20、 0 mm四 個；通過更換鏈輪實現(xiàn)不同的傳動比組合。 3.1.2 試驗條件 (1)采用高度 L=400 mm，直徑 D 10 mm的大蔥作為試驗蔥苗，重量在 30 40 g之間。 (2) 試 驗土壤 為 耕翻平整 良 好的壤 土 （ 中 國農業(yè) 大 學 （西區(qū) ） 農 業(yè)工程 教 研室試驗 田 ） 。 土壤含 水率為 5.6% 8.1%。每次試驗移栽 20 株蔥苗，每組試驗重復 3 次，根據(jù)文獻 1的檢測方法進行測 量計算。 3.1.3 檢測指標 根據(jù)文獻 1的檢測方法，蔥苗的直立度用苗體與地面的夾角，即栽植傾角來劃分： 優(yōu)良： 70；合格： 45；倒伏： 45。 第 2 期 胡軍等：大蔥移栽機的設計與試驗研究 45 相應地，用直立度合格率、直立度優(yōu)良率來評價蔥苗的直立度。 3.2 試驗結果與分析 3.2.1 試驗結果 為了驗證值對栽植質量的影響，在給定圓盤半徑 R=200 mm，蔥苗直徑 D=10 mm，理論株距為 70 mm時，通過調整試驗裝置，改變傳動比使特征參數(shù)值改變。選取四組不同的特征參數(shù)值，分別取 0.8、 1.15、 1.56、 2.61 四種情況下進行驗證試驗。試驗結果如表 1。 表 1 特征參數(shù)對栽植性能的影響 株距變異 系數(shù)（ %） 栽植傾角 平均值（ ） 直立度 合格率（ %） 直立度 優(yōu)良率（ %） 25.25 84.85 96.67 93.33 10.92 78.53 96.67 85.00 28.69 83.80 91.67 88.13 73.35 30.45 20.35 5.00 3.2.2 結果分析 試驗結果如 表 1 所示，由表中數(shù)據(jù)可得到以下結論： （ 1）當特征參數(shù)值 1 時，樣機栽植性能良好；當 1 時，樣機不能完成大蔥的栽植要求。 （ 2）在特征參數(shù)值 1.15 時，樣機栽植性能良好，蔥苗栽植傾角的平均值達到 84.85，直 立度合格率和優(yōu)良率均達 到 90%以上。 （ 3） 在不同 特 征參數(shù)值 下 （ 1.56、 2.61） ， 樣機栽植 性 能良好 ， 蔥苗 栽 植傾 角 的平均值 分 別 達到 78.53和 83.80 ， 說 明 值 大 小對栽植 直 立度和優(yōu) 良 率的影響 并 不是很明顯 ， 也說明 了 對撓 盤運動軌跡的分析是正確的。 4 結論與討論 通過對大蔥移栽機的設計與試驗研究表明： 4.1 在對撓盤式移栽機的運動過程和運動軌跡分析的基礎上，得出特征參數(shù) 1 是撓性圓盤式移 栽機正常工作的必要條件，試驗結果也證明了該結果的正確性。 4.2 田間試驗結果證明，撓盤式移栽機能夠實現(xiàn)小株距移栽，可滿足大蔥栽植的農藝要求，而且也 驗證了撓盤式移栽機設計方法的可靠性。 4.3 試驗結果中，苗體栽植傾角均小于 90，有略微前傾的趨 勢，可能與土壤本身、回土流及覆土 輪位置的影響有關，這些問題還有待進一步研究。 參考文獻： 1 封俊，顧世康，曾愛軍，等 . 導苗管式栽植機的試驗研究 ( )栽植機的性能評價指標與檢測方法 J.農業(yè)工程 學報， 1998， 14（ 2） ： 73 77. 2 高正路 .2ZY-2 型油菜移栽機的設計 J.山東農機， 2001， （ 3） ： 10 12. 3 封俊，秦貴，宋衛(wèi)堂，等 .移栽機的吊杯運動分析與設計準則 J.農業(yè)機械學報， 2002， 33（ 5） ： 48 500 4 何啟偉，蘇德恕，趙德婉 .山東 名產蔬菜 M.濟南：山東科學技術出版社， 1990. 5 胡軍，封俊，曾愛軍，等 .大蔥移栽機的現(xiàn)狀與發(fā)展前景 J.農機化研究， 2002， （ 1） ： 39 41. 6 韓占