河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 趙一州 張寅 馬攀

1 研制背景及意義

大蒜具有豐富的營養(yǎng)成分，獨(dú)特的口感，具有殺菌、抑菌等醫(yī)療保健功能，因此大蒜越來越受到世界各國人民的喜愛，市場需求也在不斷增加，種植面積呈逐年上升趨勢(shì)[1]。然而，我國的大蒜生產(chǎn)主要依靠人工勞動(dòng)，不利于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和新農(nóng)業(yè)的發(fā)展。為此，我國研制了適應(yīng)大蒜生產(chǎn)需要的機(jī)械設(shè)備和工具，實(shí)現(xiàn)了大蒜產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，滿足了大蒜種植者的需求，提高了大蒜機(jī)械化生產(chǎn)水平，形成大蒜種植、地膜覆蓋、收獲等關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈[2]。

根據(jù)農(nóng)藝學(xué)要求，蒜瓣背面靠緊溝壁，蒜瓣必須直立種植，且芽部朝上根部朝下。該播種方法有利于大蒜的生長發(fā)育，達(dá)到提高大蒜品質(zhì)和增產(chǎn)的目的。

而目前的全自動(dòng)大蒜栽種技術(shù)采用特定機(jī)件扶正蒜瓣、振動(dòng)抖槽定向器等裝置，基本上解決了大蒜朝向問題[3]。但是由于大蒜在入土階段，靠其自身重力從出口落到開好的溝槽中，由于土壤等因素，會(huì)使蒜瓣在跌落土中后再次歪倒。

本裝置是為解決已經(jīng)定向的蒜瓣在投穴過程中，直立度由于受土壤類型、土壤含水率、土穴形狀、導(dǎo)種管下口與土穴的距離等因素的影響，而在跌落土中后再次歪倒的問題而設(shè)計(jì)。

2 主要結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)包括推送裝置，夾持裝置以及感應(yīng)裝置。

推送裝置主要用來推動(dòng)機(jī)械管夾，使其可以上下移動(dòng)，方便將夾住的蒜瓣放入已打好的洞中，推送裝置主要是以發(fā)電機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使得其可以上下移動(dòng)。

夾持裝置主要用來夾通過定向器傳送下來的蒜瓣，管夾采用耐磨、耐腐蝕金屬，內(nèi)置有優(yōu)質(zhì)海綿，以防止對(duì)蒜瓣造成傷害，管夾內(nèi)壁裝有感應(yīng)裝置，當(dāng)感應(yīng)到蒜瓣時(shí)，管夾會(huì)自動(dòng)夾緊，然后由推送裝置推動(dòng)管夾，將蒜瓣放入洞中。

感應(yīng)裝置分為兩個(gè)，第一個(gè)就是上面所述裝在管夾內(nèi)壁，用來感應(yīng)蒜瓣；第二個(gè)則是裝在管夾底端，在管夾伸入洞中的過程中，這個(gè)感應(yīng)裝置會(huì)感應(yīng)其深度，到達(dá)底部通過感應(yīng)裝置使管夾松開，推動(dòng)裝置帶動(dòng)管夾上移，回到最初位置。

裝置結(jié)構(gòu)如下圖：

圖1 自動(dòng)扶正夾管結(jié)構(gòu)示意圖

3 工作原理

（1）本裝置是安裝在現(xiàn)有裝置（圖2）的下種管種子出口處的一個(gè)可以上下伸縮的管夾（管夾結(jié)構(gòu)見圖1），當(dāng)已處于正向的蒜瓣經(jīng)過出口時(shí)，會(huì)被本裝置夾?。▋?nèi)置有優(yōu)質(zhì)海綿，不會(huì)對(duì)蒜瓣造成損傷），隨后管夾向下移動(dòng)，直至將蒜瓣送至與土壤接觸時(shí)，管夾松開，上升至原位，等待接送下一個(gè)蒜瓣。（即一個(gè)在排種口與地面間的接送裝置，利用該裝置將蒜瓣放在土穴里，而不是蒜瓣自己跌落到土穴里，這樣就減少了蒜瓣在最后入土階段方向的不確定性）。

（2）下面部件側(cè)面為齒狀，當(dāng)檢測到大蒜已經(jīng)落到土壤中便會(huì)及時(shí)回收，在齒的縫隙中先漏進(jìn)一部分土壤埋在大蒜底部，隨著機(jī)構(gòu)回縮，土壤依次從下到上覆土，確保大蒜直立在土壤中。

（3）該裝置會(huì)根據(jù)具體情況而上下移動(dòng)。

（4）與現(xiàn)有裝置結(jié)合：本裝置安裝在圖2 的4 處。以拖拉機(jī)作為動(dòng)力，通過把手和牽引桿把動(dòng)力傳到播種盤上；播種盤轉(zhuǎn)動(dòng)，播種盤上的壓穴錐壓出圓錐形的種穴，同時(shí)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)擋板向右移動(dòng)，排種管和下種管連通, 蒜種由播種箱落下，經(jīng)過排種管，落到下種管中，被管夾裝置夾住，之后管夾會(huì)被拖拉機(jī)的運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)進(jìn)行上下移動(dòng)，當(dāng)夾子下落到與穴底土壤接觸的時(shí)候松開將蒜瓣放在穴內(nèi)，隨后管夾上升。播種盤繼續(xù)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，擋板在凸輪推程過程中向左移動(dòng)，阻斷播種管和下種管的連接；同時(shí)覆土板對(duì)落下的蒜種進(jìn)行覆土，此為一次播種過程;管夾繼續(xù)在動(dòng)力帶動(dòng)下上下移動(dòng)進(jìn)行下一次播種，實(shí)現(xiàn)播種的連續(xù)作業(yè)，如此往復(fù)。

圖2

4 存在問題及解決方案

由于該裝置是直接與土壤接觸的，管夾在上下移動(dòng)過程中，有部分土壤會(huì)卡到伸縮部位的縫隙中，從而造成磨損和卡滯。對(duì)此提出兩種解決方法：

一是在伸縮部位側(cè)面加上毛刷裝置，刷掉所附著的土壤；

二是故意增大伸縮接合部位的徑向縫隙，使得卡在縫隙中的土壤由于管夾的震動(dòng)和土壤的自重而掉落，此外，大縫隙也有減小由于熱脹冷縮等原因所造成的擠壓與摩擦。

5 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用

在已成型的定向種植機(jī)存在一個(gè)入土?xí)r大蒜瓣芽尖朝向又會(huì)變化的問題，本裝置是安裝在已有機(jī)器的蒜瓣下種管出口處的機(jī)械管夾，直接把蒜送入土中。該裝置會(huì)根據(jù)具體情況而上下移動(dòng)。

下面部件側(cè)面為齒狀，當(dāng)檢測到大蒜已經(jīng)落到土壤中時(shí)及時(shí)回收，在齒的縫隙中先漏進(jìn)一部分土壤埋在大蒜底部，隨著機(jī)構(gòu)回縮，土壤依次從下到上覆土，確保大蒜直立在土壤中。

解決了一些小型、實(shí)用型大蒜定向播種機(jī)在投穴過程中蒜瓣芽尖朝向的隨機(jī)性問題，提高定向大蒜播種機(jī)的精度。

6 結(jié)語

該裝置的研究，解決了已經(jīng)扶正定向的蒜瓣在入土過程中，受重力、土壤等因素的影響，使得蒜瓣再次傾斜的問題。使蒜瓣定向種植機(jī)械定向效率更高，為大蒜種植機(jī)械體系的完善提供了參考。