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        緊湊型沖穴播種一體式穴盤(pán)育苗播種機(jī)的設(shè)計(jì)研究

        2020-12-28 07:45:30楊葉
        農(nóng)村實(shí)用技術(shù) 2020年12期
        關(guān)鍵詞:設(shè)備

        楊葉

        (寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院,寧夏 銀川 750021)

        中國(guó)是世界上最大的蔬菜生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó),蔬菜產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)的第二大農(nóng)作物產(chǎn)業(yè),有著非常重要的地位[1]。育苗移栽是常見(jiàn)蔬菜的主要種植方式之一,我國(guó)有4000多萬(wàn)的蔬菜種植戶,大多數(shù)采用自育自用方式,導(dǎo)致育苗地分散、質(zhì)量參差不齊,育苗效率和質(zhì)量都亟待提高,2007年-2010年,全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心分別在山西、河北、寧夏、山東連續(xù)4 年召開(kāi)有關(guān)蔬菜集約化育苗會(huì)議,但是國(guó)內(nèi)年生產(chǎn)量超過(guò)1000萬(wàn)株的規(guī)?;鐖?chǎng)仍然很少[2],截止2018年,我國(guó)蔬菜規(guī)?;绻┟缌?000億株,蔬菜種苗需求量超過(guò)6800億株,巨大的缺口背后全靠人工育苗彌補(bǔ),截至2019年,中國(guó)蔬菜規(guī)?;缌看蠹s占全年總需苗量的30%,剩余的70%蔬菜苗仍然依靠傳統(tǒng)的人工播種育苗方式完成[3]。寧夏作為西部農(nóng)業(yè)小省,蔬菜育苗種植以人工育苗為主的問(wèn)題更為突出。

        上世紀(jì)80年代我國(guó)蔬菜穴盤(pán)育苗移栽生產(chǎn)的機(jī)械化研究起步,雖然也經(jīng)過(guò)了30多年的研究與發(fā)展,蔬菜育苗技術(shù)得到了不斷提升和發(fā)展,但是在推廣應(yīng)用中仍存在著一些問(wèn)題:育苗設(shè)施設(shè)備成本高、關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口;生產(chǎn)規(guī)模小、勞動(dòng)力成本投入大、設(shè)備生產(chǎn)條件差、生產(chǎn)效益低;配套服務(wù)欠缺等問(wèn)題很突出,加上當(dāng)前農(nóng)村青壯年勞動(dòng)力緊缺,嚴(yán)重制約了蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

        穴盤(pán)育苗作為現(xiàn)代蔬菜生產(chǎn)的重要作業(yè)方式,集約化程度很高,對(duì)于提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量都具有重要意義[4]。蔬菜穴盤(pán)育苗播種設(shè)備又是育苗播種機(jī)械化生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備,但是傳統(tǒng)的穴盤(pán)育苗播種機(jī)有獨(dú)立的沖穴結(jié)構(gòu),先沖穴后放種子,這種結(jié)構(gòu)不緊湊,工序分散,結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)體龐大,不同目標(biāo)種子放置位置不同,無(wú)法保證將種子放入穴盤(pán)每一個(gè)小穴中心范圍,不能保證后序?qū)ΨN子的覆土厚度。此外由于穴盤(pán)自身結(jié)構(gòu)的原因,輸送帶無(wú)法對(duì)其進(jìn)行導(dǎo)向,工序分散沖穴和植種很難保證在一條線上完成相應(yīng)作業(yè),這樣就有將種子種植到穴盤(pán)外部的可能,后續(xù)還需要大量人工去修正,加上大型育苗播種設(shè)備的價(jià)格昂貴,體積龐大,造成小型育苗種植戶無(wú)力購(gòu)買(mǎi),小型種植戶育苗播種移栽作業(yè)仍然以人工為主,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,急需一種結(jié)構(gòu)緊湊工序簡(jiǎn)單價(jià)格低廉的育苗播種設(shè)備,研發(fā)一款小型種植戶適用的穴盤(pán)育苗播種機(jī)很有必要。

        1 育苗播種設(shè)備的現(xiàn)狀和不足

        經(jīng)查閱科技文獻(xiàn)、網(wǎng)上搜索和實(shí)地市場(chǎng)調(diào)研,通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)外主要穴盤(pán)育苗播種設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的育苗播種設(shè)備的特點(diǎn),了解了穴盤(pán)育苗播種設(shè)備最新的發(fā)展趨勢(shì),發(fā)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)穴盤(pán)育苗播種設(shè)備與國(guó)外設(shè)備存在的差距和國(guó)內(nèi)穴盤(pán)育苗設(shè)備存在的問(wèn)題。

        首先,國(guó)外穴盤(pán)育苗播種機(jī)發(fā)展起步較早,已有50多年的發(fā)展研制歷程。經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品升級(jí)改造,國(guó)外穴盤(pán)育苗播種機(jī)設(shè)備種類齊全,產(chǎn)品技術(shù)成熟,作業(yè)效率高,智能化程度高[5]。但是同時(shí)也存在一些缺點(diǎn),如體積龐大,價(jià)格昂貴,售后服務(wù)跟不上等,造成了國(guó)內(nèi)小型種植戶無(wú)力購(gòu)買(mǎi),制約了在國(guó)內(nèi)小型種植戶中的應(yīng)用。

        苗播種機(jī)播種性能不夠穩(wěn)定,播種精度和出苗合格率低。多數(shù)穴盤(pán)育苗播種機(jī)先沖穴然后移動(dòng)位置到播種工位進(jìn)行播種,工序分開(kāi),存在二次定位,種子植入到穴盤(pán)的位置會(huì)有偏差,種植精度和出苗合格率低。

        1、整機(jī)結(jié)構(gòu)組成和特點(diǎn):整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示,由氣缸1、鴨嘴型播種頭2、穴盤(pán)3、氣缸2、吸盤(pán)5、上料盤(pán)6、種倉(cāng)7、皮帶輸送機(jī)8、鴨嘴型播種頭機(jī)構(gòu)9和吸盤(pán)吸種機(jī)構(gòu)10等結(jié)構(gòu)組成。該緊湊型沖穴播種一體式穴盤(pán)育苗播種設(shè)備采用鴨嘴型播種頭機(jī)構(gòu)和吸盤(pán)吸種機(jī)構(gòu)配合實(shí)現(xiàn)沖穴播種一步到位,吸盤(pán)吸種機(jī)構(gòu)的播種引流管安裝于鴨嘴型播種頭機(jī)構(gòu)的鴨嘴頭的上方中間位置,當(dāng)鴨嘴型播種頭機(jī)構(gòu)沖穴到達(dá)預(yù)定位置時(shí)鴨嘴頭恰好在彈簧的作用下打開(kāi),通過(guò)播種引流管的種子通過(guò)鴨嘴型播種頭開(kāi)口落入穴盤(pán),沖穴和播種一步完成。

        設(shè)備成本較高,機(jī)構(gòu)復(fù)雜,產(chǎn)品笨重,造成小型種植戶不愿購(gòu)買(mǎi),推廣應(yīng)用難,不適合中國(guó)小型個(gè)體戶的種植模式。

        西漢時(shí)期的外交家張騫從漢水邊的城固踏出了第一條通向世界的絲綢之路;東漢的蔡倫封侯于漢水邊的龍亭鋪,發(fā)明了造紙術(shù)。

        金釵石斛為亞熱帶附生植物,在我國(guó)主要分布于烏蒙山片區(qū)的瀘州、赤水、云南等地。金釵石斛對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境要求苛刻,栽培困難,野生產(chǎn)量少。隨著石斛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和栽培,繁育、栽培等關(guān)鍵技術(shù)不斷被攻克,多地紛紛建立起金釵石斛種植基地,其中就包括貴州赤水和四川瀘州等地[16]。本課題組采用超音速氣流粉碎方法對(duì)瀘州道地藥材金釵石斛進(jìn)行超微粉碎,以壓縮空氣或過(guò)熱蒸汽通過(guò)噴嘴產(chǎn)生的超音速高湍流氣流作為顆粒的載體,顆粒與顆粒之間或顆粒與固定板之間發(fā)生沖擊性擠壓,摩擦和剪切等作用,從而達(dá)到粉碎的目的。

        設(shè)λ是F′(θa,0)在Sy上的特征值,它對(duì)應(yīng)的特征函數(shù)是(u,v),則v=0,且u是方程的非零解。同理可知,上述方程沒(méi)有大于或等于1的特征值,即σ=0。故當(dāng)

        2 緊湊型沖穴播種一體式穴盤(pán)育苗播種機(jī)的設(shè)計(jì)

        正如十九大報(bào)告所說(shuō):實(shí)踐沒(méi)有止境,理論創(chuàng)新也沒(méi)有止境。應(yīng)不斷認(rèn)識(shí)規(guī)律,不斷推進(jìn)理論創(chuàng)新、實(shí)踐創(chuàng)新?;A(chǔ)量概念不僅僅是一個(gè)管理小工具,其包涵內(nèi)部?jī)r(jià)格市場(chǎng)化改革方向,對(duì)堅(jiān)持市場(chǎng)導(dǎo)向,催生公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整動(dòng)力,理順產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)責(zé)任關(guān)系,確保各板塊效益與集團(tuán)公司效益一致,不斷實(shí)現(xiàn)集團(tuán)公司的大效益,意義重大。

        2.1 緊湊型沖穴播種一體式穴盤(pán)育苗播種機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        其次,國(guó)內(nèi)穴盤(pán)育苗播種機(jī)發(fā)展起步較晚,但隨著近年來(lái)的快速發(fā)展,逐漸縮小了與國(guó)外之間的差距,目前穴盤(pán)育苗播種機(jī)基本可分為針式播種機(jī)、滾筒式播種機(jī)、盤(pán)式(平板式)播種機(jī),其中針式播種機(jī)、滾筒式播種機(jī)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多[6]。但是不論是哪一種類型的播種機(jī)都存在一些問(wèn)題和不足:

        本設(shè)計(jì)基于氣力式針穴育苗播種原理進(jìn)行了緊湊型沖穴播種一體式穴盤(pán)育苗播種機(jī)設(shè)計(jì)方案的制定,旨在減少播種機(jī)的工序,實(shí)現(xiàn)沖穴播種一步到位,精準(zhǔn)高效,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉,鴨嘴型自動(dòng)播種頭機(jī)構(gòu)的鴨嘴植入穴盤(pán)的深度可調(diào),滿足不同型號(hào)穴盤(pán)和不同種子的種植深度需求,符合廣大小型種植戶的購(gòu)買(mǎi)要求。整機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

        3、鴨嘴型播種頭機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示,由引流管(11)、導(dǎo)向管(12)、 彈簧(13)、轉(zhuǎn)軸(14) 和鴨嘴(15)組成。鴨嘴15為兩瓣,上部設(shè)有孔通過(guò)轉(zhuǎn)軸12連接于9號(hào)引流管左右兩側(cè)各一瓣,且可繞轉(zhuǎn)軸14轉(zhuǎn)動(dòng);彈簧13連接于12號(hào)導(dǎo)向管和15號(hào)鴨嘴之間;鴨嘴自由狀態(tài)時(shí)在重力作用下兩片鴨嘴閉合。當(dāng)11號(hào)引流管向下運(yùn)動(dòng)沖穴到位時(shí)恰好彈簧被拉伸帶動(dòng)鴨嘴打開(kāi)種子落下,一步實(shí)現(xiàn)沖穴播種,沖穴完成后鴨嘴型播種頭機(jī)構(gòu)的11號(hào)引流管上行彈簧力消失,鴨嘴變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)自動(dòng)關(guān)閉。

        2、穴盤(pán)育苗播種機(jī)的工作原理:將預(yù)裝培育土壤的穴盤(pán)放置到輸送帶,輸送到鴨嘴型播種頭機(jī)構(gòu)的正下方時(shí),五個(gè)鴨嘴型播種頭機(jī)構(gòu)和吸盤(pán)吸種機(jī)構(gòu)一步完成五個(gè)穴盤(pán)的沖穴和播種,然后輸送帶帶動(dòng)穴盤(pán)移動(dòng)一個(gè)位置,進(jìn)行第二行的操作,剩余穴盤(pán)依次進(jìn)行。氣缸2與吸盤(pán)及其附件配合使用,從上料盤(pán)吸取種子放置到鴨嘴型播種頭中,待鴨嘴型播種頭中將種子植入穴盤(pán)中。氣缸1與鴨嘴型播種頭及其附件配合使用,將種子植入穴盤(pán)目標(biāo)小穴中,上料盤(pán)底部通入壓縮空氣,氣流可調(diào),防止種子被吹飛,通氣的目的在于讓種子振動(dòng)松散,方便吸盤(pán)吸取,不漏吸。種倉(cāng)底部安裝一振動(dòng)電機(jī),此組合相當(dāng)于震盤(pán)上料機(jī),持續(xù)少量將種子輸送到上料盤(pán)。

        種植規(guī)模大小不一,生產(chǎn)規(guī)模不均等。中國(guó)幅員遼闊,各地地形不一,各地蔬菜種植規(guī)模也不一致,比如西部省份一些蔬菜育苗企業(yè)尤其是個(gè)體種植戶生產(chǎn)規(guī)模相對(duì)較小,沒(méi)有達(dá)到引進(jìn)大型育苗播種機(jī)的規(guī)模,也沒(méi)有購(gòu)買(mǎi)能力,小規(guī)模個(gè)體戶育苗播種生產(chǎn)更多地還是以人工為主。

        鴨嘴型播種頭動(dòng)作原理為:11號(hào)引流管通過(guò)氣缸1上下運(yùn)動(dòng),完成點(diǎn)播動(dòng)作;12號(hào)導(dǎo)向管固定于機(jī)架上,與輸送機(jī)連接處做成高低可調(diào)型,滿足不同尺寸穴盤(pán)的使用;鴨嘴上部連接于11號(hào)引流管上,用轉(zhuǎn)軸連接,鴨嘴可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng);轉(zhuǎn)軸14安裝于11號(hào)引流管的外壁前后各一根;13號(hào)彈簧一端安裝于12號(hào)導(dǎo)向管上,一端安裝于15號(hào)鴨嘴上,當(dāng)11號(hào)引流管向下運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧拉開(kāi)鴨嘴,實(shí)現(xiàn)播種,保證種子植入穴盤(pán),當(dāng)11號(hào)引流管向上運(yùn)動(dòng)時(shí)鴨嘴通過(guò)自身重力閉合。

        通過(guò)觀察創(chuàng)造性地使用幾何中的全等證明法,顯然是對(duì)解析幾何的一種新思路的嘗試,這道看是無(wú)從下手的解析幾何題就被轉(zhuǎn)化成了一道其貌不揚(yáng)的初中平面幾何題。

        4、吸盤(pán)吸種機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成:主要由氣缸2與吸盤(pán)及其附件組成,氣缸2與吸盤(pán)及其附件配合使用,從上料盤(pán)吸取種子放置到鴨嘴型播種頭中, 待鴨嘴型播種頭中將種子植入穴盤(pán)中。

        整機(jī)可一次將目標(biāo)種子植入穴盤(pán),無(wú)需傳統(tǒng)穴盤(pán)育苗播種機(jī)設(shè)置獨(dú)立沖頭先點(diǎn)窩,一步實(shí)現(xiàn)沖穴和播種兩個(gè)工序,結(jié)構(gòu)緊湊,工序簡(jiǎn)單,成本低廉,非常適宜小型種植戶的機(jī)械化育苗播種需求。

        2.2 緊湊型沖穴播種一體式穴盤(pán)育苗播種機(jī)的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo):

        該機(jī)研制成功后,使小型種植戶的育苗播種機(jī)械化成為可能,對(duì)于我國(guó)穴盤(pán)育苗播種的全面機(jī)械化的普及具有巨大的推動(dòng)作用。該機(jī)一次可完成5個(gè)穴盤(pán)的播種,2秒完成一次播種,按照每分鐘播種150株計(jì)算,每小時(shí)可完成9000株的播種,與人工育苗相比,是大顆粒種子的5倍,小顆粒種子的10倍以上,種子越小人工越慢,該機(jī)1人操作即可,工作效率是人工的5倍以上,以人工費(fèi)每天200元計(jì)算5人每天計(jì)1000元,按照量產(chǎn)后每臺(tái)1.5萬(wàn)元售出,15天左右就可收回成果,經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。而且育苗播種周期的縮短可以保障出苗的時(shí)間一致性,出苗的均勻性和出苗率均好于人工育苗,該機(jī)將有效助力育苗產(chǎn)業(yè)的全面機(jī)械化的發(fā)展進(jìn)程,解放勞動(dòng)力,具有非常好的市場(chǎng)前景和推廣價(jià)值。

        3 結(jié)語(yǔ)

        本設(shè)計(jì)巧妙的把鴨嘴型播種頭機(jī)構(gòu)和吸盤(pán)吸種機(jī)構(gòu)完美配合實(shí)現(xiàn)沖穴播種一步到位,利用鴨嘴型播種頭機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)沖穴的完成時(shí)巧妙打開(kāi)鴨嘴種子落入穴中,沖穴播種兩個(gè)動(dòng)作一步完成,巧妙地避免了沖穴和播種兩步完成、兩次定位等工序繁瑣結(jié)構(gòu)復(fù)雜的情況,可以保障種子的植入位置和深度準(zhǔn)確可靠,有效防止了播種位置偏差的產(chǎn)生,實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確快速的穴盤(pán)育苗播種的機(jī)械化操作,降低了育苗播種人力的投入,提高了出苗率和一致性,改善了因出苗時(shí)間不齊造成的蔬菜漲勢(shì)不一致的情況,有效提高蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量。

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