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。     

挠性夹盘式移栽机移栽过程中钵苗运动分析

挠性夹盘式移栽机工作过程中,钵苗在绕夹盘轴心转动的同时,随牵引动力沿水平方向匀速运动,由此可知,钵苗的运动是沿水平方向运动和圆周运动的合成。为此,分析了挠性夹盘式移栽机钵苗运动轨迹及其翻转运动规律;求证了翻转运动方程;探讨了合理的钵苗投苗区间,证实了特征系数λ>1是挠性夹盘式栽植器设计及保证移栽质量的基本依据和正常工作的必要条件。其目的是为挠性夹盘式移栽机移栽部件(夹盘角度)的设计及钵苗运动分析提供理论依据。     

变行距水稻钵苗移栽机移栽装置设计与试验

针对现有水稻钵苗移栽机移栽行距固定、不能适应南方双季稻区不同行距移栽农艺要求的问题，在歩距式水稻插秧机基础上，设计了一种取苗轨迹简单、实用及性能可靠的变行距钵苗移栽装置。根据钵苗最佳拔取角度与取、投苗位置要求，确定取苗运动轨迹，设计取苗连杆机构，建立运动学模型，并应用Matlab对机构模型进行优化设计；根据取苗连杆机构运动参数与钵苗下落姿态的要求，设计苗夹开合与旋转运动控制凸轮，并进行取苗连杆机构与苗夹机构之间运动同步性的运动仿真分析；为满足钵苗经过输苗筒后下落至水田时刻的一致，以保证移栽时钵苗株距均匀性，对输苗筒的关键结构进行了理论分析及设计；进行不同取苗速度、不同行距的移栽试验，平均取苗成功率达到89.96%，平均倒苗率3.45%，表明该装置具有较好的移栽效果，可应用于水稻钵苗变行距移栽作业。     

挠性圆盘式蔬菜移栽机运动仿真分析

针对长期以来传统挠性圆盘是移栽机设计过程中存在的工作效率低、研制成本高、生产周期长以及零部件在动态装配过程中无法进行干涉检验等缺点,应用Pro/E和ADAMS软件,对挠性圆盘式移栽机单机进行三维实体建模和虚拟装配,采用脚本仿真的方法实现移栽机投苗仿真全过程。结果表明:该方法提高了挠性圆盘移栽机设计效率,通过代替实体样机试验减少研发成本,并为挠性圆盘式移栽机的机构参数化设计、优化设计和试验研究奠定了基础。     

油菜毯状苗高速移栽机覆土镇压装置结构设计

南方稻油轮作的区油菜不适宜直播,只能采用育苗移栽,然而传统人工移栽效率低、成本高。为提高效率,设计毯状苗高速移栽机。覆土镇压装置是毯状苗高速移栽机的重要部件,对于成苗率至关重要。针对覆土镇压装置进行理论分析和结构设计,并且通过田间试验验证本次设计的覆土镇压装置效果良好,能够满足农艺需求,减少了传统油菜移栽劳动强度,提高了效率。     

穴盘苗移栽分段式不间断取放苗装置设计

为提高全自动移栽取放苗装置效率，减少取放苗动作，设计了一种自动化程度高的新型取放苗装置，并提出了取苗苗夹与运苗、放苗装置合一的方案，简化了移栽机取放、输送系统。同时，提出了使用无线控制方案，减少了运动部件间的有线连接，在实现控制结构轻量化的同时提升系统硬件稳定性。装置控制使用模块化设计，系统实现自动化与集成化，减化了被控对象和控制流程。试验结果表明：装置控制系统稳定，可以实现不间断取苗、投苗，选取移栽苗为辣椒苗，取放苗成功率90.6%。研究结果可为穴盘苗全自动移栽机设计提供参考。     

蔬菜移栽钵苗检测与缺苗补偿系统设计与试验

为解决蔬菜穴盘苗全自动移栽机因穴盘缺苗、取投苗失败等因素导致的漏栽现象，设计了基于多传感器的钵苗检测及缺苗补偿系统(补苗系统)。补苗系统作为独立功能模块，包括补苗装置、钵苗检测单元和控制系统，使用反射型光纤传感器和激光传感器联合检测的方法，对分行苗杯定位和苗杯内钵苗进行识别。利用光纤传感器分别对辣椒、番茄、甘蓝钵苗进行多高度检测试验，以获取光纤传感器最佳检测高度和最佳缺苗判定阈值。设计了自动补苗装置，并对补苗过程进行运动学分析。使用触摸屏、PLC、EM253位置模块等控制元件设计了控制系统，实现整机及补苗系统的控制。对补苗系统进行不同移栽频率下的性能对比试验，试验结果表明：在单行栽植频率分别为60、70、80 株/min时，补苗系统识别成功率分别为98.15%、98.15%、97.69%，移栽机平均漏栽率分别为1.85%、2.31%、2.31%，比未启用补苗系统时漏栽率分别降低了14.59、14.36、15.52个百分点，为进一步提高蔬菜移栽作业品质提供参考。     

新型移栽机在不同作业条件下的田间试验研究

对某新型电动自走式钵苗移栽机样机开展了在两种不同作业条件下的烟苗移栽田间作业对比试验,并对其栽植精度、栽植质量和栽植频率等性能指标进行了测试评价,以考核其工作性能是否达到设计要求及是否适宜云南烟区移栽农艺要求。试验结果表明:起垄质量、钵苗大小对移栽机的移栽质量和栽植精度影响较大,烟苗基质质量和紧实度对导管式移栽机移栽质量也有一定的影响,该样机已基本达到设计和使用要求。     

链夹式甘蓝移栽机优化设计与试验

针对2ZL-4型链夹式移栽机在露地甘蓝移栽过程中出现的栽植密度低、上苗用工量大和漏栽率高等问题,设计改进形成了2ZL-5型移栽机。2ZL-5型移栽机调整栽植器布局以降低行距,增设苗盘架避免人工周转苗盘,并更换配套动力设备轮胎为专用窄轮,降低轮辙对移栽影响。改进后露地甘蓝机械移栽密度提升为7株/m~2,生产效率为0.19 hm~2/h,栽植合格率为90.8%,漏栽率为4.4%,基本满足农艺生产要求。     

穴盘苗自动移栽机苗盘进给装置的设计与试验

目前,国内旱地使用的移栽机多数是半自动移栽机,主要由人工完成供苗、取苗、投苗工作,存在劳动强度大、效率较低等问题。为此,根据穴盘苗进给装置技术要求,设计了穴盘苗自动移栽机的苗盘进给装置,对其关键部件横向进给驱动机构和纵向送苗驱动机构进行分析和计算,确定了关键部件结构参数。并搭建试验台进行试验。结果表明:穴盘苗进给装置运行稳定,基本符合供苗功能要求,可为旱地穴盘苗自动移栽机的研究提供参考。     

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。      

甘蓝基质块苗移栽机双排链式栽植装置设计与试验

针对甘蓝传统栽植装置存在栽植深浅不一、倒伏率及伤苗率高、影响机收作业性能的问题，以甘蓝基质块苗为对象，设计了一种双排链式栽植装置，通过对该装置及关键部件进行理论分析，确定装置的工作参数。搭建甘蓝基质块苗双排链式栽植装置试验台，以前进速度、栽植频率、栽植器内夹板夹力为试验因素对倒伏率和伤苗率进行三因素五水平二次回归正交旋转组合试验：通过Design-Expert 8.0.6软件建立回归模型，分析了各因素对指标的影响关系，同时采用响应面法对影响因素进行了综合优化，得到最优参数组合：前进速度1.6 km/h、栽植频率57株/min、内夹板夹力91.83 N,对应倒伏率2.9%、伤苗率2.83%。对参数组合进行台架试验验证，结果为倒伏率3.13%、伤苗率3.07%,与优化结果基本一致，验证了所建模型与优化参数的合理性。田间试验结果为：倒伏率3.35%、伤苗率3.14%,与两指标的优化结果相对误差分别为0.45%和0.31%,表明该装置具有较高的稳定性。     

2BMQ-8型气力式棉花精密播种机设计

针对山东省北部棉花主产区种植特点和机采棉宽行种植模式，开发设计了2BMQ-8型气力式棉花精密播种机。该机主要由机架、悬挂装置、深松施肥装置、双圆盘开沟装置、气吸式排种装置、镇压轮和铺膜覆土装置等组成，可一次性完成施肥、开沟、播种、镇压以及覆膜覆土等作业。作业效率高，性能优异。      

顶夹式气动取苗装置设计与试验

针对半自动移栽机采用人工取喂苗、劳动强度大和效率低的问题,设计一种适用于叶菜、茄果类蔬菜的顶出夹取结合的自动取苗装置。该装置的顶苗、取苗、摆动和苗盘横移等动作采用气缸驱动;苗盘纵向输送通过电机驱动,结合激光传感器逐行扫描,消除累计误差,实现精准定位。通过FPGA控制器控制各气缸、电机有序动作,完成取苗过程。选取128穴与200穴苗盘分别进行输送定位、自动取苗试验,得出苗盘输送平均定位误差分别为0.509、0.564 mm,变异系数分别为4.08%、5.20%,满足苗盘输送定位要求;取苗频率可达120株/min以上,达到效率目标。     

移动式草莓人工光立体种植装置设计及应用

草莓立体种植是一种高效、节能和无污染的规范化生产模式。为有效提高草莓种植空间利用率和更好实现草莓生长环节中的光照控制，设计了一种移动式草莓人工光立体种植装置。装置总体结构由铝合金栽培架、行走底座和链轮架等组成。基于总体设计方案，对装置的关键部件进行了详细结构设计、参数计算和校核。开展种植试验，试验结果表明，光照设计、给排水设计均能满足草莓生长要求，设计的装置平移方式可有效提高空间利用率和单位面积产量，装置运行稳定，草莓长势良好。      

胡萝卜联合收获机拉齐切割装置设计与试验

拉齐切割装置是胡萝卜联合收获机的重要工作部件,其性能好坏直接决定了秧苗切口位置是否统一平整,切割是否干净。针对我国胡萝卜主产区的种植模式和农艺要求,研制了一种应用于双行胡萝卜联合收获机上的双圆盘刀式拉齐切割装置,该装置主要由拉齐部件、切割部件和水平夹持输送部件等组成,一次作业可完成胡萝卜的拉齐、切割、抛秧等功能。该装置采用双圆盘刀作为切割部件,切口平整美观,切割效果好;采用挡板作为拉齐部件,挡板的高度及中间缝隙的大小均可调;采用上下两层夹持带作为水平夹持输送部件,能够有效防止胡萝卜秧叶倒伏,有利于后续的切割及抛秧作业。该装置的成功研发解决了机械收获时胡萝卜切口不美观、拉齐效果差以及堵秧的问题,有效提高了胡萝卜联合收获机的收获效果。      

一种高粱联合收获装置设计与试验

以福田雷沃谷神4LZ-2型谷物联合收获机为基本机型，研制设计一种高粱联合收获装置。对割台、中间输送装置、脱粒部分和清选部分等关键部件进行了改装设计。田间试验表明，该收获装置安装在自走式谷物联合收割机上，能够满足高粱联合收获农艺要求，作业性能指标达到了设计要求。该装置设计新颖、布局合理、结构紧凑、安装方便，在我国高粱种植区具有良好的推广应用前景。      

电磁直线振动式谷子精少量排种装置设计与试验

针对谷子播种难、间苗工作量大等问题，根据谷子免间苗精少量播种的农艺要求，研制了一种电磁直线振动式谷子精少量排种装置。按照国家标准对排种装置进行了排量稳定性和排种均匀性试验。结果表明:振幅为0.06～0.22 mm、排种槽截面形状为矩形（8 mm×3 mm）时，排量稳定性最好，其变异系数均＜2.6%；在排种槽截面为矩形，作业速度分别为0.8、1.0和1.2 m/s，相应振幅分别为0.10、0.12和0.14 mm条件下，得到每100 mm区段内种子的平均粒数分别为7.6、7.0和7.2粒，排种均匀性变异系数均≤22.75%。该排种装置试验指标值均满足国家谷物播种标准的要求，可用于谷子等小籽粒谷物的精少量播种。