中藥材移栽機電控系統(tǒng)的研究

　　摘 要：中藥材種植業(yè)是我國重要的特色經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)之一。在產(chǎn)業(yè)規(guī)�？焖侔l(fā)展的同時，種植方式落后，缺少專業(yè)機械化設(shè)備的問題日益突出。為解決這一問題，本文作者自主研發(fā)了中藥材移栽機電控系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過控制器、接近開關(guān)（傳感器）、電磁離合器與行程開關(guān)的配合使用，使移栽機實現(xiàn)了間歇式的工作方式，最大限度保證移栽時橫排的整齊度，并消除了漏栽缺苗現(xiàn)象的發(fā)生。
　　關(guān)鍵詞：中藥材；移栽機；電控系統(tǒng)；控制器
　　中圖分類號： R282 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20150632020
　　引言
　　中藥材種植在我國有著數(shù)千年的悠久歷史，現(xiàn)已成為我國重要的特色經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)之一。據(jù)統(tǒng)計，目前我國與中藥相關(guān)的產(chǎn)業(yè)每年的產(chǎn)值規(guī)模已超過4000億元。但與產(chǎn)業(yè)規(guī)模快速發(fā)展相對應(yīng)的卻是我國中藥材的種植方式十分落后，絕大部分作業(yè)環(huán)節(jié)仍以手工作業(yè)為主，機械化程度相當(dāng)?shù)�。其中人參、三七等多年生的草本中藥材移栽設(shè)備的研究在我國仍屬空白，藥農(nóng)們迫切要求使用高質(zhì)、高效的中藥材移栽設(shè)備來提高作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效率，降低工作強度和作業(yè)成本。
　　研究中藥材移栽機最先要解決的問題就是滿足農(nóng)藝要求。中藥材移栽有著自已特殊的要求：藥苗栽種行距和株距都相對較密，行距一般為150～200mm，株距160～220mm；中藥材移栽的畦床寬度較大，一般為1200～1600 mm，每排栽種6～10株；藥苗一般需要平放在土面上，并且橫排和縱行要求非常整齊，以便收獲時根系不至于互相纏繞；藥苗栽好后需要用30～50mm厚的土壤完全覆蓋。
　　傳統(tǒng)的果蔬移栽機采用連續(xù)作業(yè)方式，栽種行數(shù)多為2～4行，行距400mm以上，對橫排的整齊程度要求不高，種苗為直立式栽種，根部以上露出地表。從以上的描述中可以看出傳統(tǒng)移栽機只能滿足普通水果和疏菜移栽農(nóng)藝要求，無法滿足根莖類中藥材移栽的需要。因此，研制專用的中藥材移栽機是解決中藥材機械化移栽這一困難的關(guān)鍵。
　　1 基本功能和要求
　　經(jīng)過對比，課題組制定中藥材移栽機的技術(shù)方案，主要工作部件包括機架、發(fā)動機、行走部件、開溝部件、取苗栽苗部件、鎮(zhèn)壓部件、苗盒、電控系統(tǒng)和傳動部件等。
　　除各工作部件性能要滿足中藥材的移栽農(nóng)藝要求外，中藥材移栽機的作業(yè)方式為間歇式。即工作時當(dāng)每個種苗盒內(nèi)都裝入種苗后，機器開始行進和運轉(zhuǎn)，并完成開溝、取苗、栽苗、覆土、震壓等一個移栽過程的全部環(huán)節(jié)。然后機器停止行進和運轉(zhuǎn)。這時重新向每個種苗盒內(nèi)裝入種苗，并重新運轉(zhuǎn)機器重復(fù)前一次動作。這種作業(yè)方式的好處在于有足夠的時間保證每個苗盒內(nèi)均能放入藥苗，并到達指定位置，再由工作部件同時完成各個苗行所對應(yīng)的下續(xù)工序。這樣就能最大限度保證移栽時橫排的整齊度。
　　為了滿足中藥材移栽機的這種性能要求，課題組研制了電控系統(tǒng)，該系統(tǒng)由發(fā)電與電磁離合器部件、電控裝置、接近傳感器和行程開關(guān)構(gòu)成，通過與機械部件配合使用，可實現(xiàn)移栽機間歇式工作，能夠保證根莖類中藥材移栽橫排的整齊程度要求，并且具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、制作成本和運營成本低的特點。
　　2 發(fā)電與電磁離合器部件結(jié)構(gòu)
　　電控系統(tǒng)的發(fā)電與電磁離合器部件由柴油發(fā)動機、發(fā)電機、中間軸Ⅰ、中間軸Ⅱ和電磁離合器構(gòu)成。
　　其中柴油發(fā)動機和發(fā)電機安裝在移栽機的機架上，柴油發(fā)動機輸出軸上安裝的四槽皮帶輪通過皮帶輪分別與發(fā)電機和中間軸I上的皮帶輪相聯(lián)。電磁離合器安裝在中間軸Ⅰ和中間軸Ⅱ之間。發(fā)電機通過電線與電磁離合器、接近開關(guān)、行程開頭和控制器等相連。
　　3 控制器結(jié)構(gòu)
　　電控系統(tǒng)的控置器由繼電器Ⅰ、繼電器Ⅱ、繼電器Ⅲ和多個中間繼電器（數(shù)量與接近開關(guān)數(shù)量相同），具體接線方式如圖2所示。控制器分別用導(dǎo)線與發(fā)電機、接近式傳感器、電磁離合器、行程開關(guān)連接。電控系統(tǒng)的接近開關(guān)安裝在苗盒側(cè)壁上，每個苗盒上安裝一個，通過接近開關(guān)的感應(yīng)作用可以探測苗盒內(nèi)是否有藥苗投入。
　　4 電控系統(tǒng)工作原理
　　移栽機工作時，首先啟動柴油發(fā)動機，柴油發(fā)動機通過傳動皮帶帶動發(fā)電機和中間軸Ⅰ開始運轉(zhuǎn)，發(fā)電機發(fā)電并為各電子元器件供電。這時將藥苗分別投入各個苗盒內(nèi)，當(dāng)每個苗盒內(nèi)都裝入藥苗并被接近開關(guān)感應(yīng)到后，控制電路Ⅰ中的全部中間繼電器均接通，控制電路Ⅰ導(dǎo)通，繼電器Ⅰ接通并自鎖，電磁離合器回路通電，電磁離合器吸合。柴油發(fā)動機傳遞給中間軸Ⅰ的動力經(jīng)電磁離合器傳遞給中間軸Ⅱ，并驅(qū)動機器的行走部件和工作部件運轉(zhuǎn)，依次完成開溝、取苗、栽苗、覆土、震壓等作業(yè)環(huán)節(jié)。這時，工作部件上安裝的壓塊運動到行程開關(guān)上方，并將行程開關(guān)壓下，控制電路Ⅲ導(dǎo)通，繼電器Ⅲ接通并自鎖。當(dāng)壓塊越過行程開關(guān)后，行程開關(guān)彈起復(fù)位，由于這時的繼電器Ⅰ和繼電器Ⅲ均處于接通狀態(tài)，因此控制電路Ⅱ?qū)�通，繼電器Ⅱ接通并自鎖。而控制電路Ⅰ和控制電路Ⅲ中的繼電器Ⅱ通電后均為斷開狀態(tài)后，因此控制電路Ⅰ和控制電路Ⅲ斷開，進而控制電路Ⅱ也斷開，電磁離合器脫開，控制器又恢復(fù)到原始狀態(tài)，一個作業(yè)循環(huán)結(jié)束。若想使機具再次運轉(zhuǎn)，需要重新向苗盒內(nèi)投放藥苗。
　　5結(jié)論
　　田間試驗表明：本課題組自主研制的中藥材移栽機由于安裝了電控系統(tǒng)，通過控制器、接近開關(guān)（傳感器）、電磁離合器與行程開關(guān)的配合使用，使移栽機實現(xiàn)了間歇式的工作方式，最大限度保證移栽時橫排的整齊度，并消除了漏栽缺苗現(xiàn)象的發(fā)生。并且具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，制作成本及運營成本低特點。
　　參考文獻
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　　作者簡介：范志華（1973-），女，吉林省農(nóng)業(yè)機械研究院高級工程師，主要從事農(nóng)業(yè)機械自動化技術(shù)研究。

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