大蒜种植机构的设计

童爽 刘蓝心 段庆玺 刘文泽 张寿晨

摘 要：多年以来，国内外的农机研究人员已对大蒜栽植机械进行了精心研究，但都未彻底解决这一技术难题，究其主要原因有以下3点：一是大蒜种植的农艺要求特殊，由于受传统习惯的影响，大蒜种植以根朝下、芽朝上的直立栽植状态，这就给机械种植作业带来很大困难;二是大蒜种子的形状比较复杂，普通的机械难以分辨出根、芽的方向，如果靠人工配合摆放根芽方向，机械控制栽植方向仍很困难;三是由于大蒜传统种植农艺的要求和大蒜形状的复杂性，所以对大蒜栽植机的功能要求就很复杂，从而增加了研发难度和机器成本，也给该项技术推广应用带来很大的难度。

关键词：大蒜种植;机构;农机研究

机械化种植是我国大蒜生产过程中的难题之一。大蒜是我国主要经济作物之一，其种植面积、产量和出口量均居世界前列。国内大蒜种植主要靠蒜农手工种植，少量是半机械化种植，劳动强度大，工.作效率低，种植质量差，急需实用型大蒜种植器械来代替人工种植，因此开发大蒜种植机械也越来越迫切。由此可见，以大蒜生产过程中机械化栽种的关键技术为突破点，设计出适应我国大蒜种植要求的机具，并进行产业化生产，满足广大农民的要求，提高大蒜种植的机械化水平，促进农民增收，具有非常广阔的市场价值和社会效益。

1 大蒜种植机的主要结构设计

1.1底盘结构

底盘结构主要包括承载式车身骨架、驱动轮、转向装置、车轮等。

承载式车身骨架采用2 mm×2 mm方形钢管焊接而成，独立设计的结构可充分安装大蒜种植机所需的功能结构，驱动轮由两个铁圈、铁柱以及十根固定铁脚组成。在铁圈上外加铁脚防止在松软的土壤里出现打滑现象，保证播种行距、株距的均匀性。[3]

1.2 轉向装置

转向装置由12V大推力推杆电机、传动轴、机架、转向节、车轮、转向连杆等部分组成，该系统可以实现车体行动中的方向转换，通过电机带动传动轴来实现车体的方向转换，进而实现以单片机为控制核心的多功能智能化的转向系统。

车轮采用12寸的合成橡胶轮胎，可以有效过滤行进中的颠簸，提供稳定的附着力，轮胎表面的凹槽可以避免小车在草堆及湿滑路面上行进时产生打滑现象。

1.3传动机构

传动机构主要由电机、链轮、链条等部分组成。通过将电机的转动动力转化为齿轮齿条的配合，带动主轴转动，并且再次通过齿轮链条的啮合带动驱动轮转动，进而带动播蒜盘转动，实现三级变速以满足播种需要，并防止“空穴”产生。主轴转速︰驱动轮转速=10∶1，播蒜盘转速：驱动轮转速=2∶1。

1.4筛选机构

大蒜种植机筛选机构由五个内置30°的斜坡、球面型播蒜爪构成的独立播蒜盘和带轨道的外壳组成，当大蒜从出料口下落进入该装置中，蒜瓣在播蒜爪的带动下进入轨道，防止蒜瓣在转动时意外下落，从而保证了每个蒜穴只存放一个蒜瓣，进而可以防止一穴多株对产量的影响。

1.5辨向入土机构

辨向入土机构主要由滑轨、锥形管、播蒜爪、三轨滑道辨向装置等组成，蒜瓣通过三轨滑道时，在自身重力作用下会偏向任意一条轨道，当到达轨道末端时，完成初次辨向工作，并进入锥形管，锥形管连接竖直滑轨，再次通过播蒜爪完成完整辨向工作，有效解决了蒜瓣尾尖朝上的问题。[4]

1.6开沟、施肥、覆土装置

该机构由丝杠滑轨、铁犁组成，铁犁在丝杠作用下上下往复运动，可以实现开沟、施肥，通过换铁犁还可实现覆土功能。

1.7播种施肥装置

播种施肥装置由肥料仓、种子仓、插槽板、施肥滚筒等组成，种子筛选装置设在种子仓的下面，可单独播种或者施肥，播种时可以根据实际播种对象更换不同的播种盘。

2创新技术

2.1简化大蒜种植农艺方法

多年来，国内外对大蒜栽植机的研究试验表明：由于受传统的大蒜直立栽植方法的束缚，很难实现大蒜机械种植作业，即使达到传统栽植要求，机械生产成本特别高，也无法推广应用。因此，传统的大蒜直立栽植农艺仅适合于人工栽植作业，不适合机械栽植作业。在大蒜种植农艺方面，在不影响大蒜的出苗、生长和产量的情况下，把大蒜种的根朝下、芽朝上的直立栽植农艺方法，改为平放栽植方法，这样可以大大降低种植机械化的作业难度，有利于加快大蒜机械化种植进程。

2.2提高大蒜种植均匀性

通过对大蒜排种装置的研究，使该装置在运转过程中，能够均匀取种，然后安全输送到已开的沟底部，以确保行距、株距的均匀性，减少漏播和重播现象，为实现单位面积基本苗数打下良好基础。[5]

2.3提高大蒜播种的深浅─致性

通过对开沟器和覆土器的研究设计，使开出沟的底部为平面，有利于大蒜种落到平面上，以确保大蒜的平面或圆弧面朝下，避免大蒜芽朝下的现象，使大蒜芽离地表高度基本一致，大蒜落入沟底后，覆土器将沟两侧的土壤推入沟内，并同时刮平，从而实现大蒜种植的深浅一致，有利于大蒜发芽、统一出苗及生长。

3.大蒜农艺与机械种植要求

大蒜为多年生草本植物，一年种植一季，主要以平作为主。传统农艺种植要求：（1）土壤要求不严，最好肥沃，因为疏松透气，保水排水性能好;（2）适合播种：最佳播种期为八九月份，太早会降低越冬能力，品质下降;太迟抗寒能力弱越冬期间死亡率高;[2]（3）合理密植：合理密植是提高产量的一项技术，密度一般以行距20厘米，株距16～17厘米，每667平方米2万株左右为最佳;（4）播种方法，一种是插种，即将种瓣插入土中，播后覆土，踏实;二是开沟播种;种穴深度50～80mm，覆土20～30mm; （5）收获期：蒜苔收获20天后是收获蒜头最佳期。

大蒜单粒种植决定了大蒜种植机必须配套合适动力与行走速度。动力大行走速度快，引起空穴增多，株距加大，种植质量下降;动力小行走速度低，虽然能提高产量，但是效率下降。因此根据大蒜农艺种植要求结合大蒜机械化种植要求，初步确定大蒜种植机参数为：

行数和幅宽：衡量大蒜品质的一个主要指标是蒜头，且成正比例关系。实验证明种植密度为每亩25000 株时，符合出口标准的成品大蒜比例最高约为85%，之后会随着种植密度增加，成品大蒜比例下降。因此只有合理密植才能收获高产优质大蒜。[1]

4.总结

本文设计的大蒜种植机集播种、开沟、施肥、覆土、喷药等多功能于一体，承载式车身骨架可充分安装种植机的各机构部分，驱动轮避免了种植机的打滑现象，保证播种的均匀性。筛选机构保证了每个蒜穴只存一个蒜瓣。辨向入土机构有效地解决了蒜瓣尾尖朝上的问题。

作者简介：

童爽（2000-），男，汉族，安徽阜阳人，青岛黄海学院本科在读，机械设计制造及其自动化专业。