大蒜種植機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

童爽 劉藍(lán)心 段慶璽 劉文澤 張壽晨

摘 要：多年以來，國內(nèi)外的農(nóng)機(jī)研究人員已對(duì)大蒜栽植機(jī)械進(jìn)行了精心研究，但都未徹底解決這一技術(shù)難題，究其主要原因有以下3點(diǎn)：一是大蒜種植的農(nóng)藝要求特殊，由于受傳統(tǒng)習(xí)慣的影響，大蒜種植以根朝下、芽朝上的直立栽植狀態(tài)，這就給機(jī)械種植作業(yè)帶來很大困難;二是大蒜種子的形狀比較復(fù)雜，普通的機(jī)械難以分辨出根、芽的方向，如果靠人工配合擺放根芽方向，機(jī)械控制栽植方向仍很困難;三是由于大蒜傳統(tǒng)種植農(nóng)藝的要求和大蒜形狀的復(fù)雜性，所以對(duì)大蒜栽植機(jī)的功能要求就很復(fù)雜，從而增加了研發(fā)難度和機(jī)器成本，也給該項(xiàng)技術(shù)推廣應(yīng)用帶來很大的難度。

關(guān)鍵詞：大蒜種植;機(jī)構(gòu);農(nóng)機(jī)研究

機(jī)械化種植是我國大蒜生產(chǎn)過程中的難題之一。大蒜是我國主要經(jīng)濟(jì)作物之一，其種植面積、產(chǎn)量和出口量均居世界前列。國內(nèi)大蒜種植主要靠蒜農(nóng)手工種植，少量是半機(jī)械化種植，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工.作效率低，種植質(zhì)量差，急需實(shí)用型大蒜種植器械來代替人工種植，因此開發(fā)大蒜種植機(jī)械也越來越迫切。由此可見，以大蒜生產(chǎn)過程中機(jī)械化栽種的關(guān)鍵技術(shù)為突破點(diǎn)，設(shè)計(jì)出適應(yīng)我國大蒜種植要求的機(jī)具，并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，滿足廣大農(nóng)民的要求，提高大蒜種植的機(jī)械化水平，促進(jìn)農(nóng)民增收，具有非常廣闊的市場(chǎng)價(jià)值和社會(huì)效益。

1 大蒜種植機(jī)的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1底盤結(jié)構(gòu)

底盤結(jié)構(gòu)主要包括承載式車身骨架、驅(qū)動(dòng)輪、轉(zhuǎn)向裝置、車輪等。

承載式車身骨架采用2 mm×2 mm方形鋼管焊接而成，獨(dú)立設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)可充分安裝大蒜種植機(jī)所需的功能結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)輪由兩個(gè)鐵圈、鐵柱以及十根固定鐵腳組成。在鐵圈上外加鐵腳防止在松軟的土壤里出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，保證播種行距、株距的均勻性。[3]

1.2 轉(zhuǎn)向裝置

轉(zhuǎn)向裝置由12V大推力推桿電機(jī)、傳動(dòng)軸、機(jī)架、轉(zhuǎn)向節(jié)、車輪、轉(zhuǎn)向連桿等部分組成，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)車體行動(dòng)中的方向轉(zhuǎn)換，通過電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)軸來實(shí)現(xiàn)車體的方向轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以單片機(jī)為控制核心的多功能智能化的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

車輪采用12寸的合成橡膠輪胎，可以有效過濾行進(jìn)中的顛簸，提供穩(wěn)定的附著力，輪胎表面的凹槽可以避免小車在草堆及濕滑路面上行進(jìn)時(shí)產(chǎn)生打滑現(xiàn)象。

1.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)、鏈輪、鏈條等部分組成。通過將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為齒輪齒條的配合，帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并且再次通過齒輪鏈條的嚙合帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)播蒜盤轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)三級(jí)變速以滿足播種需要，并防止“空穴”產(chǎn)生。主軸轉(zhuǎn)速︰驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速=10∶1，播蒜盤轉(zhuǎn)速：驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速=2∶1。

1.4篩選機(jī)構(gòu)

大蒜種植機(jī)篩選機(jī)構(gòu)由五個(gè)內(nèi)置30°的斜坡、球面型播蒜爪構(gòu)成的獨(dú)立播蒜盤和帶軌道的外殼組成，當(dāng)大蒜從出料口下落進(jìn)入該裝置中，蒜瓣在播蒜爪的帶動(dòng)下進(jìn)入軌道，防止蒜瓣在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)意外下落，從而保證了每個(gè)蒜穴只存放一個(gè)蒜瓣，進(jìn)而可以防止一穴多株對(duì)產(chǎn)量的影響。

1.5辨向入土機(jī)構(gòu)

辨向入土機(jī)構(gòu)主要由滑軌、錐形管、播蒜爪、三軌滑道辨向裝置等組成，蒜瓣通過三軌滑道時(shí)，在自身重力作用下會(huì)偏向任意一條軌道，當(dāng)?shù)竭_(dá)軌道末端時(shí)，完成初次辨向工作，并進(jìn)入錐形管，錐形管連接豎直滑軌，再次通過播蒜爪完成完整辨向工作，有效解決了蒜瓣尾尖朝上的問題。[4]

1.6開溝、施肥、覆土裝置

該機(jī)構(gòu)由絲杠滑軌、鐵犁組成，鐵犁在絲杠作用下上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)開溝、施肥，通過換鐵犁還可實(shí)現(xiàn)覆土功能。

1.7播種施肥裝置

播種施肥裝置由肥料倉、種子倉、插槽板、施肥滾筒等組成，種子篩選裝置設(shè)在種子倉的下面，可單獨(dú)播種或者施肥，播種時(shí)可以根據(jù)實(shí)際播種對(duì)象更換不同的播種盤。

2創(chuàng)新技術(shù)

2.1簡(jiǎn)化大蒜種植農(nóng)藝方法

多年來，國內(nèi)外對(duì)大蒜栽植機(jī)的研究試驗(yàn)表明：由于受傳統(tǒng)的大蒜直立栽植方法的束縛，很難實(shí)現(xiàn)大蒜機(jī)械種植作業(yè)，即使達(dá)到傳統(tǒng)栽植要求，機(jī)械生產(chǎn)成本特別高，也無法推廣應(yīng)用。因此，傳統(tǒng)的大蒜直立栽植農(nóng)藝僅適合于人工栽植作業(yè)，不適合機(jī)械栽植作業(yè)。在大蒜種植農(nóng)藝方面，在不影響大蒜的出苗、生長(zhǎng)和產(chǎn)量的情況下，把大蒜種的根朝下、芽朝上的直立栽植農(nóng)藝方法，改為平放栽植方法，這樣可以大大降低種植機(jī)械化的作業(yè)難度，有利于加快大蒜機(jī)械化種植進(jìn)程。

2.2提高大蒜種植均勻性

通過對(duì)大蒜排種裝置的研究，使該裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，能夠均勻取種，然后安全輸送到已開的溝底部，以確保行距、株距的均勻性，減少漏播和重播現(xiàn)象，為實(shí)現(xiàn)單位面積基本苗數(shù)打下良好基礎(chǔ)。[5]

2.3提高大蒜播種的深淺─致性

通過對(duì)開溝器和覆土器的研究設(shè)計(jì)，使開出溝的底部為平面，有利于大蒜種落到平面上，以確保大蒜的平面或圓弧面朝下，避免大蒜芽朝下的現(xiàn)象，使大蒜芽離地表高度基本一致，大蒜落入溝底后，覆土器將溝兩側(cè)的土壤推入溝內(nèi)，并同時(shí)刮平，從而實(shí)現(xiàn)大蒜種植的深淺一致，有利于大蒜發(fā)芽、統(tǒng)一出苗及生長(zhǎng)。

3.大蒜農(nóng)藝與機(jī)械種植要求

大蒜為多年生草本植物，一年種植一季，主要以平作為主。傳統(tǒng)農(nóng)藝種植要求：（1）土壤要求不嚴(yán)，最好肥沃，因?yàn)槭杷赏笟猓Ｋ潘阅芎?（2）適合播種：最佳播種期為八九月份，太早會(huì)降低越冬能力，品質(zhì)下降;太遲抗寒能力弱越冬期間死亡率高;[2]（3）合理密植：合理密植是提高產(chǎn)量的一項(xiàng)技術(shù)，密度一般以行距20厘米，株距16～17厘米，每667平方米2萬株左右為最佳;（4）播種方法，一種是插種，即將種瓣插入土中，播后覆土，踏實(shí);二是開溝播種;種穴深度50～80mm，覆土20～30mm; （5）收獲期：蒜苔收獲20天后是收獲蒜頭最佳期。

大蒜單粒種植決定了大蒜種植機(jī)必須配套合適動(dòng)力與行走速度。動(dòng)力大行走速度快，引起空穴增多，株距加大，種植質(zhì)量下降;動(dòng)力小行走速度低，雖然能提高產(chǎn)量，但是效率下降。因此根據(jù)大蒜農(nóng)藝種植要求結(jié)合大蒜機(jī)械化種植要求，初步確定大蒜種植機(jī)參數(shù)為：

行數(shù)和幅寬：衡量大蒜品質(zhì)的一個(gè)主要指標(biāo)是蒜頭，且成正比例關(guān)系。實(shí)驗(yàn)證明種植密度為每畝25000 株時(shí)，符合出口標(biāo)準(zhǔn)的成品大蒜比例最高約為85%，之后會(huì)隨著種植密度增加，成品大蒜比例下降。因此只有合理密植才能收獲高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大蒜。[1]

4.總結(jié)

本文設(shè)計(jì)的大蒜種植機(jī)集播種、開溝、施肥、覆土、噴藥等多功能于一體，承載式車身骨架可充分安裝種植機(jī)的各機(jī)構(gòu)部分，驅(qū)動(dòng)輪避免了種植機(jī)的打滑現(xiàn)象，保證播種的均勻性。篩選機(jī)構(gòu)保證了每個(gè)蒜穴只存一個(gè)蒜瓣。辨向入土機(jī)構(gòu)有效地解決了蒜瓣尾尖朝上的問題。

作者簡(jiǎn)介：

童爽（2000-），男，漢族，安徽阜陽人，青島黃海學(xué)院本科在讀，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)。