蔬菜移栽机浇灌式二级覆土装置

创新者：赵春龙 杨传华 姜庆昌 周海波 丛 军 邱心伟 薛贝贝

蔬菜移栽机浇灌式二级覆土装置

创新者：赵春龙 杨传华 姜庆昌 周海波 丛 军 邱心伟 薛贝贝

移栽的优点是可以人为的延长生长期、提高土壤的利用率、增产保值，但是移栽过程中也存在着很多因素会使预期效果不那么理想，比如移栽过程中是否有伤苗现象、是否有土壤覆土压苗情况、是否由于气候干燥缓苗期延长或者死苗出现。本文将研究设计一款覆土装置。目的是避免出现压苗、缓苗期变长、死苗现象。

机械结构及工作原理

主要结构及部件组装

根据设计要求及目的及农艺要求做出浇灌式二级覆土装置结构设计，如图1浇灌式二级覆土装置总装图。

各部件组装关系。1覆土轮轴座上端具有螺纹，用螺母固定在连杆上，下端与2覆土轮叉轴焊接固定，覆土轮3按照轮装配工艺装配，一级二级覆土机构由13连杆链接与1共用螺母链接，12弹簧固定轴采用螺栓的方式与覆土板上板链接，覆土板可在弹簧固定轴上在外力作用下做一定范围的上下移动。链接前将11限位弹簧装配，电磁阀底座4与水管支架5均焊接在覆土板上板，电磁阀10由自带限位销固定，覆土板6整体结构是焊接结构，水嘴7、三通8、出水管9采用螺纹连接并附有密封圈，出水管由禁锢带安装在水管支架上，并且与电磁阀10螺纹连接，进水管始端与机体水箱链接末端与三通8链接，这样就完成了二级覆土装置的链接过程。

工作原理及优点

基于移栽工艺的要求在保证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时保证一定的缓苗期尤为重要，根据植物的种类以及蔬菜在栽植前的状态不同一般需要一到三天，但是在移栽过程中保证覆土效果、压实轮的压实状况以及移栽过程中的时时注水，这样可以保证移栽苗的缓苗期小于一天，这样很好地保障了移栽农艺要求。本设计笔者集覆土、镇压、注水于一体的思想设计了本机构。首先在覆土板的前缘有轴销孔与移栽机机架相连，保证了与移栽机机架动力源一致性的要求，动力源一致可以保证他们的宏观运动状况的协调性。在机架平稳前行的过程一级覆土板将开沟器开沟后最边缘的散土聚拢于苗的根部附近，同时水嘴将水注于开沟器开沟的两侧，这样不会对苗具有冲击作用，而且水嘴在两侧可以保证前进过程中不会刮伤秧苗。覆土板经过时靠近根部的都是湿润的土壤，从而保证了秧苗在缓苗期具有充足水分。水嘴出水开由有电磁阀控制，电磁阀由一个嵌套式电路控制器开与关，保证每隔一个株距的时间开一次，从而达到将水注于苗两侧的目的。当继续前进时，二级覆土轮经过过程将土壤进一步推至秧苗根部并且将土壤压实，这样不仅可以保证秧苗的栽植牢固性同时土壤表面密实度增加对土壤起到保墒作用，同时增强土壤短期干旱的抵抗能力。在工作过程中限位弹簧的作用是当有大块土块时一级覆土板可以越过土块以免土壤堆积导致伤苗现象发生。

覆土状况仿真分析

图1 浇灌式二级覆土装置总装图

图2 一级覆土板模型

PFC3D中一级覆土板建模

一级覆土板在建模中被简化成两个与其具有相同角度的两面墙，为了使土壤颗粒足够小，按照实体模型实际尺寸按比例缩小，一级覆土板建模使用wall指令分别建立两个不同ID的墙，吐槽的建模以覆土板在其中可以不影响实验效果为准。实验建模如图2一级覆土板模型。部分代码位：

wall id=20 fric= CoFric kn= CoKn ks=CoKs ＆amp;

其中的变量在主程序中已给出定义。

图3 土壤压实曲线

图4 A=60.4° X方向位置曲线

图5 A=60.4° Y方向位置曲线

图6 A=30.4° X方向位置曲线

图7 A=30.4° Y方向位置曲线

仿真分析

建模完成后对其进行仿真分析，仿真过程分为土壤压实和覆土两个过程，土壤压实时间为0.38S，压实是为了模拟真实的土壤密实度，总实验时间为1.1S，速度采用一般农业机械作业速度1m/s。如图3所示土壤压实曲线。实验分为两组，第一组覆土角度A=60.4°，第二组覆土角度A=30.4°，覆土角即覆土板与前进方向之间的夹角。分别得出ID为749的土壤颗粒X及Y方向位置曲线，X方向即为车前进方向。覆土角度A=60.4°时得到X、Y方向的位置曲线分别如图4、5所示。覆土角度A=30.4°时得到X、Y方向的位置曲线分别如图6、7所示。

由以上曲线Y方向位置变化可以看出覆土角30.4°时土壤颗粒到达秧苗根部一定位置时的土壤回流现象比60.4°时要小，因此覆土角不易过大。虽然覆土角度变化对覆土效果有一定影响，但是角度控制在30～60°之间都可以满足覆土要求。从曲线的X方向上可以看出角度变大使土壤颗粒具有更大的速度，达到稳定状态时间变长，这样会造成土壤回流加大，甚至对秧苗具有一定的冲击，从而导致移栽直立度降低。

结束语

二级覆土机构弥补了一次覆土不完全的现象，并且使秧苗根部土壤密实，确保了秧苗缓苗期的水分补给。由以上模拟实验以及农艺要求覆土板角度可控制在30～60°之间，速度为1m/s。注水时间根据苗距由电磁阀控制。本机构具有很强的北方旱地移栽适应性，解决了移栽受干旱的影响，在今后的研究中仍需更深刻的对其研究，使其结构简单、更高效的辅助移栽过程的完成。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.23.016