甜葉菊移栽機(jī)的設(shè)計與試驗研究

于鳳超，郭小立，李曉英，貝桂芝，曹鳴乾，趙曉順

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，河北 保定 071001；2.任丘市石門橋鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，河北 任丘 062550；3.任丘市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，河北 任丘 062550；4.任丘市益澤機(jī)械制造有限公司，河北 任丘 062550）

甜葉菊是我國引進(jìn)的一種新型甜料作物，其產(chǎn)品以甜度高、熱量低的特點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用[1-2]。我國是甜葉菊最大的出口國之一，甜葉菊產(chǎn)量巨大。雖然我國的甜葉菊需求及產(chǎn)量巨大，但甜葉菊種植機(jī)械化水平很低，嚴(yán)重制約了我國甜葉菊規(guī)?；爱a(chǎn)業(yè)化發(fā)展[3-5]。移栽作為甜葉菊種植過程的重要環(huán)節(jié)之一，包括平地、覆膜、移栽、覆土等幾個過程，作業(yè)過程較為復(fù)雜[6-8]。目前，我國甜葉菊主要的移栽方式為人工移栽，存在勞動強(qiáng)度大、工作周期長、移栽成本高、移栽質(zhì)量得不到保證等問題，嚴(yán)重制約了我國甜葉菊產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。因此，我國對甜葉菊移栽機(jī)的需求非常迫切，目前使用的甜葉菊移栽機(jī)多為蔬菜、煙草等其他作物的移栽機(jī)或在其基礎(chǔ)上改進(jìn)的移栽機(jī)，移栽效果不理想[9-10]。文章針對目前甜葉菊移栽所存在的問題，研制了一款適用于甜葉菊移栽的多功能復(fù)合式移栽機(jī)。

1 移栽機(jī)結(jié)構(gòu)及其工作原理

移栽機(jī)結(jié)構(gòu)見圖1，主要由機(jī)架、覆膜裝置、移栽裝置、覆土裝置等組成。其中整機(jī)在機(jī)架上側(cè)設(shè)有座位，機(jī)架上掛接限深輪和移栽裝置，在機(jī)架的前部設(shè)有覆膜裝置連接架；移栽裝置采用吊杯式移栽結(jié)構(gòu)，整機(jī)共有4個移栽單體，每個移栽單體有6個移栽器，移栽單體的后方設(shè)有覆土輪。

作業(yè)時，移栽機(jī)在拖拉機(jī)的帶動下前進(jìn)作業(yè)。覆膜裝置進(jìn)行平地、覆膜、鎮(zhèn)壓作業(yè)。移栽裝置通過傳動裝置被地輪驅(qū)動，移栽器隨移栽圓盤轉(zhuǎn)動。操作人員將甜葉菊秧苗放入轉(zhuǎn)到上方的移栽器中，當(dāng)移栽器隨移栽圓盤轉(zhuǎn)到最低位置時，鴨嘴刺破地膜，鴨嘴張開，秧苗落入穴孔里，完成移栽。地輪和覆土輪的高度均可調(diào)節(jié)，可滿足不用深度要求的甜葉菊移栽。覆膜裝置設(shè)有平整地機(jī)構(gòu)、覆膜機(jī)構(gòu)和鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)等，可以根據(jù)不同需求調(diào)節(jié)整個覆膜裝置的作業(yè)幅寬和作業(yè)高度，實(shí)現(xiàn)對不同規(guī)格田地的覆膜需求。

2 移栽機(jī)主要工作部件

2.1 覆膜裝置

覆膜裝置見圖2，包括平地前刀、起壟犁、薄膜支架、壓膜輪、覆土犁、鎮(zhèn)壓輪等，平地前刀安裝在該覆膜支架前方，平地前刀后方的覆膜支架左右兩側(cè)分別安裝起壟犁，起壟犁后方對應(yīng)安裝有薄膜固定架，薄膜固定架安裝在所述薄膜連架上，薄膜固定架后方對應(yīng)安裝壓膜輪，壓膜輪后方對應(yīng)安裝覆土犁，覆土犁后方安裝鎮(zhèn)壓輪，壓膜輪、覆土犁及鎮(zhèn)壓輪分別安裝在薄膜連架上。

2.2 移栽裝置

移栽裝置見圖3，由外殼、吊杯移栽器、移栽圓盤、鏈輪、主軸、吊杯軸、偏心圓盤、偏心圓柱、偏心連接等組成。移栽器通過吊杯軸安裝在兩側(cè)的移栽圓盤上，移栽圓盤通過套筒安裝在移栽裝置主軸上，整個移栽裝置安裝在移栽單體機(jī)架上。移栽圓盤的外側(cè)安裝有偏心圓盤，偏心圓盤安裝于偏心圓柱上，偏心圓盤通過偏心連接與移栽圓盤相連接，在移栽圓盤和偏心圓盤的共同作用下，移栽器保持與地面垂直。

圖3 移栽單體結(jié)構(gòu)圖Fig.3 The structure diagram of transplanting monomer

3 移栽機(jī)性能試驗

2021 年4 月，在河北省曲周縣甜葉菊種植專業(yè)合作社進(jìn)行了田間試驗。甜葉菊移栽機(jī)移栽行數(shù)為4 行，移栽深度為6 cm，作業(yè)速度為0.5 km/h。隨機(jī)選擇15 行作為樣本進(jìn)行測量，每行選取15 m 的距離，測量甜葉菊植株的株距并對其間的漏苗和倒伏株數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計。然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)對每一行的移栽機(jī)移栽性能和移栽精度進(jìn)行計算，以平均值為最終結(jié)果。選擇漏栽率、倒伏率和移栽合格率3 個指標(biāo)作為移栽性能評價指標(biāo)；選擇株距變異系數(shù)作為移栽精度評價指標(biāo)。其中，移栽后穴口中無苗定義為漏栽，秧苗主莖與地面夾角＜30°定義為倒伏，＞30°定義為直立度合格。試驗結(jié)果見表1、表2。

表1 移栽性能試驗結(jié)果Tab.1 The test results of transplanting performance

表2 移栽精度試驗結(jié)果Tab.2 The test results of transplanting accuracy

《旱地栽植機(jī)械》（JB/T 10291—2013）中給出的旱地移栽機(jī)的主要性能指標(biāo)與移栽精度指標(biāo)為：漏栽率≤5%；倒伏率≤7%；合格率≥90%；株距變異系數(shù)≤15%。將田間試驗所得各項結(jié)果與以上指標(biāo)對比，表1、表2 表明此移栽機(jī)的移栽性能和移栽精度均滿足標(biāo)準(zhǔn)中的性能和精度指標(biāo)要求，移栽機(jī)性能及移栽精度均達(dá)到了預(yù)期要求。