創(chuàng)新者：趙春龍 楊傳華 姜慶昌 周海波 叢 軍 邱心偉 薛貝貝

蔬菜移栽機澆灌式二級覆土裝置

創(chuàng)新者：趙春龍 楊傳華 姜慶昌 周海波 叢 軍 邱心偉 薛貝貝

移栽的優(yōu)點是可以人為的延長生長期、提高土壤的利用率、增產(chǎn)保值，但是移栽過程中也存在著很多因素會使預(yù)期效果不那么理想，比如移栽過程中是否有傷苗現(xiàn)象、是否有土壤覆土壓苗情況、是否由于氣候干燥緩苗期延長或者死苗出現(xiàn)。本文將研究設(shè)計一款覆土裝置。目的是避免出現(xiàn)壓苗、緩苗期變長、死苗現(xiàn)象。

機械結(jié)構(gòu)及工作原理

主要結(jié)構(gòu)及部件組裝

根據(jù)設(shè)計要求及目的及農(nóng)藝要求做出澆灌式二級覆土裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖1澆灌式二級覆土裝置總裝圖。

各部件組裝關(guān)系。1覆土輪軸座上端具有螺紋，用螺母固定在連桿上，下端與2覆土輪叉軸焊接固定，覆土輪3按照輪裝配工藝裝配，一級二級覆土機構(gòu)由13連桿鏈接與1共用螺母鏈接，12彈簧固定軸采用螺栓的方式與覆土板上板鏈接，覆土板可在彈簧固定軸上在外力作用下做一定范圍的上下移動。鏈接前將11限位彈簧裝配，電磁閥底座4與水管支架5均焊接在覆土板上板，電磁閥10由自帶限位銷固定，覆土板6整體結(jié)構(gòu)是焊接結(jié)構(gòu)，水嘴7、三通8、出水管9采用螺紋連接并附有密封圈，出水管由禁錮帶安裝在水管支架上，并且與電磁閥10螺紋連接，進水管始端與機體水箱鏈接末端與三通8鏈接，這樣就完成了二級覆土裝置的鏈接過程。

工作原理及優(yōu)點

基于移栽工藝的要求在保證了秧苗的直立度以及控制好株距的前提下，更高的成活率并且同時保證一定的緩苗期尤為重要，根據(jù)植物的種類以及蔬菜在栽植前的狀態(tài)不同一般需要一到三天，但是在移栽過程中保證覆土效果、壓實輪的壓實狀況以及移栽過程中的時時注水，這樣可以保證移栽苗的緩苗期小于一天，這樣很好地保障了移栽農(nóng)藝要求。本設(shè)計筆者集覆土、鎮(zhèn)壓、注水于一體的思想設(shè)計了本機構(gòu)。首先在覆土板的前緣有軸銷孔與移栽機機架相連，保證了與移栽機機架動力源一致性的要求，動力源一致可以保證他們的宏觀運動狀況的協(xié)調(diào)性。在機架平穩(wěn)前行的過程一級覆土板將開溝器開溝后最邊緣的散土聚攏于苗的根部附近，同時水嘴將水注于開溝器開溝的兩側(cè)，這樣不會對苗具有沖擊作用，而且水嘴在兩側(cè)可以保證前進過程中不會刮傷秧苗。覆土板經(jīng)過時靠近根部的都是濕潤的土壤，從而保證了秧苗在緩苗期具有充足水分。水嘴出水開由有電磁閥控制，電磁閥由一個嵌套式電路控制器開與關(guān)，保證每隔一個株距的時間開一次，從而達到將水注于苗兩側(cè)的目的。當繼續(xù)前進時，二級覆土輪經(jīng)過過程將土壤進一步推至秧苗根部并且將土壤壓實，這樣不僅可以保證秧苗的栽植牢固性同時土壤表面密實度增加對土壤起到保墑作用，同時增強土壤短期干旱的抵抗能力。在工作過程中限位彈簧的作用是當有大塊土塊時一級覆土板可以越過土塊以免土壤堆積導(dǎo)致傷苗現(xiàn)象發(fā)生。

覆土狀況仿真分析

圖1 澆灌式二級覆土裝置總裝圖

圖2 一級覆土板模型

PFC3D中一級覆土板建模

一級覆土板在建模中被簡化成兩個與其具有相同角度的兩面墻，為了使土壤顆粒足夠小，按照實體模型實際尺寸按比例縮小，一級覆土板建模使用wall指令分別建立兩個不同ID的墻，吐槽的建模以覆土板在其中可以不影響實驗效果為準。實驗建模如圖2一級覆土板模型。部分代碼位：

wall id=20 fric= CoFric kn= CoKn ks=CoKs ＆amp;

其中的變量在主程序中已給出定義。

圖3 土壤壓實曲線

圖4 A=60.4° X方向位置曲線

圖5 A=60.4° Y方向位置曲線

圖6 A=30.4° X方向位置曲線

圖7 A=30.4° Y方向位置曲線

仿真分析

建模完成后對其進行仿真分析，仿真過程分為土壤壓實和覆土兩個過程，土壤壓實時間為0.38S，壓實是為了模擬真實的土壤密實度，總實驗時間為1.1S，速度采用一般農(nóng)業(yè)機械作業(yè)速度1m/s。如圖3所示土壤壓實曲線。實驗分為兩組，第一組覆土角度A=60.4°，第二組覆土角度A=30.4°，覆土角即覆土板與前進方向之間的夾角。分別得出ID為749的土壤顆粒X及Y方向位置曲線，X方向即為車前進方向。覆土角度A=60.4°時得到X、Y方向的位置曲線分別如圖4、5所示。覆土角度A=30.4°時得到X、Y方向的位置曲線分別如圖6、7所示。

由以上曲線Y方向位置變化可以看出覆土角30.4°時土壤顆粒到達秧苗根部一定位置時的土壤回流現(xiàn)象比60.4°時要小，因此覆土角不易過大。雖然覆土角度變化對覆土效果有一定影響，但是角度控制在30～60°之間都可以滿足覆土要求。從曲線的X方向上可以看出角度變大使土壤顆粒具有更大的速度，達到穩(wěn)定狀態(tài)時間變長，這樣會造成土壤回流加大，甚至對秧苗具有一定的沖擊，從而導(dǎo)致移栽直立度降低。

結(jié)束語

二級覆土機構(gòu)彌補了一次覆土不完全的現(xiàn)象，并且使秧苗根部土壤密實，確保了秧苗緩苗期的水分補給。由以上模擬實驗以及農(nóng)藝要求覆土板角度可控制在30～60°之間，速度為1m/s。注水時間根據(jù)苗距由電磁閥控制。本機構(gòu)具有很強的北方旱地移栽適應(yīng)性，解決了移栽受干旱的影響，在今后的研究中仍需更深刻的對其研究，使其結(jié)構(gòu)簡單、更高效的輔助移栽過程的完成。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.23.016