2ZB-2型穴盤缽苗旱地膜上自動移栽機的研制與試驗

張 晨，梁 佳 ，郭俊先，梁生明 ，蔣三河

（1.新疆焉耆縣農機推廣服務站，新疆 焉耆 841100；2.巴州良佳農機制造有限公司；3.新疆農業大學機械交通學院）

缽體育苗移栽技術是一項現代農業增產技術，在新疆乃至國內外得到了廣泛應用。新疆工業番茄、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、團場使用半自動移栽機。人工及半自動移栽機喂入，費時、費力，且栽植速度低，勞動強度大。自動移栽機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全自動化。目前，國外移栽機以半自動為主，全自動移栽機均因結構過于復雜，價格過高而沒有廣泛推廣。

本文以穴盤缽苗為作業對象，介紹了自主研發的，膜上自動移栽機的主要結構和工作原理，以及田間性能試驗，為今后整機改進奠定基礎。

1 結構及工作過程

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

工作過程：該機與拖拉機（30~50馬力/22.05~36.75 kW）配套使用，采用懸掛式連接，工作時拖拉機液壓缸處于浮動狀態。拖拉機動力通過萬向節帶動皮帶輪，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，完成自動移盤、取苗和擲苗過程。行走輪轉動驅動鏈傳動機構，將動力傳遞給栽植系統，實現自動栽植。其關鍵技術是取苗、擲苗、投苗和栽植系統的協調，實現全自動化工作，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，通過氣動機械開關控制缽盤移動裝置和取苗擲苗裝置，實現缽盤間歇式向前移動，滿足取苗擲苗裝置機械手分兩次對缽盤中一行缽苗的取苗和擲苗。當取苗擲苗裝置機械手a和d旋轉到缽盤移動裝置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（缽盤正對機械手一行中的1、3、5、7）4株缽苗進入到取苗擲苗裝置機械手b和d的夾片中，機械手b和d自動夾苗、提苗和上行，然后靠間歇齒輪旋轉軸a和b旋轉到分苗投苗裝置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；當取苗擲苗裝置機械手a和c旋轉到移動缽盤裝置a和b正上方時，缽盤中偶列（缽盤正對機械手一行中的 2、4、6、8行）4株缽苗進入到取苗擲苗裝置機械手a和c的夾片中，開始另一次取苗擲苗循環。如此循環，移動缽盤裝置向前再移動一個缽位，進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結構

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

（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。人工更換已經取苗完成的缽盤，實現自動移栽。

2 技術參數

整機尺寸（長×寬×高，mm） 1 600×1 600×2 100

整機重量（kg） 480

配套動力（kW） 22~37

栽植株距（cm） 16~40（有6個規格可調）

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 技術特點

2ZB-2缽苗旱地膜上自動移栽機在原半自動移栽機的基礎上增加氣動系統、缽盤移動裝置、取苗擲苗裝置和分苗投苗裝置關鍵部件。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，解決機械化自動移動苗盤、自動取苗擲苗、自動分苗投苗等關鍵技術問題，省時省力，移植頻率大大提高，顯著減輕勞動強度，適合大面積移栽作業。

（1）氣動式自動取苗擲苗技術。在氣動和間歇齒輪箱驅動作用下，兩套對稱布置的機械手循環旋轉，實現8個缽苗協調有序的取苗擲苗。

（2）機械式自動分苗投苗技術。將取苗和擲苗機構投擲下來的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。在氣動力作用下，缽盤在移動機構的鏈條上平行間歇前移，與取苗和擲苗裝置協調同步，供機械手取苗。

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

4 性能試驗

2013年4~5月，項目組研發生產的2臺樣機在焉耆縣北大渠鄉、五號渠鄉和博湖縣進行大田移栽，移栽面積共計20余hm2，其栽植缽苗深度、行距、株距標準一致，漏栽率、埋苗率均控制5%以內，重栽率控制在4%以內，倒伏率均控制7%以內，栽植合格率達到90%以上，產品技術成熟可靠，平均無故障工作時間達到48小時。產品性能穩定，省時省力，栽植頻率較高，減少了種植成本，確保增產增收。

5 經濟效益

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

[1]劉西寧，戰長江，朱海濤.牧神ZS-2型半自動缽（裸）苗移栽機的研究開發[J].新疆農機化，2009（3）：10~11.

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

[3]陳科，楊學軍，顏華，郭鈺暉，吳儉敏，劉軍.基于Matlab的全自動移栽機取苗機構設計與參數優化[J].農業機械學報，2013，44（1）:24~27.