玉米穴盘钵苗取苗栽植机构参数优化与试验

针对玉米钵苗半自动移栽机人工投苗移栽效率低、劳动强度大等问题,为实现自动取苗作业,以玉米穴盘育苗方式为研究对象,自主研制一种基于非圆齿轮行星轮系传动的取苗栽植机构.移栽机构采用非圆齿轮行星轮系传动机构和栽植臂相结合方式,实现玉米钵苗自动取苗、送苗、栽植和回程4个动作.搭建试验台架,采用二次正交旋转中心组合优化方法,以移栽频率、夹苗片长度和钵苗株高为试验因素,取苗成功率和伤苗率为试验指标,对影响取苗移栽机构参数组合作优化试验.结果表明,移栽频率为40～45 r·min-1、夹苗片长度为94～103 mm、钵苗株高为170 mm时,取苗栽植机构取苗成功率达91.67％,伤苗率3.71％.研究满足移栽机构设计要求,为玉米穴盘苗取苗栽植机构设计解决自动取苗问题提供依据.同时,为全自动玉米钵苗移栽机研制提供新思路.     

玉米纸筒钵苗移栽机输送分苗装置性能研究

探讨自主研制玉米纸筒钵苗输送分苗装置作业性能及优化试验。采用二次正交旋转中心组合优化方法,以喂苗速度、分苗盘转速、纸钵间距为影响因子,分离率、工作效率为目标函数,对影响输送分离装置工作参数组合优化试验。结果表明,喂入速度为2.6~3.0 m·min~(-1)、分苗盘转速为16~19 r·min~(-1)、纸钵间距为13 mm时,分苗率达95%,工作效率达61个·min~(-1)。为玉米纸筒钵苗输送分苗装置设计,解决制约半自动钵苗移栽机钵苗自动喂入问题提供依据。     

油菜基质块苗移栽机倾斜式分苗装置设计与稳定性分析

针对传统移栽机在油菜移栽过程中苗块易翻倒导致分苗装置分苗失效的问题,设计了一种适用于油菜基质块苗移栽机的倾斜式分苗装置。分析了分苗装置结构组成与分苗过程,确定了分苗装置主要结构参数;构建了分苗过程依次连续输送和夹持分离阶段苗块力学模型,依据动力学分析明确了影响分苗稳定性的主要因素。分析得出,当苗块摩擦系数一定且同步带倾角在24.5°～35.0°时,有利于依次连续输送阶段苗块不翻倒;分苗夹持力越大,夹持分离阶段苗块分苗效果越优。优选得出分苗装置关键参数:同步带倾角γ为30°,分苗夹持力f_(j1)0.8 N,分苗气缸工作气压P为0.5～0.8 MPa。分苗装置分苗试验表明:苗块翻倒率为4.2%,分苗成功率为92.5%,满足油菜基质块苗分苗需求。     

水稻钵苗移栽机构的设计与试验

[目的]相较于毯状苗移栽,钵苗移栽能够提高水稻的产量和品质.移栽装置作为水稻钵苗移栽机的核心部件,其质量直接决定整机工作性能.结合钵苗移栽的特点,提出了一种新型的曲柄摇杆夹持式水稻钵苗移栽装置,为水稻钵苗移栽机的研制提供设计依据.[方法]设计了取秧机构、横向移箱机构和纵向送秧机构,通过SoildWorks建立了相应的虚拟模型,利用ADAMS软件对取秧机构的运动特性进行了仿真分析.试制了移栽装置样机,以漏拔率和伤秧率为指标进行了取秧性能试验.[结果]在ADAMS中对移栽装置进行运动学仿真,得出秧夹夹持点运动轨迹和位移曲线,且取秧机构在相应位置取放秧时,其左右秧夹夹持点之间距离分别为11.7 mm和0.5 mm.取秧性能试验,观测得到秧苗漏拔率(漏栽率)和伤秧率.随着取秧频率的增加略有增加,取秧频率为50次/min时取秧效果较好,移栽装置的伤秧率和漏拔率分别为2.14％和3.57％.[结论]曲柄摇杆夹持式水稻钵苗移栽装置各机构之间运动平稳,其取秧时伤秧率和漏拔率接近行业标准,基本满足移栽要求,后期将依照试验对机构进一步改进和完善,进而获得较好的移栽效果.     

蔬菜移栽机可调式喂苗装置设计与试验

【目的】为扩大移栽机适用性,实现对多种规格蔬菜穴盘苗的自动取喂苗作业,本文设计了一款蔬菜移栽机可调式喂苗装置。【方法】设计了带有可调节取喂苗爪的取喂苗臂,优化了喂苗爪的相关参数,并进行了运动学分析。通过调节取喂苗臂上的取喂苗爪数量及间距,选择不同的PLC控制程序,可以配套使用不同穴孔数的穴盘。通过对取喂苗工作过程分析,综合考虑影响喂苗成功率的关键性因素,以苗坨含水率、穴盘苗苗高、苗针入土深度为试验参数,选取72、105、128穴规格的生菜穴盘苗为试验对象,进行单因素试验和多因素正交试验,探究各因素对喂苗成功率的影响。【结果】当穴盘苗基质含水率(w)为40%、苗高为50 mm、入土深度为38 mm时,可调式喂苗装置的喂苗成功率最高,72、105、128穴生菜穴盘的喂苗成功率分别为95.83%、96.19%和96.48%。【结论】可调式喂苗装置设计符合蔬菜移栽机取喂苗的技术要求,移栽效果较好,可为通用全自动蔬菜移栽机的研制与开发提供参考。     

钵盘苗扇形齿轮式取苗机构的凸轮设计及试验

为实现2Y–2型半自动钵盘苗移栽机的自动化取苗,设计了一种由扇形齿轮、沟槽凸轮及伸缩式苗夹组成的钵盘苗自动取苗机构。由于核心部件沟槽凸轮的轮毂形状影响苗夹的运动轨迹,对其主要结构参数包括中心距、摆杆长度和极半径进行了设计计算。对影响机构取苗效果的入苗深度、安装角度、基质含水率和转速进行了正交试验验证。结果表明:当入苗深度为34 mm,安装角度为75°,基质含水率为22%,转速为18 r/min,钵盘苗的基质脱落量、断根总长度及漏苗率最小。     

番茄链式纸钵苗移栽机栽植机构参数优化试验

为提高番茄钵苗机械化移栽效率,以链式纸钵苗高速、有序、有效栽植为目标,设计一种分离辊角度可调差速式番茄链式纸钵苗移栽试验台。采用二次正交旋转中心组合试验,选取作业速度、开沟器入土深度和覆土镇压器夹角为影响因素,以钵苗直立度合格率和株距变异系数为评价指标,通过土槽移栽试验,研究栽植机构结构与作业参数对栽植机构作业质量影响。结果表明,作业速度0.6~0.68 m·s-1,开沟深度103~116 mm,覆土镇压器夹角为40°时,番茄钵苗移栽直立度合格率大于90%,株距变异系数小于10%,满足番茄钵苗移栽技术要求,为番茄链式纸钵苗移栽机研发提供参考。     

蔬菜钵苗自动移栽机送苗装置的设计与分析

农业商品化发展以及近郊农业的兴起,使得蔬菜种植范围不断扩大,蔬菜移栽机自动化发展水平不断提升。蔬菜钵苗自动移栽机原有的半自动工作方式效率较低,结合蔬菜钵苗自动移栽机特征,对送苗装置进行有效改进,提升其送苗速度,显得尤为必要。基于此,结合蔬菜钵苗自动移栽机送苗装置的实际情况,对装置进行设计,从而提升送苗速度和工作效率。     

用于甜菜自动移栽机的链式纸钵研究

采用育苗和移栽技术有机结合的系统思想设计出满足甜菜移栽农艺和高速自动移栽机技术要求的链式纸钵结构,研究了甜菜育苗用链式纸钵结构及其结合部结构参数优化组合。采用正交试验方法,以链式纸钵分离力和破损率为目标函数,以结合部的连接部长度、连接部数量和分离导引部长度为影响因素,对链式纸钵结合部结构参数进行优化研究。结果表明,链式纸钵结合部结构参数优化组合为连接部长度5 mm、连接部数量4个、分离导引部长度50 mm,为提高甜菜自动移栽机作业速度提供科学依据。     

单平行多杆式油菜钵苗移栽机构的设计及优化试验

为了解决黏重土壤油菜移栽时易出现钵体入土困难、栽植速度缓慢的问题,设计了单平行多杆式油菜钵苗推苗式移栽机构。该机构由曲柄摇杆机构和平行四杆机构组合而成。平行四杆机构上端短杆固定,长杆通过连杆与曲柄连接,并随曲柄的转动前后摆动,在开沟装置完成开沟后,从水平方向上将油菜钵苗进行推苗移栽。在曲柄长度为20 mm,转速为90 rad/min的条件下,通过建立运动学模型和开展Matlab运动仿真,对机构的杆件长度、前进速度等关键参数进行分析和优化,并通过正交试验得到最佳参数组合为：机具的行进速度0.4 m/s;平行四杆机构中长杆长度为400 mm;连杆长度为150 mm;连杆与长杆铰接点位于上端往下110 mm。根据程序数据显示,最优组理论株距为205 mm,推苗距离为70 mm。样机土槽试验表明,机具在实际作业中平均栽植株距为194.82 mm,与农艺要求的株距(200 mm)误差率为7.18%,运行稳定,移栽效果好。     

穴盘苗取投苗装置的设计与试验

设计了一个将蔬菜和烟草幼嫩脆弱型穴盘苗取出并投送至指定位置的机构,该机构包含定位输送装置与取投苗装置。在穴盘输送台上对生长至3~4片真叶的烟草穴盘苗进行取投苗试验,以伤苗率、取苗成功率、投苗成功率为评价指标,对取苗机构的电机转速、苗夹安装高度、机械手指的插入角度等进行了单因素试验与多因素正交试验。单因素试验结果表明,取苗机构的电机转速为120 r/min时,伤苗率为1.5%,取苗成功率为92.5%,投苗成功率为93.12%;苗夹的安装高度为90 mm时,伤苗率为1.32%,取苗成功率为91.2%,投苗成功率为94.45%;机械手指的插入角度为7°时,伤苗率为1.28%,取苗成功率为93.35%,投苗成功率93.1%。正交试验结果表明,取苗机构的电机转速为120 r/min,苗夹的安装高度为90 mm,取苗爪的插入角度为7°时,为最优组合,伤苗率为1.8%,取苗成功率为94%,投苗成功率为96.9%。     

基于Matlab的油菜移栽机栽植机构运动学建模与分析

针对自制油菜移栽机栽植机构作业质量差的问题,利用Matlab语言建立了栽植机构的运动模型,分析机构参数对作业性能的影响。结果表明,大、小曲柄的长度及2曲柄的夹角和摇杆的长度对机构的作业性能有重要影响。根据这些参数对作业轨迹曲线的影响趋势,寻找到一组较优化的机构参数。当轨迹高度为181 mm、株距为240 mm时,入土轨迹与出土轨迹的重合度好,出土轨迹基本保持竖直,在投苗点附近时,栽植器的最大速度为0.048 m/s,其姿态保持与水平面垂直,加速度的波动范围小,能满足油菜移栽的要求。     

微波干燥过程中木材内部水分移动机理初探

该文通过测定木材微波干燥过程中内部的温度、压力和分层含水率,着重研究了在微波干燥过程中木材内部温度、水蒸气压力和水分分布状态与变化情况.通过对其相互关系的理论分析,得出了以下研究结果:在微波干燥过程中,木材内的温度分布比较均匀,但在干燥的后期,木材内温度分布的不均匀性有加大的趋势;随着干燥的进行,木材内部含水率梯度逐渐减小,含水率分布更加均匀;在木材干燥的初期,木材表面有水分“积聚”现象;在功率1000W条件下,测定规格300mm×100mm×60mm试材内部压力,纤维长度方向木材内部最大压差为20.1kPa,厚度方向木材内部最大压差为17.9kPa,表明木材微波干燥过程中在厚度和长度方向分别存在明显的蒸汽压力梯度.     

钵体苗带式供苗移栽机的设计与试验

针对目前移栽机通用性差,造价高,不利于推广应用等问题,设计一种由输送带喂入钵体苗并输送钵苗的移栽机,重点设计一种开沟植苗器。该开沟植苗器集扶苗、导苗和开沟功能于一体,主要由扶苗板、导苗通道和改进的靴型开沟器组成。扶苗板由2块薄板组合而成,可根据钵苗大小调整扶苗板位置、角度及长度,使处于最佳扶苗状态,保证钵苗竖直进入导苗通道;开沟器开出横截面近似V型沟壑,有利于钵苗竖直下落至沟壑时立正扎稳。在温室内进行移栽甘蓝和玉米的试验,结果表明:前进速度为0.254m/s时,株距变异系数25%,移栽直立度合格率90%。该移栽机结构简单,移栽行距、株距可调节;对不同农作物钵苗具有一定的调节适应性。     

气力集排式油菜精量排种器的排种过程分析

为探明气力集排式油菜精量排种器的排种过程,分析了排种过程中充种、护种、投种等各阶段种子的运动规律,以不同阶段中吸附力的变化为基础,观察了排种器的结构参数和工作参数对排种过程的影响,进而建立了排种器各参数与吸附力之间的关系式以及种子的运动学模型。     

气动式水稻株间机械除草装置研制

目的 针对水稻株间机械除草自动化程度低、难度大的问题，在机器视觉识别定位技术研究的基础上，研制一种气动式水稻株间机械除草装置。方法 采用机械设计理论、离散元动力学仿真方法结合田间试验，研制出气动式水稻株间机械除草装置。首先对气动式株间除草机构的结构进行设计，运用运动学方程计算并确定机构的几何参数，通过Pro/E运动学仿真验证机构的可行性；然后对除草刀齿与水田土壤的相互作用过程进行仿真，并对仿真结果进行验证试验；最后进行田间试验验证整机工作性能，并利用三因素五水平二次旋转正交试验对影响除草率与伤苗率的工作参数进行分析。结果 气动式水稻株间除草机构连杆长35.00 mm，摆杆长72.24 mm，除草部件到回转中心水平距离为84 mm，垂直距离为191 mm。离散元动力学仿真分析表明，倾角为10°的弯齿刀除草刀齿与土壤的接触阻力较小，阻力平均值为3.12 N，且对土壤的扰动程度较大，受影响的面积达149.69 cm²。田间试验中，在机具前进速度0.25 m/s、气缸伸缩速度0.45 m/s和除草深度2.5 cm的工作参数下，平均除草率为83.91%、伤苗率为3.63%。结论 该机具满足除草率大于80%、伤苗率小于4%的设计要求，能够满足水稻株间避苗除草的作业要求。     

棉花裸苗移栽机自动送苗机构的设计与仿真分析

为解决当前棉花裸苗移栽机缺少自动送苗机构和移栽漏苗问题,针对富来威2 ZQ4型半自动棉花裸苗移栽机,设计了一种能自动完成棉苗的横向输送和纵向输送的自动送苗机构,并在此基础上设计了空苗检测控制系统。当检测系统检测出苗盘空穴时,控制系统控制送苗机构加速运动,使取苗机构的机械手能够正常取苗,减少棉苗漏栽。通过运动仿真分析,所设计机构的运动轨迹为"弓"字型,送苗间隔时间为1.6 s,能够满足棉花裸苗移栽的要求。     

油菜钵苗移栽机成穴器外形优化试验研究

为了降低油菜钵苗移栽机成穴器的入土阻力及穴内回土量,根据油菜钵苗移栽的农艺要求,结合垂直入土成穴作业的特点,开展了成穴器外形优化研究。以油菜钵苗移栽机成穴器外形（方锥台形、圆柱台形、正菱台形）、下端尺寸、入土深度为试验因素,利用离散元法对成穴过程进行仿真分析,以成穴器的入土阻力与穴内截面回土系数为指标评价各试验因素对成穴作业质量的影响。仿真结果表明,较优的成穴器外形为圆柱台形,所成孔穴上端尺寸为72 mm,有效深度为43 mm,入土阻力为62.8 N,穴内截面回土系数为0.07。结合物理试验对成穴器作业性能进行验证,结果表明,孔穴上端尺寸、有效深度、入土阻力和穴内截面回土系数的试验结果与仿真结果之间的误差平均值分别为5.7%、6.9%、5.3%、22.2%。结果表明,优化后的成穴器外形及参数组合合理,所成孔穴满足设计要求。