技术领域
[0001] 本
发明涉及一种以种植装备的“四度”作业规范——即以
土壤碎度≥90%、作畦平度≤2cm、一定的畦面硬度和
播种深度0.5cm为指标的
农作物机械化栽培模式，尤其是一种茎叶类蔬菜全程机械化栽培方法，属于
农业机械化技术领域。
背景技术
[0002] 茎叶类蔬菜品种繁多，如小白菜、菠菜、芦蒿、芹菜、苋菜、空心菜等。迄今为止，其种植特点一直是规模小、农艺粗放且复杂，生产机械化综合
水平不足20%，因此长期以来，茎叶类蔬菜种植的劳动强度大、耗时多、成本高，极大的制约了蔬菜产业的发展。
[0003] 研究表明，茎叶类蔬菜生产是一项系统工程，以往由于对茎叶类蔬菜生产机械化不够重视，一直缺少从耕整地、种植、田间管理到采收全程的系统性研究，因此生产装备技术研发起步晚、发展慢、不成熟，尤其是
收获仍以人工为主。
[0004] 据
申请人了解，茎叶类蔬菜种植的落后主要表现在：1）农机农艺结合不紧密——种植粗放，如地表不平整，各地起垄（作畦）的高度、宽度不同，种植行距、株距随意等，缺乏科学的规范，因此机械化生产适应性差、收获的蔬菜品质低；
2）各生产环节装备不配套——如茎叶类蔬菜整地机起垄的垄间距与种植机的
轮距不配套，种植的株行距与收获机适应的行距不配套等，不仅会影响到生产下一环节作业机性能的发挥和效率的提升，而且阻碍了生产装备的推广应用；
3）机具动
力单一、浪费严重——限于机具基本自带行走动力，不仅受行走动力源、传动箱等影响，机具成本高，动力保有量高；而且由于牵引动力单一，缺少与各环节机具配套的安装
接口，适应性、通用性差；
4）各环节生产装备研发脱节、可靠性较差——近年来虽然耕种和田间管理装备技术水平突飞猛进，但很少与茎叶类蔬菜实际的生产情况结合，各环节生产装备研发多以借鉴、经验为主，可靠性较差。
[0005] 总之，至今没有可集成推广的茎叶类蔬菜全程机械化生产装备技术。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于：针对上述
现有技术的落后状况，从农机农艺规范融合的
角度出发，给出一种茎叶类蔬菜全程机械化栽培方法，其中的牵引动力不仅可以借助通用平台整合机具与动力的配套，还能够根据需要方便地进行油、电切换，使各种作业机具可以方便地按需替换，从而妥善解决蔬菜产业发展的难题。
[0007] 为实现上述目的，本发明茎叶类蔬菜全程机械化栽培方法的基本技术方案包括以下步骤：第一步、设备配置
配备双动力
拖拉机作为牵引动力，以及可与所述拖拉机配套连接的至少具有旋耕起垄播种功能、具有耕作
施肥功能、具有中耕除草功能、具有蔬菜收获功能的各种机具；
第二步、耕田播种
将具有旋耕起垄播种功能的机具与双动力拖拉机挂接，完成机械化耕作；接着在旋耕过的
地块上完成机械化起垄，控制畦顶宽1.2±0.02m、畦底宽1.3±0.02m、畦高15±1cm、沟宽30±0.02cm；之后播种，播种时的播幅与畦宽、畦间距相适，控制播种行距10±1cm，播种深度0.5±0.1cm；
第三步、耕作施肥
将具有耕作施肥功能的机具与双动力拖拉机挂接，完成机械化施加氮磷
钾复合肥；
第四步、虫害防控
作物出苗后，采用物理方法防控虫害；
第五步、中耕除草
作物生长中期，将具有中耕除草功能的机具与双动力拖拉机挂接，完成机械化对种植作物行间
杂草去除，控制碎草率≤10%、漏割率≤5%；
第六步、机械收获
作物成熟时，以蔬菜收获机替换除草还田机与拖拉机挂接，完成茎叶类蔬菜的机械化收获，控制茎叶收获高度10-40cm、损失率≤5%、茎叶破损率≤10%。
[0008] 本发明从农机农艺规范融合、生产装备可替换配置角度出发，给出了茎叶类蔬菜的机械化生产栽培模式，采用之后可以彻底解决蔬菜产业发展的难题。
[0009] 本发明进一步的完善是：所述双动力拖拉机包括安置在
履带底盘上的
机架，所述机架的前侧安置
发动机带动的机械变速箱，所述机械变速箱的输出端通过两侧的前离合装置与履带底盘两侧的前
驱动轮传动连接；所述机架的后侧安置分别通过后离合装置与履带底盘两侧的后驱动轮传动连接的
电机；所述机架前端的操控台分别铰装有主操作
手柄以及左、右分离的两换向操作手柄；所述主操作手柄的铰装轴分别径向延伸出一对前
摇臂和一对后摇臂；所述前摇臂的外端与前驱
连杆的上端铰接，所述前驱连杆的下端与前软索的一端拉头铰接；所述前软索的另一端拉头与前离合摆杆的一端铰接，所述前离合摆杆的另一端与铰装在前离合
支架的前拨叉连接，所述前拨叉具有使前离合装置与前驱动轮传动连接和传动分离两极限
位置；所述后摇臂的外端与后驱连杆的上端铰接，所述后驱连杆的下端与后软索的一端拉头铰接；所述后软索的另一端拉头与后离合摆杆的一端铰接，所述后离合摆杆的另一端与铰装在后离合支架的后拨叉连接，所述后拨叉具有使后离合装置与后驱动轮传动分离和传动连接两极限位置；所述换向操作手柄的铰装轴通过延伸臂与垂向连杆的上端铰接，所述垂向连杆的下端与所述机械变速箱的传动
齿轮正反转切换件铰接。
[0010] 这样，可以根据需要方便地通过操控主操作手柄，实现燃油发动机与电源之间的动力源互
锁性切换，从而可与多种作业环节机具配套，实现多功能机械作业，并且借助两相互分离的换向操作手柄，可以通过传动齿轮正反转的切换，实现两侧履带分别正向运行和反向运行，从而完成零半径转弯，使其具有十分理想的机动性能。
[0011] 本发明更进一步的完善是：所述蔬菜收获机支持架的下倾前端装有分行器、往复式
切割器，所述往复式切割器的上方衔接安装扭转输送装置的输入端；所述扭转输送装置的输出端下方安装下倾传输带，所述下倾传输带的输出端下方安置有序收集箱；所述有序收集箱装有一端承接在下倾传输带下、另一端倾斜延伸至箱底的
滑板，所述滑板的上方装有拨菜机械手；所述拨菜机械手包括水平
支撑于收集箱两安装侧板之间的上
传动轴和下
驱动轴以及由拨柄和下垂拨指构成的拨爪，所述上传动轴和下驱动轴分别径向延伸出传动
曲柄和驱动曲柄，所述传动曲柄的外端与拨柄的后端铰接，所述驱动曲柄的外端与连杆的一端铰接，所述连杆的另一端与拨柄的中部构成可锁定移动副。
[0012] 这样在收获时，茎叶类蔬菜在分行器的作用下被分成多行，经往复式切割器割断，由柔性爪拨菜盘旋转拨入，依次直立有序进到夹持输送带中，随着夹持的扭转逐渐由立姿倾倒成卧姿，并输出整齐有序落到下倾传输带上，送至有序收集箱上；由前置装置排列整齐的有序叶菜不断从有序输出端输出到滑板上，机械手双曲柄
连杆机构中的拨爪将做往复的拨菜运动，使有序叶菜保持整齐，逐渐有序入箱。由于本发明的滑板机械手结构不仅完全避免了现有技术叶菜入箱时的落差，而且避免了叶菜在滑板上堆积，保持叶菜分拨整齐达到箱内，因此有效保证了叶菜的最终收获
质量。
附图说明
[0013] 为了更清楚的介绍本发明，下面将结合附图对
实施例进行简单介绍。
[0014] 图1是本发明一个实施例的实施步骤示意图。
[0015] 图2是图1实施例中采用的双动力拖拉机立体结构示意图。
[0016] 图3是图2中的传动控制系统立体结构示意图。
[0017] 图4是图3传动控制系统与履带的传动关系示意图。
[0018] 图5是图3中离合装置动力分离状态立体示意图。
[0019] 图6是图3传动控制系统的软索连接关系示意图。
[0020] 图7是图1实施例中选用的具有蔬菜收获功能的机具立体结构示意图。
[0021] 图8是图7中的有序收集箱局部立体放大结构示意图。
[0022] 图中：1.机架；2.履带底盘；3.前驱动轮；4.高低档变速箱；5.后驱动轮；6.三点挂接系统；7.锂
电池；8.座椅；9.发动机；10.机械变速箱；11.主操作手柄；12.电机前进、转向手柄；13.电机；14.换向操作手柄；15’.前离合装置；15.后离合装置；前摇臂11-1’；前驱连杆11-2’；后摇臂11-1；后驱连杆11-2；
延伸臂14-1；垂向连杆14-2；传动齿轮正反转切换件14-3；
前离合支架15-1’；前离合固定盘15-2’；前离合摆杆15-3’ ；前软索15-4’；前离合支座
15-5’；前拨叉15-7’；前离合移动盘15-8’；
后离合支架15-1；后离合固定盘15-2；后离合摆杆15-3 ；后软索15-4；后离合支座15-
5；压簧15-6；后拨叉15-7；后离合移动盘15-8。
具体实施方式
[0023] 本实施例的茎叶类蔬菜全程机械化栽培模式以收获环节装备技术要求为导向，倒推耕种管环节装备技术要求，提出茎叶类蔬菜的标准化种植农艺为采用作宽矮畦，条播种植，再以栽培模式为引导选配合适的机械化设备进行相应的机械化作业，具体步骤如图1所示：第一步、设备配置——配备作为双动力拖拉机牵引动力的履带自走式双动力通用平台，以及借助模块化安装接口可与拖拉机连接的具有旋耕起垄播种功能的挂接式多功能西芹种植一体机（详见201510787869.X号中国
专利）、具有耕作施肥功能的耕作施肥一体机（详见201520795153.X号中国专利的机具部分）、具有中耕除草功能的立式旋耕除草机（详见201020259972.X号中国专利的机具部分）、具有蔬菜收获功能的茎叶类蔬菜收获机。
[0024] 第二步、耕田播种将挂接式多功能西芹种植一体机与履带自走式双动力通用平台挂接，完成机械化耕作；接着在旋耕过的地块上完成机械化起垄，控制畦顶宽1.2±0.02m、畦底宽1.3±0.02m、畦高15±1cm、沟宽30±0.02cm；之后播种，播种时的播幅与畦宽、畦间距相适，控制播种行距10±1cm，播种深度0.5±0.1cm。茎叶类蔬菜周年种植，一年四季都可以播种，因此此步骤的时间酌情确定，宜选择适合当地
气候环境、土壤条件的茎叶类蔬菜优质品种种植，保证
种子纯度，旋耕刀轴的作业速度根据土壤条件（如黏度不同）选择，机具保持匀速直线行驶作业，以降低耕深的不
稳定性，整地后田间应无明显漏耕、壅土、雍草现象，作畦作业时需保证畦平直和畦距的一致性。
[0025] 第三步、耕作施肥将耕作施肥一体机与履带自走式双动力通用平台挂接，完成机械化施加氮磷钾复合肥，以满足蔬菜生产必须的深施、条施、撒施作业要求。
[0026] 第四步、虫害防控作物出苗后，以25-30张/亩的
密度在田间悬挂500cm2黄色粘虫板，并以每30-50亩放置一盏诱虫灯的密度在田间布置诱光
波长380-420nm的频振式诱虫灯，分别白天和夜间诱杀
害虫。
[0027] 或者采用吸虫机（详见ZL201520893574 .6）、复合式害虫捕获机（ZL201711145111.1）
负压捉捕、复合诱杀害虫。
[0028] 这样可以发挥光电气色物理防治在病虫害防控中的作用，避免化学
农药使用，保证蔬菜产品安全。
[0029] 第五步、中耕除草作物生长中期，将立式旋耕除草机与履带自走式双动力通用平台挂接，完成机械化对种植作物行间杂草去除，控制碎草率≤10%、漏割率≤5%；可以根据残株、杂草的厚度酌情加挂
粉碎还田机具、调节粉碎次数，完成机械化粉碎还田。
[0030] 第六步、机械收获作物成熟时，将茎叶类蔬菜收获机前置连接于履带自走式双动力通用平台，完成茎叶类蔬菜的机械化收获，控制茎叶收获高度10-40cm、损失率≤5%、茎叶破损率≤10%。如收获草头、豌豆苗等蔬菜，可无序收获，而收获鸡毛菜、芦蒿等蔬菜，应有序收获。
[0031] 本实施例的履带自走式双动力通用平台如图2所示，履带底盘2上安置的机架1前侧安装位于座椅8下的发动机9通过高低速传动箱4带动的机械变速箱10，该机械变速箱10的输出端通过两侧的前离合装置15’与履带底盘2两侧的前驱动轮3传动连接。机架1的后侧安置分别通过后离合装置15与履带底盘2两侧的后驱动轮5传动连接的锂电池7供电的电机13。机架1前端的操控台分别铰装有主操作手柄11以及左、右分离的两换向操作手柄14，还有电机前进、转向手柄12。机架1的后端中部装有与各种机具连挂的常规三点挂接系统6。
[0032] 如图3和图4所示，主操作手柄11的铰装轴分别径向延伸出一对前摇臂11-1’和一对后摇臂11-1。前摇臂11-1’的外端与前驱连杆11-2’的上端铰接，前驱连杆11-2’的下端与前软索15-4’的一端拉头铰接；前软索15-4’的另一端拉头与前离合摆杆15-3’的一端铰接，前离合摆杆15-3’的另一端与铰装在前离合支架15-1’的前拨叉15-7’连接，前拨叉具有使前离合装置15’与前驱动轮3传动连接和传动分离两极限位置。
[0033] 后摇臂11-1的外端与后驱连杆11-2的上端铰接，后驱连杆11-2的下端与后软索15-4的一端拉头铰接；后软索15-4的另一端拉头与后离合摆杆15-3的一端铰接，后离合摆杆15-3的另一端与铰装在后离合支架15-1的后拨叉15-7连接，后拨叉15-7具有使后离合装置15与后驱动轮5传动分离和传动连接两极限位置。
[0034] 后离合装置15的具体结构参见图5和图6，包括固定于离合轴上的后离合固定盘15-2和活套在离合轴上后离合移动盘15-8，后离合移动盘15-8的内端抵靠在压簧15-6上，因此具有趋向与离合固定盘15-2
啮合位置，后离合移动盘15-8的外圆具有嵌入后拨叉15-7的滑槽，因此可以在后拨叉15-7的作用下沿离合轴滑移，在图5所示的传动分离和图3所示的传动连接两极限位置之间切换。前离合装置15’的具体结构与之相同，不重复描述。
[0035] 换向操作手柄14的铰装轴通过延伸臂14-1与垂向连杆14-2的上端铰接，垂向连杆14-2的下端与机械变速箱的传动齿轮正反转切换件14-3铰接。因此可以通过分别操控换向操作手柄14控制驱动系统内输出传动齿轮的正反转，进而通过控制左、右履带正反向行走，改变
转弯半径，以至实现零半径转向。而左、右推动电机前进、转向手柄12，可以控制一侧电机
输出轴正转，一侧电机输出轴反转，同样实现零半径转向。
[0036] 本实施例的通用平台采用油电双动力驱动，其中油传动部分由燃油发动机经传送皮带将动力传给高低档机械变速箱（调节变速箱动力输出轴高、低转速），高低档机械变速箱经传送皮带将动力传递给机械变速箱，机械变速箱与履带前端的驱动轮通过机械
离合器连接；电动传动部分由电机与履带后端的驱动轮通过机械离合器连接，锂电池为电机提供电源；发动机工作时，也可以为锂电池充电。主操作手柄通过软索拉线控制前、后驱动轮上离合器的分合，切断或接合动力，与操作手柄铰接的连杆采用联动设计，确保前、后端驱动轮始终仅有一端动力接合；前或后推动电机前进、转向手柄，控制左、右履带
驱动电机输出轴同步正转或反转，实现履带前进、后退行走。机械离合器也可以换成电磁离合器。
[0037] 由于履带自走式双动力通用平台前端具有连接蔬菜收获机接口，后端装配三点挂接系统，因此可以与多种功能机具配套，具有理想的通用性。与现有技术相比，本实施例的通用平台采用在同一个履带行走系统上，用前、后驱动方式集成油电双动力，通过操作手柄控制软索拉线伸缩，实现驱动轮输出动力的离合，具有
传动系统结构简单、双动力切换方便、作业速度连续可调、原地转向等优点，满足露地和设施作业要求。
[0038] 本实施例采用的茎叶类蔬菜收获机在201810143834.6号中国专利申请
基础上完善，既可推行，也可以方便地连接履带自走式双动力通用平台前端。参见图7、图8，支持架S4的下倾前端装有用于分隔切割区和未切割区的分行器S1、往复式切割器S2，往复式切割器S2的上方衔接安装扭转输送装置S11的输入端；扭转输送装置的输出端下方安装下倾传输带S9，下倾传输带的输出端下方安置包括有序收集箱S6在内的有序收集装置。
[0039] 扭转输送装置含有安装在往复式切割器上方间隔分布的从传动辊；从传动辊的辊轴垂直于倾斜支持架，成对分布在各平行分禾器后端两侧，且上端固定柔性爪拨菜盘；支持架的中部支撑有分别与成对从传动辊对应的一组成对的水平轴主传动下辊和主传动上辊，两成对的从传动辊分别与对应的成对主传动下辊和主传动上辊之间绕有成对的输送带；成对的输送带由起始的左右相邻夹持逐渐上升扭转为上下夹持。
[0040] 有序收集装置的有序收集箱S6装有一端承接在有序输出端下、另一端倾斜延伸至箱底J1的滑板J4，箱底J1被可抽插的隔板J2分隔成六个隔离腔，滑板J4的上方装有分别与各隔离腔对应的拨菜机械手S3。
[0041] 拨菜机械手S3包括水平支撑于收集箱两安装侧板S3-3之间的上传动轴S3-2和下驱动轴S3-4以及由拨柄S3-8和下垂的分叉拨指S3-10构成的拨爪S3-9。拨指S3-10外套软套。下驱动轴S3-4与驱动电机S3-1传动连接，再通过链条传动箱S3-11内的
链轮链条与上传动轴S3-2传动连接，从而可以同步旋转。
[0042] 上传动轴S3-2和下驱动轴S3-4对应各隔离腔的位置分别径向延伸出长度相等的传动曲柄S3-6和驱动曲柄S3-5，形成
曲轴状。传动曲柄S3-6的外端与拨柄S3-8的后端通过
轴承铰接，驱动曲柄S3-5的外端与连杆S3-7的一端通过轴承铰接，连杆S3-7的另一端通过滑套与拨柄S3-8的中部构成可锁定移动副，可以按需调整好拨爪S3-9的倾斜角度后借助
紧固件锁紧，使连杆S3-7与拨爪S3-9固连，从而构成平行双曲柄四杆机构。
[0043] 当茎叶类蔬菜收获机前行作业过程中，前方的茎叶类蔬菜不断向后方输送，经扭转输送带、平躺带至滑板后入箱，机械手主动将输送到滑板上的茎叶类蔬菜向后拨，在同步的双曲柄旋转运动过程中，拨爪由进入状态、拨菜状态、拨爪脱离状态，完成循环仿生拨送平面运动，使收获的茎叶类蔬菜整齐、有序的装入箱。试验表明，这样不仅与现有技术相比具有完全避免叶菜入箱时的落差、防止叶菜在滑板上堆积、保持叶菜分拨整齐达到箱内的显著有益效果，而且还具有如下优点：1）收集箱内的隔板用于分隔收集的茎叶类蔬菜，进一步保证了收集的茎叶类蔬菜整齐有序，当收集箱满可快速抽离隔板，更换空箱、节省换箱时间；2）连杆可调平行双曲柄四杆机构构成的机械手调整方便，适应性好，仿生效果佳；3）电机
直接驱动的曲轴状下驱动轴以及链传动的上传动轴不仅妥善解决了各机械手的运动干涉问题，而且双曲柄动力同步输出，使得各机械手运动稳定可靠，彻底避免了茎叶类蔬菜堆积在滑板上产生堵塞、损伤蔬菜的问题。
[0044] 总之，本实施例的茎叶类蔬菜全程机械化栽培方法从农机农艺规范融合、生产装备可替换配置角度出发，不仅提出茎叶类蔬菜耕整地和种植装备的“四度”作业规范，即以土壤碎度≥90%、作畦平度≤2cm、一定的畦面硬度和播种深度0.5cm为指标，要求保证畦形完整，畦沟回土、浮土少，畦面上层土壤细碎紧实，利于控制播种深度和出苗率、长势一致，下层土壤粗大松散、透气性好；而且对牵引动力和选用配套的收获机具分别进行创新改进，从而使机械化生产栽培模式和“四度”作业规范得以用来指导蔬菜耕整地、种植和高效收获，切实有效地解决蔬菜产业发展的难题。
