纸质钵盘玉米移栽机的供苗装置设计试验

周广超 胡军 郭建永

摘 要：针对传统玉米移栽机的供苗装置在分苗过程中出现的伤苗率高、效率低等问题，本研究结合黑龙江八一农垦大学研制的可降解的纸质钵盘，通过对纸质钵盘的育苗前后物理特性的试验研究，设计一种能符合农艺要求的供苗装置，最终在控制系统的作用下实现对纸质苗钵的切割分离与间歇供苗。同时还可以将该试验台作为基础与半自动化导苗管式移栽机相结合进行试验研究，设计一种简单高效的用于玉米移栽的全自动移栽，为导苗管移栽机的全自动化栽植提供参考。

关键词：纸质钵盘；玉米移栽机；供苗装置；单片机；切割分离

中图分类号：S223.9 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20181033054

玉米种植方式主要分为直播和移栽，移栽与直播相比较，可以避开早春的低温，增加有效积温200～250℃，将晚熟高产品种向北推移一个积温带，提高玉米产量和成熟度；还能在育苗、移栽过程中淘汰了小苗、弱苗，在移栽后成活率、保苗率接近100%。

1 结构及工作原理

本文研究设计了一种适用于玉米纸质钵育移栽机的供苗装置，装置主要包括分苗机构、送苗机构和控制系统。

该装置的工作原理是，一组纸质钵盘在单片机控制下，通过分离机构入口进入，经带有一定角度的分苗输送带向下进行输送，通过刀具分割成多个独立纸质单钵体，分割之后的单钵体借助过渡板滑向右侧的输送机构的输送带上，借助导向板让送苗输送带上的单钵体进行整齐的排序，并在输送机构尾段的电磁阀间歇性开启后落入下方。

2 关键部件设计

2.1 供苗装置的分离机构

分离机构主要由输送带、刀具、轴和输送带护板（图中护板省略）组成。设计的特点是刀具从纸质钵盘下方进行分割连接处，避免了秧苗和根系的损伤。刀具对纸质钵盘分割时会对纸质钵盘产生向后的阻力，因此输送带采用挡板输送带，来抵消纸质钵盘在刀具分割时的阻力。为防止分割前纸质钵盘定位不准以和分割之后2端的纸质单钵掉落，在分离机构的最外侧的输送带边缘加上防护挡板。

2.2 供苗装置的输送机构

输送机构主要由一条输送带、轴、长短挡板、电磁铁、传感器组成。所设计的输送机构是把原有的移栽过程分解成先输送再进行投放2个过程，其特点是投放分割开的单钵速度可调可控，不用考虑分离机构的速度。

2.3 控制系统

控制系统利用单片机对传感器采集的信号进行处理，对相应电子元器件进行控制，达到所设计供苗装置能自动化分苗、输送、投放。传感器采集的信号处理后将分别对2处的电子元器件进行驱动控制。一处传感器安放位置是在输送机构末端，采用电感式接近开关传感器，当有信号输出时，单片机瞬间驱动输送机构尾部的2个电磁铁，使其将铁芯吸回不能阻止分割的纸质单钵沿输送带运动，当一个分割的纸质单钵通过后，铁芯伸出并阻止后续的分割开的纸质单钵继续向前移动；另一处传感器安放位置是在输送机构的长导板上距离电磁阀的适当位置上进行固定，采用光电开关传感器，利用纸质钵盘上方的秧苗经过传感器产生电信号进行统计计数，当光电传感器采集的电信号次数达到所设定的数值时，分离機构的喂入口自动释放一个完整的纸质钵盘进行分割，确保分割的纸质单钵能在输送机构上连续的进行投放。

3 试验分析

根据零件图纸对试验台进行生产加工，并根据三维模型进行试验机构的搭建，试验台分离机构的喂入口端可在0～40°范围内可调节，让纸质钵盘在输送带上与水平面成任意角度。输送带和锯片刀动力源利用电机驱动，锯片刀采用厚度为1.4mm的钢锯片。分离机构和输送机构的输送带的速度变化范围在80～300r/s。

试验因素有4点：纸质钵盘倾斜角度；分离机构上的输送速度；锯片刀的转速；输送机构上的输送速度。单因素试验中每次试验只改变一个因素其他因素不变。

4 结论

本文所设计的只是全自动玉米植质钵育移栽机的供苗装置，虽存在一定的不足之处，但就有一定的创新点，通过该供苗装置基本实现的纸质钵盘在单片机构的协调控制下提高了全自动分离、输送以及投放的能力，为后续全自动的移栽机的发展提供一定理论基础。

作者简介：周广超（1987-），男，黑龙江讷河人，硕士，研究方向：农业机械创新设计。