韓秋燕，王小瑜，郝　杰，謝麗君， 余　娟

(1.煙臺汽車工程職業(yè)學(xué)院，山東 煙臺　265500；2.山東省農(nóng)業(yè)機械科學(xué)研究院，濟南　250100)

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插穴式自動定向大蒜播種機的設(shè)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(yè)學(xué)院，山東 煙臺265500；2.山東省農(nóng)業(yè)機械科學(xué)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(shè)計了一種新型的大蒜播種機。通過對關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與參數(shù)分析，確定了主要部件結(jié)構(gòu)。經(jīng)過試驗驗證，此大蒜播種機的錐形螺旋導(dǎo)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(guān)鍵詞：大蒜播種機；插穴式；自動定向

0引言

現(xiàn)階段，大蒜播種作業(yè)主要是人工插播，效率低、勞動強度大。雖然有研究提出并設(shè)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(xiàn)蒜種鱗芽向上、蒜種落土后的直立和均勻的株距，且多數(shù)設(shè)計整機龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能形成經(jīng)濟適用的產(chǎn)品進行大規(guī)模推廣[1-6]。為此，在調(diào)研了大量的現(xiàn)有大蒜播種機裝置和專利后[7-13]，設(shè)計了一種能夠同時自動確定鱗芽方向和實現(xiàn)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(chǎn)品化應(yīng)用提供基礎(chǔ)資料。

1整體結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1整體結(jié)構(gòu)

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(dǎo)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(jié)構(gòu)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(dǎo)種管；擋板和凸輪組成直動頂尖從動件盤形凸輪機構(gòu)，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(gòu)的后面。

1.播種箱　2.排種管　3.下種管　4.覆土板　5.導(dǎo)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(zhuǎn)動，播種盤上的壓穴錐壓出圓錐形的種穴，同時凸輪轉(zhuǎn)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(jīng)過排種管，落到下種管中，然后經(jīng)彎曲狀的錐形螺旋導(dǎo)種管下落到圓錐形的種穴中；播種盤繼續(xù)帶動凸輪轉(zhuǎn)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(xù)在動力帶動下向前轉(zhuǎn)動進行下一次播種，實現(xiàn)播種的連續(xù)作業(yè)，如此往復(fù)。

2關(guān)鍵部件設(shè)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(zhì)量進行測量，得到外形尺寸統(tǒng)計(見表1)和尺寸頻數(shù)(見圖2～圖5)，從頻數(shù)圖可看出外形尺寸基本符合正態(tài)分布。

表1　蒜瓣外形尺寸統(tǒng)計表

圖2　蒜瓣長度頻數(shù)圖

圖3　蒜瓣寬度頻數(shù)圖

圖4　蒜瓣高度頻數(shù)圖

圖5　蒜瓣質(zhì)量頻數(shù)圖

蒜瓣形狀鱗芽處尖，蒜根處粗，瓣背成弧形，其質(zhì)心位于大頭最厚處，有利于蒜瓣的穩(wěn)定落下[15-16]。根據(jù)大蒜播種農(nóng)藝要求和蒜瓣外形尺寸的統(tǒng)計分析結(jié)果，對播種盤和壓穴錐、盤形凸輪機構(gòu)及導(dǎo)種管進行設(shè)計。

2.2播種盤和壓穴錐

播種盤結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(jié)合實際的農(nóng)藝要求和播種盤的協(xié)調(diào)性，播種盤每轉(zhuǎn)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(xué)參數(shù)的統(tǒng)計特征值總體分析，榆林市礦區(qū)第四系潛水受到污染，主要污染的指標(biāo)為NO-3，其次為NO-2、SO2-4、TDS和總硬度。

n—1個周期內(nèi)下落的蒜種數(shù)；

t—株距或穴距(mm)。

將n=8，t=150mm帶入上式得到D=382.2mm。

根據(jù)大蒜的外形尺寸和農(nóng)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(gòu)

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(gòu)。此機構(gòu)能夠使凸輪帶動擋板做有規(guī)律的直線往復(fù)運動，控制蒜種的落下。凸輪轉(zhuǎn)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(xù)帶動凸輪轉(zhuǎn)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(fù)。

凸輪和播種盤同心并排固定在中心軸上，播種盤轉(zhuǎn)動時帶動凸輪轉(zhuǎn)動。當(dāng)播種盤轉(zhuǎn)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(jù)整個機構(gòu)的尺寸規(guī)劃和擋板的運動規(guī)律，利用圖解法對盤形凸輪機構(gòu)進行設(shè)計，結(jié)果如表2所示。

表2　盤形凸輪機構(gòu)參數(shù)

2.4導(dǎo)種管

導(dǎo)種管為彎曲的錐形螺旋狀，如圖8所示。

圖8　導(dǎo)種管

其錐角為5°～7°，出口的內(nèi)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(dǎo)種管下落時可以在摩擦力的作用下自動調(diào)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(fù)3次，結(jié)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(dǎo)種管的設(shè)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(xiàn)這一特例的原因與土壤的含水率、導(dǎo)種管下口與種穴的距離等有關(guān)。

在這3次試驗中，株距比較均勻，達到了農(nóng)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(jié)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(jié)果表明：此大蒜播種機的錐形螺旋導(dǎo)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(gòu)和播種盤能夠保證比較均勻的株距，達到農(nóng)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(biāo)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(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新項目(魯財農(nóng)指[2014]38號)；濟南市科技發(fā)展計劃項目(201401273)

收稿日期：2015-07-15