棉花移栽机的机械结构设计

余东满１，李晓静１，郭成献２

（１．河南工业职业技术学院，河南 南阳 ４７３００９；２． 南阳市利民科技开发有限公司，河南 南阳 ４７３０００）

摘要：开发出一种适合于河南、湖北等华中地区的棉花移栽机。棉花移栽机主要由主体、支撑架、投苗机构、秧苗架、曲柄摇杆机构、栽苗器、地轮和传动系统等部件组成，能够一次性完成挖穴、栽苗、浇水、压土等功能。移栽器的总成包含牵引臂、挡板、圆盘、偏心轮、凸轮、连杆机构、鸭嘴和弹簧等部件，整体安装在牵引臂上，随着地轮及主机向前运动。来自地轮的运动通过水平的锥齿轮传递到竖直的锥齿轮轴，带动投苗圆盘旋转，完成投苗动作。移栽机试研制成功后，在河南省南阳市进行了移栽试验。现场试验表明，该装置能顺利完成棉花的移栽。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 ：棉花移栽机；投苗系统；结构设计

中图分类号：Ｓ２２３．９文献标识码：A文章编号：0439－８114（２０15）05－1203-02

ＤＯＩ：１０．１４０８８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ０４３９－８１１４．２０１５．０5．０44

收稿日期：２０１４－０５－１５

基金项目：河南省科技攻关重点支持计划项目（１１２１０２２１０２０７）；河南省青年骨干教师资助计划项目（２０１２ＧＧＪＳ－２４８）

作者简介：余东满（１９７７－），男，河南邓州人，副教授，博士，主要从事机械设计、数值分析与仿真等研究工作，（电话）１３５２５６７５０５９（电子信箱）

ｙｕｄｏｎｇｍａｎ＠１２６．ｃｏｍ。

中国棉花种植面积达４０万ｈｍ２的省份有７个，分别是新疆、河南、湖北、山东、江苏、河北、安徽。新疆地区的棉田已经实现了大规模的机械化移栽和收获，开发出一种适合河南、湖北等华中地区地理位置、地形特点、土壤条件、气候特征的棉花移栽机是当前农业发展的重要任务之一。棉花移栽机将解决传统棉花栽种过程中工序多、操作繁琐等多个制约规模化生产的因素，有效缓解种植期间棉农用工荒的问题。

按栽植器的机械机构，秧苗移栽机可划分为钳夹式移栽机、吊篮式移栽机、挠性圆盘式移栽机、导苗管式移栽机和鸭嘴式移栽机［１］。本研究设计的移栽机集合了挠性圆盘式和鸭嘴式两种特点。该棉花移栽机动力选用了农村广泛使用的小四轮拖拉机。小四轮拖拉机带动整个机构前进，依靠地轮以及链轮把动力传递到移栽机上，偏心装置的运动带动移栽器做圆周式运动。通过人工配苗的方式将秧苗喂入，棉花的苗体放入配苗盘后，移栽器每次接近最低点打开，就能完成秧苗的种植。

１ 移栽机的基本结构

移栽机是一套组合式装备，包含动力机构、苗盘机构、喂苗机构、秧苗传送机构等。在教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献［２－６］并考虑设计要求的基础上，开发出棉花移栽机。设计的棉花移栽机主要由主体、支撑架、投苗机构、秧苗架、曲柄摇杆机构、栽苗器、地轮和传动系统等部件组成（图１）。机架采用方形框架，结构简单。该机作业时，拖拉机带动移栽机前行，地轮与地面接触滚动产生动力，通过链传动，按一定的传动比关系，分别将地轮动力传递给投苗机构和曲柄摇杆机构，实现定距挖穴、准确投苗、秧苗栽植、浇水等功能。牵引架总成由悬挂横梁、悬挂与拖拉机连接机构、地轮总成与悬梁连接机构、移栽器总成和悬梁连接机构组成，其各部分零件均与悬挂横梁通过Ｕ型螺栓固定。地轮总成由地轮、地轮轴和地轮机架组成。地轮轴端由链轮进行动力传动，通过改变地轮上的链轮齿数，即可改变移栽机传动比，从而改变株距。地轮机架上端为移栽深度调节装置，其主要部分为丝杠，通过旋转丝杠可以改变悬挂横梁与地面的相对高度，从而改变移栽器与地面的相对高度。

放苗架总成与牵引臂通过螺栓固定在移栽器后上方，作业人员在座位上取苗。放苗盘上下面均是有一定厚度的铁皮板，与脚架焊接为整体。放苗盘与放苗支架通过螺钉连接，调整行距时同时调整螺钉即可。投苗系统是一个旋转的盘式机构，来自地轮的运动通过水平的锥齿轮传递到竖直的锥齿轮轴，带动投苗圆盘的圆周旋转运动，当投苗斗转到投苗位置时，固定凸台的顶置力使投苗斗张开，完成投苗动作，如图２所示。

栽苗器的机械结构如图３所示。在曲柄摇杆机构运动的作用下沿曲线弧摆动，四杆机构使栽苗器保持近似垂直状态，凸轮和拉线控制住栽苗器的闭合与张开，栽苗器移动到机构的最低点开始分开土壤，凸轮旋转使拉线绷紧，使栽苗器的口部张开，棉苗在自身重力作用下掉入坑穴中。栽苗器继续运动，移动到顶端位置时凸轮作用力使拉线变松，在弹簧力作用下栽苗器口部闭合。移栽器的总成包含牵引臂、挡板、圆盘、偏心轮、凸轮、连杆机构、鸭嘴和弹簧等部件。移栽器整体安装在牵引臂上，随着地轮及主机向前运动。移栽器圆盘安装在移栽器主轴上，主轴的未端是链轮，地轮将旋转运动传递到主传动轴后，再将扭矩传递到移栽器主轴的链轮上，从而实现动力在移栽器上的传递。

辅助机构由供水机构和覆土机构等组成，总装配图中未画出。气阀与摇杆机构相连接，摇杆机构的弧线式摆动实现了水箱的吸水与排水。覆土机构由压土轮、配重、螺杆和拉伸弹簧等构成。压土轮安装在机构的后部，双轮交叉成八字形排布，完成拢土、压土作用，旋转螺杆能够调整秧苗的种植深度。

２ 移栽试验结果

棉花移栽机试制完成后，在河南省南阳市红泥湾镇进行了移栽试验。现场试验证明，该装置可以实现棉花移栽。移栽过程中，能够完成挖土、移栽、浇水和压土等多项作业，种植均匀，深度和株距可调，种植效率高。经过试验获得表１中的技术参数。

３ 小结

设计的棉花移栽机能够完成挖土、移栽、浇水和压土等多项作业，使种植均匀，深度和株距可调，种植效率高。棉花移栽机主要由主体、支撑架、投苗机构、秧苗架、曲柄摇杆机构、栽苗器、地轮和传动系统等部件组成，能够一次性完成多项功能，株距、栽苗深度均匀一致，实现了棉花的轻简机械化作业，解决了传统栽种过程中多个制约规模化生产的因素，可有效缓解种植期间棉农用工紧缺的问题。该移栽机的传动机构有待进一步改进和优化，以提高转动过程的平顺性和操作的舒适性。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献：

［１］ 王文明，窦卫国，王春光，等． ２ＺＴ－２型甜菜移栽机栽植系统的 参数分析［Ｊ］．农业机械学报，２００９，４０（１）：６９－７３．

［２］ 杨 民，王 笛，郭威献． 新型棉花移栽机的配苗机构设计［Ｊ］．安徽农业科学，２０１１，３９（３３）：２０９２３－２０９２４．

［３］ 黄 智，张保生． 多功能四轮自走式棉苗移栽机的设计［Ｊ］．农机化研究，２０１４（３）：１０２－１０５．

［４］ 张为政，王君玲，张祖立．悬杯式蔬菜移栽机的设计［Ｊ］．农机化研究，２０１１（８）：１０４－１０６．

［５］ 贾朝阳，吴美珍，赵延江．２ＭＺ－２型悬挂式铺膜覆土钵苗移栽机的研制［Ｊ］．新疆农机，２０１１（２）：１１－１２．

［６］ 王君玲． 蔬菜栽植机栽植机理分析及试验研究［Ｄ］．沈阳：沈阳农业大学， ２００６．

（责任编辑 王晓芳）