育苗纸钵自动装盘装置的试验研究

2020-10-19范开钧苏颖欣刘小耿夏红梅

农机化研究 2020年4期

张洋,范开钧,初麒,苏颖欣,刘小耿,辜松,夏红梅

(1.华南农业大学工程学院,广州 510642;2.广州实凯机电科技有限公司,广州 510642)

0 引言

纸钵是由育苗专用纸将基质包裹而成的育苗基质块,由于基质存在一定的填充密度,纸钵虽然两头无底但却不容易散坨,是一种新兴的育苗手段。传统育苗中,由于苗床多次的反复使用、频繁重茬,容易导致土壤根结等危害;后期间苗、分级工序频繁拔出、移栽,极大影响种苗苗的存活率,且移栽后需要很长的缓苗期[1]。穴盘育苗在工厂化蔬菜生产中是最常见的一种栽培方式,但生长在穴盘中的种苗根系盘结,基质与穴盘附着力强,导致移栽难度大,使用纸钵育苗可起到固根作用,并为自动化种苗分级、嫁接、移植提供良好的技术基础。

使用纸钵育苗后,幼苗根系生长快速且又健康,出圃时间短;与穴盘育苗相比,纸钵根系更加的多且粗壮,不窝根盘根,纸钵育苗的移栽效果要比穴盘育苗好得多;纸和根系同时包络基质,成型效果好,可避免震动损失,方便运输;最重要的是可以实现全自动化的生产,包括自动分级、移栽和嫁接等工序;对于大规模育苗企业,可以极大地降低劳动成本且提高种苗的一致性和质量[2-6]。

目前,国内市场上已经出现了数种生产育苗纸钵的机器,也有针对纸钵基质的播种机和针对纸钵苗的移栽机、嫁接机等。国内生产育苗纸钵机器的模式多为单头生产,且不附带自动纸钵装盘装置,采用人工将纸钵机生产出来的纸钵装填进穴盘,如图1所示。即使是生产速度并不太高的国产纸钵机型,也需要两个人工配合装填纸钵。大部分设施农业生产企业都采用纸钵机制钵,之后再经播种机播种的方式完成制钵播种,很少采用全自动流水线一次完成纸钵、装盘及精量播种作业的机型[7]。丹麦ELLEPOT公司开发出了纸钵入盘机,但仅匹配适用于该公司纸钵机的机型。该公司的育苗设备构成一套较为完备的纸钵加工生产线,与国产纸钵机无法匹配使用[8-11]。

图1 人工向穴盘装填纸钵Fig.1 Put paper pots into the tray by manual loading

因此,亟需研究出适合国内生产情况的纸钵装盘装置,降低人工劳动强度,填补种苗自动化生产线中环节的缺失,连接纸钵生产机和播种机,整合后续种苗处理机械,完善种苗相关生产线。

1 整机结构及工作原理

1.1 作业条件

育苗纸钵自动装盘装置需要与纸钵机配合作业,将纸钵机生产出的纸钵连续不断的输出到穴盘当中。

本育苗纸钵自动装盘装置作业纸钵尺寸为高度50mm、直径30mm,装盘对象为72孔穴盘,穴盘外形尺寸规格为280mm×540mm。

1.2 整机结构

育苗纸钵自动装盘装置主要由装填机构、驱动电机、推送机构、转运机构及机架组成。

装填机构主要功能为逐个将纸钵装入转运机构中,转运机构主要功能为过渡装载并输送纸钵,推送机构主要功能为将6个纸钵为一组推送至穴盘的一列穴中。

该机器结构简捷,加工成本低,整机结构如图2所示。

1.装填机构 2.驱动电机 3.推送机构 4.转运机构 5.机架图2 育苗纸钵自动装盘装置结构图Fig.2 The structure of seedling paper-pot automatic feeding device for plug tray

1.3 工作原理

育苗纸钵自动装盘装置的工作原理:该机由伺服电机提供转运机构驱动链的旋转动力,空气压缩机为装填机构和推送机构提供气力驱动,完成逐个落料及连续装盘等工作。

驱动链上一共安装有18个转运杯,装填机构将纸钵逐一喂入转运杯中;推送机构每次推送6个纸钵,对应72孔穴盘中的一行。

工作时,穴盘放置于输送带上,纸钵机生产出的纸钵在输送通道中排成1列,立于落钵挡板上,落钵挡板正下方有一个转运杯等待。首先,阻挡气缸伸出,将下数第2个纸钵阻挡在输送通道上无法下落,从而也阻挡了通道上方的其他纸钵无法下落;这时落钵气缸带动落料板打开,1个纸钵落在转运杯中,然后落钵挡板关闭,阻挡气缸收回,通道中的纸钵下落到落钵挡板上,同时转运杯步进1个距离,从而实现纸钵逐个落到转运杯的目的(见图3);装载有纸钵的转运杯旋转到落钵工位时,在转运杯和穴盘之间的阻挡插板打开,同时推钵杆下压,将纸钵推入穴盘中的一列穴中(见图4);然后,推钵杆收回,插板关闭,转运杯继续旋转,同时穴盘向前步进一行,等待推送机构推送下一组纸钵,从而自动将纸钵连续不断地装入穴盘当中。