摘 要: 定點(diǎn)追蹤式移栽機(jī)澆水機(jī)構(gòu)用于改進(jìn)現(xiàn)有移栽澆水方式，保證在移栽設(shè)備行進(jìn)過程中仍能實(shí)現(xiàn)澆水出 口在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)相對移栽煙苗無相對運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)此相對時(shí)間范圍內(nèi)澆水至煙苗根部。本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用后橋取力，通過傳感器電路控制電磁離合器輔助動(dòng)力傳遞，具有工作性能穩(wěn)定、相對定位無累計(jì)誤差、調(diào)整簡單、故障率低、澆水位置精確及澆水動(dòng)作響應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn)，較好地滿足了煙苗移栽機(jī)移栽后澆水需求; 同 時(shí)，克 服 了 現(xiàn) 有 移 栽澆水設(shè)備澆水效果差、可用灌溉水損失量大、澆水位置精度低及澆水沖擊大等缺點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞: 煙苗移栽; 澆水; 控制系統(tǒng); 電磁離合器

　　0 引言

　　我國是世界上主要煙葉生產(chǎn)國，具有悠久的煙葉 種植歷史，在多個(gè)省市都有煙草種植，曾達(dá)到世界煙 草種植面積的 30%以上。但是，煙草種植屬于勞動(dòng)密 集型農(nóng)業(yè)，前期對人工需求大，且煙葉移栽對工期要 求嚴(yán)格，因此搶工、搶時(shí)是每年煙草種植中重要工作 要求[1]。

　　在我國，煙苗移栽設(shè)備包括撓性圓盤式移栽 機(jī)構(gòu)、鏈夾式移栽機(jī)構(gòu)、導(dǎo)苗管式移栽機(jī)構(gòu)、吊杯式移 栽機(jī)構(gòu)、鴨嘴式移栽機(jī)構(gòu)、滑道分缽輪式移栽機(jī)構(gòu)及 雙輸送帶式移栽機(jī)構(gòu) 7 種[2]，盡管移栽機(jī)構(gòu)種類眾 多，但各有優(yōu)缺點(diǎn)。煙草在移栽時(shí)屬于煙葉移栽返苗 期，根部或多或少受到損傷，造成煙苗根部吸收能力 減弱，且此時(shí)田間土地蒸騰作用仍在進(jìn)行，容易造成 煙株體內(nèi)缺少水分導(dǎo)致煙苗萎蔫。為保證煙苗平安 度過返苗期，需要對煙苗所在附近土壤進(jìn)行充分水分 供應(yīng)，用于保障煙苗附近土壤在發(fā)生蒸騰作用時(shí)煙苗 植株對水分吸收，使煙苗正常生長。

　　據(jù)了解，煙苗返 苗期一般為 7 ～ 10 天，移栽情況良好時(shí)返苗期可縮短 至 6 ～ 7 天，返苗期的縮短有利于煙苗生長。煙苗在移 栽時(shí)需水量在 1.0kg /株能保證煙苗順利度過返苗期， 若澆水量在 2.0kg /株以上，則可以保證在 4 ～ 5 天內(nèi)能 滿足煙 葉 生 長，若 7 ～ 10 天無降雨則需進(jìn)行人工灌溉。由此可見: 返苗期水對煙葉生長至關(guān)重要，但 煙葉返苗期生長也受其他因素的影響[3-4]。

　　目前，我國針對煙葉定根水噴淋設(shè)備按照觸發(fā)方 式進(jìn)行劃分為機(jī)械觸發(fā)式和電子觸發(fā)式兩類: 機(jī)械觸 發(fā)式有 2ZY-1 型煙草移栽機(jī)、2YZS 自走式煙草移栽 機(jī)、陜西省煙草公司安康市公司做的定量澆水閥、山 東華盛農(nóng)業(yè)藥機(jī)械有限責(zé)任公司開發(fā)的自動(dòng)澆水器、 張桂榮發(fā)明的澆水裝置及鄭揖等發(fā)明的定量澆水裝 置; 電子觸發(fā)式有劉雙喜等發(fā)明的定量澆水機(jī)、王雙 喜等設(shè)計(jì)的煙草澆水系統(tǒng)、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)發(fā)明的煙草 自動(dòng)澆水機(jī)等[5]，但仍不能滿足我國現(xiàn)有已在要求。 為更好提高澆水效率，設(shè)計(jì)了一種定點(diǎn)煙苗澆水 機(jī)構(gòu)，采用電子觸發(fā)式澆水，通過側(cè)面澆水方式，最大 限度避開煙苗根部，同時(shí)采用相對靜止方式實(shí)現(xiàn)定點(diǎn) 大水量澆水方式。

　　1 設(shè)計(jì)原理及機(jī)構(gòu)

　　1.1 設(shè)計(jì)原理

　　設(shè)計(jì)原理: 澆水機(jī)構(gòu)澆水時(shí)，其出水口能夠?qū)崿F(xiàn) 與移栽車體方向相反但等速的運(yùn)動(dòng)，并在完成澆水后 迅速復(fù)位，然后周而復(fù)始重復(fù)循環(huán)相對定點(diǎn)澆水。由 于實(shí)現(xiàn)了快速復(fù)位，所以每次移栽后澆水不存在累計(jì) 誤差，從而保證煙苗定點(diǎn)澆水位置相對穩(wěn)定。

　　電子控制方面采用霍爾傳感器感應(yīng)觸發(fā)啟動(dòng)澆 水機(jī)構(gòu)反向移動(dòng)，反向移動(dòng)時(shí)間可通過動(dòng)力接觸時(shí)間 做調(diào)整，采用車體電源取電作業(yè)。 其優(yōu)點(diǎn)在于采用此結(jié)構(gòu)仿行移栽后，澆水方式為 煙苗提供充足水分，而人工澆水為在固定位置澆水。此機(jī)構(gòu)相當(dāng)于保證澆水出水口始終同煙苗位置相對 不變，可保證足夠澆水量。通過電控保證澆水循環(huán)準(zhǔn) 確性，可有效防止機(jī)械累計(jì)誤差產(chǎn)生，降低田間勞動(dòng) 強(qiáng)度，在提高機(jī)械化作業(yè)速率的同時(shí)提高了煙苗成活 率，減少補(bǔ)苗工作量，有利于煙葉生長。

　　1.2 總體設(shè)計(jì)

　　機(jī)具匹配 后橋與雙曲柄鴨嘴移栽器一同使用，作業(yè)時(shí)車體后橋 上裝有單相轉(zhuǎn)動(dòng)取力器，后橋取力器結(jié)合動(dòng)力通過鏈 傳動(dòng)一路傳遞至雙曲柄鴨嘴移栽機(jī); 第 2 路動(dòng)力傳遞 至澆水機(jī)構(gòu); 澆水機(jī)構(gòu)上附帶霍爾傳感器控制電路， 接受到霍爾傳感器信號，使電磁離合器結(jié)合，電磁離合器將帶電 0 ～ 1.8s 之間( 可做調(diào)節(jié)) 。

　　將第 2 組動(dòng) 力傳遞至齒輪及齒條機(jī)構(gòu)。 齒條固定 在 滑 軌 上，在滑軌前端固定有澆水出 口，澆水出口隨著齒條移動(dòng)而移動(dòng)，到達(dá)預(yù)設(shè)時(shí)間后， 電磁離合器斷開動(dòng)力輸入; 齒條前端位置有撥叉軸， 撥叉一端同撥叉軸相連，中部旋轉(zhuǎn)點(diǎn)在移栽機(jī)具機(jī)架 上，撥叉另一端固定有彈簧，彈簧另一端固定在與移 栽機(jī)具上; 撥叉上固定撥叉軸處為長槽，撥叉軸可沿 著撥叉滑動(dòng)，在結(jié)束動(dòng)力輸入后在彈簧作用下澆水出 口返回至初始位置。

　　移栽機(jī)具其主要技術(shù)參數(shù)如下: 外形尺寸/ mm: 1090×750×820( 移栽機(jī)具) 900×250×223( 澆水機(jī)構(gòu)) 移栽速度/ s·株-1 : 2 移栽壟間距/ mm: 1200 移栽株距/ mm: 500( 理論) 澆水時(shí)間/ s: 0 ～ 1.8( 理論) 澆水位置誤差/ mm: -9 ～ 81( 理論) 澆水量/ mL·株-1 : 0 ～ 1000( 理論) 電磁離合器散熱方式: 自然風(fēng)冷 轉(zhuǎn)動(dòng)副潤滑方式: 脂潤滑。

　　2 關(guān)鍵部分設(shè)計(jì)

　　2.1 定點(diǎn)原理設(shè)計(jì)

　　機(jī)具采用輪式結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，田間作業(yè)過程中存在輪 胎滑移問題，因此存在一定滑移率。后橋軸驅(qū)動(dòng)輪胎 為 7.5 ～ 16 拖拉機(jī)輪胎，其極限滑移率可高至 0.2。本次田間使用栽植狀態(tài)下取滑移率為 0 ～ 0.087，極限值 為 0. 2。7. 5 ～ 16 輪胎查中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB2979-91 農(nóng)業(yè)輪胎系列，其新胎充氣后外徑 R- 1 型花紋其圓周直徑為 810mm[6-7]。本設(shè)計(jì)采用后橋取 力，在測試中其旁邊傳動(dòng)比為 i = 6: 1; 澆水機(jī)構(gòu)采用 齒輪齒條機(jī)構(gòu)，可認(rèn)為齒輪分度圓線速度即為齒條運(yùn)動(dòng)直線速度，即澆水出口運(yùn)動(dòng)線速度。設(shè)計(jì)上，齒輪 齒條采用模數(shù) m = 3，齒輪齒數(shù) z = 30。

　　3 田間試驗(yàn)與結(jié)果

　　3.1 試驗(yàn)基本條件

　　田間性能試驗(yàn)在河南省許昌市桂村鄉(xiāng)進(jìn)行，試驗(yàn) 地屬于清明節(jié)后移栽區(qū)，移栽耕深集中在 20 ～ 30cm， 且土壤質(zhì)地疏松，土層深厚，土壤呈現(xiàn)微酸性。采用 壟上移栽，在移栽前 10 天完成起壟，最終移栽壟高為 30cm，壟面寬度可達(dá)到 35 ～ 40cm，壟間距為 1.2m。試 驗(yàn)地為煙草與其他作物 2 年輪作，縱深為 200m 凈地。 試驗(yàn)采用煙苗為漂浮育苗，均做好煉苗工作，煙 苗采用 8 ～ 10cm 大苗，移栽苗零為 60 ～ 70 天。澆水試 驗(yàn)進(jìn)行 5 組，取單組 20 次澆水記錄結(jié)果。

　　3.2 澆水動(dòng)作可靠性

　　本機(jī)構(gòu)在縱深 200m 田間連續(xù)往返作業(yè)，其動(dòng)力 結(jié)合電磁離合器均可實(shí)現(xiàn)每次動(dòng)力結(jié)合，澆水恢復(fù)撥 叉在每次動(dòng)力撤離均可實(shí)現(xiàn)在電磁離合器下次結(jié)合 前完成澆水固定點(diǎn)復(fù)位。經(jīng)測試，在單次加水工作區(qū) 間即完成 600 次移栽，其工作狀態(tài)穩(wěn)定。

　　3.3 澆水電路可靠性

　　根據(jù)田間試驗(yàn)，在縱深 200m 田間連續(xù)往返作業(yè)， 控制單元均可實(shí)現(xiàn)優(yōu)良工作性能，在單次加水作業(yè)即 完成 600 次移栽，工作狀態(tài)穩(wěn)定。

　　3.4定點(diǎn)澆水位移偏差量

　　本次試驗(yàn)采用 0. 8s 澆水、1. 3s 澆水、1. 8s 澆水 3 種模式測試田間工作狀態(tài)下其定點(diǎn)澆水能力，對在 3 種不同澆水時(shí)長下澆水位移相對設(shè)計(jì)定點(diǎn)偏差進(jìn)行 測量統(tǒng)計(jì)。

　　農(nóng)業(yè)論文投稿刊物：湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)主要刊登我國農(nóng)業(yè)各學(xué)科在應(yīng)用基礎(chǔ)和高新技術(shù)研究方面的學(xué)術(shù)論文，主要科研成果的專題報(bào)告，各學(xué)科研究的新進(jìn)展和綜合評述。

　　4 結(jié)論

　　1) 澆水機(jī)構(gòu)在機(jī)械和電路上可以滿足煙草移栽 強(qiáng)度要求，可實(shí)現(xiàn)單次注水完成 600 次移栽要求，完 全滿足煙葉移栽農(nóng)藝要求。

　　2) 試驗(yàn)結(jié)果表明: 移栽澆水口偏差在設(shè)計(jì)理論范 圍內(nèi)，滿足移栽澆水農(nóng)藝要求。其偏差量表明: 四輪 農(nóng)用車輛在標(biāo)準(zhǔn)煙田移栽存在滑移率，滑移率隨著不 同田間 狀 況 在 發(fā) 生 變 化，但仍滿足田間移栽農(nóng)藝 要求。

　　參考文獻(xiàn):

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　　[2] 賈瑞昌，何振峰，朱文才，等.煙草移栽機(jī)移植機(jī)構(gòu)的研究 進(jìn)展[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備，2015( 6) : 33-39. [3] 劉國順，陳江華.中國烤煙灌溉學(xué)[M].北京: 科學(xué)出版社， 2012( 6) : 109-111.

　　[4] 高瓊，顧勇.不同移栽期和澆水量對烤煙生長發(fā)育的影響 [J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012( 1) : 26-28.

　　[5] 賈瑞昌，楊洲，何振峰，等.煙草移栽機(jī)定根水噴淋裝置的 研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備，2015( 5) : 30-35，39.

　　作者：姬 虹1，2 ，李保謙1 ，張秀麗1