菜豆角（雜豆）施肥覆膜播種筑土聯(lián)合作業(yè)機(jī)的設(shè)計(jì)研究

　　摘要：根據(jù)菜豆角的發(fā)展需求及農(nóng)藝要求，集成施肥、覆膜、播種等技術(shù)，設(shè)計(jì)了菜豆角（雜豆）施肥播種噴藥覆膜聯(lián)合作業(yè)機(jī)，改變國(guó)內(nèi)菜豆角種植方式。采用理論研究、仿真分析與試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的研究方法，對(duì)施肥及播種部件進(jìn)行理論分析與仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而對(duì)其他功能部件的匹配設(shè)計(jì)及整機(jī)的集成。通過(guò)田間試驗(yàn)及生產(chǎn)考核，該機(jī)一次作業(yè)可同時(shí)完成施肥、覆膜、膜后播種、膜上筑土等多項(xiàng)作業(yè)，可大幅度提高作業(yè)質(zhì)量和效率，降低農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，為菜豆角的種植業(yè)創(chuàng)造一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

　　關(guān)鍵詞：菜豆角；定點(diǎn)施肥；鴨嘴排種器；聯(lián)合作業(yè)

　　菜豆角是一種常用飲食蔬菜，又被稱(chēng)為“油豆角”。黑龍江省和吉林部分地區(qū)由于氣候冷涼適于菜豆角的生長(zhǎng)，其營(yíng)養(yǎng)豐富、肉質(zhì)細(xì)軟，是東北飲食文化的主要代表之一[1-4]。菜豆角還可進(jìn)行脫水和冷凍加工，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的應(yīng)用途徑[5]，東北菜豆角近年來(lái)產(chǎn)發(fā)展迅速。另外菜豆具有固氮作用[6]，是優(yōu)良的輪作更替作物。

　　1聯(lián)合作業(yè)機(jī)總體結(jié)構(gòu)與工作原理

　　菜豆角播種方式通常采用育苗移栽，亦可直播；在溫度低濕度大時(shí)，宜用干籽直接播種；菜豆多為穴播，為了預(yù)防根蛆為害，播種施敵百蟲(chóng)粉進(jìn)行處理。干籽直播的，播種量為20～30kg·hm-2；育苗移栽的，播種量為15～20kg·hm-2；且合理密植是菜豆豐產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)[13-14]。

　　2聯(lián)合作業(yè)機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

　　2.1菜豆角的施肥裝置

　　針對(duì)菜豆生長(zhǎng)所需肥量的要求，結(jié)合菜豆的施肥特點(diǎn)，采用間歇施肥方式進(jìn)行施肥。本部分的施肥裝置設(shè)計(jì)為伺服電機(jī)+螺旋排肥的結(jié)構(gòu)形式[15]。排肥管頂端預(yù)裝伺服電機(jī)，伺服電機(jī)通過(guò)錐齒輪驅(qū)動(dòng)兩行排肥管中的螺旋軸，并由邏輯信號(hào)控制伺服電機(jī)啟動(dòng)和停止，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)間歇定點(diǎn)精量施肥，施肥點(diǎn)的位置由地輪上安裝的傳感器反饋信號(hào)，通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)裝置控制伺服電機(jī)啟停，實(shí)現(xiàn)施肥裝置的施肥點(diǎn)與播種點(diǎn)的吻合。排肥部件的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　2.2菜豆角排種器三維建模與仿真

　　針對(duì)東北地區(qū)常用菜豆角種子，采用鴨嘴式排種器結(jié)構(gòu)。只有該播種方式才能滿足在覆膜后進(jìn)行播種作業(yè)，取種方式為“窩眼”式，可便捷調(diào)整播種量，且播種量精確，豆角農(nóng)藝要求播種量為2~3粒·穴-1。

　　3田間試驗(yàn)

　　依據(jù)菜豆角聯(lián)合作業(yè)的要求，為了檢驗(yàn)菜豆角（雜豆）施肥覆膜播種筑土聯(lián)合作業(yè)機(jī)的性能穩(wěn)定性，2020年5月于哈爾濱呼蘭區(qū)、雙城市菜豆角生產(chǎn)示范基地開(kāi)展了田間試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)考核。

　　4結(jié)論

　?。?）研發(fā)了一種施肥噴藥覆膜播種筑土多功能聯(lián)合作業(yè)機(jī)，滿足寒地菜豆角（雜豆）的機(jī)械化種植要求；

　?。?）采用間歇定點(diǎn)精量的施肥方法，主要研發(fā)一種間歇、定點(diǎn)的垂直螺旋式施肥裝置，并設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)構(gòu)的鴨嘴式排種裝置，通過(guò)協(xié)調(diào)控制機(jī)構(gòu)對(duì)施肥位置和排種點(diǎn)位置進(jìn)行匹配控制，提高了施肥點(diǎn)和播種點(diǎn)在垂直方向上重合精度，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)人工對(duì)菜豆角穴株的定點(diǎn)施肥要求，且肥料的施用量可調(diào)。

　?。?）菜豆角聯(lián)合作業(yè)機(jī)的研制及應(yīng)用提高了菜豆種植的規(guī)范性，節(jié)約肥料，減少環(huán)境污染，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，為適時(shí)播種提供了保證；節(jié)本增效效果明顯。保證了作物的生長(zhǎng)需求，為作物的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)打下了一定基礎(chǔ)，為菜豆角（雜豆）種植業(yè)創(chuàng)造一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　張昆1，黃法偉1，劉俊兵1，陳長(zhǎng)海2，朱春艷3，董曉威1，張義峰1

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