穴盤苗移栽機取送苗裝置設計與試驗

夏本立 馬世林

摘要：育苗移栽是農作物增產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效率，對穴盤苗移栽機的取送苗裝置進行優化設計和試驗研究。對取苗機構和送苗機構進行力學分析與結構設計，確定其最優結構和參數。土槽試驗結果表明：移栽機取苗速度為40株/min時，取苗成功率為97.21%，穴盤苗平均基質損失率為7.97%，栽植成功率為95.40%，作業可靠性達到92.74%。移栽機移栽作業各項指標滿足農藝要求，可為小型移栽機的設計提供理論參考。

關鍵詞：自動移栽機;穴盤苗;取/送苗機構;試驗

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

育苗移栽是農作物增產增收的一項有效措施。目前國內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是將來的發展趨勢。現有全自動移栽機的取苗機構和送苗機構普遍存在作業不可靠而導致缺苗的問題。本課題結合生產實際，對穴盤苗全自動移栽關鍵部件——取、送苗機構進行優化設計與試驗研究，以期為全自動移栽機的研制提供依據。

1 移栽機結構與工作原理

穴盤苗全自動移栽機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、行走輪、導向輪、動力傳動部件，完成移栽機的動力輸送和行走。移栽工作部分包括栽植器、取苗機構、送苗機構，實現穴盤苗的取苗、運苗、輸送、打孔和移栽作業。

移栽機作業時，汽油機為行走部分和移栽工作部分提供動力。汽油機將動力傳遞給變速箱將轉速調節至合適范圍，通過鏈傳動傳遞給取苗機構以進行取苗機構間歇式轉動取苗，另一部分通過傳動機構將動力傳遞給雙螺旋軸及槽輪機構帶動送苗機構作橫向間歇運動，鏈傳動與間歇機構配合來實現穴盤縱向的間歇運動，取苗機構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軌上、下間歇運動，當下端口臨近地面時打開，釋放缽苗，隨后覆土鎮壓輪進行覆土和壓實，在復位彈簧作用下，栽植器沿著滑軌向上運動再次接苗，完成移栽作業。

2 取苗機構的設計

移栽作業時，采用行星輪系取苗機構從穴盤抓取缽苗并送入栽植器。取苗機構主要由取苗針、連桿、取苗滑軌、行星輪系和鏈盒5個部分組成（如圖2所示）。鏈盒內部由鏈條和導向齒輪構成，移栽機發動機將動力傳遞給鏈條帶動中心齒輪轉動。行星輪系統內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作往復運動，完成取苗過程。

行星輪系是取苗機構的核心部件，由中心齒輪、行星架、中間齒輪及行星齒輪構成。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運動，在夾取缽體并帶出穴盤運動過程中，取苗針運動軌跡為BPQ（如圖3所示）。

3 送苗機構的設計

送苗機構將穴盤苗送到取苗部位，實現橫向送苗和縱向送苗。送苗機構能夠限制穴盤的移動，減少穴盤在橫向和縱向運動過程中的誤差，確保取苗機構每一次取苗的精準夾取。送苗機構主要由穴盤輸送架、滾子鏈條、連接板、橫向進給機構、雙螺旋軸機構、鏈輪6個部分組成（如圖4所示）。通過機械傳動將動力傳遞給送苗機構，雙螺旋軸機構依靠將轉動變為移動的功能特點來完成水平方向的橫進給運動，縱向送苗運動主要由雙螺旋軸兩端與棘輪機構互相配合實現。當穴盤橫向移位結束，縱向前進一格，同時換向移動，如此循環。為了防止穴盤在工作中由于機器振動及自身重力作用發生下滑，鏈輪上安裝等間距凸起結構與穴盤兩側孔隙配合，保證每次取苗精準定位。穴盤苗機架用于支撐整個送苗部件，各部分受力均勻，滿足強度要求。

4 移栽作業試驗

4.1 試驗材料

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

4.2 試驗設計及評價指標

為驗證改進的送苗機構與取苗機構配合取苗及缽苗栽植的成功率，在沈陽農業大學農機實驗室土槽內進行移栽試驗。由人工調整好移栽機前進方向，騎壟作業。試驗隨機選取3盤穴盤苗，機器在移栽前調整好穴盤位置，當第1株缽苗成功栽植開始記錄時間，并分別記錄取苗次數及栽植成功數量，每一組試驗結束后重新整地，多次試驗后取平均值。

試驗過程顯示：取苗機構定位準確，送苗機構、取苗機構和栽植機構配合較好，機器運行平穩、可靠性高。試驗結果見表1。

由表1可知：改進的全自動移栽機基本可以實現40株/min的移栽速度，移栽作業可靠率達92.74%，其中取苗成功率達97.21%，栽植成功率達95.40%，機器運行平穩，可靠性較高。

5 結論

1） 設計自走式全自動穴盤苗移栽機的取苗裝置和送苗裝置，實現自動送苗、取苗、栽植和覆土等作業過程。

2） 以玉米缽苗為對象進行土槽移栽試驗，結果表明：改進的移栽機基本實現40株/min的取苗頻率，移栽作業質量滿足要求，機器總可靠率達92.74%，基質平均損失率為7.97%。

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