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。
关键词：棉花移栽机；投苗系统；结构设计
Abstract： A cotton transplanting machine suitable for Henan and Hubei province in central China was developed. Cotton transplanting machine is mainly composed of the main body， brace， seedlings， gripper arm， crank rocker mechanism， planted seedings， wheel and drive system components. It can simultaneously perform multi-function including clefts， planting seedlings， watering， packing soil. Transplanting apparatus of assemblies contains traction arm， baffle， circular plate， eccentric CAM， linkage， duck plate and spring etc. The whole body is installed on the traction arm， moving forward along with the wheel and the host. From land wheel movement through horizontal bevel gear transmission to the vertical bevel gear shaft， circumferential rotation of the disk of the driven shots， seedlings were planted. Transplanting machine was tested in Nanyang city of Henan province， showing that the device can perform transplanting of cotton.
Key words： cotton transplanting machine； seedling system； structure design
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。
参考文献：
[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.
[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.
