水稻钵苗纵向送秧装置的设计与试验

为满足水稻钵苗移栽机送秧装置精准稳定的送秧要求,设计一种新型纵向送秧装置。此装置采用链轮驱动,通过弹簧钢丝拨动钵盘实现纵向送秧,提高纵向送秧的精度和稳定性。分析新型纵向送秧驱动机构的工作原理,建立秧箱链轮机构的运动学模型,并通过Matlab软件优化出一组设计参数。设计并研制纵向送秧装置试验台,进行纵向送秧精度测试试验以及取苗试验。试验结果表明:纵向送秧的偏差量在±2 mm范围内,且多次试验没有产生累积偏差,符合设计要求;试验台的最低取苗成功率为91.37%,新型纵向送秧装置送秧效果良好,结构设计可行。     

水稻钵苗有序抛秧机精准送秧装置设计与试验

为满足水稻钵苗有序抛秧对送秧装置提出的精准、稳定、可靠的送秧要求,设计一种新型的送秧装置。该装置基于可降解钵苗盘整排送秧,在取苗过程中秧盘无需横向移动,采用鼠笼式平送机构、凸轮摇杆机构、四杆机构以及单向离合器机构相组合,提高了纵向送秧的精度和稳定性。针对可降解钵苗盘对纵向送秧提出的要求,完成关键部件的设计;对纵向送秧装置工作原理进行分析,建立纵向送秧机构运动学模型,并进行虚拟仿真分析,验证设计的可行性;试制加工纵向送秧装置,并进行试验验证。试验结果表明:设计的纵向送秧装置单次送秧出现一定的误差,但误差在2 mm以内,且未出现累计误差和漏送的问题。     

棘轮齿轮式水稻钵苗移栽纵向送秧机构设计与试验

为了研究棘轮齿轮式水稻钵苗移栽纵向送秧机构的可行性,分析了水稻钵苗移栽纵向送秧机构的工作原理和棘轮齿轮式机构的传动特性,针对高速回转式水稻钵苗移栽机送秧机构需满足传动平稳、传动比精确、工作可靠性好、作业中没有积累误差、振动和噪声小的特点,设计棘轮齿轮式水稻钵苗移栽纵向送秧机构,对其结构设计中的重要几何参数建立了数学模型,进行了优化,采用CAD/CAE软件建立虚拟模型。对该机构进行了台架试验,结果表明,该种传动形式的纵向送秧机构能够满足高速回转式钵苗移栽机的工作要求,为研发高速回转式钵苗移栽机纵向送秧机构提供了理论和实践依据。     

一种钵式水稻插秧机

针对传统插秧机伤秧率高的问题,研制一种钵式水稻插秧机。该钵式水稻插秧机通过增加取秧机构,实现按钵取苗,大幅度降低伤秧率。从钵式水稻插秧机的总体构造入手,介绍其关键部件送秧机构和取秧机构的工作原理,设计横向、纵向送秧机构和再定位机构,并确定送秧机构的关键参数。田间试验表明:该钵式水稻插秧机工作可靠,不仅较好地满足农艺技术要求,而且提高整机的栽植质量。     

旋转式水稻钵苗移栽机构移栽臂设计与试验

旋转式水稻钵苗移栽机构移栽臂是移栽作业的执行部件,控制取秧和推秧动作,直接影响移栽机构取秧和推秧的成功率。针对原水稻钵苗移栽机构存在取秧时间长、成功率偏低,无推秧装置、推秧效果差等主要问题,对其移栽臂结构进行改进设计,优化凸轮机构,减小凸轮推程运动角,增加推秧装置。建立机构虚拟样机,研制机构物理样机,开展机构虚拟运动仿真和高速摄像运动试验。比较虚拟仿真和高速摄像试验移栽机构夹取秧苗时间的缩短情况,结果基本一致,表明移栽臂的改进设计是正确和合理的。开展安装不同凸轮机构和有无推秧装置的移栽机构的取秧试验,改进后的机构取秧成功率和推秧成功率分别为94.3%和98.6%,远高于改进前的82.9%和88.6%,表明改进后的机构能够更好地满足水稻钵苗移栽工作要求,且具有很好的工作性能。     

高速水稻插秧机四轴移箱机构原理设计

移箱机构是水稻插秧机的重要组成部分，无论何种插秧机都必须有与其功能相配的移箱机构。本文设计了一种能与旋转式分插机构高速水稻插秧机相配套的移箱装置。该移箱装置能为高速水稻插秧机定时、定量的进行横向和纵向送秧．并给分插机构提供可靠的动力。利用虚拟样机技术，本文还构造了四轴移箱机构的虚拟样机。     

番茄钵苗移栽探出式取钵机构设计与试验

为了降低番茄钵苗移栽过程取钵机构对秧苗钵土根系的损伤,同时避免机械式钵苗移栽机构设计特殊取苗轨迹与姿态的优化难题,提出了一种可与系列移栽机构配合使用的番茄钵苗探出式取钵机构,实现取苗各关键位置机构秧针以固定角度完成探出入钵、移动送苗及收回推秧工序。根据钵苗移栽取钵过程分析与设计要求,建立了探出式取钵机构力学分析模型,并获得影响秧针扎入钵土时驱动杆受最小驱动力的因素。基于Matlab App Designer平台开发了取钵机构计算机辅助分析设计软件,获得满足番茄钵苗移栽要求的取钵机构设计参数集。采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以驱动杆斜杆夹角、钵体含水率、入钵深度为试验因素,以钵体完整率和取苗成功率为评价指标,试制样机并搭建台架实施参数组合优化及验证试验,结果表明：探出式取钵机构可有效地配合取苗机构完成各项性能工作要求,在参数组合为驱动斜杆间夹角112°、钵体含水率57.5%、入钵深度28.4mm时作业效果最佳,钵体完整率为96.44%,取苗成功率为97.06%,满足钵苗移栽作业性能。     

查苗取样装置设计

正插秧机是将水稻植入稻田中的一种农业机械。插秧机的工作原理因结构不同而各有差异,但基本流程大致相同。其原理为:秧苗以秧块的状态放入秧箱,随秧箱作横向移动,横向移动距离为移距。使栽植臂纵向逐次分格纵向取走一定数量的秧苗,纵向取秧距离为取秧深度。在插秧机推秧机构、传送机构行程作用下,按农艺要求将秧苗插入水田中。根据水稻插秧机标准GB/T6243-2003《水稻插秧机试验方     

夹钵式水稻钵苗移栽机构设计与试验

针对夹苗式水稻钵苗移栽机构取苗易失败,以及推秧爪推秧不充分影响钵苗直立度等问题,根据水稻钵苗移栽机构的工作要求,提出了一种夹钵式水稻钵苗移栽机构。基于Visual Basic 6. 0开发了移栽机构辅助分析优化软件,分析了主要参数对移栽轨迹的影响,通过人机交互方式得到了一组满足移栽工作要求的机构参数。根据得到的机构参数,完成移栽机构的结构设计,进行了移栽机构的虚拟仿真分析,验证了移栽机构理论设计的正确性。设计了水稻钵苗移栽试验台并进行了移栽机构取苗试验,移栽机构回转速度设定为50 r/min时,平均取苗成功率为93. 06%,当转速为80 r/min时,平均取苗成功率为88. 89%,取苗成功率随着转速的提高而降低。研究表明,该机构具有较高的取苗效率和取苗成功率,可应用于水稻钵苗移栽机。     

三臂回转式水稻钵苗移栽机构反求设计与试验

针对前期正向设计得到的三移栽臂水稻钵苗移栽机构应用中存在绝对运动轨迹回程段前倾造成秧苗回带,以及推苗角偏小造成推苗直立度差的问题,提出一种基于局部运动轨迹的反求设计方法完成三臂回转式水稻钵苗移栽机构设计。首先,分析机构绝对运动轨迹和相对运动轨迹之间关系,结合原机构存在的问题预设局部较理想绝对运动轨迹回程段轨迹、取推苗角,确定移栽机构局部相对运动轨迹关键位置点,应用三次非均匀B样条曲线拟合生成相对运动轨迹;然后,建立基于相对运动轨迹的移栽机构反求设计模型,开发了基于Matlab的反求设计辅助分析软件,优化获得满足设计目标的移栽轨迹和机构参数;最后,对三臂回转式水稻钵苗移栽机构进行了结构设计、虚拟仿真与样机试验,结果表明：仿真轨迹、样机试验轨迹与理论计算轨迹基本一致,且移栽臂推秧角较原机构增大了9.08°以上、绝对运动轨迹回程高度大于120 mm、取推苗角度差与秧箱实际安装角误差控制在±2°以内,满足水稻钵苗高直立度移栽要求,验证了所提出方法和三臂回转式水稻钵苗移栽机构设计的正确性。     

机械取喂苗装置驱动机构的设计与试验

针对半自动移栽机作业过程中人工取投苗劳动强度大、效率低等问题,设计了一种机械取喂苗装置,并根据机械取喂苗装置的设计要求,对装置关键部件进行分析与计算,确定其主要结构参数。借助SolidWorks软件对其进行运动学仿真分析,仿真结果满足设计要求。试制机械取喂苗装置进行试验,结果表明:当取苗速度为80株/min时,其取苗、投苗成功率均高于90%,符合机械化取投苗工作要求。     

穴盘苗全自动移栽机运动协调控制系统设计与移栽试验

为实现穴盘苗全自动移栽机取苗、移盘和植苗动作驱动系统的分离,简化移栽机机械传动系统结构,以提高其可靠性和作业质量,基于PLC设计了一套穴盘苗全自动移栽机运动协调控制系统,并进行了实际移栽试验。试验结果表明:在运动协调控制系统的控制下,实现了步进电动机驱动苗盘横向进给运动、伺服电动机驱动取苗机械手纵向往复运动、取苗机械手气动垂直取/放苗动作和气动喂苗动作的控制及其与机械驱动植苗动作的同步配合,穴盘苗全自动移栽机可以实现40株/(min·行)的取/放苗速度,在整机单行移栽39.9株/min的平均移栽速度下,样机完成取/放苗过程并最终将钵苗成功喂入栽植器的喂苗成功率达到96.9%。     

水稻钵苗有序移栽试验装置的研究

为了研究水稻钵苗有序移栽的可行性,给水稻钵苗有序移栽机的研制提供工艺参数,以YP450C水稻插秧机为机体,确定了钵苗移栽工作部件及其传动系统,研制了水稻钵苗有序移栽试验装置.借鉴国内外钵盘育秧技术,在室内模拟水田实际工况,采用气吸式取苗原理移栽空气整根盘育乳苗,进行育苗和移栽试验.试验结果表明,利用气吸式原理移栽空气整根钵体乳苗所需要的真空度范围为400～900Pa;移栽后钵苗排列有序,钵苗入土直立度高.     

基于预处理苗带甘薯裸苗自动移栽机设计与试验

甘薯种植多以裸苗移栽为主,对机械化移栽要求较高。针对国内甘薯移栽设备自动化程度低,作业时需要人工喂苗导致劳动强度大、机械化栽插质量不高的问题,结合甘薯裸苗栽植农艺要求,基于预处理苗带喂苗装置和挠性圆盘栽植装置设计了一种甘薯裸苗自动移栽机,结合甘薯裸苗移栽机喂苗装置、挠性圆盘栽植装置和浇水装置自动作业控制需要,设计了基于CAN总线的甘薯裸苗自动移栽机控制系统,能够一次性完成旋耕、起垄、开沟、自动有序喂苗、定株距栽插、镇压覆土、自动浇水、修垄等作业。田间试验表明,机具在目标株距25cm以及作业速度0.25、0.35、0.45m/s的情况下,栽植株距变异系数和栽植深度合格率均达到了标准要求,栽植株距变异系数和栽植姿态合格率受作业速度影响较大,栽植深度受作业速度变化影响较小,在作业速度为0.25m/s时,栽植株距变异系数平均值为10.16%,栽植深度合格率平均值为95.56%,作业性能优于0.35m/s和0.45m/s,栽植姿态合格率平均值为90%。本研究为甘薯裸苗机械化、自动化移栽机械的理论研究和设计提供了新的参考。     

链排式喂苗机构与栽植器时空匹配关系的研究

为改善因喂苗机构与栽植器时空位置匹配不佳造成的栽植效率低下的问题,在2ZB-2型移栽机的基础上研制了带有链排式喂苗机构的试验台,分析喂苗机构与栽植器时空匹配关系,确定影响投苗率的因素,并使用ADAMS软件进行单因素仿真试验得出各因素的水平范围,通过高速摄影进行验证。使用Box-Benhnken中心组合试验方法设计三因素三水平正交试验,进行响应曲面分析,以投苗率作为响应值得出:在理想条件下,秧苗水平线速度为0.202m/s(移栽机前进速度2.2km/h)、喂苗机构垂直高度120mm、水平距离10mm时,实现了喂苗机构与栽植器的最优时空匹配关系,人工劳动强度适宜,喂苗机构的投苗率达到100%,且基质损坏率较低。     

2ZSJ-4型挠性圆盘高速移栽机力学特性试验

根据挠性圆盘高速移栽机工作原理,选用西兰花、白菜花、辣椒3种蔬菜钵苗为试验对象,针对成排顶苗、垂直基质块夹持输送、圆盘茎秆夹持输送环节设计了力学特性试验,为顶苗杆顶出力、纵向输送带安装间距、栽植圆盘安装参数提供设计依据。采用质构仪分别进行钵体顶苗力试验、钵体柔性压缩试验、茎秆压缩特性试验,结果表明,西兰花、白菜花、辣椒的平均顶出力分别为10.8、13.57、9.97 N,取最大值13.57 N作为设计依据,每排顶出10棵苗,综合考虑导轨摩擦力等影响,选择顶出力约196 N的气缸规格。当夹板间距20 mm时,西兰花、白菜花、辣椒钵体基质平均损失率分别为6.13%、6.39%、11.82%,对栽后钵苗生长影响较小,确定输送带硬橡胶层间距为20 mm。西兰花、白菜花、辣椒钵苗茎秆U段的屈服强度分别为0.933、0.931、0.928 MPa,选取最小值0.928 MPa作为设计依据,以保证对不同钵苗茎秆都能适应。      

自动化玉米移栽机送苗装置的运作试验研究

为进一步提升玉米移栽机的移栽效率与自动化水平,结合当前国内外玉米移栽机的研究现状,在玉米移栽机的工作原理与送苗装置的结构组成的基础上,对其展开优化研究。依据横纵向送苗机构的运动协调控制与结构参数设计,加入智能自调节控制程序、相应传感器装置及自动检测系统,实现设计目标并通过给定前置条件进行运作试验。试验表明:X、Y轴送苗方向上的参数均得到理想优化效果,最大提升值分别可达7%、15%左右;优化送苗装置作用下,整体移栽伤苗率小于8%,漏栽率控制在5%之内,成功取苗率达93%以上,符合送苗装置及关键机构的设计优化初衷,试验可靠有效,对玉米移栽机的进一步改进和类似作物移栽机械开发有一定的参考价值。