摘 要: 定點追蹤式移栽機澆水機構用于改進現有移栽澆水方式，保證在移栽設備行進過程中仍能實現澆水出 口在某個時間段內相對移栽煙苗無相對運動，實現此相對時間范圍內澆水至煙苗根部。本結構設計采用后橋取力，通過傳感器電路控制電磁離合器輔助動力傳遞，具有工作性能穩定、相對定位無累計誤差、調整簡單、故障率低、澆水位置精確及澆水動作響應迅速等優點，較好地滿足了煙苗移栽機移栽后澆水需求; 同 時，克 服 了 現 有 移 栽澆水設備澆水效果差、可用灌溉水損失量大、澆水位置精度低及澆水沖擊大等缺點。

　　關鍵詞: 煙苗移栽; 澆水; 控制系統; 電磁離合器

　　0 引言

　　我國是世界上主要煙葉生產國，具有悠久的煙葉 種植歷史，在多個省市都有煙草種植，曾達到世界煙 草種植面積的 30%以上。但是，煙草種植屬于勞動密 集型農業，前期對人工需求大，且煙葉移栽對工期要 求嚴格，因此搶工、搶時是每年煙草種植中重要工作 要求[1]。

　　在我國，煙苗移栽設備包括撓性圓盤式移栽 機構、鏈夾式移栽機構、導苗管式移栽機構、吊杯式移 栽機構、鴨嘴式移栽機構、滑道分缽輪式移栽機構及 雙輸送帶式移栽機構 7 種[2]，盡管移栽機構種類眾 多，但各有優缺點。煙草在移栽時屬于煙葉移栽返苗 期，根部或多或少受到損傷，造成煙苗根部吸收能力 減弱，且此時田間土地蒸騰作用仍在進行，容易造成 煙株體內缺少水分導致煙苗萎蔫。為保證煙苗平安 度過返苗期，需要對煙苗所在附近土壤進行充分水分 供應，用于保障煙苗附近土壤在發生蒸騰作用時煙苗 植株對水分吸收，使煙苗正常生長。

　　據了解，煙苗返 苗期一般為 7 ～ 10 天，移栽情況良好時返苗期可縮短 至 6 ～ 7 天，返苗期的縮短有利于煙苗生長。煙苗在移 栽時需水量在 1.0kg /株能保證煙苗順利度過返苗期， 若澆水量在 2.0kg /株以上，則可以保證在 4 ～ 5 天內能 滿足煙 葉 生 長，若 7 ～ 10 天無降雨則需進行人工灌溉。由此可見: 返苗期水對煙葉生長至關重要，但 煙葉返苗期生長也受其他因素的影響[3-4]。

　　目前，我國針對煙葉定根水噴淋設備按照觸發方 式進行劃分為機械觸發式和電子觸發式兩類: 機械觸 發式有 2ZY-1 型煙草移栽機、2YZS 自走式煙草移栽 機、陜西省煙草公司安康市公司做的定量澆水閥、山 東華盛農業藥機械有限責任公司開發的自動澆水器、 張桂榮發明的澆水裝置及鄭揖等發明的定量澆水裝 置; 電子觸發式有劉雙喜等發明的定量澆水機、王雙 喜等設計的煙草澆水系統、山東農業大學發明的煙草 自動澆水機等[5]，但仍不能滿足我國現有已在要求。 為更好提高澆水效率，設計了一種定點煙苗澆水 機構，采用電子觸發式澆水，通過側面澆水方式，最大 限度避開煙苗根部，同時采用相對靜止方式實現定點 大水量澆水方式。

　　1 設計原理及機構

　　1.1 設計原理

　　設計原理: 澆水機構澆水時，其出水口能夠實現 與移栽車體方向相反但等速的運動，并在完成澆水后 迅速復位，然后周而復始重復循環相對定點澆水。由 于實現了快速復位，所以每次移栽后澆水不存在累計 誤差，從而保證煙苗定點澆水位置相對穩定。

　　電子控制方面采用霍爾傳感器感應觸發啟動澆 水機構反向移動，反向移動時間可通過動力接觸時間 做調整，采用車體電源取電作業。 其優點在于采用此結構仿行移栽后，澆水方式為 煙苗提供充足水分，而人工澆水為在固定位置澆水。此機構相當于保證澆水出水口始終同煙苗位置相對 不變，可保證足夠澆水量。通過電控保證澆水循環準 確性，可有效防止機械累計誤差產生，降低田間勞動 強度，在提高機械化作業速率的同時提高了煙苗成活 率，減少補苗工作量，有利于煙葉生長。

　　1.2 總體設計

　　機具匹配 后橋與雙曲柄鴨嘴移栽器一同使用，作業時車體后橋 上裝有單相轉動取力器，后橋取力器結合動力通過鏈 傳動一路傳遞至雙曲柄鴨嘴移栽機; 第 2 路動力傳遞 至澆水機構; 澆水機構上附帶霍爾傳感器控制電路， 接受到霍爾傳感器信號，使電磁離合器結合，電磁離合器將帶電 0 ～ 1.8s 之間( 可做調節) 。

　　將第 2 組動 力傳遞至齒輪及齒條機構。 齒條固定 在 滑 軌 上，在滑軌前端固定有澆水出 口，澆水出口隨著齒條移動而移動，到達預設時間后， 電磁離合器斷開動力輸入; 齒條前端位置有撥叉軸， 撥叉一端同撥叉軸相連，中部旋轉點在移栽機具機架 上，撥叉另一端固定有彈簧，彈簧另一端固定在與移 栽機具上; 撥叉上固定撥叉軸處為長槽，撥叉軸可沿 著撥叉滑動，在結束動力輸入后在彈簧作用下澆水出 口返回至初始位置。

　　移栽機具其主要技術參數如下: 外形尺寸/ mm: 1090×750×820( 移栽機具) 900×250×223( 澆水機構) 移栽速度/ s·株-1 : 2 移栽壟間距/ mm: 1200 移栽株距/ mm: 500( 理論) 澆水時間/ s: 0 ～ 1.8( 理論) 澆水位置誤差/ mm: -9 ～ 81( 理論) 澆水量/ mL·株-1 : 0 ～ 1000( 理論) 電磁離合器散熱方式: 自然風冷 轉動副潤滑方式: 脂潤滑。

　　2 關鍵部分設計

　　2.1 定點原理設計

　　機具采用輪式結構驅動，田間作業過程中存在輪 胎滑移問題，因此存在一定滑移率。后橋軸驅動輪胎 為 7.5 ～ 16 拖拉機輪胎，其極限滑移率可高至 0.2。本次田間使用栽植狀態下取滑移率為 0 ～ 0.087，極限值 為 0. 2。7. 5 ～ 16 輪胎查中華人民共和國國家標準 GB2979-91 農業輪胎系列，其新胎充氣后外徑 R- 1 型花紋其圓周直徑為 810mm[6-7]。本設計采用后橋取 力，在測試中其旁邊傳動比為 i = 6: 1; 澆水機構采用 齒輪齒條機構，可認為齒輪分度圓線速度即為齒條運動直線速度，即澆水出口運動線速度。設計上，齒輪 齒條采用模數 m = 3，齒輪齒數 z = 30。

　　3 田間試驗與結果

　　3.1 試驗基本條件

　　田間性能試驗在河南省許昌市桂村鄉進行，試驗 地屬于清明節后移栽區，移栽耕深集中在 20 ～ 30cm， 且土壤質地疏松，土層深厚，土壤呈現微酸性。采用 壟上移栽，在移栽前 10 天完成起壟，最終移栽壟高為 30cm，壟面寬度可達到 35 ～ 40cm，壟間距為 1.2m。試 驗地為煙草與其他作物 2 年輪作，縱深為 200m 凈地。 試驗采用煙苗為漂浮育苗，均做好煉苗工作，煙 苗采用 8 ～ 10cm 大苗，移栽苗零為 60 ～ 70 天。澆水試 驗進行 5 組，取單組 20 次澆水記錄結果。

　　3.2 澆水動作可靠性

　　本機構在縱深 200m 田間連續往返作業，其動力 結合電磁離合器均可實現每次動力結合，澆水恢復撥 叉在每次動力撤離均可實現在電磁離合器下次結合 前完成澆水固定點復位。經測試，在單次加水工作區 間即完成 600 次移栽，其工作狀態穩定。

　　3.3 澆水電路可靠性

　　根據田間試驗，在縱深 200m 田間連續往返作業， 控制單元均可實現優良工作性能，在單次加水作業即 完成 600 次移栽，工作狀態穩定。

　　3.4定點澆水位移偏差量

　　本次試驗采用 0. 8s 澆水、1. 3s 澆水、1. 8s 澆水 3 種模式測試田間工作狀態下其定點澆水能力，對在 3 種不同澆水時長下澆水位移相對設計定點偏差進行 測量統計。

　　農業論文投稿刊物：湖南農業科學主要刊登我國農業各學科在應用基礎和高新技術研究方面的學術論文，主要科研成果的專題報告，各學科研究的新進展和綜合評述。

　　4 結論

　　1) 澆水機構在機械和電路上可以滿足煙草移栽 強度要求，可實現單次注水完成 600 次移栽要求，完 全滿足煙葉移栽農藝要求。

　　2) 試驗結果表明: 移栽澆水口偏差在設計理論范 圍內，滿足移栽澆水農藝要求。其偏差量表明: 四輪 農用車輛在標準煙田移栽存在滑移率，滑移率隨著不 同田間 狀 況 在 發 生 變 化，但仍滿足田間移栽農藝 要求。

　　參考文獻:

　　[1] 黃偉華.煙草移栽機國內外同類研究現狀與發展趨勢[J]. 中國科技信息，2011( 18) : 90-91.

　　[2] 賈瑞昌，何振峰，朱文才，等.煙草移栽機移植機構的研究 進展[J].現代農業裝備，2015( 6) : 33-39. [3] 劉國順，陳江華.中國烤煙灌溉學[M].北京: 科學出版社， 2012( 6) : 109-111.

　　[4] 高瓊，顧勇.不同移栽期和澆水量對烤煙生長發育的影響 [J].湖南農業科學，2012( 1) : 26-28.

　　[5] 賈瑞昌，楊洲，何振峰，等.煙草移栽機定根水噴淋裝置的 研究進展[J].現代農業裝備，2015( 5) : 30-35，39.

　　作者：姬 虹1，2 ，李保謙1 ，張秀麗1