張 芳

（淄博職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，山東 淄博255000）

1 研究背景

我國大蒜資源豐富，是世界上最大的大蒜種植國。由于蒜瓣的不規(guī)則外型且要求每個(gè)種穴只有單粒蒜瓣及種植后蒜尖朝上的問題，故大蒜都采用人工種植，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，農(nóng)民越來越需要大蒜種植的機(jī)械化與自動(dòng)化，因此開發(fā)大蒜種植機(jī)械也越來越迫切。

國外的大蒜種植機(jī)以美國、意大利、韓國為代表，特點(diǎn)是開溝之后散播，實(shí)現(xiàn)大面積機(jī)械種植，基本可實(shí)現(xiàn)單粒排種。但控制不了蒜瓣種植后的蒜尖朝上問題。

國內(nèi)也正在研究大蒜種植機(jī)蒜瓣的單粒排種及蒜瓣種植后的定向問題。具有代表性的是我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院及有關(guān)單位聯(lián)合研制開發(fā)的自走式五行大蒜種植機(jī)，采用轉(zhuǎn)勺式排種、螺旋管式定向裝置，先打孔后投蒜的異步種植方式，特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)種植時(shí)的自動(dòng)喂料。雖取得了一些成果，但也存在一定的問題，要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

2 總體設(shè)計(jì)方案

機(jī)器運(yùn)行過程中，拖拉機(jī)的動(dòng)力傳遞到槽輪機(jī)構(gòu)，再通過皮帶或鏈輪機(jī)構(gòu)，傳遞給大蒜取種機(jī)構(gòu)，排種機(jī)構(gòu)通過非平行式取蒜爪取出蒜種箱中的蒜種，落入矯正漏斗。矯正器壓片通過凸輪機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力對蒜種前端進(jìn)行壓緊，然后另一凸輪機(jī)構(gòu)控制的矯正漏斗下部打開，此時(shí)蒜種根部會(huì)低于芽端位置，然后第一凸輪機(jī)構(gòu)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，矯正器壓片抬起，蒜種根部朝下平穩(wěn)的落入接蒜漏斗，第二凸輪機(jī)構(gòu)下部連接桿上的彈簧通過彈力，使漏斗再閉合，通過管道落入種植機(jī)構(gòu)，種植機(jī)構(gòu)頂部帶有凸輪機(jī)構(gòu)可以將連接種植斗的管道和種植爪都同時(shí)壓入土里，種植爪內(nèi)有彈簧，當(dāng)離開種植管道外面的圓筒后，種植斗內(nèi)的彈簧會(huì)使種植斗打開，使得蒜種直立平穩(wěn)的落入土壤中，而后靠種植管道和圓筒之間的凸輪和彈簧機(jī)構(gòu)，使種植管道和種植斗回到初始位置。如圖1所示。

圖1 總體設(shè)計(jì)方案

3 主要零部件設(shè)計(jì)及功能

3.1 機(jī)器間歇和種植部分的分步作業(yè)

該大蒜種植機(jī)在原有手扶拖拉機(jī)的動(dòng)力源的基礎(chǔ)上加入了兩個(gè)槽輪機(jī)構(gòu)，撥桿繞軸心旋轉(zhuǎn)180度，兩槽輪各轉(zhuǎn)90度，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器行進(jìn)中的間歇和種植部分的分步作業(yè)。如圖2所示。

3.2 單粒取蒜裝置

通過帶輪（或鏈輪）傳動(dòng)，取蒜勺沿傳送帶運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)從蒜種箱中取蒜，由于兩滾輪的中心連線與蒜種箱側(cè)壁成一定角度，并不平行，所以可以實(shí)現(xiàn)每次只取單粒蒜，多余蒜種會(huì)在傳送帶上升運(yùn)動(dòng)中滾落。如圖3所示。

圖2 槽輪機(jī)構(gòu)

圖3 取蒜裝置

3.3 蒜頭矯正機(jī)構(gòu)

如何實(shí)現(xiàn)蒜種的頭部朝下，根尖部位朝上，是文章研究的重點(diǎn)。設(shè)計(jì)了以下機(jī)構(gòu)，第一種情況如果蒜尖朝下，矯正器壓片通過凸輪機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力對蒜種前端進(jìn)行壓緊，然后另一凸輪機(jī)構(gòu)控制的矯正漏斗下部打開，此時(shí)蒜種根部會(huì)低于芽端位置，然后第一凸輪機(jī)構(gòu)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，矯正器壓片抬起，蒜種根部朝下平穩(wěn)的落入接蒜漏斗；如果滑入矯正漏斗的原本就是大端朝下，那壓桿和矯正器壓片將不會(huì)對其起作用，當(dāng)動(dòng)漏矯正漏斗下部打開時(shí)，還是大端朝下落下，保證了蒜芽的朝向。

圖4 蒜瓣矯正機(jī)構(gòu)

圖5 插蒜機(jī)構(gòu)

3.4 開合播種機(jī)構(gòu)

種植機(jī)構(gòu)頂部帶有凸輪機(jī)構(gòu)可以將連接種植斗的管道和種植爪都同時(shí)壓入土里，種植爪內(nèi)有彈簧，當(dāng)離開種植管道外面的圓筒后，種植斗內(nèi)的彈簧會(huì)使分瓣種植斗打開，使得蒜種直立平穩(wěn)的落入土壤中，而后靠種植管道和圓筒之間的凸輪和彈簧機(jī)構(gòu)使種植管道和種植斗回到初始位置。

4 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）利用非平衡取蒜爪和蒜箱的不平行配合，保證單粒取種，解決了單粒種植的要求。

（2）利用矯正器漏斗與矯正器壓片的間隙分步配合，能使種子平穩(wěn)地保持根尖向上掉落到種植管道內(nèi)。

（3）傳送過程中和種植時(shí)保持直立插入到土壤中，極大的提高了蒜瓣的發(fā)芽率和栽種質(zhì)量。

（4）開穴的同時(shí)放入蒜種，極大的提高了效率，保證了發(fā)芽率。

5 結(jié) 語

到目前為止，我國大蒜定向播種的專利有十幾項(xiàng)，但還沒有能推廣應(yīng)用的大蒜播種機(jī)械，仍依靠傳統(tǒng)的人工方式種植，即先開溝，芽朝上直立插于溝中，強(qiáng)度大，效率低，影響大蒜生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。該設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)單粒取蒜、直立播種、播深穩(wěn)定、播種效率高，降低成本、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、增加農(nóng)民收入。