插穴式自動定向大蒜播種機的設計研究

韓秋燕，王小瑜，郝　杰，謝麗君， 余　娟

(1.煙臺汽車工程職業學院，山東 煙臺　265500；2.山東省農業機械科學研究院，濟南　250100)

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插穴式自動定向大蒜播種機的設計研究

韓秋燕1，王小瑜2，郝杰1，謝麗君1， 余娟1

(1.煙臺汽車工程職業學院，山東 煙臺265500；2.山東省農業機械科學研究院，濟南250100)

摘要：為了提高大蒜播種機在播種過程中蒜瓣的直立度及鱗芽向上的概率,保證株距均勻，設計了一種新型的大蒜播種機。通過對關鍵部件的結構設計與參數分析，確定了主要部件結構。經過試驗驗證，此大蒜播種機的錐形螺旋導種管能夠使大蒜落土后鱗芽向上的合格率達到96%，壓穴錐能夠使直立度達到98%,并能保證株距均勻。

關鍵詞：大蒜播種機；插穴式；自動定向

0引言

現階段，大蒜播種作業主要是人工插播，效率低、勞動強度大。雖然有研究提出并設計了大蒜播種機，并申請了國家專利；但在使用過程中并不能同時實現蒜種鱗芽向上、蒜種落土后的直立和均勻的株距，且多數設計整機龐大、結構復雜，不能形成經濟適用的產品進行大規模推廣[1-6]。為此，在調研了大量的現有大蒜播種機裝置和專利后[7-13]，設計了一種能夠同時自動確定鱗芽方向和實現均勻株距的插穴式蒜瓣自動定向大蒜播種機，成功申請了專利[14]，并進行播種試驗，旨在為大蒜播種機的產品化應用提供基礎資料。

1整體結構及工作原理

1.1整體結構

該插穴式蒜瓣自動定向大蒜播種機由播種箱、排種管、下種管、覆土板、導種管、擋板、凸輪、壓穴錐、播種盤、中心軸、牽引桿及把手組成，整體結構如圖1所示。

播種箱下端連接排種管，排種管下口正對著下種管的上口，二者之間有一擋板，下種管下面連接著導種管；擋板和凸輪組成直動頂尖從動件盤形凸輪機構，凸輪和播種盤同心并排固定在中心軸上，圓錐形的壓穴錐均勻分布在播種盤的外圓上；牽引桿安裝在播種盤上，牽引桿的末端安裝有把手，埋土板連接在整個機構的后面。

1.播種箱　2.排種管　3.下種管　4.覆土板　5.導種管　6.擋板

1.2工作原理

以拖拉機作為動力，通過把手和牽引桿把動力傳到播種盤上；播種盤轉動，播種盤上的壓穴錐壓出圓錐形的種穴，同時凸輪轉動，帶動擋板向右移動，排種管和下種管連通，蒜種由播種箱落下，經過排種管，落到下種管中，然后經彎曲狀的錐形螺旋導種管下落到圓錐形的種穴中；播種盤繼續帶動凸輪轉動，擋板在凸輪推程過程中向左移動，阻斷播種管和下種管的連接；同時覆土板對落下的蒜種進行覆土，此為一次播種過程；播種盤繼續在動力帶動下向前轉動進行下一次播種，實現播種的連續作業，如此往復。

2關鍵部件設計

2.1蒜瓣外形尺寸的測量與分析

從蒜種中隨機選取了50個蒜瓣，分別對其長、寬、高、質量進行測量，得到外形尺寸統計(見表1)和尺寸頻數(見圖2～圖5)，從頻數圖可看出外形尺寸基本符合正態分布。

表1　蒜瓣外形尺寸統計表

圖2　蒜瓣長度頻數圖

圖3　蒜瓣寬度頻數圖

圖4　蒜瓣高度頻數圖

圖5　蒜瓣質量頻數圖

蒜瓣形狀鱗芽處尖，蒜根處粗，瓣背成弧形，其質心位于大頭最厚處，有利于蒜瓣的穩定落下[15-16]。根據大蒜播種農藝要求和蒜瓣外形尺寸的統計分析結果，對播種盤和壓穴錐、盤形凸輪機構及導種管進行設計。

2.2播種盤和壓穴錐

播種盤結構如圖6所示。

1.播種盤　2.壓穴錐

播種盤外圓上均勻分布著圓錐形的壓穴錐，壓穴錐之間的圓弧距離為大蒜的株距。播種盤每轉過1個株距，壓穴錐壓出1個圓錐形的種穴，保證均勻的株距。結合實際的農藝要求和播種盤的協調性，播種盤每轉1周播種8個蒜種，株距為150mm，則

式中D—播種盤的直徑(mm)；

從潛水的水化學參數的統計特征值總體分析，榆林市礦區第四系潛水受到污染，主要污染的指標為NO-3，其次為NO-2、SO2-4、TDS和總硬度。

n—1個周期內下落的蒜種數；

t—株距或穴距(mm)。

將n=8，t=150mm帶入上式得到D=382.2mm。

根據大蒜的外形尺寸和農藝要求，壓穴錐的大徑為25mm,小徑為19mm，高度為35mm。這種壓穴錐壓出的種穴呈上大下小的圓錐形，能夠保證大蒜順利落入種穴，并保持直立。

2.3盤形凸輪機構

1.中心軸　2.凸輪　3.下種管　4.擋板

擋板是從動件，與凸輪組成直動頂尖從動件盤形凸輪機構。此機構能夠使凸輪帶動擋板做有規律的直線往復運動，控制蒜種的落下。凸輪轉動，帶動擋板向右移動，排種管和下種管連通，蒜種落下；播種盤繼續帶動凸輪轉動，擋板在凸輪推程過程中向左移動，阻斷播種管和下種管的連接，如此往復。

凸輪和播種盤同心并排固定在中心軸上，播種盤轉動時帶動凸輪轉動。當播種盤轉過1個株距，壓穴錐壓出1個圓錐形的蒜種穴，凸輪便帶動擋板向右移動1次；播種管和下種管連通，此時蒜種由播種管下落到下種管中，保證每壓出1個蒜種穴便下落1粒蒜種。

根據整個機構的尺寸規劃和擋板的運動規律，利用圖解法對盤形凸輪機構進行設計，結果如表2所示。

表2　盤形凸輪機構參數

2.4導種管

導種管為彎曲的錐形螺旋狀，如圖8所示。

圖8　導種管

其錐角為5°～7°，出口的內徑尺寸為29mm，1次僅能下落1粒蒜種，且由于蒜種的只心在大頭端，蒜種在導種管下落時可以在摩擦力的作用下自動調整蒜種方位，使大頭端朝下、鱗芽向上[16]。

3試驗分析

隨機選取50個蒜瓣，利用上述大蒜播種機樣機進行田間試驗，分析蒜種落土后鱗芽朝向、直立程度和株距情況，試驗重復3次，結果如表3和表4所示。

表3　鱗芽朝向試驗效果

由表3可看出：大蒜落土后鱗芽向上的合格率達到了96%以上，此導種管的設計較好地解決了鱗芽朝向問題。

表4　鱗芽直立程度試驗效果

由表4可以看出：大蒜落土后直立度達到98%以上；在這3次試驗中，僅有1顆大蒜落土后不是直立的，出現這一特例的原因與土壤的含水率、導種管下口與種穴的距離等有關。

在這3次試驗中，株距比較均勻，達到了農藝要求。但是在試驗過程中個別蒜種的下落位置和壓穴錐壓出的種穴位置存在誤差，致使蒜種不能播種到種穴中，這個問題需要在后期的研究中進一步改進和完善。

4結論

該插穴式蒜瓣自動定向大蒜播種機很好地解決了大蒜播種株距不均勻、鱗芽直立程度和蒜種鱗芽方向朝上的難題。試驗結果表明：此大蒜播種機的錐形螺旋導種管能夠使大蒜落土后鱗芽向上的合格率達到96%，壓穴錐能夠使直立度達到98%，盤形凸輪機構和播種盤能夠保證比較均勻的株距，達到農藝要求。

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Design Research of Plug-hole Automatic Orientation Garlic Planting Machine

Han Qiuyan1, Wang Xiaoyu2, Hao Jie1, Xie Lijun1, Yu Juan1

(1.Yantai Automobile Engineering Vocational College, Yantai 265500, China； 2.Shandong Agricultural Machinery Research Institute，Jinan 250100，China)

Abstract：In order to improve the upright degreed and the upward probability of garlic during the sowing process,to ensure the uniformity of plant spacing, a new kind of garlic planting machine was designed, the machine has a tapered spiral pipe, pressure hole cone and plate cam mechanism, through experiment, the conical spiral pipe of the garlic seeder can improve the upward degreed reached 96%,the pressure cone can improve the upright probability reached 98%, the disc cam mechanism can ensure the uniform spacing, the new garlic planting machine is reliable, can improve the sowing quality significantly.

Key words：garlic planting machine; plug-hole; automatic orientation

文章編號：1003-188X(2016)07-0172-04

中圖分類號：S223.2+6

文獻標識碼：A

作者簡介：韓秋燕(1979-),女，山東梁山人，講師，碩士，(E-mail)hanqiuyan145666@163.com。

基金項目：山東省農業重大應用技術創新項目(魯財農指[2014]38號)；濟南市科技發展計劃項目(201401273)

收稿日期：2015-07-15