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小型果樹移栽機
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)栽植法勞動力大、強度大，機器的機動性、適應性低，能耗高、效率較低等問題。要實現由傳統(tǒng)栽植技術向現代栽植技術的轉變。需因地制宜，大力發(fā)展棗樹栽植機械化。為了充分利用資源減少自然災害，爭取高產，機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強度大，所需勞動力較多，產品粗大笨重，成本高、效率低，質量難以保證的問題。紅棗種植過程機械化程度的提高，大大降低了勞動強度，大量解放勞動生產力向二三產業(yè)轉移，有助于農村城市化、工業(yè)化，對提高農民素質和生活質量，實現農業(yè)現代化具有重要的作用。紅棗生產中的移栽是棗樹撫育機械之一，是實現棗業(yè)全程機械化的一個重要一環(huán)。因此移栽機研究的目的毋庸置疑。
生態(tài)果業(yè)機械化發(fā)展已經步入新的歷史起點，生態(tài)果業(yè)機械化作為發(fā)展現代化農業(yè)的主要內和主要標志，適合地區(qū)生產需要的栽植機植種類較少、單一，科技含量不高，不能滿足果業(yè)生產發(fā)展的要求。因此在此大好的趨勢之下發(fā)展小型果樹移栽機是非常有意義的。
二、現狀及分析
1、國內研究現狀及分析
國內對農作物的機械化育苗移栽技術的研究早在20世紀50年代未60年代初就已經開始。由于沒有突破育苗移栽機械化過程中的技術難題．使這一技術擱淺。
近年來由于農業(yè)生產的發(fā)展，新技術、新工藝的出現，為移栽機具的發(fā)展提供了很好的發(fā)展前景，20世紀80年代以后近年來由于農業(yè)生產的發(fā)展，移栽機具發(fā)展迅速，從不到l 000臺上升到將近8 000臺。東北等大型農場多采用工廠化營養(yǎng)缽苗和機械化栽植技術，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)的手工勞動方式，勞動強度大，生產效率低。由于棗樹種植面積的增加和農村勞動力的轉移，移栽技術落后、效率低已成為棗樹生產的制約因素，棗樹移栽機械化和自動化已成為農民越來越迫切的要求。與小麥、水稻、玉米生產機械化發(fā)展速度相比，棗樹移栽機械化的發(fā)展比較緩慢。這種狀況與當前加快實現農業(yè)現代化的形式要求不適應。有關資料顯示，英國、法國、美國和日本等國在自動栽植機的研制方面均取得了很大的成績。我國從在20世紀60年代開始研制移栽機，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，技術進步緩慢，目前整體技術水平還較低。植樹造林方面的機械也是很少，我國于1953年開始引進移栽植樹機，在東北地區(qū)西部營造防護林。1960年開始設計和制造拖拉機牽引式半自動投苗植樹機。為了適應沙區(qū)防風固沙植樹造林的要求，國家不斷投資科研經費來研制植樹機，2001年研制成功的深栽造林鉆孔機在我國西部、特別在干旱和半干旱地區(qū)造林具有廣闊和特殊的應用前景。2001年填補我國機械化造林空白的新型液壓植樹機（JYZ-80）在內蒙古達拉特旗白土梁林場研制成功并投入批量生產。這種植樹機由履帶式拖拉機牽引，采用液壓系統(tǒng)調節(jié)耕深，開溝深度隨意調節(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。
我國的移栽技術剛剛處于起步試驗階段，目前仍以人工移栽為主。人工移栽難以實現大規(guī)模種栽植，從而導致生產規(guī)模小，生產效益低，不利于移栽技術的推廣。從長遠來看，機械化移栽可以實現育苗移栽一體化?，F階段我國移栽技術發(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的栽植機，由于栽植作業(yè)質量與農藝要求還有一定差距，未能大面積推廣。隨著林果業(yè)種植面積和生產規(guī)模的擴大，在有人工作業(yè)方式使用，已不能滿足林果產業(yè)化的步伐。我國在引進國外技術的基礎上開發(fā)自己的產品，以緩解勞動力緊張和提高生產效率。
在我國，棗樹的栽植具有季節(jié)性和區(qū)域性特點，機具作業(yè)時間短，單一性能機具的年使用率降低，因此在今后的設計中，應盡量考慮一機多用的問題。具體要改進的措施：一是研制適用不同的土壤條件和工作條件的機具，二是設計通用機架，在更換其他工作部件后即可完成其他果樹林作業(yè)項目，提高其使用率。三是要考慮人—機的工程學原理，要讓人舒服，健康的工作，提高安全性能。現在我們國家的技術還不夠成熟，好多還是借鑒他國的，單一的機械不能通用到其他地區(qū)的工作，有待機械多樣化，不僅能夠適用種植棗樹苗還要適用其他的樹種，更要發(fā)展到植樹造林的機械上一樣可以通用。種種的原因、地理位置及技術條件證明我們加大力度發(fā)展機械化勢在必行。
2、國外研究現狀及分析
世界上移栽技術發(fā)展較早的發(fā)達國家和地區(qū)主要是歐美和日本等國，該技術在早期主要應用于蔬菜和經濟作物的移栽，隨后逐步用于玉米等糧食作物的移栽。早在上世紀20 年代初期就開展了缽苗移栽的生產工藝研究，研制出結構簡單的秧苗移栽機具，在一定程度上減輕了人工移栽勞動強度；到上世紀30 年代出現手工喂苗的移栽機械，移栽技術得到實質性發(fā)展，使秧苗送入溝中這一過程實現機械化。上世紀50 年代開始，歐洲國家研制出不同結構形式的半自動移栽機和制缽機；到了上世紀70 年代和80 年代，半自動移栽機在歐美、前蘇聯等農業(yè)較發(fā)達的國家和地區(qū)得到廣泛應用，使制缽、育苗、移栽技術有機結合。目前，國外的移栽技術已基本成熟，栽植后的農作物達到農藝要求，工作可靠性也較高。歐美一些農業(yè)較發(fā)達的國家，如法國、德國、荷蘭、美國等國家，大部分的蔬菜生產和幾乎全部的大地花卉生產都采用育苗移栽種植模式和生產工藝。日本在20 世紀80 年代，90％的甜菜已實現移栽種植，移栽機自動化程度較高。從移栽機的工作過程看，這些農業(yè)機械水平較高的國家多采用缽體苗半自動移栽機械，作業(yè)過程中采用人工喂苗，并根據作業(yè)對象的不同通過更換或調節(jié)栽植器來實現機械移栽，擴大機械移栽的作業(yè)范圍，提高其通用性。
三、任務要求及預期目標的可行性分析
任務要求
樹苗移栽的工藝過程主要包括開溝、送苗入溝、植苗和覆土壓實等工序。為了提高樹苗栽植后的成活率，樹苗移栽應具有以下要求：
①栽植樹苗根系的栽植深度應一致，并保持直散狀態(tài)，避免前后左右彎曲。
②栽植樹苗的株距應均勻一致，地上莖稈應保持直立狀態(tài)，前后傾斜不超過45°。
③栽植時開溝的深度、覆土質量及壓實程度應滿足農藝要求。
④移栽機各部機構在栽植過程中不應損傷苗木。
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，樹苗的運動存在隨機誤差，影響栽植作用質量。任務重點對送苗、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)的主要因素進行研究分析，重點應該在設計的送苗、開溝、覆土、打埂、鎮(zhèn)壓裝置機構的設計上，對影響因素分析不應該是主要的目的吧？。
預期目標的可行性分析
我國的移栽機的發(fā)展特點是起步晚、發(fā)展比較慢；在研制過程中農機和農藝難以有效結合；移栽機功能比較單一、通用性較差；沒有形成標準化、系列化、規(guī)格化；缺乏完善、科學的對移栽機標準和評價的方法；移栽成本依舊較高；作業(yè)穩(wěn)定性、可靠性等性能距發(fā)達農業(yè)國家還有一定差距。
縱觀國內外移栽機的發(fā)展和應用情況，加上對各種不同類型移栽機的對比，總結未來移栽機的發(fā)展方向和趨勢：
（1）栽植質量更加優(yōu)良。設計出的移栽機能夠具有更好的工作質量、滿足農藝要求、理想的栽植深度、直立度、較低的漏苗率和傷苗率等。
（2）栽植速度進一步提高。目前市場上的移栽機多數為半自動化機具，栽植速度受人工限制，勞動強度仍然較大，移栽機在解決好此類問題的同時能更好的適應現代化農業(yè)的要求。
（3）功能更加完善，機型更加齊全。目前多數移栽機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，并形成多機型、多系列的標準化產品。在移栽機的通用性方面也將進一步提高，通過局部的更換調整便能方便地實現不同作物及同一作物不同移栽苗的移栽，具有明顯的一機多用功能。
（4）機具的質量更加可靠。隨著設計手段和加工制造技術的不斷提高，移栽機的零部件及裝配將
更加合理，降低機具的損壞率和返修率，保證移栽機的連續(xù)作業(yè)能力。
（5）設計的移栽機將更加合理。隨著人性化設計水平的不斷提高，在對移栽機進行設計過程中將更加注重移栽工作人員的作業(yè)姿勢和勞動強度，將人工作業(yè)勞動強度將至最低。
（6）農機與農藝結合的更加合理。農藝將更適應于農機，農機將更好地為農藝服務，實現農機與農藝的緊密結合。
綜上所述我認為小型果樹移栽機的要達到的預期任務要求（①栽植樹苗根系的栽植深度應一致，并保持直散狀態(tài)，避免前后左右彎曲。②栽植樹苗的株距應均勻一致，地上莖稈應保持直立狀態(tài)，前后傾斜不超過45°。③栽植時開溝的深度、覆土質量及壓實程度應滿足農藝要求。④移栽機各部機構在栽植過程中不應損傷苗木）及實現對送苗、開溝、覆土、打埂、鎮(zhèn)壓應該是切實可行的。其實現過程應該是一個綜合的過程，它應該有開溝裝置，覆土裝置，動力裝置以及實現其功能的其他裝置。
四、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路
本課題重點研究棗樹果苗的挖掘，移栽，運送，栽培，其關鍵的問題就是移栽機構的設計及其他輔助機構的設計。具體的解決的思路如下：查找相關資料進行方案的確定，進行機構的構想和可行性分析，最后做出總體設計。
五、工作條件及解決方法
（1）萬方數據庫和圖書館查閱相關資料，了解紅棗移栽機機及移栽機行業(yè)的發(fā)展現狀。
（2）從了解的信息中確定設計方案。
（3）查閱相關資料，了解移栽機構，以確定方案中所需的移栽機構。
(4) 遇到關鍵性的問題向老師請教
（4）畫出裝配圖。利用AutoCAD軟件繪制二維裝配圖和零件圖。
（5）參考資料中的計算方法及公式等進行計算校核。
六、完成本課題的工作方案及進度計劃
擬定工作進度
第1周—第2周 通過查找文獻資料，了解國內外現狀。
第2周—第5周 設計總體方案。
第6周—第9周 結構進行具體設計。
第10周—第12周 撰寫設計說明書，對部分問題修改、調整。
第13周—第14周 整理資料準備答辯。
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