茄类蔬菜嫁接机拢苗机构的设计与性能试验

采用贴接法进行机械嫁接时,对接穗与砧木的创口贴合度要求较高。在对比不同拢苗方案的基础上,根据贴接法作业原理以及创面贴合的要求,提出了一种交错拢苗方案,并在现有茄果类蔬菜嫁接机上设计了一种拢苗机构,并进行了拢苗试验。根据试验的目的要求,拟定了多因素正交试验方案,分析了不同夹口间距、竖直拢苗距离、水平拢苗距离对对接成功率的影响程度,建立了各部件位置参数与对接成功率之间的三维关系,为拢苗机构的设计提供了依据。     

蔬菜嫁接用砧木苗位置纠偏机构试验研究

茄果类蔬菜砧木苗由于播种偏差和生长差异导致砧木苗中心偏移穴盘中心,可能在自动嫁接作业时对砧木苗造成损伤。为此,设计了一种砧木苗位置纠偏机构,通过1对拢苗手和砧木推板对砧木进行全方位约束,实现对砧木位置的纠偏。为了考察砧木苗位置纠偏机构对嫁接苗体的损伤情况,进行了砧木位置纠偏对嫁接苗体的损伤试验。结果表明：纠偏机构可以实现砧木苗偏移穴盘中心点4mm范围内的纠偏;当砧木苗向前偏移时,砧木苗位置纠偏机构“搂”回偏移的嫁接苗体的损伤率为4.9%;当砧木苗向后偏移时,砧木苗位置纠偏机构“推”出偏移的嫁接苗体的损伤率12.3%;当拢苗手和砧木推板的缓冲材料使用EVA缓冲时,没有嫁接苗体损伤;当拢苗手和砧木推板的缓冲材料使用0.3mm塑料薄膜缓冲时,嫁接苗体的损伤率为4.9%;当拢苗手和砧木推板没有缓冲材料时,嫁接苗体的损伤率为6.17%。     

嫁接用穴盘砧木苗预切装置试验研究

针对嫁接用砧木冠幅影响嫁接生产率的问题,提出通过砧木苗预切进一步提高生产率,设计了一种嫁接用穴盘砧木苗预切装置,实现对砧木冠幅流水线式整盘快速预切。进行输送带速度与切刀速度匹配试验,确定输送带速度为60m/h。进行砧木苗冠幅切削的切下物运动轨迹特性试验,结果表明:滾板线速度范围在80～95m/h内时,可获得较理想的切削成功率和推苗成功率,成功率均达95%以上;在对标准72穴穴盘砧木苗进行预切时,整机生产率约为111盘/h。     

嫁接用苗力定位气囊把持手设计与试验

针对嫁接用苗个体差异大、把持定位难、把持易损伤等问题,提出了一种力定位气囊把持手的设计方案,以实现嫁接用苗的柔性把持。气囊把持手以硅胶为材料,通过进气后气室的膨胀变形推动夹持翅绕中心旋转,与持苗圆弧一起实现嫁接用苗的夹持。在对气囊把持手完成初步设计的基础上,通过仿真分析确定合适的气室距离和进气压力。为了检验气囊把持手对嫁接用苗的夹持效果,以水平拔出力和垂直拔出力为目标函数,对气囊把持手进行性能试验。试验研究结果表明:当力定位气囊把持手作业压力为0.2MPa时,针对苗径为1.5～3.5mm的嫁接用苗,气囊把持手的垂直拔出力可达到1.0～2.5N,水平拔出力可达到1.0～2.0N。试验结果可为进一步研究上苗定位夹持机构提供参考。     

瓜科全自动嫁接机设计与试验

针对目前瓜科作物手工嫁接与单株机械嫁接的自动化程度和作业生产率不高的问题,设计开发了以穴盘上下苗方式作业的瓜科作物全自动嫁接机.该机主要由穴盘输送带、秧苗搬运机构、砧木苗处理系统、接穗苗处理系统、回栽处理系统和嫁接机构组成,一次可完成5株嫁接苗.样机试验结果表明:穴盘输送带和秧苗搬运机构的重复定位精度为±0.023mm和±0.013mm,满足机械嫁接精度±0.1mm的要求.     

蔬菜嫁接机器人在我国问世

一种被称作蔬菜嫁接机器人的高科技蔬菜自动嫁接机,最近展出在“国家863计划十五周年成就展”上。中国农业大学率先在我国开展了蔬菜自动嫁接机器人技术,解决了蔬菜幼苗的柔嫩性、易损性和生蔬菜幼苗嫁接的精确定位、快速抓取、良好切削。嫁接机器人能完成砧木、穗木的取苗、切苗、接合、固定、排苗等嫁接过程的自动化作业。操作者只需把砧木和穗木放到相应的供苗台上,其余嫁接作业均由蔬菜嫁接机器人采用独特的嫁接方法,用穴盘所育砧木苗可直接带根和土团嫁接,嫁接速度达到600棵/小时,成功率为95%以上,可大大促进果蔬生产规模化、产业化。…     

瓜类嫁接机上苗定位夹持装置的设计

设计了一种新型嫁接机上苗定位夹持装置,可实现嫁接苗的定位、断根和夹取功能。新型上苗定位装置由滑块摇杆收拢机构和夹取断根机构两个部分构成,针对幼苗定位连杆末端需形成包络轨迹将嫁接苗包住的农艺要求,进行机构的数学建模和仿真优化,得到了最佳的结构参数。以“拿铁砧”葫芦苗为对象取苗进行试验,其定位夹持的成功率达93%以上,符合自动嫁接需求。     

钵苗移栽机器人控制系统设计研究

钵苗移栽是温室穴盘育苗生产中的重要环节。为实现穴盘钵苗智能化移栽作业,设计了一种高速钵苗移栽机器人。该机器人主要由穴盘定位输送系统和平动二自由度钵苗移栽系统构成,基于准确定位抓取、快速移动栽植的作业要求和系统工作原理,以PLC为核心,结合传感器和伺服控制技术对移栽机器人运动控制系统进行了设计。控制系统首先基于穴盘钵苗位置坐标信息,规划出取苗爪移栽路径;然后根据并联机构运动学逆解模型,对并联机构两主动关节伺服驱动电机的转动规律进行控制,并通过系统间的运动协调,实现钵苗从高密度盘到低密度盘或营养钵的连续高速移栽作业。以育苗期28天、钵体含水率为60%左右的黄瓜苗为对象,在移栽动平台最大加速度为45m/s2、移栽频率为45次/min的条件下,进行128孔穴盘到50孔穴盘的连续钵苗移栽运行试验。试验表明,该钵苗移栽机器人控制系统设计合理,系统间运动协调可靠,移栽成功率平均达91.4%,单爪移栽速率可达2 700株/h,满足了自动化移栽作业要求。     

茄科蔬菜多株同步自动嫁接机设计与试验

以茄科蔬菜穴盘苗为作业对象，开展了多株蔬菜同步自动嫁接技术及关键机构研究。提出了基于劈接法的茄科蔬菜六株同步自动嫁接机的整机结构方案，该机可连续实现穴盘苗自动进给、砧穗木的切削与插接、嫁接夹的定向排序与持送上夹等功能。重点设计了嫁接机的砧木平切机构、砧木劈切机构、穗木推切机构、砧木与穗木插接机构、振动排序供夹装置及持送上夹机构等关键机构，确定了各机构的主要结构参数。以辣椒苗为嫁接对象，开展了六株同步嫁接机切削质量正交试验，试验结果表明，提高对苗株的夹持精度和切削速度及较小的茎秆纤维硬度有利于提高切削质量。当切削速度为1.5 m/s时，嫁接期辣椒苗样机性能验证试验结果表明，砧穗木切削合格率98.6%、嫁接合格率97.1%、嫁接成活率96.2%、嫁接效率720株/h,达到了设计要求。     

基于“流水线”的茄果类种苗半自动嫁接机研究

阐述了国内外茄果类种苗半自动嫁接机存在的作业生产率过低的问题,针对国内种苗嫁接环境,以茄果类种苗为作业对象,提出了基于"流水线"的半自动嫁接作业模式,选取适合机械化操作的贴接嫁接法,分析了生产节拍、作业工序与作业生产率的关系,最终将夹持、切削、拢苗、对接、上夹和下苗6个工序合理分配至4个工位。进行了整机嫁接作业试验,结果表明基于"流水线"的嫁接生产模式可实现1000株/h的嫁接生产率,有效提高了作业效率。     

水稻栽植机秧针部件结构分析与试验设计

针对水稻植质钵育秧盘的结构特点,设计了一种秧针部件,并分析了其结构特点和工作原理。以洋马VP6型高速插秧机为机型,在不改变原机通用性的情况下,选择秧针部件的3个切割角度为主要因素,以秧针部件取秧力、切块体积为指标,设计正交试验。由此为得到秧针的结构参数最佳组合和后续的试验精确性提供了依据,从而保证了栽植质量。     

全自动移栽机落苗系统的计算机仿真

真空落苗系统是空气整根营养钵秧苗全自动移栽机的关键部件之一。本文应用力学及气体动力学的有关理论，建立了一组描述真空落苗系统运动过程的微分方程，利用计算机进行系统仿真，为真空落苗系统的定量分析和优化设计提供了一条新的途径。     

基于ANSYS/LS-DYNA的钵苗运动模拟

2ZQP-1型气力有序抛秧机是一种新型水稻钵苗栽植机械.为了揭示其作业机理,在显式非线性动力学理论的基础上,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了抛秧机作业时钵苗从育秧塑盘穴孔吹出及与导苗管壁发生碰撞的有限元模型,通过模拟计算获得了钵苗吹出和碰撞的运动规律,为优化水稻钵苗栽植机零部件参数提供了依据.     

基于Pro/E的有序抛秧机三维参数化造型设计

有序抛秧机是一种将水稻钵苗按一定行株距抛入田间的机具,传统的设计方法是利用平面二维图表示,不直观,不便于修改。应用P ro/E软件进行抛秧机三维参数化造型设计,通过改变尺寸参数可以方便地改变和修改零件的形状,直观地观察和分析整个机具的外形、零件间的相互位置关系,从三维造型可自动生成平面二维图纸,用于生产与加工。     

我国蔬菜育苗装备研究应用现状及发展对策

近年来,我国设施蔬菜育苗呈规模化发展,传统人工培育种苗已无法满足集约化高效育苗的发展需要,开发和应用工厂化育苗成套设备极大地促进了我国蔬菜育苗产业的可持续性发展。为此,在对我国设施育苗发展规模和机械化作业需求进行概述的基础上,重点针对育苗生产中播种、嫁接、秧苗筛选、基质处理及穴盘清洗等劳动密集环节的机械装备的研究和应用状况进行介绍,通过比较现存相关产品的工作原理、作业性能和适用范围,分析不同产品和技术的发展趋势。同时,从我国设施育苗发展现状、现存技术难点及经济效益3个方面,总结了当前机械化育苗设备在实际使用中遇到的客观问题,最后从农艺生产标准化、政策支持、示范宣传及技术攻关等不同角度,提出了促进我国机械化育苗设备推广应用的对策。     

3C-2型悬挂式旋转切土除草机研制

摘要：为了解决苗期除草问题，设计了一种悬挂式旋转切土除草机机，可以对各种农作物苗期进行除草作业，经田间试验测试，耕深50mm,除净率90%,作业效率0.50hm2 /h。其创新点是改除草部件直线运动为旋转运动，优势是绿色环保改良土壤。     

2BM―5型草原药用免耕播种机的研制

针对甘肃省甘南草原上大面积种植中草药项目缺乏配套农机具的问题,研制了2BM-5型圆盘式草原药用免耕播种机.提出了在潮湿和多石块的草原上采用双圆盘开沟器、用分离式刚性镇压器的播种机型;分析和确定了开沟器、镇压器等关键部件的结构参数.田间试验结果:采用2BM-5型免耕播种机能够保证单位面积的基本苗数,种子深度合格率87.5%,出苗率提高6.85%,能满足作物生长需求.     

凸轮-六杆式导苗机构设计及仿真

为了提高导苗管式移栽机作业质量,简化核心部件结构,通过AHP-模糊综合评价法优化提出了凸轮-六杆式导苗机构,根据导苗管式移栽机作业农艺要求,并结合导苗机构作业时序设计规定,确定了导苗机构的关键结构与运动参数。当株距δ=225mm、作业效率ξ=80株/(min·行)时,ωc=8.3 8 rad/s,υm=0.3 0 m/s,φc 0∈(-15°,72°),φg 0=3 5 0°,l1=2 4 mm,l2=6 0 mm,l3∈(285,295)mm,l4=1 8 0 mm,l5=1 0 5 mm,l6=4 5 mm,l7=3 5 5 mm,l9=2 9 0 mm。在该设计参数下,对凸轮-六杆式导苗机构进行了虚拟样机分析,结果表明:钵苗从导苗管滑道斜抛落入开沟器底部能够保持直立姿态,验证了结构分析和设计的正确性。     

北方烟草钵苗的物理及剪切力学特性研究

为进一步优化设计烟草钵苗移栽机的关键部件,通过对移栽期北方烟草钵苗的测定,利用数理统计方法分析移栽期烟草钵苗的物理特性,得出烟草钵苗主要物理特性指标值的变化区间及分布频率。通过剪切试验对移栽期烟草钵苗茎秆的不同部位剪切载荷、抗剪强度及剪切功耗进行测试分析,得出烟草钵苗茎秆剪切部位对剪切破坏载荷及剪切功耗均存在显著影响(α=0.05),在距烟草钵苗钵体表面5~10mm处剪切破坏载荷和剪切功耗最大,抗剪强度均值为(1.10±0.12)MPa,试验可为北方烟草钵苗移栽部件的设计提供科学依据。     

气力有序抛秧试验

基于“气力”和“有序”工作原理研制了抛秧试验台，进行了气流场、钵体苗运动高速摄影和抛秧作业优化试验。试验结果表明，钵体苗由超音速喷射气流顺利吹至导苗管，经导苗管的导向后能够有序落入田间，验证了气力有序抛秧技术的可行性，揭示了该技术的工作机理，获得了喷射气流压强、喷嘴直径和育秧钵土等作业参数，并改进设计了有关部件，为水稻气力有序抛秧设备的研制和进一步完善提供了依据。