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小型果樹移栽機(jī)
一、 課題研究的目的和意義
棗樹在栽植過程中都是沿用傳統(tǒng)的人工栽植的方法，傳統(tǒng)栽植法勞動(dòng)力大、強(qiáng)度大，機(jī)器的機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性低，能耗高、效率較低等問題。要實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)栽植技術(shù)向現(xiàn)代栽植技術(shù)的轉(zhuǎn)變。需因地制宜，大力發(fā)展棗樹栽植機(jī)械化。為了充分利用資源減少自然災(zāi)害，爭取高產(chǎn)，機(jī)械化移栽是有效途徑。這樣可以解決人工栽植過程中的栽植勞動(dòng)強(qiáng)度大，所需勞動(dòng)力較多，產(chǎn)品粗大笨重，成本高、效率低，質(zhì)量難以保證的問題。紅棗種植過程機(jī)械化程度的提高，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，大量解放勞動(dòng)生產(chǎn)力向二三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，有助于農(nóng)村城市化、工業(yè)化，對提高農(nóng)民素質(zhì)和生活質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有重要的作用。紅棗生產(chǎn)中的移栽是棗樹撫育機(jī)械之一，是實(shí)現(xiàn)棗業(yè)全程機(jī)械化的一個(gè)重要一環(huán)。因此移栽機(jī)研究的目的毋庸置疑。
生態(tài)果業(yè)機(jī)械化發(fā)展已經(jīng)步入新的歷史起點(diǎn)，生態(tài)果業(yè)機(jī)械化作為發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的主要內(nèi)和主要標(biāo)志，適合地區(qū)生產(chǎn)需要的栽植機(jī)植種類較少、單一，科技含量不高，不能滿足果業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的要求。因此在此大好的趨勢之下發(fā)展小型果樹移栽機(jī)是非常有意義的。
二、現(xiàn)狀及分析
1、國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析
國內(nèi)對農(nóng)作物的機(jī)械化育苗移栽技術(shù)的研究早在20世紀(jì)50年代未60年代初就已經(jīng)開始。由于沒有突破育苗移栽機(jī)械化過程中的技術(shù)難題．使這一技術(shù)擱淺。
近年來由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn)，為移栽機(jī)具的發(fā)展提供了很好的發(fā)展前景，20世紀(jì)80年代以后近年來由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，移栽機(jī)具發(fā)展迅速，從不到l 000臺上升到將近8 000臺。東北等大型農(nóng)場多采用工廠化營養(yǎng)缽苗和機(jī)械化栽植技術(shù)，總體水平相對較高。
我國長期以來，樹苗栽植一直沿用傳統(tǒng)的手工勞動(dòng)方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。由于棗樹種植面積的增加和農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移，移栽技術(shù)落后、效率低已成為棗樹生產(chǎn)的制約因素，棗樹移栽機(jī)械化和自動(dòng)化已成為農(nóng)民越來越迫切的要求。與小麥、水稻、玉米生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展速度相比，棗樹移栽機(jī)械化的發(fā)展比較緩慢。這種狀況與當(dāng)前加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的形式要求不適應(yīng)。有關(guān)資料顯示，英國、法國、美國和日本等國在自動(dòng)栽植機(jī)的研制方面均取得了很大的成績。我國從在20世紀(jì)60年代開始研制移栽機(jī)，初期主要用來移栽玉米和棉花等作物，我國在這方面的研究起步晚，技術(shù)進(jìn)步緩慢，目前整體技術(shù)水平還較低。植樹造林方面的機(jī)械也是很少，我國于1953年開始引進(jìn)移栽植樹機(jī)，在東北地區(qū)西部營造防護(hù)林。1960年開始設(shè)計(jì)和制造拖拉機(jī)牽引式半自動(dòng)投苗植樹機(jī)。為了適應(yīng)沙區(qū)防風(fēng)固沙植樹造林的要求，國家不斷投資科研經(jīng)費(fèi)來研制植樹機(jī)，2001年研制成功的深栽造林鉆孔機(jī)在我國西部、特別在干旱和半干旱地區(qū)造林具有廣闊和特殊的應(yīng)用前景。2001年填補(bǔ)我國機(jī)械化造林空白的新型液壓植樹機(jī)（JYZ-80）在內(nèi)蒙古達(dá)拉特旗白土梁林場研制成功并投入批量生產(chǎn)。這種植樹機(jī)由履帶式拖拉機(jī)牽引，采用液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)耕深，開溝深度隨意調(diào)節(jié)，最大開溝深度為80cm，主要適用于沙區(qū)、荒漠地區(qū)栽植帶根苗、扦插苗、沙柳等。
我國的移栽技術(shù)剛剛處于起步試驗(yàn)階段，目前仍以人工移栽為主。人工移栽難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模種栽植，從而導(dǎo)致生產(chǎn)規(guī)模小，生產(chǎn)效益低，不利于移栽技術(shù)的推廣。從長遠(yuǎn)來看，機(jī)械化移栽可以實(shí)現(xiàn)育苗移栽一體化?，F(xiàn)階段我國移栽技術(shù)發(fā)展極不平衡。我國針對不同的果樹及其它作物分別研制了相應(yīng)的栽植機(jī)，由于栽植作業(yè)質(zhì)量與農(nóng)藝要求還有一定差距，未能大面積推廣。隨著林果業(yè)種植面積和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，在有人工作業(yè)方式使用，已不能滿足林果產(chǎn)業(yè)化的步伐。我國在引進(jìn)國外技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)自己的產(chǎn)品，以緩解勞動(dòng)力緊張和提高生產(chǎn)效率。
在我國，棗樹的栽植具有季節(jié)性和區(qū)域性特點(diǎn)，機(jī)具作業(yè)時(shí)間短，單一性能機(jī)具的年使用率降低，因此在今后的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量考慮一機(jī)多用的問題。具體要改進(jìn)的措施：一是研制適用不同的土壤條件和工作條件的機(jī)具，二是設(shè)計(jì)通用機(jī)架，在更換其他工作部件后即可完成其他果樹林作業(yè)項(xiàng)目，提高其使用率。三是要考慮人—機(jī)的工程學(xué)原理，要讓人舒服，健康的工作，提高安全性能?，F(xiàn)在我們國家的技術(shù)還不夠成熟，好多還是借鑒他國的，單一的機(jī)械不能通用到其他地區(qū)的工作，有待機(jī)械多樣化，不僅能夠適用種植棗樹苗還要適用其他的樹種，更要發(fā)展到植樹造林的機(jī)械上一樣可以通用。種種的原因、地理位置及技術(shù)條件證明我們加大力度發(fā)展機(jī)械化勢在必行。
2、國外研究現(xiàn)狀及分析
世界上移栽技術(shù)發(fā)展較早的發(fā)達(dá)國家和地區(qū)主要是歐美和日本等國，該技術(shù)在早期主要應(yīng)用于蔬菜和經(jīng)濟(jì)作物的移栽，隨后逐步用于玉米等糧食作物的移栽。早在上世紀(jì)20 年代初期就開展了缽苗移栽的生產(chǎn)工藝研究，研制出結(jié)構(gòu)簡單的秧苗移栽機(jī)具，在一定程度上減輕了人工移栽勞動(dòng)強(qiáng)度；到上世紀(jì)30 年代出現(xiàn)手工喂苗的移栽機(jī)械，移栽技術(shù)得到實(shí)質(zhì)性發(fā)展，使秧苗送入溝中這一過程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。上世紀(jì)50 年代開始，歐洲國家研制出不同結(jié)構(gòu)形式的半自動(dòng)移栽機(jī)和制缽機(jī)；到了上世紀(jì)70 年代和80 年代，半自動(dòng)移栽機(jī)在歐美、前蘇聯(lián)等農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，使制缽、育苗、移栽技術(shù)有機(jī)結(jié)合。目前，國外的移栽技術(shù)已基本成熟，栽植后的農(nóng)作物達(dá)到農(nóng)藝要求，工作可靠性也較高。歐美一些農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)的國家，如法國、德國、荷蘭、美國等國家，大部分的蔬菜生產(chǎn)和幾乎全部的大地花卉生產(chǎn)都采用育苗移栽種植模式和生產(chǎn)工藝。日本在20 世紀(jì)80 年代，90％的甜菜已實(shí)現(xiàn)移栽種植，移栽機(jī)自動(dòng)化程度較高。從移栽機(jī)的工作過程看，這些農(nóng)業(yè)機(jī)械水平較高的國家多采用缽體苗半自動(dòng)移栽機(jī)械，作業(yè)過程中采用人工喂苗，并根據(jù)作業(yè)對象的不同通過更換或調(diào)節(jié)栽植器來實(shí)現(xiàn)機(jī)械移栽，擴(kuò)大機(jī)械移栽的作業(yè)范圍，提高其通用性。
三、任務(wù)要求及預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
任務(wù)要求
樹苗移栽的工藝過程主要包括開溝、送苗入溝、植苗和覆土壓實(shí)等工序。為了提高樹苗栽植后的成活率，樹苗移栽應(yīng)具有以下要求：
①栽植樹苗根系的栽植深度應(yīng)一致，并保持直散狀態(tài)，避免前后左右彎曲。
②栽植樹苗的株距應(yīng)均勻一致，地上莖稈應(yīng)保持直立狀態(tài)，前后傾斜不超過45°。
③栽植時(shí)開溝的深度、覆土質(zhì)量及壓實(shí)程度應(yīng)滿足農(nóng)藝要求。
④移栽機(jī)各部機(jī)構(gòu)在栽植過程中不應(yīng)損傷苗木。
栽植作業(yè)過程中，由于地形，土壤條件以及樹苗本身的差異性，樹苗的運(yùn)動(dòng)存在隨機(jī)誤差，影響栽植作用質(zhì)量。任務(wù)重點(diǎn)對送苗、開溝、覆土、打埂、鎮(zhèn)壓，及栽植過程中影響株距和秧苗直立狀態(tài)的主要因素進(jìn)行研究分析，重點(diǎn)應(yīng)該在設(shè)計(jì)的送苗、開溝、覆土、打埂、鎮(zhèn)壓裝置機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，對影響因素分析不應(yīng)該是主要的目的吧？。
預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
我國的移栽機(jī)的發(fā)展特點(diǎn)是起步晚、發(fā)展比較慢；在研制過程中農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝難以有效結(jié)合；移栽機(jī)功能比較單一、通用性較差；沒有形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)格化；缺乏完善、科學(xué)的對移栽機(jī)標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)的方法；移栽成本依舊較高；作業(yè)穩(wěn)定性、可靠性等性能距發(fā)達(dá)農(nóng)業(yè)國家還有一定差距。
縱觀國內(nèi)外移栽機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用情況，加上對各種不同類型移栽機(jī)的對比，總結(jié)未來移栽機(jī)的發(fā)展方向和趨勢：
（1）栽植質(zhì)量更加優(yōu)良。設(shè)計(jì)出的移栽機(jī)能夠具有更好的工作質(zhì)量、滿足農(nóng)藝要求、理想的栽植深度、直立度、較低的漏苗率和傷苗率等。
（2）栽植速度進(jìn)一步提高。目前市場上的移栽機(jī)多數(shù)為半自動(dòng)化機(jī)具，栽植速度受人工限制，勞動(dòng)強(qiáng)度仍然較大，移栽機(jī)在解決好此類問題的同時(shí)能更好的適應(yīng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的要求。
（3）功能更加完善，機(jī)型更加齊全。目前多數(shù)移栽機(jī)僅具有單一的移栽功能，未來將集鋪膜、施肥、除草、鋪膜等多種功能于一體，并形成多機(jī)型、多系列的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。在移栽機(jī)的通用性方面也將進(jìn)一步提高，通過局部的更換調(diào)整便能方便地實(shí)現(xiàn)不同作物及同一作物不同移栽苗的移栽，具有明顯的一機(jī)多用功能。
（4）機(jī)具的質(zhì)量更加可靠。隨著設(shè)計(jì)手段和加工制造技術(shù)的不斷提高，移栽機(jī)的零部件及裝配將
更加合理，降低機(jī)具的損壞率和返修率，保證移栽機(jī)的連續(xù)作業(yè)能力。
（5）設(shè)計(jì)的移栽機(jī)將更加合理。隨著人性化設(shè)計(jì)水平的不斷提高，在對移栽機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中將更加注重移栽工作人員的作業(yè)姿勢和勞動(dòng)強(qiáng)度，將人工作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度將至最低。
（6）農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合的更加合理。農(nóng)藝將更適應(yīng)于農(nóng)機(jī)，農(nóng)機(jī)將更好地為農(nóng)藝服務(wù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的緊密結(jié)合。
綜上所述我認(rèn)為小型果樹移栽機(jī)的要達(dá)到的預(yù)期任務(wù)要求（①栽植樹苗根系的栽植深度應(yīng)一致，并保持直散狀態(tài)，避免前后左右彎曲。②栽植樹苗的株距應(yīng)均勻一致，地上莖稈應(yīng)保持直立狀態(tài)，前后傾斜不超過45°。③栽植時(shí)開溝的深度、覆土質(zhì)量及壓實(shí)程度應(yīng)滿足農(nóng)藝要求。④移栽機(jī)各部機(jī)構(gòu)在栽植過程中不應(yīng)損傷苗木）及實(shí)現(xiàn)對送苗、開溝、覆土、打埂、鎮(zhèn)壓應(yīng)該是切實(shí)可行的。其實(shí)現(xiàn)過程應(yīng)該是一個(gè)綜合的過程，它應(yīng)該有開溝裝置，覆土裝置，動(dòng)力裝置以及實(shí)現(xiàn)其功能的其他裝置。
四、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路
本課題重點(diǎn)研究棗樹果苗的挖掘，移栽，運(yùn)送，栽培，其關(guān)鍵的問題就是移栽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其他輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。具體的解決的思路如下：查找相關(guān)資料進(jìn)行方案的確定，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的構(gòu)想和可行性分析，最后做出總體設(shè)計(jì)。
五、工作條件及解決方法
（1）萬方數(shù)據(jù)庫和圖書館查閱相關(guān)資料，了解紅棗移栽機(jī)機(jī)及移栽機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。
?。?）從了解的信息中確定設(shè)計(jì)方案。
?。?）查閱相關(guān)資料，了解移栽機(jī)構(gòu)，以確定方案中所需的移栽機(jī)構(gòu)。
(4) 遇到關(guān)鍵性的問題向老師請教
?。?）畫出裝配圖。利用AutoCAD軟件繪制二維裝配圖和零件圖。
?。?）參考資料中的計(jì)算方法及公式等進(jìn)行計(jì)算校核。
六、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
擬定工作進(jìn)度
第1周—第2周 通過查找文獻(xiàn)資料，了解國內(nèi)外現(xiàn)狀。
第2周—第5周 設(shè)計(jì)總體方案。
第6周—第9周 結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
第10周—第12周 撰寫設(shè)計(jì)說明書，對部分問題修改、調(diào)整。
第13周—第14周 整理資料準(zhǔn)備答辯。
七、主要參考文獻(xiàn)
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