甜叶菊移栽机的设计与试验研究

于凤超，郭小立，李晓英，贝桂芝，曹鸣乾，赵晓顺

（1.河北农业大学 机电工程学院，河北 保定 071001；2.任丘市石门桥镇农业综合服务中心，河北 任丘 062550；3.任丘市农业农村局，河北 任丘 062550；4.任丘市益泽机械制造有限公司，河北 任丘 062550）

甜叶菊是我国引进的一种新型甜料作物，其产品以甜度高、热量低的特点得到广泛的应用[1-2]。我国是甜叶菊最大的出口国之一，甜叶菊产量巨大。虽然我国的甜叶菊需求及产量巨大，但甜叶菊种植机械化水平很低，严重制约了我国甜叶菊规模化及产业化发展[3-5]。移栽作为甜叶菊种植过程的重要环节之一，包括平地、覆膜、移栽、覆土等几个过程，作业过程较为复杂[6-8]。目前，我国甜叶菊主要的移栽方式为人工移栽，存在劳动强度大、工作周期长、移栽成本高、移栽质量得不到保证等问题，严重制约了我国甜叶菊产业化的发展。因此，我国对甜叶菊移栽机的需求非常迫切，目前使用的甜叶菊移栽机多为蔬菜、烟草等其他作物的移栽机或在其基础上改进的移栽机，移栽效果不理想[9-10]。文章针对目前甜叶菊移栽所存在的问题，研制了一款适用于甜叶菊移栽的多功能复合式移栽机。

1 移栽机结构及其工作原理

移栽机结构见图1，主要由机架、覆膜装置、移栽装置、覆土装置等组成。其中整机在机架上侧设有座位，机架上挂接限深轮和移栽装置，在机架的前部设有覆膜装置连接架；移栽装置采用吊杯式移栽结构，整机共有4个移栽单体，每个移栽单体有6个移栽器，移栽单体的后方设有覆土轮。

作业时，移栽机在拖拉机的带动下前进作业。覆膜装置进行平地、覆膜、镇压作业。移栽装置通过传动装置被地轮驱动，移栽器随移栽圆盘转动。操作人员将甜叶菊秧苗放入转到上方的移栽器中，当移栽器随移栽圆盘转到最低位置时，鸭嘴刺破地膜，鸭嘴张开，秧苗落入穴孔里，完成移栽。地轮和覆土轮的高度均可调节，可满足不用深度要求的甜叶菊移栽。覆膜装置设有平整地机构、覆膜机构和镇压机构等，可以根据不同需求调节整个覆膜装置的作业幅宽和作业高度，实现对不同规格田地的覆膜需求。

2 移栽机主要工作部件

2.1 覆膜装置

覆膜装置见图2，包括平地前刀、起垄犁、薄膜支架、压膜轮、覆土犁、镇压轮等，平地前刀安装在该覆膜支架前方，平地前刀后方的覆膜支架左右两侧分别安装起垄犁，起垄犁后方对应安装有薄膜固定架，薄膜固定架安装在所述薄膜连架上，薄膜固定架后方对应安装压膜轮，压膜轮后方对应安装覆土犁，覆土犁后方安装镇压轮，压膜轮、覆土犁及镇压轮分别安装在薄膜连架上。

2.2 移栽装置

移栽装置见图3，由外壳、吊杯移栽器、移栽圆盘、链轮、主轴、吊杯轴、偏心圆盘、偏心圆柱、偏心连接等组成。移栽器通过吊杯轴安装在两侧的移栽圆盘上，移栽圆盘通过套筒安装在移栽装置主轴上，整个移栽装置安装在移栽单体机架上。移栽圆盘的外侧安装有偏心圆盘，偏心圆盘安装于偏心圆柱上，偏心圆盘通过偏心连接与移栽圆盘相连接，在移栽圆盘和偏心圆盘的共同作用下，移栽器保持与地面垂直。

图3 移栽单体结构图Fig.3 The structure diagram of transplanting monomer

3 移栽机性能试验

2021 年4 月，在河北省曲周县甜叶菊种植专业合作社进行了田间试验。甜叶菊移栽机移栽行数为4 行，移栽深度为6 cm，作业速度为0.5 km/h。随机选择15 行作为样本进行测量，每行选取15 m 的距离，测量甜叶菊植株的株距并对其间的漏苗和倒伏株数进行统计。然后根据测量数据对每一行的移栽机移栽性能和移栽精度进行计算，以平均值为最终结果。选择漏栽率、倒伏率和移栽合格率3 个指标作为移栽性能评价指标；选择株距变异系数作为移栽精度评价指标。其中，移栽后穴口中无苗定义为漏栽，秧苗主茎与地面夹角＜30°定义为倒伏，＞30°定义为直立度合格。试验结果见表1、表2。

表1 移栽性能试验结果Tab.1 The test results of transplanting performance

表2 移栽精度试验结果Tab.2 The test results of transplanting accuracy

《旱地栽植机械》（JB/T 10291—2013）中给出的旱地移栽机的主要性能指标与移栽精度指标为：漏栽率≤5%；倒伏率≤7%；合格率≥90%；株距变异系数≤15%。将田间试验所得各项结果与以上指标对比，表1、表2 表明此移栽机的移栽性能和移栽精度均满足标准中的性能和精度指标要求，移栽机性能及移栽精度均达到了预期要求。