砧木上苗定位机构吸附块仿真设计与性能试验

为解决嫁接机人工上苗过程中砧木子叶损伤和叶柄劈裂问题，采用正压气流压苗和负压吸附定位原理，设计一种辅助自动上苗作业的砧木上苗定位机构。通过建立机构有限元分析模型，在给定边界约束条件下利用CFD软件对吸附块内部气流场进行动力学仿真，获得气室内部流场分布情况及各因素对砧木子叶吸附力的影响。采用仿真正交试验对吸附块结构参数进行优化设计，确定吸附块各因素对吸孔平均吸力影响的主次顺序依次为出口负压、吸孔直径、吸孔深度；当吸附块出口负压3 kPa，吸孔直径1 mm和吸孔深度4 mm时，吸附块对子叶具有较好的吸附能力。上苗试验结果表明：该机构对白籽南瓜子叶吸附成功率为96.67%，压苗成功率为99.33%，综合上苗成功率为96.03%，伤苗率仅为0.67%，作业性能满足嫁接机自动上苗作业要求。子叶吸附失败原因是子叶方向和上苗高度控制不准确，以及子叶展角过小导致叶柄劈裂。吸附块作业面仿形和结构参数仿真试验对提高砧木柔性和安全上苗具有重要意义，大幅缩短了吸附块设计周期，研究结果为解决嫁接机自动上苗问题提供理论依据和设计参考。     

斜插式蔬菜嫁接机砧木夹持机构研制与试验

针对传统嫁接机采用整体式夹持片作为砧木夹持机构无法矫正砧木苗弯曲度而造成砧木苗夹持损伤,夹持力无法调节的缺点,该文以葫芦苗作为试验对象,在分析了葫芦苗结构参数和力学特性的基础上,设计开发了一种应用于斜插式蔬菜嫁接机并通过凸形和凹形夹持片交叉夹紧、夹持机构厚度和夹持力大小可调的砧木夹持机构,并确定了该机构的主要结构参数。试验结果表明,与普通夹持机构相比,该机构对砧木苗具有较好的导向作用,能较好地矫正砧木苗的弯曲状态,夹持成功率达到100%,提高了13.3个百分点,伤苗率仅为1.67%,比普通夹持机构减小了11.63个百分点,所设计的嫁接机砧木苗夹持机构是可行的。该研究可为蔬菜砧木苗嫁接机的设计提供参考。     

斜插式嫁接机砧木子叶气吸夹结构及作业参数优化试验

针对目前插接式瓜类自动嫁接机作业过程中,砧木夹持采用的压苗机构,普遍存在机构复杂、机构动作耗时影响作业生产率等问题,开发了一种砧木子叶气吸夹。该文以瓜类嫁接生产中常用的黑籽南瓜砧木标准苗和黄瓜接穗标准苗为作业对象,通过砧木子叶展平特性测定和气吸夹结构与作业参数优化试验研究,确定了气吸夹的优化结构与作业参数,并在2JC-600B型斜插嫁接机上进行了带压苗机构砧木夹与砧木子叶气吸夹性能对比试验。结果表明:在气源工作压力0.25 MPa、吸孔直径4 mm、吸孔距生长点距离30 mm时,气吸夹展平子叶成功率可达100%;与压苗机构砧木夹相比,采用气吸夹可减轻操作者熟练程度对嫁接机作业性能的影响,提高子叶展平成功率和嫁接成功率,对于熟练操作者,在满足嫁接作业质量要求的情况下可减少砧木上苗作业时间1 s,使嫁接生产率由514株/h增至600株/h,提高16.7%。该研究结果可为斜插式嫁接机的开发设计提供参考。     

甜瓜贴接嫁接机切削装置工作参数优化与试验

为提高嫁接成活率并解决用工短缺的问题,全自动嫁接机的研发已成为当前热点。该文设计了甜瓜贴接嫁接机的关键部件嫁接苗切削装置,并采用试验方法对该装置的最佳工作参数进行了优化试验。论文在研制出切削装置样机的基础上,以典型的甜瓜嫁接苗为研究对象,选取切削角度、切削半径和切削高度作为试验因素,以砧穗嫁接贴合百分比为试验指标,进行嫁接苗切削装置作业性能的单因素和二次回归正交试验,确定了该装置的最优工作参数,并进行了试验验证。试验结果表明,嫁接苗切削装置的工作参数为切削角度-9°、切削半径39 mm、切削高度30 mm时切削装置切削效果最好,砧穗嫁接贴合百分比为98.2%,可以保证较高的嫁接成活率。切削装置可以成功地完成甜瓜嫁接苗的切削,满足设计要求。该研究为蔬菜全自动嫁接机的研制与开发提供了参考。     

瓜类蔬菜嫁接砧木生长点去除机构设计与试验

针对现有瓜科嫁接机砧木生长点去除不干净,以及生长点去除过程中砧木苗易损伤的缺点,该文以葫芦苗为试验对象,通过瓜科蔬菜砧木苗生长点去除理论运动轨迹分析和对生长点去除机构的动力学分析,设计开发了一种应用于瓜科蔬菜嫁接的生长点去除机构,该机构利用模仿人工方法通过手指去除生长点的原理,采用曲柄连杆机构外加柔性手指,实现生长点的去除。试验结果表明,砧木苗在13~17 d培育期间内,所设计的机构能较好地去除砧木苗生长点,去除成功率达90%以上,伤苗率小于5%,所研发的瓜科蔬菜嫁接砧木生长点去除机构是可行的。该研究可为解决蔬菜嫁接砧木苗生长点去除困难提供参考。     

不同嫁接砧木对旱砂田西瓜生长及品质和产量的影响

近年来宁夏旱砂西瓜产区嫁接栽培迅速发展,但砧木品种繁杂。为筛选出适宜宁夏的旱砂西瓜嫁接砧木品种,选用10个南瓜砧木品种,观察了不同砧木对旱砂田西瓜生长、果实品质及产量的影响。结果表明,采用宁砧1号、宝根103、金城雪峰嫁接的旱砂西瓜折合产量较高,分别为42 470.37 、41 877.78、41 844.44 kg/hm2。宁砧1号嫁接的旱砂西瓜果皮硬度、果肉硬度、果实纵径最高,皖砧2号、宝根103、思状7号嫁接的旱砂西瓜果皮较厚,金城雪峰嫁接的旱砂西瓜果实中心可溶性固形物含量及总糖含量最高,宝根103嫁接的旱砂西瓜果实边缘可溶性固形物含量及总酸含量均高于其他砧木,宁砧1号嫁接的旱砂西瓜果实Vc含量均显著高于其他砧木。综合考虑认为,砧木品种金城雪峰、宝根103、宁砧1号对提高旱砂西瓜品质和产量的效果最好。     

瓜类蔬菜斜插式嫁接砧木子叶自适应压持机构设计与试验

针对现有瓜类蔬菜嫁接机在砧木子叶压持过程中容易导致子叶根部折断,或由于压持力过大导致砧木子叶损伤等问题,以葫芦苗为试验对象,通过测定砧木苗子叶特征参数,设计制作了一种适用于瓜类蔬菜嫁接的砧木子叶压持机构,压持机构中的仿形垫块形态曲线与砧木苗子叶自然形态接近,防止子叶根部折断;在子叶压持过程中,压持机构的压辊能在仿形自适应垫块上自动滑移以实现压紧力自动调节,避免砧木子叶表面损伤。取60株苗龄15 d的葫芦苗进行子叶压持试验,并与没有加仿形垫块的砧木子叶压持机构进行比较,试验结果表明:加仿形垫块的压持机构子叶压持成功率为100%,无子叶根部折断和子叶表面损伤现象,生长点去除率达到98.3%,说明所设计的子叶自适应压持机构是可行的,该研究为解决蔬菜嫁接砧木子叶压持提供了设计参考。     

露地小型西瓜产量品质砧木效应的综合评价

为综合评价露地小型西瓜产量品质的砧木效应,以接穗京颖-6自根苗为对照,研究南瓜砧和葫芦砧分别嫁接同一接穗品种后,不同嫁接组合的幼苗质量、植株长势、产量、果实性状和品质变异特征。结果表明,所有砧木的嫁接成活率均高于90%,供试南瓜砧中幼苗质量以兴盛和铁砧尔帝较好,葫芦砧以强根和京欣砧1号表现较好。嫁接成株长势和产量也因选择砧木不同而表现不同,其中南瓜砧嫁接植株长势较强,产量较高,最低增产率也达17.0%;葫芦砧嫁接植株长势和产量变异较大,强根增产率达49.4%,但京欣砧王单位产量较对照低12.3%,且嫁接对小型西瓜果实特性及果实营养品质的影响显著。构成小型西瓜果实品质相关指标的综合评价结果表明,仅2个南瓜砧和4个葫芦砧嫁接果实品质优于自根苗。综上,供试南瓜砧均显著提高了小型西瓜的产量,但多降低了果实品质;葫芦砧中仅强砧和京欣砧1号嫁接西瓜的产量有所提高,且果实品质有所改善。本研究为嫁接小型西瓜优质高产栽培提供了理论依据。     

青钱柳砧穗及品系嫁接亲和力初探

2015—2016年,为探讨解决青钱柳砧穗组合及嫁接方法等繁育难题,选择枫杨、胡桃2种砧木,以青钱柳为接穗,通过不同砧穗嫁接配组及3种嫁接方法进行试验,测定分析砧穗的亲和力。试验结果初步表明:(1)以核桃为砧木,嫁接青钱柳a、b、c品系都不能成活;(2)以枫杨为砧木,嫁接青钱柳a品系不能成活;(3)以枫杨为砧木,嫁接青钱柳b品系,有一定的亲和力,没有成活率;(4)以枫杨为砧木,嫁接青钱柳c品系,亲和力强,成活率高;(5)以枫杨为砧木,采用劈接方法嫁接青钱柳,成活率高,采用枝接方法成活率次之,采用芽接方法成活率极低。     

基于机器视觉的幼苗自动嫁接参数提取

为提高果蔬嫁接机器人的自动化水平,该文提出一种基于机器视觉用椭圆拟合的方法恢复幼苗叶面并提取用于机器人自动嫁接的参数的方法。俯视采集幼苗图像,提取叶面轮廓并根据轮廓上的拐点对组合相同叶面上的轮廓弧段。应用椭圆拟合的方法参数化叶面形状,提取幼苗的叶面参数,包括生长方向、生长点和叶面面积。再由生长点准确定位培育幼苗的穴孔位置,从而为砧穗配对和取苗定位提供依据。试验结果表明提出的算法能够克服叶面相互遮挡的问题,幼苗识别且定位的成功率达到97.5%,能满足嫁接机器人自动作业的要求。     

2JC-500型自动嫁接机西瓜苗嫁接效果生产试验

为了解2JC-500型自动嫁接机嫁接西瓜苗的生产效果及其影响因素,进行了西瓜机械嫁接育苗的生产试验,并测定了嫁接用苗形态对嫁接机嫁接效果的影响。试验结果表明,砧木瓠瓜苗子叶展开角小于45°、接穗西瓜苗胚轴弯曲和子叶不对称于胚轴的情况会分别显著地影响砧木机械打孔和砧穗对接的作业质量;当砧木子叶展开角大于45°,接穗西瓜苗胚轴不弯曲且子叶对称于胚轴时,机械嫁接育苗生产中嫁接机的嫁接成功率可大于90%,2JC-500型嫁接机作业生产率可达450株/h。     

蔬菜嫁接苗高速切割装置设计

针对现有嫁接机存在技术不成熟、价格较高、难以大规模推广应用的问题,提出一种采用高速蔬菜苗切割输送装置配合人工嫁接的新型嫁接模式。蔬菜苗高速切割输送装置包括穴盘输送装置、拨苗装置、切割装置和蔬菜苗输送装置等。根据切割装置结构和工作原理,分析了穴盘输送速度、拨苗轮转速和切割频率之间的关系,并进行了试验研究。试验结果表明:切割装置采用成排连续切割的方式,其蔬菜苗切割效率达到37 000株/h,能够满足嫁接流水线37个人工嫁接工位的用苗需求,达到了30工位的设计要求;刀具切割频率、拨苗轮转速需要匹配穴盘输送速度才能获得最小伤苗率和最优切割成功率。该装置的研制为规模化嫁接苗的生产提供了一种高效率、低成本的人机协同生产方式。     

流水线式茄科嫁接机砧木切削机构的试验研究

为有效提高茄科蔬菜嫁接机的作业生产率,该文提出了一种流水线式多工位机械嫁接作业方法,针对流水线作业特点,设计了可完成横向与纵向切削的砧木切削机构。试验结果表明,当砧木直径为4mm、扶苗带拉伸率为200%、砧木对位座工作面角度为90°时,扶苗成功率达到95%;当切刀厚度为1.8mm、切刀滞留时间≥0.8s时,砧木切口宽度达到最大;为保证接穗顺利插入砧木的切口中,在嫁接机的对接上夹工位需设置接穗导入装置。与人工作业相比,砧木切削机构作业速度显著提高、作业质量稳定。     

宽皮柑橘贮藏用薄膜包装机的设计与试验

宽皮柑橘在入库贮藏前需要用薄膜袋包装以延长货架期，为了代替人工操作实现自动包装，该研究打破传统的套袋包装模式，采用上、下双层膜，结合热封切机构，设计了一种新型的四边封口制袋包装机。该机主要由双排进料装置、送膜装置、封切升降装置、组合封切装置组成。利用封合后的前膜带动后膜的方式送膜，避免了薄膜撕裂；采用半球形结构承载宽皮柑橘，可实现多排多列果实的连续制袋包装；通过ADAMS软件对以曲柄滑块机构为主体的升降装置进行运动学分析，配合内置弹簧刀架中弹簧的压缩与放松，在升降装置不停止的情况下，研究电机转速与热封时间的关系，确定电机转速为20 r/min。以温州蜜柑为对象进行试验，结果表明：宽皮柑橘薄膜包装机的包装率为98.6%，优质率为93.3%，包装效率为97.6个/min，实现了贮藏用果实的自动套袋包装。研究结果可为宽皮柑橘贮藏用薄膜包装机的研制与优化提供参考。     

甘蓝切根作业力学分析与参数优化

为获得甘蓝切根作业的最优切割要素组合,降低切根过程中的切根反作用力,该研究设计了一种可调式切根装置。首先基于显式非线性动力学分析理论建立切根作业数值模型,对双圆盘切刀切割甘蓝根茎的过程进行数值模拟,揭示切根作业力学机理,确定分力Fy可近似为切根力,切根反作用力Fy′为试验数据采集对象。并通过单因素试验研究,得到单个因素对切根反作用力的影响规律。进一步利用二阶正交旋转组合多因素试验,研究切刀转速、切割位置、行走速度、切刀重叠量和俯仰角度对最大切根反作用力的影响,并采用响应曲面法进行参数优化,建立最大切根反作用力与各因素之间的数学关系模型。结果表明,最优的切割要素组合为切刀转速200 r/min、切割位置17 mm、行走速度0.26 m/s、切刀重叠量22 mm、俯仰角度11°;此时最大切根反作用力为-22.5 N。在优化参数组合下进行验证试验,得到的最大切根反作用力为-21.8 N,切根合格率为96%。该研究可为甘蓝联合收获机切根装置的设计与改进提供理论依据和参考。     

电磁力在蔬菜自动嫁接机上的应用

为进一步提高嫁接作业生产率并简化机构,在瓜科蔬菜插接式嫁接机上采用电磁力作为主要驱动力,进行了嫁接作业用电磁铁性能、电磁铁阻尼器性能及嫁接机作业性能等试验研究。试验结果表明在使用阻尼器的条件下,电磁力插接式嫁接机可实现正常嫁接作业;与凸轮杆件机械传动方式相比,嫁接机的嫁接作业生产率可提高近43%,并且其综合嫁接成功率可以保持在90%以上。但是,电磁力插接式嫁接机连续作业1 h后,电磁铁线圈升温会导致电磁铁的电磁力下降20%左右,应在设计选型时考虑这个因素。