中药材移栽机电控系统的研究

　　摘 要：中药材种植业是我国重要的特色经济产业之一。在产业规模快速发展的同时，种植方式落后，缺少专业机械化设备的问题日益突出。为解决这一问题，本文作者自主研发了中药材移栽机电控系统，该系统通过控制器、接近开关（传感器）、电磁离合器与行程开关的配合使用，使移栽机实现了间歇式的工作方式，最大限度保证移栽时横排的整齐度，并消除了漏栽缺苗现象的发生。
　　关键词：中药材；移栽机；电控系统；控制器
　　中图分类号： R282 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20150632020
　　引言
　　中药材种植在我国有着数千年的悠久历史，现已成为我国重要的特色经济产业之一。据统计，目前我国与中药相关的产业每年的产值规模已超过4000亿元。但与产业规模快速发展相对应的却是我国中药材的种植方式十分落后，绝大部分作业环节仍以手工作业为主，机械化程度相当低。其中人参、三七等多年生的草本中药材移栽设备的研究在我国仍属空白，药农们迫切要求使用高质、高效的中药材移栽设备来提高作业质量和作业效率，降低工作强度和作业成本。
　　研究中药材移栽机最先要解决的问题就是满足农艺要求。中药材移栽有着自已特殊的要求：药苗栽种行距和株距都相对较密，行距一般为150～200mm，株距160～220mm；中药材移栽的畦床宽度较大，一般为1200～1600 mm，每排栽种6～10株；药苗一般需要平放在土面上，并且横排和纵行要求非常整齐，以便收获时根系不至于互相缠绕；药苗栽好后需要用30～50mm厚的土壤完全覆盖。
　　传统的果蔬移栽机采用连续作业方式，栽种行数多为2～4行，行距400mm以上，对横排的整齐程度要求不高，种苗为直立式栽种，根部以上露出地表。从以上的描述中可以看出传统移栽机只能满足普通水果和疏菜移栽农艺要求，无法满足根茎类中药材移栽的需要。因此，研制专用的中药材移栽机是解决中药材机械化移栽这一困难的关键。
　　1 基本功能和要求
　　经过对比，课题组制定中药材移栽机的技术方案，主要工作部件包括机架、发动机、行走部件、开沟部件、取苗栽苗部件、镇压部件、苗盒、电控系统和传动部件等。
　　除各工作部件性能要满足中药材的移栽农艺要求外，中药材移栽机的作业方式为间歇式。即工作时当每个种苗盒内都装入种苗后，机器开始行进和运转，并完成开沟、取苗、栽苗、覆土、震压等一个移栽过程的全部环节。然后机器停止行进和运转。这时重新向每个种苗盒内装入种苗，并重新运转机器重复前一次动作。这种作业方式的好处在于有足够的时间保证每个苗盒内均能放入药苗，并到达指定位置，再由工作部件同时完成各个苗行所对应的下续工序。这样就能最大限度保证移栽时横排的整齐度。
　　为了满足中药材移栽机的这种性能要求，课题组研制了电控系统，该系统由发电与电磁离合器部件、电控装置、接近传感器和行程开关构成，通过与机械部件配合使用，可实现移栽机间歇式工作，能够保证根茎类中药材移栽横排的整齐程度要求，并且具有结构简单、可靠性高、制作成本和运营成本低的特点。
　　2 发电与电磁离合器部件结构
　　电控系统的发电与电磁离合器部件由柴油发动机、发电机、中间轴Ⅰ、中间轴Ⅱ和电磁离合器构成。
　　其中柴油发动机和发电机安装在移栽机的机架上，柴油发动机输出轴上安装的四槽皮带轮通过皮带轮分别与发电机和中间轴I上的皮带轮相联。电磁离合器安装在中间轴Ⅰ和中间轴Ⅱ之间。发电机通过电线与电磁离合器、接近开关、行程开头和控制器等相连。
　　3 控制器结构
　　电控系统的控置器由继电器Ⅰ、继电器Ⅱ、继电器Ⅲ和多个中间继电器（数量与接近开关数量相同），具体接线方式如图2所示。控制器分别用导线与发电机、接近式传感器、电磁离合器、行程开关连接。电控系统的接近开关安装在苗盒侧壁上，每个苗盒上安装一个，通过接近开关的感应作用可以探测苗盒内是否有药苗投入。
　　4 电控系统工作原理
　　移栽机工作时，首先启动柴油发动机，柴油发动机通过传动皮带带动发电机和中间轴Ⅰ开始运转，发电机发电并为各电子元器件供电。这时将药苗分別投入各个苗盒内，当每个苗盒内都装入药苗并被接近开关感应到后，控制电路Ⅰ中的全部中间继电器均接通，控制电路Ⅰ导通，继电器Ⅰ接通并自锁，电磁离合器回路通电，电磁离合器吸合。柴油发动机传递给中间轴Ⅰ的动力经电磁离合器传递给中间轴Ⅱ，并驱动机器的行走部件和工作部件运转，依次完成开沟、取苗、栽苗、覆土、震压等作业环节。这时，工作部件上安装的压块运动到行程开关上方，并将行程开关压下，控制电路Ⅲ导通，继电器Ⅲ接通并自锁。当压块越过行程开关后，行程开关弹起复位，由于这时的继电器Ⅰ和继电器Ⅲ均处于接通状态，因此控制电路Ⅱ导通，继电器Ⅱ接通并自锁。而控制电路Ⅰ和控制电路Ⅲ中的继电器Ⅱ通电后均为断开状态后，因此控制电路Ⅰ和控制电路Ⅲ断开，进而控制电路Ⅱ也断开，电磁离合器脱开，控制器又恢复到原始状态，一个作业循环结束。若想使机具再次运转，需要重新向苗盒内投放药苗。
　　5结论
　　田间试验表明：本课题组自主研制的中药材移栽机由于安装了电控系统，通过控制器、接近开关（传感器）、电磁离合器与行程开关的配合使用，使移栽机实现了间歇式的工作方式，最大限度保证移栽时横排的整齐度，并消除了漏栽缺苗现象的发生。并且具有结构简单，可靠性高，制作成本及运营成本低特点。
　　参考文献
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　　作者简介：范志华（1973-），女，吉林省农业机械研究院高级工程师，主要从事农业机械自动化技术研究。

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