2ZB-2型穴盘钵苗旱地膜上自动移栽机的研制与试验

张 晨，梁 佳 ，郭俊先，梁生明 ，蒋三河

（1.新疆焉耆县农机推广服务站，新疆 焉耆 841100；2.巴州良佳农机制造有限公司；3.新疆农业大学机械交通学院）

钵体育苗移栽技术是一项现代农业增产技术，在新疆乃至国内外得到了广泛应用。新疆工业番茄、辣椒钵体育苗移栽主要以人工移栽为主，大多采用人工分钵或向栽植器中投苗，个别地区、团场使用半自动移栽机。人工及半自动移栽机喂入，费时、费力，且栽植速度低，劳动强度大。自动移栽机是指将种苗从钵盘中抓取、送苗、投苗和栽植的整个过程实现全自动化。目前，国外移栽机以半自动为主，全自动移栽机均因结构过于复杂，价格过高而没有广泛推广。

本文以穴盘钵苗为作业对象，介绍了自主研发的，膜上自动移栽机的主要结构和工作原理，以及田间性能试验，为今后整机改进奠定基础。

1 结构及工作过程

结构：2ZB-2型钵苗旱地膜上自动移栽机由传动、行走、覆土、气动、移盘、取苗、掷苗、投苗、打穴、栽植、镇压十个系统组成（图1）。在机架前部安装有悬挂架、压缩机、储气罐、皮带轮和齿轮箱。其中移盘、取苗、掷苗、投苗、打穴、栽植、镇压系统均是两套，适用于2模4行的种植模式。

工作过程：该机与拖拉机（30~50马力/22.05~36.75 kW）配套使用，采用悬挂式连接，工作时拖拉机液压缸处于浮动状态。拖拉机动力通过万向节带动皮带轮，由齿轮变速箱将动力分配到旋耕取土、气动、移盘、取苗掷苗系统，完成自动移盘、取苗和掷苗过程。行走轮转动驱动链传动机构，将动力传递给栽植系统，实现自动栽植。其关键技术是取苗、掷苗、投苗和栽植系统的协调，实现全自动化工作，主要工作过程如下。

（1）自动化取苗和掷苗过程：气泵工作，提供定压气体，通过气动机械开关控制钵盘移动装置和取苗掷苗装置，实现钵盘间歇式向前移动，满足取苗掷苗装置机械手分两次对钵盘中一行钵苗的取苗和掷苗。当取苗掷苗装置机械手a和d旋转到钵盘移动装置a和b正上方时，钵盘移动装置自动移动钵盘一个穴钵位置，钵盘中奇列（钵盘正对机械手一行中的1、3、5、7）4株钵苗进入到取苗掷苗装置机械手b和d的夹片中，机械手b和d自动夹苗、提苗和上行，然后靠间歇齿轮旋转轴a和b旋转到分苗投苗装置a和b上方时，自动下行、掷苗（将钵苗分别掷到分苗投苗装置的4个分苗器中），完成一个取苗、掷苗动作；当取苗掷苗装置机械手a和c旋转到移动钵盘装置a和b正上方时，钵盘中偶列（钵盘正对机械手一行中的 2、4、6、8行）4株钵苗进入到取苗掷苗装置机械手a和c的夹片中，开始另一次取苗掷苗循环。如此循环，移动钵盘装置向前再移动一个钵位，进入下一行取苗掷苗过程。

图1 2ZB-2钵苗膜上旱地自动移栽机结构

（2）自动栽植过程：移栽机的行走轮带动移栽器同步转动，当移栽器上的鸭嘴杯转至分苗装置a和b正下方时，移栽器圆盘上的凸轮同步强制打开每一个鸭嘴杯所对应分苗投苗装置a和b的杠杆机械开关，分苗器中的钵苗滑落到所对应的鸭嘴杯中。鸭嘴杯随偏心圆盘转至最低位置，鸭嘴刺破地膜，打穴入土，鸭嘴杯上的凸轮强制打开鸭嘴，钵苗落入穴孔里，随后由镇压轮覆土镇压，完成一株钵苗栽植。在钵苗放入土后，鸭嘴杯随栽植器转动上升，在弹簧作用下鸭嘴闭合，进行下一个栽植循环。

（3）辅助过程：覆土装置将垄间裸漏土旋耕输送到膜上，在鸭嘴打穴处形成5~7 cm土带。人工更换已经取苗完成的钵盘，实现自动移栽。

2 技术参数

整机尺寸（长×宽×高，mm） 1 600×1 600×2 100

整机重量（kg） 480

配套动力（kW） 22~37

栽植株距（cm） 16~40（有6个规格可调）

行距（cm） 30~60

移栽深度（cm） 3~8

移植频率（株/min） ≥35

行走速度（km/h） 1.5~2.5

露苗率（%） ≤5

漏栽率（%） ≤5

重栽率（%） ≤4

3 技术特点

2ZB-2钵苗旱地膜上自动移栽机在原半自动移栽机的基础上增加气动系统、钵盘移动装置、取苗掷苗装置和分苗投苗装置关键部件。只需1人就可完成取苗、掷苗、投苗、破膜打穴、栽植、覆土、压土等作业，解决机械化自动移动苗盘、自动取苗掷苗、自动分苗投苗等关键技术问题，省时省力，移植频率大大提高，显著减轻劳动强度，适合大面积移栽作业。

（1）气动式自动取苗掷苗技术。在气动和间歇齿轮箱驱动作用下，两套对称布置的机械手循环旋转，实现8个钵苗协调有序的取苗掷苗。

（2）机械式自动分苗投苗技术。将取苗和掷苗机构投掷下来的4个钵苗通过分苗器，在凸轮顺序控制下，顺序投掷到旋转的栽植器鸭嘴杯中等待打穴栽植。

（3）气动式自动钵盘移动技术。在气动力作用下，钵盘在移动机构的链条上平行间歇前移，与取苗和掷苗装置协调同步，供机械手取苗。

（4）机械式先期膜上覆土镇压技术。钵苗栽植之前，在传动轴作用下，覆土装置将地膜两侧的土旋到膜上，形成5~7 cm的土带，禾苗移植完后再镇压压实。实现钵苗根部与周围土壤的紧密接触，尽快恢复活力，提高钵苗成活率。

4 性能试验

2013年4~5月，项目组研发生产的2台样机在焉耆县北大渠乡、五号渠乡和博湖县进行大田移栽，移栽面积共计20余hm2，其栽植钵苗深度、行距、株距标准一致，漏栽率、埋苗率均控制5%以内，重栽率控制在4%以内，倒伏率均控制7%以内，栽植合格率达到90%以上，产品技术成熟可靠，平均无故障工作时间达到48小时。产品性能稳定，省时省力，栽植频率较高，减少了种植成本，确保增产增收。

5 经济效益

通过大田移栽性能测试，按照当时作业收费和工作效率，进行了综合经济效益评价。一是降低农民的种植成本。半自动移栽机人工匹配5人（投苗4人、拖拉机驾驶员1人），2ZB-2钵苗旱地膜上自动移栽机人工匹配2人（装盘1人、拖拉机驾驶员1人），与半自动移栽机相比省人工3个，每人平均工资按100元/天，种植户可节省人工工资300元/天；二是提高工作效率。移栽费用大大降低，作物生长成熟期一致，便于田间管理，产量增加，经济效益明显提高；三是增加了农机户的收入水平。半自动移栽机每天最多移栽1~1.33 hm2，2ZB-2钵苗旱地膜上自动移栽机试验每天可移栽1.33~2 hm2，按900元/hm2计算，农机户每天多增加收入300~600元/hm2。

[1]刘西宁，战长江，朱海涛.牧神ZS-2型半自动钵（裸）苗移栽机的研究开发[J].新疆农机化，2009（3）：10~11.

[2]武科，陈永成，毕新胜.几种典型的移栽机[J].新疆农机化，2009（3）：12~14.

[3]陈科，杨学军，颜华，郭钰晖，吴俭敏，刘军.基于Matlab的全自动移栽机取苗机构设计与参数优化[J].农业机械学报，2013，44（1）:24~27.