蔬菜移栽機(jī)澆灌式二級(jí)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

蔬菜移栽機(jī)澆灌式二級(jí)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(diǎn)是可以人為的延長(zhǎng)生長(zhǎng)期、提高土壤的利用率、增產(chǎn)保值，但是移栽過(guò)程中也存在著很多因素會(huì)使預(yù)期效果不那么理想，比如移栽過(guò)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(zhǎng)或者死苗出現(xiàn)。本文將研究設(shè)計(jì)一款覆土裝置。目的是避免出現(xiàn)壓苗、緩苗期變長(zhǎng)、死苗現(xiàn)象。

機(jī)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(jì)要求及目的及農(nóng)藝要求做出澆灌式二級(jí)覆土裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖1澆灌式二級(jí)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(jí)二級(jí)覆土機(jī)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(dòng)。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(jìn)水管始端與機(jī)體水箱鏈接末端與三通8鏈接，這樣就完成了二級(jí)覆土裝置的鏈接過(guò)程。

工作原理及優(yōu)點(diǎn)

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(shí)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(guò)程中保證覆土效果、壓實(shí)輪的壓實(shí)狀況以及移栽過(guò)程中的時(shí)時(shí)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(jì)筆者集覆土、鎮(zhèn)壓、注水于一體的思想設(shè)計(jì)了本機(jī)構(gòu)。首先在覆土板的前緣有軸銷孔與移栽機(jī)機(jī)架相連，保證了與移栽機(jī)機(jī)架動(dòng)力源一致性的要求，動(dòng)力源一致可以保證他們的宏觀運(yùn)動(dòng)狀況的協(xié)調(diào)性。在機(jī)架平穩(wěn)前行的過(guò)程一級(jí)覆土板將開(kāi)溝器開(kāi)溝后最邊緣的散土聚攏于苗的根部附近，同時(shí)水嘴將水注于開(kāi)溝器開(kāi)溝的兩側(cè)，這樣不會(huì)對(duì)苗具有沖擊作用，而且水嘴在兩側(cè)可以保證前進(jìn)過(guò)程中不會(huì)刮傷秧苗。覆土板經(jīng)過(guò)時(shí)靠近根部的都是濕潤(rùn)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(kāi)由有電磁閥控制，電磁閥由一個(gè)嵌套式電路控制器開(kāi)與關(guān)，保證每隔一個(gè)株距的時(shí)間開(kāi)一次，從而達(dá)到將水注于苗兩側(cè)的目的。當(dāng)繼續(xù)前進(jìn)時(shí)，二級(jí)覆土輪經(jīng)過(guò)過(guò)程將土壤進(jìn)一步推至秧苗根部并且將土壤壓實(shí)，這樣不僅可以保證秧苗的栽植牢固性同時(shí)土壤表面密實(shí)度增加對(duì)土壤起到保墑作用，同時(shí)增強(qiáng)土壤短期干旱的抵抗能力。在工作過(guò)程中限位彈簧的作用是當(dāng)有大塊土塊時(shí)一級(jí)覆土板可以越過(guò)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(jí)覆土裝置總裝圖

圖2 一級(jí)覆土板模型

PFC3D中一級(jí)覆土板建模

一級(jí)覆土板在建模中被簡(jiǎn)化成兩個(gè)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(shí)體模型實(shí)際尺寸按比例縮小，一級(jí)覆土板建模使用wall指令分別建立兩個(gè)不同ID的墻，吐槽的建模以覆土板在其中可以不影響實(shí)驗(yàn)效果為準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)建模如圖2一級(jí)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(shí)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(duì)其進(jìn)行仿真分析，仿真過(guò)程分為土壤壓實(shí)和覆土兩個(gè)過(guò)程，土壤壓實(shí)時(shí)間為0.38S，壓實(shí)是為了模擬真實(shí)的土壤密實(shí)度，總實(shí)驗(yàn)時(shí)間為1.1S，速度采用一般農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)速度1m/s。如圖3所示土壤壓實(shí)曲線。實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jìn)方向。覆土角度A=60.4°時(shí)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(shí)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(shí)土壤顆粒到達(dá)秧苗根部一定位置時(shí)的土壤回流現(xiàn)象比60.4°時(shí)要小，因此覆土角不易過(guò)大。雖然覆土角度變化對(duì)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(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)間變長(zhǎng)，這樣會(huì)造成土壤回流加大，甚至對(duì)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(yǔ)

二級(jí)覆土機(jī)構(gòu)彌補(bǔ)了一次覆土不完全的現(xiàn)象，并且使秧苗根部土壤密實(shí)，確保了秧苗緩苗期的水分補(bǔ)給。由以上模擬實(shí)驗(yàn)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(shí)間根據(jù)苗距由電磁閥控制。本機(jī)構(gòu)具有很強(qiáng)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(duì)其研究，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、更高效的輔助移栽過(guò)程的完成。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.23.016