自动化玉米移栽机送苗装置的研究

谭胡心，郑 扬

(平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 467001)



自动化玉米移栽机送苗装置的研究

谭胡心，郑 扬

(平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 467001)

玉米是我国主要农作物之一，其生产效率与生产质量的好坏，直接关系着我国粮食安全。传统的玉米播种方式，不仅生产效率、作业质量和标准化程度均比较低，无法实现高效率全自动大面积玉米播种或者套种的实际需求。在新时期，随着城镇化进程加快，农村劳动力日益短缺，加上社会经济发展与科学技术的进步，为我国玉米移栽机自动化技术开发设计提供了必要的支撑条件。为此，对我国东北地区玉米试验田进行相关研究，就自动化玉米移栽机及其送苗装置技术的研发、设计进行探究，并重点阐述其基本工作原理。

自动化； 玉米移栽机； 送苗装置； 工作原理

0 引言

我国是农业大国，玉米是我国主要农作物之一，其种植面积和产量一直位居秋粮作物的首位。玉米除了可加工食品之外，还是家畜养殖重要的饲料，且被广泛应用于各工业生产的原料。随着社会经济的发展，科学技术水平的进步，我国在农业现代化建设领域也取得了非凡的成就。近几年，我国玉米无论是播种面积还是总产量，都在逐年增加，并且在所有粮食作物总产量中所占比重也在逐年增大。为此，就自动化玉米移栽机的结构及原理开展了相关研究。

1 我国玉米作物种植及产业发展现状

2010-2014年我国玉米与粮食作物播种面积及总产量如表1所示。

表1 2010年-2014年我国玉米与粮食作物播种面积及总产量

2 玉米育苗移栽技术

2.1 发展现状

玉米育苗移栽技术是一项新型的现代机械化栽培技术，可以有效增强机械在玉米移栽与送苗过程中的工作性能，创造出机械化生产更为有利的环境，包括积温方面、抗旱防灾等方面，并可增加玉米产量。关

于玉米育苗移栽的农业生产方式，在20世纪八九十年代我国开始投入研究，但受限于技术上的约束，直到21世纪初期，我国玉米播种生产领域，包括玉米育苗移栽，均是以人工方式为主。这种传统的方式，劳动强度大、劳作时间长，在一定程度上限制着我国玉米育苗移栽技术的进一步发展与应用。新时期，伴随着社会经济发展、科技水平的提高，再加上城镇化进程的加快推进，农村剩余劳动力大量输出，传统玉米移栽方式无从施展，严重制约了我国玉米产量、作业效率、机械化生产水平的提高。

在这一时期，我国在玉米育苗技术研发设计领域也取得了较大的进展与成果，特别是在“十二五”发展期间，玉米育苗移栽技术在我国东部沿海农业生产地区及东北等地，均得到了有效的推广和应用。本文以我国东北农业生产地区作为研究对象，介绍与分析一种基于互联网计算机信息技术控制下的自动化玉米移栽机，并针对其中的送苗装置的设计及其操作原理进行论述。

2.2 特点

传统玉米移栽方式，其程序基本为刨坑、施底肥、覆少量土、浇水、投苗，之后待浇水渗透完之后再次覆土并压实。这种传统的玉米移栽方式，其中的覆土环节，每个作业工序均需要 3～4人，浪费人力物力，成本大、作业效率低。如果将最新改良设计的自动化玉米移栽机应用到玉米播种作业中来，包括开沟、施肥、注水、栽苗、覆土、压实等一系列环节，都可以实现一步到位。同时，借助于计算机信息技术，每一个作业工序完全可以由1个人来独立完成，速度快、质量高、省时省力，作业效率提升5～7倍。在运苗送苗环节，传统移栽方式下，株距不够均匀，且穴的大小、深浅也无法实现一致，比较混乱；同时，在施肥和浇水环节，不够均匀，造成有的玉米苗养分过剩，而有的玉米苗养分严重不足，最终导致成活率偏低。而自动化玉米移栽机送苗装置， 能够最大限度地保证移栽质量， 保

苗率较高，移栽匀度好，栽穴的大小和深浅均比较一致。以江苏农业地区为例，在自动化玉米移栽送苗装置应用中，玉米保苗率在 97.5% 以上，远远高于传统移栽技术下的 85.2% 。当然，自动化玉米移栽机送苗装置也存在一定的缺陷，如在我国西北地区，因为土质、地势等原因，开展起来比较困难，这也是自动化玉米机械移栽送苗装置技术所存在的主要缺陷，固其对整地和土壤含水率等相关条件的要求比较高。

3 送苗装置及工作原理

自动化玉米移栽机三维模型机构如图1、图2所示。

图1 自动化玉米移栽机三维模型

(a) 主视图 (b) 侧视图

1.主支架 2.中控台 3.导苗管 4.扶正器 5.喂入器 6.输苗平台 7.调整旋柄 8.脚踏板 9.苗盘架 10.覆土铧 11.横向传动轴

12.挤限深轮 13.车轮 14.链轮 15.输苗传动箱 16.支承轮

图2 自动化玉米移栽机结构图

在输送机构内部，包含着两个子系统装置，即自动取苗系统和自动送苗系统。本文在这里重点介绍自动送苗系统。自动化玉米移栽机送苗装置，如图3所示。

该自动送苗装置，在正式作业运行时，主要通过PLC控制步进电机转动来实现的，借助于横向移动汽缸运动规律来操作。横向移动汽缸运动规律为：“第1次取苗 → 横向移动一个穴孔距离 → 第2次取苗 → 第3次取苗 → 横向移动一个穴孔距离 → 第4次取苗 → 第5次取苗 → 横向移动一个穴孔距离 → 第6次取苗……”。

1.传感器(无杆气缸滑块位置传感器) 2.起苗(玉米)操作台 3.横向移动式汽缸 4.气动制动装置 5.无杆气缸 6.直线导轨

4 试验研究

试验采用室内试验方式，在室内环境的设计上，均与黑龙江当地气候天气吻合，包括温湿度等。本试验的目的重点针对传统种植方式下所遗留的一些问题进行研究，因此，重点检验送苗的成功率、育苗的成活率，以检验其均匀性为主。所以，在室内试验场地手动转动地轮收集并测量了一组试验数据(测试结果)。

本次试验使用到的相关机械设备，玉米育苗移栽机与配套拖拉机后置式三点悬挂连接，其技术参数如表2所示。

表2 主要技术参数

本次试验在哈尔滨郊区某处农机研究试验专用的大棚室内进行的， 场地比较平坦， 土壤较肥沃， 且没有

杂草，土质整体性比较很高。当块土地为黑壤土，土壤养分比较均匀，含水率为 10.4% 。整个试验过程共采集了玉米苗株数600，其中移栽合格的育苗株数是 525 株，合格率是 87.5% 。

5 结语

基于自动化玉米移栽送苗装置的试验设计与研究，以我国黑龙江农业生产地区作为了研究对象，进行了理论与实验研究。玉米是黑龙江省域内第一大种植作物，在2014年，全省境内玉米作物总种植面积为 6.32×107hm2,全年总产量为 2815万t。其中，玉米种植面积占到了全省的45% ，而玉米产量则占到了全省粮食产量的 50%以上。其中，严重影响和限制黑龙江玉米产量进一步增长的根本原因还是在于气候，玉米产区可以分为两个区域，分别是第一、二积温带、第三、四积温带，第一、二积温带平均产量为 800～910kg/(667m2)，而第三四积温带平均产量仅为 500～540kg/(667m2)，且第三、四积温带玉米种植面积占到了玉米总种植面积的 42%。通过农业技术上的改造及机械化生产技术的发展，其潜力巨大。本文提出的自动化玉米移栽技术及送苗装置，运用了最新的计算机信息技术，在作业时，可增加积温，解决了当下黑龙江玉米种植区所存在的主要问题，且抗旱防灾等功用，对于黑龙江春季作业常出现干旱、水资源紧缺等现象，具有很好的防治效果。

[1] 吕程.回转式全自动玉米钵苗移栽机构优化设计[D].哈尔滨：东北农业大学,2015.

[2] 宫成字,赵匀,冯江,等.基于ADAMS玉米移栽机顶出机构的设计与仿真[J].农机化研究, 2013，35(6):127-130.

[3] 尹大庆.玉米钵苗移栽有序顶出式分秧机构的机理与试验研究[D].大庆：黑龙江八一农垦大学,2014.

[4] 付晓明,张伟,牛钊军.栽植机构的运动学建模与参数优化—基于夹持式玉米植质钵育苗全自动移栽机[J].农机化研究,2013, 35(10):11-15.

[5] 周福君,杜佳兴,那明君.玉米纸筒钵苗移栽机的研制与试验[J].东北农业大学学报, 2014(3):110-116.

[6] 牛钊君.玉米植质钵育移栽机秧箱机构的设计与试验研究[D].大庆：黑龙江八一农垦大学, 2014.

[7] 杨丽,苏益明,张东兴,等.玉米纸筒苗移栽机运动轨迹分析与性能试验[J].农业工程学报,2014(13):35-42.

[8] 刘洪利.玉米钵育移栽机开沟覆土镇压装置设计与试验研究[D].大庆：黑龙江八一农垦大学,2015.

[9] 王静远.玉米行星轮系钵苗移栽机设计与试验研究[D].哈尔滨：东北农业大学, 2014.

[10] 王海洋,张伟,候永瑞.玉米钵育移栽机自动供苗装置设计及运动仿真[J].农机化研究, 2016, 38(6)：143-148,154.

Research on Design of Automatic Feeding Device for Maize Transplanting Machine

Tan Huxin, Zheng Yang

(Pingdingshan Industrial College of Technology，Pingdingshan 467001,China)

Corn is one of the main crops in our country, the production efficiency and the quality of the production is directly related to the food security of our country.Traditional corn planting mode, not only production efficiency is relatively low, operation quality and the degree of standardization are relatively low, unable to realize the high efficiency automatic large area of maize seeding and interplanting of actual demand.In the new period, with the accelerated process of urbanization, rural labor shortage, coupled with the development of social economy and science and technology progress, for our country in maize transplanting machine automation technology to develop and design provides the necessary support conditions.This topic experiment research, to the northeast region of our country corn test field research, the automation of the corn transplanting machine and its seedling equipment technology research and development, design to explore, focusing on its basic working principle.

automation; maize transplanting machine; seedling feeding device; working principle

2016-05-18

河南省科技厅科技攻关项目(20130311)

谭胡心(1983-)，女，-河南平顶山人，硕士研究生，讲师，(E-mail)tanhuxin1303@163.com。

S223.92

A

1003-188X(2017)07-0252-04