小型蔬菜移栽机的研究与设计（全套含CAD图纸）
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 摘要 移栽是蔬菜生产过程中的一个重要环节，具有对气候补偿和使作物生育提早 的综合效益。它可以充分利用光热资源，其经济效益和社会效益均非常可观。但 目前移栽过程采用人工移栽，劳动强度大、作业效率低，难以实现大面积栽植制 约了生产规模，影响了生产效益，同时也限制了蔬菜生产的发展空间。目前国内 对移栽机械的研究和开发基本属于仿造，没有对国外的移栽机进行重大的改进和 技术上的突破，而且国外移栽机结构复杂，价格昂贵，在国内推广难度很大。因 此设计一种新型的移栽机械已成为我国蔬菜种植业发展的迫切需求。本文在总结吸收了国 内外各种移栽机的优缺点和实验室已有研究成果的基础上，基于一种钵苗移栽机构 杠杆顶出式机构，设计了蔬菜钵苗移栽机。该机的特点有：结构简单，工作可靠；易保证株距的均匀性；能实现开沟、施肥、移栽和覆土等工序。该蔬菜移栽装置已公开发明专利 (200810063013 8)和实用新型专利 (200820121105 2)；并已公开发明专利蔬菜移栽装置的压盘装置 (200910099278 8)。本文主要的研究内容如下： 1研究国内外各种蔬菜移栽机的结构及原理和实验室已有的研究成果，从蔬菜钵苗移栽机移栽机构的机理分析入手 ，首先根据设计要求确定蔬菜移栽机整机的基本参数，然后根据整机结构，通过建立数学模型，应用 杆相位差和顶出时间等机构重要参数。 2根据已确定的参数，对蔬菜移栽机的核心部件一杠杆顶出式机构建立数学模型，基于 力学分析和参数优化，确定了六组杠杆顶出式机构的基本参数及相关机构的参数；根据确定参数应用 于 进行结果分析，验证理论设计结果是否正确。 3在蔬菜移栽机构研究的基础上，根据农艺要求，为了完成开沟、移栽、施肥和覆土等工序，基于 括开沟覆土装置、压秧盘装置、施肥装置和传动系统。在传动系统中，部分用的是链传动，为了快速确定实际中心距和链节数，解决销轴的虚拟定位和链条的虚拟装配问题，基于 4为了实现对蔬菜移栽机的移栽装置零部件的系列化设计，以适应不同蔬菜移栽购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 的农艺要求，对移栽机构进行数字化研究；用户可根据不同蔬菜的农艺要求，输入有关参数即可实现移栽机构的数字化变形 设计；并对变形模型应用 证变形模型是否正确；为提高设计效率，减少重复劳动，通过对 5对蔬菜钵苗移栽机构进行加工研制和物理样机试验，基于实验台和高速摄像对其运动性能进行试验验证，确定机构是否满足设计要求。关键词：钵苗移栽机；移栽机构；计算机辅助设计；数字化设计 关键词：蔬菜 移栽 机械 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 is a of a of an of an as of to a a it to to a of an S on of of of a of on of is as as et e 008 1006301 3 8)00820 121 1 05 2)， of 00910099278 8) S as 1 a of of of of on of of as of by a 2 of to of on of on to of of on G on 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 is 3 of AD G In in to be of of y on of n UG 4 b to of AD O as to of to an to of by on of is G as as of 5 on of 目 录 摘要 1 1 前言 6 2 移栽机械的国内外现状 8 3 设计方案的选择 8 夹式移栽机 8 夹式栽植机 9 性圆盘移栽机 10 篮式移栽机 10 苗管式移栽机 12 式栽植机 19 4 机具的机构特 点 20 机机构特点 20 要技术 参 数 21 要工作部件的结构特点 及作 用 21 地轮 21 开沟器 22 镇压轮 22 覆土器 22 计 蔬菜 移栽机械的原理 23 速原理 23 植机械的结构设计 23 5 地轮轴的校核 26 6 设计时间的安排 31 7 结论和总结 32 8 致谢词 32 9 主要参考文献、资料 34 10 附录一 36 1 1 前言 我国是一个农业大国，农业生产在整个国民经济总量中占据着重要的地位。特别是我国加入 国在世界贸易市场中扮演着越来越重要的角色，农业生产更是面临着前所未有的机遇与挑战。农业的发展将对中国经济未来的发展产生更大的影响，而蔬菜生产又是农产品生产中一个非常重要的组成部分 . 我国最早出现的移栽机主要 用于移栽棉花和甘薯。栽植机械的研究始于 20世纪50年代末 60年代初，最早出现的是棉花营养钵育苗移栽和甘薯秧苗栽植机的试验研究。 20世纪 70年代开始研制裸根苗移栽机械，主要用于甜菜移栽。 80年代研制成半自动化蔬菜栽植机，同时也从国外引进了多种适合于移栽蔬菜烟叶甜菜等经济什物的移栽机械，但均因育苗技术落后，配套性能差，以及机具本身性能不稳定和生产率低等原因，都未得到推广使用。但随着育苗技术的发展，以及劳动力成本的上升，推动了移栽机械的研制开发工作。到目前为止，已研究成功了多种类别的移栽机械，部分机型已申请了专利 ，部分机型投入了小批量生产。 我国栽植机械的研究开发方面虽然已有四十年的历史，并随着育苗技术的发展，以及劳动力成本的上升，在移栽机的研制方面取得了较大的进展，并逐步转向自动移栽机方面的研究，但目前仍然处于起步阶段，研制的移栽机都没有得到大面积推广应用。 蔬菜移栽机械研究刚起步，主要体现在以下几方面。 1)蔬菜移栽的品种、育苗方式、苗龄、行距、株距、种植密度及深度等方面在我国各地区存在很大的差异，对蔬菜栽植机械的开发提出了挑战。 2)蔬菜育苗仍然以育苗床或营养土方式为主，所育秧苗不适合机械化移栽，栽植 机械与育苗技术脱节，移栽机与秧苗不配套。 3)蔬菜的温室种植面积逐步增加，露地种植面积在减小，产均种植规模小，不利于蔬菜栽植机械的发展。 4)日前蔬菜移栽机以半自动为主，采用手工喂苗的方式，栽植频率受限于工人的喂苗能力，一般栽植频率不能超过 40株分，导致移栽机作业效率低。 5)对不同种类栽植机械与作物钵苗相适应性的研究工作进行得不充分，对栽植机械工作原理以及机械与作物生长要求相适应性研究不足。 2 6)机器的性能和成本及农民的经济条件限制移栽机的推广。 设计适合我国蔬菜移栽农艺要求，开提高移栽机自动化程度 和机具性能。针对我国蔬菜移栽机存在的问题，找出解决问题的应对措施。主要做好以下几个方面 。 1)建立育苗移栽技术体系，生产各环节形成一套规范化管理。建立适宜机械化作业的育苗移栽技术体系，涉及到品种选育、土壤肥料、作物栽培、机械设计与制造和自动控制等领域，还将涉及到病虫害防治、塑料工业、太阳能利用、温室技术等方面。使农机和农艺相适应，加强从育苗到移栽整个系统的研究，使育苗和移栽有机地结合。生产的各个环节都建立了一整套的规范化的操作管理制度，使育苗过程实现机械化、工厂化和设施化，使其作物的生产实现了商品化、系列化 。 2)制定统一技术标准和评价方法，形成产品标准化、系列化和规格化。我国没有制定统一的技术标准，各种移栽机难以标准化，不利于其发展。应该由国家制定统一的技术标准，形成产品标准化、系列化和规格化。目前没有形成统一的评价方法，如何科学地评价栽植机的性能，是目前亟待解决的一个重要问题。 3)改变单钵输送方式，提高移栽机自动化程度。目前，栽植机械的喂入方式主要以人工喂入为主，工作效益低下。这就需要改变以往以人工喂入单钵的方式，采用成盘钵苗的输送方式，设计专门的切盘机构，在机器上把钵苗盘切成单钵再投钵，提高其工作效率 ，实现全自动化。 4)根据某些作物移栽的特殊要求，设计特色机型。某些作物对移栽有特殊的要求，如大葱和韭菜需要较小的株距：有些蔬菜需要较窄的行距。但目前国内缺乏适合这些特殊要求的栽植机，可以为它们单独设计性能卓越的栽植机 . 5)农机部门适时引导，国家政策宏观调控。虽然移栽机械使种植方式发生了重大的变化，其可行性和经济性已得到了论证，但是，农民的认识水平毕竟有一定的局限性 ,对于移栽机械的推广和应用不可能很快地全面接受。 蔬菜移栽机发展方向蔬菜育苗移栽机械化是一个系统工程，应加强从育苗到移栽整个系统的研究，进一步 完善与移栽配套的育苗设施及相应的配套技术，使育苗过程实现机械化、工厂化和设施化。制定统一技术标准利评价方法，形成产品标准化、系列化和规格化。研究解决钵苗整钵、断根、装盘和运输等中间环节工作过程的机械化自动化问题，使育苗和移栽有机的结合，研制出多种适合我国蔬 3 菜农艺要求的全自动移栽机，实现我国蔬菜的育苗工厂化生产和移栽机械化作业的生产模式。提高我国蔬菜种植机械化水平，促进我国蔬菜生产的快速发，改善人们生活水平。 由上可知，实现移栽作业机械化已成为我国蔬菜种植迫切需要解决的问题。蔬菜育苗移栽机械化是推广普及蔬菜育 苗移栽技术，提高蔬菜产量和季节性供应蔬菜，以及提高蔬菜经济作物经济效益和社会效益的必要途径。通过提高种植技术的机械化水平，进一步完善与移栽配套的育苗设施及相应的配套技术，使育苗和移栽有机的结合，就可以降低种植成本，达到增加产量，提高经济效益的目的。因此，从长远看，蔬菜栽植机械具有良好的发展趋势和广阔的发展前景 【 1】 。 基于现状，我国蔬菜的质量一定程度上影响着国内外蔬菜的供求。目前，发展蔬菜产业是“民心工程 同时又是“富民工程 ，已经成为农民收入的重要来源【 2】。新鲜蔬菜对于人类健康饮食的重要性是勿庸置疑的。目 前的营养膳食标则也一直在倡导增加蔬菜的摄入量，因此蔬菜在人们生活中的重要性日益提高。而钵体移栽是针对实现农作物的高产稳产采取的一项措施，它有效提高了育苗移栽的安全性，为农作物的稳产增产开辟了一条新的途径。我国是世界最大的蔬菜生产国，蔬菜产量占世界总产量的 60左右。近几年来，种植业内部结构不断调整，使得粮食作物的播种面积呈递减趋势，油料作物、蔬菜、水果等种植面积持续增加。2008年全国蔬菜种植面积 2 68亿亩，产量 5 92亿吨，出口量 819 71万吨，出口额 64 4亿美元，分别比 2001年增长 9、 23、 108、 175。另据测算， 2008年全国蔬菜生产总产值突破 8000亿元，占种植业总产值的比例超过 30；对全国农民人均纯收入贡献 740多元，占农民人均收入 16：吸纳从事生产的劳动力约 1亿人，从事加工、贮运、保鲜和销售等采后服务的劳动力约 8000万人。长期以来，蔬菜生产一直是一项劳动密集型作业，劳动力成本超过蔬菜成本的 50以上。大多数蔬菜品种 (约占 60 )都是采用育苗移栽方式种植，而秧苗手工栽植是需要弯腰和肢体屈伸的劳动。从劳动强度来看，手工栽植是仅次于收获作业的一项劳动强度非常大的农事活动，它约占作 物从种到收所需总劳动量的 20。然而，令人遗憾的是，我国蔬菜栽植机械的发展较慢，秧苗栽植几乎全部由人工完成，不仅劳动强度大、生产效率低，而且栽植质量差、生产成本高【 3】。移栽是蔬菜生产过程中的重要环节之一，栽具有对气候的补偿作用和使作物生育提早的综合效 4 益，可以充分利用光热资源，其经济效益和社会效益均非常可观。长期以来，蔬菜生产一直是一项劳动密集型产业，劳动力成本占蔬菜生产成本的 50以上。目前，约有 60蔬菜是采用育苗移栽方式种植的，且移栽作业仍以人工为主。采用人工移栽，劳动强度大，作业效率低，难以实现大面 积移栽，从而导致生产规模小，生产效益低下，制约了 以实现移栽作业机械化己成为我国蔬菜种植迫切需要解决的问题。 5 2 移栽机械的国内外现状 国外蔬菜移栽机械的发展概述从工作过程上看，国外发达国家所普遍采用的钵苗栽植机械大都是人工喂苗的半自动栽植机械。栽植机械的持苗及植苗机构主要有钳夹式 (圆盘钳夹式和链条钳夹式 )、导苗管式 (导管推落苗式、导管指带落苗式和导管直落苗式 )、吊篮式及挠性圆盘式等。栽植机构型式不同，工作性能也具有差异，所以适合栽植的作物也有区别。 1)钳夹式移栽机 钳夹式移栽机株距准确，栽植后秧苗的直立度较好，栽植速率一般为 300株 点是栽植速度偏高时易出现漏栽现象，秧夹有时易伤秧苗，主要机型有意大利切克基马格利公司 (产的奥特玛 (植机和荷兰米启根公司叫 生产的 体来说，该移栽机应用较少，有被淘汰的趋势。 2)链夹式钵苗移栽机 钳夹式钵苗移栽机是在钳夹式裸苗栽植机的基础上改进得到的。链夹式钵苗移栽机分为圆盘钳夹式和链条钳夹式两种，但由于圆盘钳夹式的“零速栽植 与“喂苗时间不易控制，所以多用链条钳夹式。链条钳夹式移栽机如图 1 1所示，由开沟器 l，机架 2，滑道 3，秧夹 4，环形链 5，钳夹 6，地轮 7，传动链8和镇压轮 9等组成。工作原理：链夹式移栽机的钳夹安装在栽植环形链上，链条一般由地轮驱动，当钳夹转动到上部水平位置时，由人工将秧苗喂入到打开的钳夹内，当钳夹转动进入滑道后，钳 6 夹关闭，秧苗被夹住随钳夹 1开沟器 2机架 3滑道 4秧夹 5环形链 6钳夹7地轮 8传动链 9镇压轮图 1 1链夹式移栽机示意图向下输送，当秧苗达到与地面垂直时，钳夹脱离滑道，自动打开，秧苗 随之落入由开沟器开出的沟内，此时秧苗根部被回土流覆盖，在镇压轮的镇压下将土壤压实，完成栽植过程。该移栽机容易发生倾倒和被土壤埋没等现象，漏苗、缺苗率大大增加，应用较少，有被淘汰的趋势。 3)导苗管式钵苗移栽机 导苗管式钵苗移栽机是一种较新型的钵苗栽植机械，其上有一个垂直或倾斜地将钵苗送入开沟器的导苗管。根据钵苗沿管进入苗沟形式的不同，这种栽植机又分为推落苗式、指带落苗式和直落苗式 3种。这 3种机型的典型代表依次为：荷兰米启根公司 (产的 兰劳尼思公司 (产的 格利公司 (产的 特点是适应性较广、不伤秧苗，与钳夹式钵苗栽相机相比具有较高的作业速度且生产率较高，栽核速率一般为 60 70株 构相对复杂一些，制造成本也偏高。 4)吊篮式钵苗移栽机 吊篮式钵苗移栽机是一种适合于钵体尺寸较大的钵苗栽植机械。这种栽植机械尤其适合于地膜覆盖后的打孔栽植作业。目前生产上使用的有意大利切克基马格利公司 (产的沃夫 (植机和艾德沃思 (机厂生产的坡杜 (植机。这种栽植机的优点是钵苗在栽植过程中不受任何冲击，特别适合于根系不太发达而且易碎的钵苗：缺点是结构相对复杂，喂苗速度不能过高，否则漏栽率增加，生产率不高。 5)挠性圆盘式移栽机 7 挠性圆盘式移栽机如图 1 2所示，主要由挠性圆盘 l，苗箱 2，供秧输送带 3，开沟器 4和镇压轮 5等组成。挠性圆盘一般是由两个橡胶圆盘或橡胶金属圆盘构成。工作原理：该移栽机是由人工或机械将秧苗放置到两片可以变形的挠性圆盘内，秧苗随圆盘转动，当达到垂直状态时进行栽植。 1挠性圆盘 2苗箱3供秧输 送带 4开沟器 5镇压轮图 1 2挠性圆盘式移栽机挠性圆盘式栽植机对株距的适应性较好，特别适合于小株距作物移栽，结构简单、成本低。其典型代表为德国 本公司的 2100全自动大葱移栽机和法国的皮卡多尔栽植机。 8 国内蔬菜移栽机械的发展概述我国最早出现的移栽机主要用于移栽棉花和甘薯。移栽机械的研究始于 20世纪 50年代末 60年代初，最早出现的是棉花营养钵育苗移栽机和甘薯秧苗栽植机的试验研究。 20世纪 70年代开始研制裸根苗移栽机械，主要用于甜菜移栽。 80年代研制成半自动化蔬菜栽植机，同时还从国外引进了多种适合于移栽蔬菜烟叶甜菜等经济作物的移栽机械，但均因育苗技术落后、配套性能差及机器本身性能不稳定和生产率低等原因未得到推广。但随着育苗技术的发展和劳动力成本的上升，推动了移栽机械的研制开发工作并取得了很大的进步【 111。到目前为止，已成功研究了多种类别的移栽机械，部分机型已申请专利，也有部分机型投入了小批量生产。目前，我国研制的移植机械大多面向于玉米和棉花的移栽，例如封俊等研究人员在总结分析玉米移植机现状和问题的基础上，提出了栽植机的性能评级指标与检测方法，并对导苗管式移植机进行了改进设计和试验研究，最后分析了玉米机械化育苗移栽的经济型，研究工作系统化，新设计的导苗管式移栽机 (见图 1 3)【 121，主要由苗架 1，喂入器 2，平机架大梁 3，四杆仿形机构 4，开沟器 5，栅条式扶苗器 6，覆土镇压轮 7和导苗管 8等组成。根据钵苗 进入苗沟的形式不同可将这种移栽机分为推落苗式、指带式和直落苗式三种。 1苗架 2喂入器3平机架大梁 4四杆仿形机构工作原理：由人工或机械将秧苗 5开沟器 6栅条式扶苗器 7覆土镇压轮8导苗管放入喂入器的喂入筒内。当喂入筒转图 13导苗管式移栽机单组结构到导苗管的上方时，喂入筒下面的活门打开，秧苗靠重力下落到导苗管内，通过倾 9 斜的导苗管将秧苗引入到开沟器开出的苗沟内，然后进行覆土镇压，完成栽植过程。该移栽机模拟人工栽植过程，使秧苗从投苗到覆土压实的栽植过程都处于受控状态，减少了土壤条件和秧苗状况变化对栽植质量 的影响，但该移栽机相对复杂，制造成本也较高。国内研制的吊杯式移栽机如图 1 4所示【 13】，主要由转动圆盘 l，偏心圆环、吊杯转臂 2，吊杯 3，深度调节机构 4，座椅 5，仿形机构 6，运输限位链 7，悬挂架 8，仿形、深度轮 9，地轮 10，开沟器 1l，开启导轨 12，覆土器 13，镇压轮 14和苗架 15等部件组成。工作原理：由地轮驱动栽植器圆盘转动，吊杯与地面保持垂直，并随圆盘转动。当吊杯转到上面时，由人工将秧苗喂入吊杯中，当吊杯转动到下面预定位置时，吊杯上的滚轮 4与导轨接触，固定滑道使栽植器下部打开，秧苗落入苗沟内，随即被覆土 定植，吊杯在离开固定导轨后自动关闭，等待下一次喂苗。该移栽机的优点：具有可以进行膜上打孔移栽的独特优点；由于吊杯对秧苗不施加强制夹持力，秧苗在移栽过程中不受任何冲击，特别适合于根系不很发达而且易破的钵苗移栽；吊杯在投放秧苗的过程中起到扶持作用，有利于秧苗直立。缺点：结构相对复杂；喂苗速度不能过高，否则漏栽率增加，生产率偏低。 1转动圆盘 2吊杯转臂 3吊杯 4深度调节机构5座椅 6仿形机构 7运输限位链 8悬挂架 9仿形、深度轮 10地轮 1 1开沟器 12开启导轨 13覆土器 14镇压轮图 1 5所示的是鸭嘴式蔬菜移栽图 1 4单铰接吊杯式移栽机结构简图机 141，主要由柴油机，承接座，钵苗盘，栽植部件和镇压部件等组成。而栽植部件如图 1 6所示，是蔬菜移栽机的主要部分，主要由承接筒 1，连杆装置 2，鸭嘴器 3组成。 1柴油机 2承接座 3钵苗盘 4栽植部件 5镇压部件 1承接筒 2连杆装置 3鸭嘴滤图 1 5移栽机的总体结构图1 6栽植部件图 10 工作原理：钵苗承接座可同时放置几棵钵苗，在传动机构控制下，承接座以一定角速度旋转，栽植部件同时也在传动机构作用下上下运动，当一棵钵苗转至投苗口时，栽植部件也上升至 顶端，钵苗落入其中，并随栽植部件下降。当开穴器插入地下后，鸭嘴打开，钵苗自开穴器落入土中，随后镇压轮覆土镇压。在蔬菜钵苗落土后，栽植部件在传动机构作用下上升。该移栽机的优点：结构简单；将开穴与移栽合为一体，无须开沟装置；动力消耗小；钵苗损伤率低。缺点：受车速影响明显：栽植频率不够高；制造成本高。国内其他的移栽机还有带式移栽机、滑道式移栽机和空气整根营养钵苗移栽机 带式移栽机由水平输送带和倾斜输送带组成，两带的运动速度不同。这种栽植机机构简单，栽植频率可达 120株 滑道式移栽机由上滑道、下滑道和分钵轮组成。与以上几种移栽机相比，该机型实现了整盘喂苗，作用速度提高，可达到3株 S，而且结构简单，是一种高速、高效的移栽机型。但是，这两种移栽机的共同缺点是工作可靠性不高。吉林工业大学孙廷琮等应用美国 B K 此基础上研制了空气整根钵苗全自动移栽机。该机实现移栽全自动化，大大提高了移栽机作业效率。目前已研制成功的蔬菜移栽机基本为半自动蔬菜移栽植机，在全自动蔬菜栽植机方面基本是空白，蔬菜移栽机械的大规模研究工作 刚刚起步 161。同时虽从国外引进了多种适合于移栽蔬菜、烟叶和甜菜等经济作物的移栽机械，但均因育苗技术落后，配套性能差，以及机具本身性能不稳定和生产率低等原因，都未能推广使用。 11 1)蔬菜移栽的品种、育苗方式、苗龄、行距、株距、种植密度及深度等方面在我国各地区存在很大的差异，对蔬菜栽植机械的开发提出了挑战。 2)蔬菜育苗仍然以育苗床或营养土方式为主，所育秧苗不适合机械化移栽，栽植机械与育苗技术脱节，移栽机与秧苗不配套。 3)蔬菜的温室种植面积逐步增加，露地种植面积在减小，户均种植规模小，不利于蔬菜栽植机械的发展。 4)机具成本高，功能单一，不适合多种蔬菜移栽。 5)对不同种类栽植机械与作物钵苗相适应性的研究工作进行得不充分，对栽植机械工作原理以及机械与作物生长要求相适应性研究不足。 6)机器的性能和成本及农民的经济条件限制移栽机的推广。 蔬菜移栽是一项系统工程，建立适宜的蔬菜移栽机械化技术体系，将涉及园艺、农学、植保、机械设计与制造、自动控制等领域，需多学科联合攻关。为形成我国特 有的蔬菜钵 6苗移栽技术体系，需农机与农艺、栽植机械与育苗技术相结合，应对作物的栽培工艺规范化、标准化，深入研究栽植机构工作原理及与作物相适应性的关系，而不能仅限于仿制国外引进的机械。从现阶段我国国情及农村状况考虑，蔬菜栽植机的开发方向应以小型半自动化的栽植机为主，要面向温室作业，不应当单纯追求自动化和高速度。专用移栽机械与通用移栽机械相结合，以通用蔬菜栽植机械为主，并向标准化、系列化、规格化方向发展，同时机具结构要简单、成本低廉、秧苗栽植质量可靠【 171。实现移栽作业机械化已成为我国蔬菜种植迫切需要解决的问 题。蔬菜育苗移栽机械化是推广普及蔬菜育苗移栽技术，提高蔬菜产量和季节性供应蔬菜，以及提高蔬菜经济作物经济效益和社会效益的必要途径。通过提高种植技术的机械化水平，进一步完善与移栽配套的育苗设施及相应的配套技术，使育苗和移栽有机的结合，就可以降低种植成本，达到增加产量，提高经济效益的目的【 181。因此，从长远看，蔬菜栽植机械具有良好的发展趋势和广阔的发展前景。 12 3、设计方案的选择 移栽机械是育苗技术的关键设备。只有移栽技术过硬，才能降低制造成本，成本降低了才有可能使移栽机械得到普及。我国在 70年代中期就研制了 第一台玉米移栽的机械之后 继续投入大量的精力和人力。又开发和引用了多种适用于蔬菜，棉花，玉米，甜菜等经济作物的栽植机械，但均因为育苗技术太落后，配套性能差，综合效益低等原因，均未得到推广应用。 近几年来，随着育苗技术的发展以及劳动力成本的上升，推动了栽植机械的研制开发工作，又有多种新型栽植机的出现。但从总体上讲，目前我国研制使用的移栽机械都是半自动式的。全自动的移栽机因结构复杂，成本高，而仅处在研究起步阶段。而从国外进口的移栽机械又由于和中国的农业大环境不能够很好的融合而没有得到认可。所以为了推广棉花的种植， 提高农民种植的积极性，就必须有一种价格既经济又能够大大降低农民的劳动强度的移栽机的出世。为此，我们可以从国内外现有的移栽机入手，取其精华，优化设计。 归纳起来，我国研制的或使用的半自动的移栽机及国外的移栽机不外乎有以下几种结构形式： 依靠人工将秧苗喂入到在转动轮上的钳夹，秧苗被夹持着强制性随着转动，到达苗沟时，钳夹张开，将秧苗插入到土层之中。随着秧夹的转动，秧苗和秧夹就会被分开，于是秧苗被栽植到土壤中。这种机械的结构简单，株距和栽植深度稳定，但作业速度低，一般为 30 45株 /分，而且容易 夹伤秧苗，栽植的秧苗容易倾倒和被土壤埋没。 这种机型由于栽植速度慢而没有得到推广应用。 钳夹式移栽机典型代表是 1979年山西省运城地区农机所研制的 2 工作原理与钳夹式移栽机相似，栽植部件安装在环形链条上，秧苗由人工喂到链夹上，由链夹将秧苗栽植到土壤中。由于只改变了传动方式，因此其性能与钳夹式移栽机相同。 如黑龙江省农垦科学院 2 13 此移栽机的主要特点是夹持秧苗可以不受钳夹或链夹数量的限制，因此对株距的适应姓能好 。人工将秧苗放置到两片可以变形的挠性圆盘内，由圆盘的转动将秧苗栽植到土壤中，完成栽植过程。圆盘一般采用橡胶材料制成，结构简单实用，但株距和栽植深度不稳定，也容易出现埋苗。同时，挠性圆盘的受命较短。如新疆农科院农机所的 2 吊篮式移栽机主要适合钵苗移栽，由人工将钵苗放入到型如吊篮式的栽植爪内，栽植爪随着机构转动，当快要到达投苗点时，栽植爪开始被强制性打开，钵苗开始脱落，在拖拉机的前进速度和钵苗的下落速度的合成速度在水平方向等于零时，钵苗开始被定点栽植（当然，这种现象 只可能在理论上实现，我们所要做的就是使钵苗的栽植时刻尽可能的接近这个点）。随着撞在偏心圆盘上的栽植爪进入开沟器开好的沟内。此时。在固定轨道的作用下。栽植爪的下部张开落下并立即被覆土定植，而栽植爪在离开固定轨道后自动关闭。 在前面的几种移栽机中秧苗或钵苗的运动都不是自由的，鸡都是被强制性做着运动，所以很容易伤到苗，而导苗管式移栽机与上述几种移栽机相比较就有所不同了。秧苗在导苗管式移栽机的运动是自由的，不是强制性的，因此不易伤苗。另一方面，喂入器是由多个水平转动的喂入桶或者是较长的输送带构 成，人工喂苗时，不必像上述移栽机一样逐个喂入。人只需往喂入器里面不断的放苗即可保证露苗现象的发生，所以其喂如速度可以大大提高，作业速度能达到每分钟 60 70 株，比钳甘式移栽机提高 30 50。 这种移栽机的优点是速度快、效率高，但缺点也很明显，那就是不易控制钵苗的栽直质量且结构比较复杂。 如中国农业大学的 2导苗管式移栽机。 式栽植机 带式栽植机由水平输送带和倾斜输送带组成，两带的运动速度不同，钵苗在水平输送带上直立前进，在水平输送带末端翻倒在倾斜输送带上，运动到倾斜输送 14 带末端，钵苗翻转直立 落到苗沟中。这种栽植机机构简单，栽植频率高达 240株/分，但是，在工作可靠性方面需要进一步改进。 目前的移栽机由于大部分是半自动化，且是人工喂钵，栽植速度有限，喂入频度不能超过 60株 /分，否则就会使人感到紧张，容易出现漏苗现象，劳动强度大，生产率不高，仅为人工栽植的 25倍。全自动化移栽机，理论上可以提高喂苗频率，但由于结构复杂，制造成本高，而且对育苗技术要求高，因此，仍处于试验阶段。移栽质量不稳定，尤其是没有扶苗装置的移栽机，秧苗的直立度、株距、深度等都不能完全达到农业技术要求。 通过调查研究，得知农民在 移栽棉花的过程中遇到的最大问题不是移栽的速度，而是来回往返的挎苗所消耗的时间和精力，尤以时间问题更为突出。众所周知，适合棉花种植的时间前后也就是十几天，这还要老天爷的照顾保佑，万一来一场狂风暴雨，那后果可就不堪设想了。 半自动移栽机尽管栽植速度不快，还需要一定的辅助工，但是它结构简单、价格低、适应性好、使用方便，适合我国国情。所以移栽机研究开发不应当单纯追求自动化和高速度。 鉴于此，作者本次设计的主要目的是降低农民的劳动强度，所以这套移栽机械并不追求高速度，而是以保证移栽质量为前提。 综合比较以上几种机具，作者 从最优的角度出发设计出了一套集吊篮式移栽机和链夹式移栽机优点的机械。 15 4、机具的机构特 点 机机构特点 1 2 3 4 5 6 7 89 1 0 1 1 1 2图 1 移栽机机构图 （ 1）拖拉机后轮 （ 2）钵苗架 （ 3）地轮 （ 4）座位 （ 5）链轮 43 （ 6） 链轮 17 （ 7）链轮 17 （ 8）链轮 17 （ 9）开沟器 （ 10）吊杯 （ 11）覆土板 （ 12）镇压轮 工作原理： 工作时，由拖拉机后轮（ 1）驱动，带动后面的机 构前行，同时，地轮（ 3）在 驱动力的作用下转动，带动和地轮（ 3）同轴的链轮，然后此链轮带动链轮 43（ 5）转动， 同链轮 43同轴的链轮 15被迫转动，继而将力传给链轮 17（ 6），于是 放有棉花钵苗的吊杯（ 10）在链轮（ 6），链轮（ 7）和链轮（ 8）的共同作用下转动。当到达图示位置时，吊杯在 强制力的作用下打开，将钵苗放入由开沟器（ 9）开出的沟内，随后在覆土器（ 11）的作 用下钵苗被固定，然后在镇压轮（ 12）的作用下，钵苗被牢牢压实，完成栽植工作。 为使 结构简单，在工作过程中，由坐在座位（ 4）上的人将放在钵苗架（ 2）上的钵苗 放到吊杯 里面。根据拖拉机的速度和链条的长度，将吊杯设计成共六个均匀分布在链条上。 16 要技术参数 作业行数 1行 、 2行 挂接方式 悬挂式 配套动力 式拖拉机 行距 60 100 调） 株距 35苗方式 人工送苗 要工作部件的结构特点及作用 地轮 地轮在移栽机的整个工作过程中起着举足轻重的作用，首先地轮起到驱动力的作用，地轮大多由一些具有凹凸不平花纹的轮胎或者是放有一些爪钢制品，其目的就是能够牢 牢抓住松软的土面，将力传给后面的机具。由图 1可知拖拉机带动整个机具前进，在此过程中，地轮被迫转动，从而将转矩经 过链轮逐次传给吊杯，使吊杯转动，于是坐在座位上人就可以轻松的将钵苗放入吊杯中，继尔使移栽机的循环使用成为可能。其次，地轮还起着仿行的作用，由于受工作环境的影响，移栽机主要在凹凸不平的土地面上工作，当通过较陡的坡或者是碰到沟时，容易出现漏栽和重栽的现象，对种子的使用是一种浪费，而当移栽机的仿行效果好时，这种现象就不会出现。所以移栽的效果和仿行的程度有着直接的影响。通过对大量资料的整理和实践证明，地轮和 开沟器离的越近，仿行效果越好。为此，将移栽机的地轮和开沟器设计的较近。 开沟器 开沟器是移栽机的主要工作部件之一。它由切刀、开沟器两侧板、小铧、铲柄和支撑杆等组成，其特点是开的沟较深，且窄而直。作用是回土快、回土多，开沟器一过，土马上回到沟里，有利于对苗进行覆土，对栽苗非常有利，此种开沟器在移栽机械中是较理想的开沟器。在开沟器前端设有一个切刀，作用是切开土壤，减少工作阻力。小铧的表面是推开表层干土及杂草，防止干土和杂草进入开的沟内，产生夹干土现象，使钵苗的成活率大大提高，翼板的作用是通过调整 17 长 短使钵苗在最佳的时间段落入开沟器开出的沟内。为了扩大移栽机的使用范围，设计整个开沟器在框架上的高低位置、前后位置均可调。 (1) 入土角 a 入土角过大，入土性能差，且阻力增加。如土角过小，会使芯铧尖而长，强度减弱。所以一般芯铧入土角 5 度到 25度为宜。（取 15度） (2) 隙角 b 芯铧底部有一个隙角 b，它有利于入土，一般取为 5度，过大则使沟底不平，过小使入土性能差。（取 5度） (3) 斜切角 c 芯铧尖的斜切角不能过大，此角必须保证土粒，残茬，杂草沿刃口向后滑移，而不致缠挂，拥堵。斜切角一般为 60度到 75度。（ 取 60度） (4) 铧高 在不影响种子或者其它钵苗散落的情况下，铧高不宜过高，过高易发生拥土，且增加阻力。铧高一般取 80到 140取140 (5) 幅宽 B 芯铧开沟器主要用于垄作宽幅，芯铧幅宽大小取决于播种的苗幅宽度，一般为 120到 180(取 140(6) 脊线曲率半径 为使入土性能好和结构紧凑，脊线曲率半径 50到 350宜。 (取 70 18 镇压轮 镇压轮也是移栽机的主要部件之一。工作时通过地面与镇压轮的摩擦从而产生一推动镇压轮前进的力，镇压轮呈对称倾 斜分布，设置在开沟器后端，其作用是强制性往中间挤土并且压实苗眼土壤。镇压轮倾斜越大，往中间挤土的能力也就越强，苗眼周围的土壤也就越结实。两镇压轮之间的距离越大，越不容易将苗眼周围的土壤压实，但镇压轮之间的距离过小时，又有可能伤到钵苗。因此，根据实验确定出镇压轮与地面之间的夹角为 30 度时， 间距为 80压效果最好，苗眼两侧的土壤挤压的越结实。 由于我设计的是蔬菜类的小型移栽机，所以我采用的是凸面镇压轮，它是整体型空心铸铁轮，靠本身的重量或在其腔内灌入适量的沙土产生镇压力，凹面轮对种子的上层土壤不如两侧的 土壤被压得结实，适合棉花豆类的镇压。凸面轮对苗株上部土层镇压紧密，适用于谷子，玉米，小麦等单子叶植物的镇压。 要使镇压轮正常转动的条件是 19 中 N m）； N）。 覆土器 覆土器是蔬菜移栽机械的主要部件之一。工作时，覆土器可以将开沟器开出的土聚拢到一块，对钵苗进行覆土定植，以便使后面的镇压轮可以将钵苗压实，保证钵苗 的栽植率。虽说覆土器只是由两快板构成，但里面有着相当的学问，首先是覆土板和地面的夹角，覆土板的夹角过大过小都不能够聚拢到足够多的土对钵苗进行覆土，容易产生裸露钵苗的现象。有这种现象发生，当然不能够保证栽植率，其次是覆土板后面的宽度，当宽度过大时，则回发生同样的事情，但是当宽度较小时，虽然能够实现前面不能实现的目的，但是同样会有问题，那就是覆土板有可能碰倒钵苗，这种现象较以上几种更为严重。所以只有设计了角度和宽度都合适的覆土板，才有能够保证钵苗的栽植率。 我设计的是利用刮板式覆土器，刮板式覆土器覆土能力较强， 刮板的角度可以调节，常和芯铧式开沟器配合使用。 板式覆土器的主要参数的设计 参照农业机械设计手册上册第 321页，表 覆土板长为 300宽为 1000两板间的夹角为 50度 与地面的夹角为 65度 后开口宽度为 70过高度为 290据移栽的钵苗的高度调整 ) 20 计 蔬菜 移栽机械的原理 速原理 （ 1）零速原理 绝大多数农作物的秧苗都要求地上茎杆为直立状态（部分特殊作物除外，如番薯），因而对栽植工序或栽植质量的要求也都是直立状态。因此欲要保持栽植秧苗 的直立状态，必须要求定植瞬间秧苗或钵苗相对静止状态，也就是说，秧苗在绝对静止直立状态下进行覆土压实，因而要求在机器连续前进运动的情况下，为每一个栽植秧苗创造瞬间的相对静止状态，以便完成定植工作。这就栽植机械的零速原理 。 （ 2）保持零速 21 由上面的零速原理知，只有在钵苗保持绝对零速时投苗摘要 移栽是蔬菜生产过程中的一个重要环节，具有对气候补偿和使作物生育提早 的综合效益。它可以充分利用光热资源，其经济效益和社会效益均非常可观。但 目前移栽过程采用人工移栽，劳动
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