導苗管式移栽機在移栽煙苗中的應用

0導苗管式移栽機稻草是以種子和幼苗為主的植物，主要分布在中國西南部、華南、四川盆地、黃淮海和東北20多個省（區）。烤煙的移栽工作是育苗工作的結束、大田栽培的開始,所以是烤煙生產中的重要環節。提高移栽質量,確保大田移栽和煙苗及早成活還苗,是烤煙種植的中心任務。人工移栽煙苗的勞動效率很低,約0.02hm2/人·d,且存在勞動強度大、移栽質量差等問題。采用機械化移栽效率約0.83hm2/人·d,實現從育苗到移栽的機械化作業,不僅可以提高煙草幼苗的質量,降低育苗成本,還能提高經濟效益。因此,實現我國煙草移栽機械化已成為農業生產的迫切需要。導苗管式移栽機與鏈夾式、鉗夾式和吊籃式移栽機相比,其優點是秧苗在導苗管中的運動為自由下落,非強制性的,因此不容易傷苗。秧苗靠重力落到苗溝中,在調整導苗管傾角和增加扶苗裝置的情況下,可以保證較好的缽苗直立度、株距均勻性和移栽深度穩定性。另外,導苗管式移栽機的喂入器是由水平轉動的多個喂入筒構成,人工喂苗時的喂入速度可以提高,喂入頻率可達60~70株/min,比鏈夾式移栽機的人工喂入速度提高30%~50%,但是這種移栽機的結構較復雜。本文主要對影響煙苗移栽直立度和株距穩定性的因素進行了分析,并對喂苗、投苗和栽苗階段的煙苗運動軌跡進行了分析,探討如何提高導苗管式移栽機的煙苗移栽質量。1煙草移植技術的特點和農業要求1.1移栽煙苗的質量要求烤煙的機械移栽過程主要包括開溝、投苗入溝、覆土和壓實等工序。為了提高煙苗的成活率,對煙苗移栽機通常有以下的要求:一是移栽煙苗根系的移栽深度應一致,并保持直散狀態,避免前后彎曲;二是移栽煙苗的行距和株距應均勻一致,地面上的煙苗保持直立狀態,前后傾斜不應超過45°;三是移栽時覆土質量和壓實程度應滿足烤煙種植的農藝要求,不能將根部裸露在地表上;四是移栽時應避免機械損傷煙苗,防止夾傷或壓傷煙苗;五是整個移栽過程不宜持續時間過長。1.2漂浮育苗工廠的建立目前,煙苗的工廠化大規模育苗多使用漂浮育苗技術。采用這種技術所長出的煙苗在移栽時是裸苗移栽,即移栽時從育苗盤中取出,根系上帶有一定的培養基質,直接放入移栽機的喂苗筒內。由于烤煙的漂浮育苗技術已經較為成熟,發展了大量的育苗專業戶或育苗工廠。經過集約式育苗工廠的漂浮育苗,煙苗健壯、整齊、根系發達,移在到大田后煙株的還苗快、成活率高。煙苗的高度一般為15~20cm,根系長度一般為4~6cm,煙苗形狀如圖1所示。2地輪整地栽植導苗管式移栽機的結構簡圖如圖2所示。這種移栽機的動力由拖拉機三點懸掛式帶動。工作時,首先由機器前方的開溝器在壟頂開溝,開溝的同時肥料通過肥料導管從料箱中定量的滑落到苗溝中,由此完成開溝和施肥;地輪在拖拉機的牽引下轉動,帶動主從動鏈輪,在凸輪的作用下實現間歇動作。移栽過程是由坐在移栽機上的操作人員將煙苗放入喂苗筒,當喂苗筒轉動到導苗管上方時,在凸輪的作用下喂苗筒下方的活門打開,煙苗靠重力下落到導苗管內,通過傾斜的導苗管將煙苗引入到開溝器開出的苗溝內,推苗板由四桿機構帶動,在推苗過程中平行移動,保持秧苗直立,然后覆土輪進行覆土和鎮壓,完成栽植過程。有些移栽機還帶有澆水功能,即在凸輪作用下完成一次栽苗就澆一次水。3影響煙苗移植質量的因素3.1評價角度來設計煙苗直立度是指煙苗在移栽到大田之后的直立狀態,是評價移栽機移栽質量的重要參數之一,用煙苗莖稈與地面的夾角來評價。一般來說,大于45o為合格,大于等于70o為優良,而導苗管機構的設計、工作時的行進速度和土壤的粘度等因素直接影響到煙苗的直立度。為研究煙苗直立度的影響因素,現對煙苗在移栽過程的運動軌跡進行分析,煙苗的運動軌跡是由移栽機構的設計和移栽機行進速度等因素決定的,不同的移栽階段有不同的運動軌跡。3.1.1自動喂苗技術裸苗移栽的煙苗生長在漂浮育苗盤中,移栽時的技術難點是分苗困難,喂苗這一工序不容易實現自動化。因此,目前國內外都采用人工喂苗的半自動方式移栽。煙苗在這喂苗過程的運動可以看作是一個自由落體的運動,煙苗根部會與喂苗筒底部碰撞,這一距離較短,所以影響不大。然后,煙苗在喂苗筒中會做平面的轉動,在這一過程中煙苗將轉動到導苗管管口的上方。3.1.2有導苗管煙苗運動軌跡煙苗在從喂苗筒落入苗溝中的運動,可以看作是沿做勻速直線運動的斜坡自由下落的運動。在此過程中,如果沒有導苗管的存在,煙苗的運動軌跡可看作是平拋運動(如圖3(a)所示);有導苗管時,煙苗將沿著導苗管下滑到苗溝中。假設導苗管與水平地面的前進方向的夾角是θ,因為θ一般都大于75°,而且煙苗與導苗管的接觸面積較小,所以忽略煙苗與導苗管之間的摩擦力,那么煙苗質心K點的運動軌跡為式中vx—移栽機的運行速度。3.1.3推苗機構的工作過程煙苗經過導苗管,投入到開溝器開后的苗溝中,投苗瞬間煙苗的根部與地面接觸,煙苗的順勢速度減到0。煙苗的上部會有一定的慣性,沿移栽機運行的速度方向傾倒,并且煙苗在投入到苗溝的瞬間,自身的傾斜角度是和導苗管與地面的傾角一致的。所以,為避免煙苗傾斜過大影響煙苗的直立度,大多數導苗管式移栽機都設置有推苗裝置,用以扶正秧苗。推苗機構的工作過程如圖4所示。移栽機上的從動鏈輪通過鏈齒輪帶動平行四連桿機構的曲柄轉動,曲柄通過連桿推動平行四連桿做往復運動。3.2地輪滑動時株距的確定導苗管式移栽機多采用鏈條傳動,以地輪為驅動輪,通過鏈條帶動移栽機構工作。移栽質量的影響因素主要有地輪的滑移系數、喂苗筒的數量、鏈條運動誤差以及人工投苗失誤等。移栽機工作時,地輪走過的距離應等于所移栽煙苗株數的乘積,再考慮打滑系數,則式中D—地輪直徑(mm);δ—地輪滑移系數;C—喂苗筒個數(個)。由式(3)可知,株距與地輪直徑D和滑移系數成正比。對一臺移栽機來說,D是確定的,喂苗筒數也不常調整,通常用更換主從動鏈輪的辦法調整株距。在實際作業中,影響株距的變異系數的就是δ,即地輪打滑時煙苗移栽的株距變大。實際工作中,由于機構上的磨損,鏈條的垂度逐漸增大,減小了與下面鏈輪的有效嚙合,導致傳動能力下降,移栽時的株距變大。所以,在鏈傳動機構中應有張緊裝置,防止因鏈條磨損而引起株距穩定性下降。3.3準確性和質量移栽機作業時的速度關系到移栽機的工作效率。移栽機行進速度慢,移栽的煙苗數量必定較少,效率低;移栽機的速度過快,會影響移栽機構的準確性,影響移栽的質量。另外,移栽機的行進速度就是煙苗下落時水平方向的速度,速度過快,導致煙苗在栽苗階段的慣性較大,影響移栽煙苗的直立度。由于喂苗工作是由人工來完成的,所以必須考慮到人工操作的速度,否則行進速度過快,喂苗人員的喂苗速度小于移栽機移栽煙苗的速度,就會出現漏栽現象。人工喂苗的速度最高60~70棵/min,以株距600mm來計算,移栽機的行進速度應控制在0.6m/s以下。4導苗管式移栽機的優勢1)目前烤煙的育苗多為漂浮育苗盤育苗,移栽時是裸苗移栽。相對于缽苗移栽,裸苗移栽時煙苗的質量較輕,并且根系更容易受到損傷,導苗管式移栽機相對于鏈夾式和鉗夾式移栽機等具有不傷苗的特點,所以導苗管式移栽機更適合煙苗的移栽工作。2)經過分析,影響導苗管