山地作物移栽机井窖式单线螺旋成穴装置设计与试验

当前井窖移栽机成穴装置挖掘井窖稳定性差、易坍塌、土壤回流严重、直立度差,无法满足深井窖移栽成穴农艺要求。为此设计一种井窖移栽机单线螺旋成穴装置。对单线螺旋成穴装置的锥形钻尖、螺旋叶片、中心钻杆等关键结构进行设计,并采用动力学方法对其作业过程的入土阶段、切土阶段和排土阶段的成穴机理进行分析,确定了单线螺旋成穴装置的直径、螺距和转速为影响其作业质量的关键参数。应用离散元仿真软件EDEM对成穴装置作业过程进行仿真分析,以井窖深度、井窖直径、井窖直立度和土壤回流程度为评价指标,以直径、螺距、转速为试验因素,进行单因素试验确定关键参数的取值范围。根据取值范围,利用二次正交旋转中心组合试验方法建立单线螺旋成穴装置响应指标与试验因素的回归方程,并通过响应曲面得到其影响趋势和交互关系,结果表明各因素对井窖深度影响的主次顺序为螺距、转速、直径,对井窖直径影响的主次顺序为直径、螺距、转速。以回归方程为基础,采用多目标函数优化获取单线螺旋成穴装置的优化参数组合。根据优化后的参数组合研制单线螺旋成穴装置及田间作业平台并进行田间试验,试验结果表明：成穴装置直径为100mm、螺距为75mm、转速为350r/min时作业效果最佳,此时井窖深度为182mm、井窖直径为80.7mm,优化后的单线螺旋成穴装置满足井窖移栽成穴的农艺要求。     

烟草井窖式移栽机设计与试验

为解决烟叶小苗机械化移栽问题,在常规烟草鸭嘴式移栽机的结构基础上,设计小苗井窖式移栽装置,实现小苗移栽的机械化挖穴、投苗和浇水等作业。为验证螺旋钻头的升土和排土的工作条件,计算出螺旋钻头升土的螺旋钻头临界转速为241.8 r/min和螺旋钻头排土的螺旋钻头临界转速为92.68 r/min,低于螺旋钻头设计时的正常转速250 r/min,螺旋钻头结构满足设计要求。为验证螺旋钻头的旋转共振情况,利用CATIA软件对螺旋钻头进行模态分析,得出产生共振的最低频率为1 237.36 Hz,远远超过了工作频率8.33 Hz。对烟草井窖式移栽机进行测试试验,通过试验烟草井窖式移栽机平均工作效率为0.17 hm~2/h,参数设置合理。本研究可以为烟草井窖式移栽工作机理提供参考。     

背负式幼苗移栽井窖制作机性能测试分析

为了实现幼苗移栽井窖制作机与农艺的进一步融合,满足高效、高质井窖制作的需求,在分析井窖制作成穴原理的基础上,在遵义县开展了背负式井窖制作机田间测试试验。结果表明:试验机工作效率高、运行成本低、噪声低;高速段工作,所制井窖质量较好,整机振动较小;土壤水分及是否覆膜对井窖尺寸影响较大,当土壤含水量低于15%或高于30%时,不适宜制作井窖。覆膜后的井窖质量好于同等条件下未覆膜井窖质量;干燥条件下机具的防挂膜性能较高湿条件好,但干燥条件较高湿条件回土情况差,且同等土壤湿度条件覆膜较未覆膜回土情况好。根据测试结果及分析,对井窖制作机提出了改进建议。     

两种材质井窖移栽成穴头模态分析

为了探究不同材质的井窖移栽成穴头在井窖制作过程中对脱土减阻、入土能力和井窖成型质量的影响,利用UG软件建立三维模型,基于ANSYS有限元分析软件平台对钢制成穴头和尼龙-钢制成穴头进行了模态仿真分析。取前6阶模态,对2种成穴头的固有频率和最大振幅进行对比。结果表明:尼龙-钢制成穴头前6阶模态的平均振幅大于钢制成穴头,是其1.4倍;尼龙-钢制成穴头前6阶模态下各阶固有频率均小于钢制成穴头,低阶频率下更容易被激发发生共振变形;从振型发生的部位比较,尼龙-钢制成穴头的各阶振动变形均主要发生在部件下部小端处。由此得出结论:相对于钢制成穴头,尼龙-钢制成穴头在井窖的制作过程中,能增强其脱土减阻潜力,并增强了井窖壁强度,提高了成穴头入土能力。该研究可为成穴头材料的选择和井窖移栽机设计提供参考。     

间歇移动烟苗移栽机成穴机构设计与运动特性分析

为提高烟苗杯罩式井窖移栽技术的作业效率,设计了一种凸轮摆杆式的间歇移动烟苗移栽机成穴机构。通过分析凸轮摆杆式成穴机构的结构和工作原理,基于解析法建立了成穴机构运动数学模型;再利用RecurDyn多体动力学软件建立成穴机构虚拟样机模型,获得了成穴钻头顶点位移、速度及加速度运动特性。结果表明:成穴钻头y方向位移行程约309mm,成穴深度可达209mm,速度和加速度特性均呈周期性波动,且幅度较小,均在合理范围内;由此表明:成穴机构具有稳定良好的成穴运动特性,且几何参数设计满足井窖移栽技术要求,可为后续研制间歇移动式烟苗移栽机提供重要参考依据。     

吊杯式移栽机成穴机构的成穴阻力试验

成穴机构是吊杯式移栽机的主要工作部件之一,其作业性能直接影响移栽机栽植质量、效率及成穴作业阻力。为深入研究吊杯式移栽机的成穴机构作业参数及结构参数对成穴阻力的影响规律,利用自主研制的仿形成穴机构土槽试验台架,模拟成穴机构田间作业状况进行成穴阻力正交试验,分析了成穴机构的前进速度、曲轴转速及成穴铲宽对成穴阻力的影响;利用成穴阻力试验数据,应用ANSYS Workbench 15.0对成穴铲进行有限元分析。结果表明:成穴机构的曲轴转速对成穴阻力影响最为显著;当参数组合为成穴机构的曲轴转速0.3m/s、成穴铲宽4 0~7 0 mm、前进速度0.3 m/s时,满足烟草钵苗移栽的成穴农艺和减低成穴阻力要求,成穴铲设计满足强度要求。试验结果可为成穴机构的优化设计提供依据。     

螺旋槽式水稻穴直播排种器设计与性能试验

为满足水稻田间精量成行成穴机械直播要求,设计了一种螺旋槽式水稻田间精量穴直播排种器。应用Matlab软件对排种过程中螺旋槽内水稻芽种的运动轨迹进行了研究。采用二次回归正交旋转组合设计,以排种轮工作转速、螺旋槽长度、螺旋槽升角为试验因素,穴径合格率、穴粒数合格率和漏播率为指标,利用JPS-12型排种器检测试验台对排种性能进行试验,并运用Design-Expert 6.0.10软件对试验数据进行分析,得到因素与指标之间的数学模型。试验结果表明:当螺旋槽升角为71.0°、螺旋槽长度为10.8 mm、排种轮工作转速为23.2 r/min时,穴径合格率、穴粒数合格率和漏播率分别为91.06%、94.64%和3.64%,排种性能满足水稻田间播种的农艺要求。     

烟苗移栽井窖制作机关键部件改进及试验

针对贵州田间烟苗移栽井窖制作机普遍存在成井头耐用度不高、井窖质量难以满足移栽要求等问题,结合已有的烟苗移栽井窖制作机和农艺要求,对现有的井窖制作机成井头进行改进。基于传统成井头设计制作了4种新型成井头,并完成了田间测试。结果表明:改进后的前3种成井头所制井窖口径9～10cm、井窖深16～20 cm,基本符合农艺要求。3号成井头的回土能力、成井效率(特别是对于粘重、板结土壤或火石子地)有明显的优势;4号成井头可达到增大井窖口径的目的,但需进一步减轻质量,提高动平衡精度。该研究对成井头的结构优化与指导实际生产有一定的现实意义。     

钻头结构对烟苗移栽成穴质量影响的研究

为探究叶片式钻头结构对成穴质量的影响,以自行设计的叶片式钻头为研究对象,通过理论及试验的研究方法探究钻尖结构、螺旋升角、螺旋叶片高度和叶片旋向对钻头成穴质量的影响。结果表明:三角形钻尖与锥形钻尖钻头(E1、E2)在工作时的振动加速度分别为31.55、10.89m/s 2;螺旋叶片高度为80、100、120mm(E3、E4、E5)时,排土量分别为298.29、325.96、436.96g;正向与反向叶片钻头(E2、E3)排土量分别为154.43、298.29g,附土量分别为105.60、31.07g,振动加速度分别为10.89、9.96 m/s 2。在钻头结构为锥形钻尖、螺旋升角为60°、螺旋叶片高度为120mm、瓦片式叶片为反向时,成穴质量最佳。研究可为烟苗井窖式移栽叶片式成穴钻头的优化提供参考。     

滚筒式毛刷清扫土装置的设计与试验

针对新型超级稻精量穴盘播种机对穴盘清扫土装置的要求,设计了V型螺旋式毛刷滚筒清扫土装置。分析了清扫土装置工作原理,确定了清扫土装置关键参数。将实验装置安装在2SBJ--500型水稻秧盘育秧精密播种流水线上进行了生产试验验证,工作效率400盘/h,合格率为98%;工作效率500盘/h,合格率为94%。结果表明:该装置能较好地清除多余表土,符合超级稻穴盘精密育秧设备对清扫土效果的要求。     

膜下滴灌水稻穴直播机研究

根据水稻膜下滴灌穴直播的农艺要求,分别设计了不同种植模式下适用的膜下滴灌水稻播种机,并对关键部件滚筒式穴播器和覆土装置进行分析;通过正交试验确定了影响其播种性能的因素依次为成穴鸭嘴长度、滚筒式穴播器的滚筒直径和行走速度,影响其覆土性能的因素依次为导土板螺旋升角、覆土滚筒直径和行走速度。在较优参数组合鸭嘴长度28mm、穴播滚筒半径180mm、覆土滚筒螺旋升角35°、覆土滚筒直径360mm、播种机行走速度0.65m/s时,膜下滴灌水稻播种机播种深度合格率为92.6%,穴粒合格率为94.7%,覆土合格率为91.2%,空穴率为1.8%,平均产量达10500kg/hm2,该播种机能满足膜下滴灌水稻播种的技术要求。     

可变喷射范围的旋水芯喷头设计

喷头是精确施药系统的关键部位,喷头喷射角的变化,直接影响精确施药的效果。为此,设计了一种可变喷射范围的旋水芯喷头。通过流体力学仿真验证:所设计的喷头内流体流动符合涡流原理;基于涡流原理研究发现喷头喷射范围是可调的,但喷射角大小与旋水芯螺旋槽螺旋升角、截面积、涡流室半径、喷嘴口半径及出口处气芯半径有关。     

直插式免耕穴播机的设计

针对舵轮式覆膜穴播机存在的问题,设计了垂直插入式免耕穴播机。运用四杆机构原理,设计了成穴器—鸭嘴直立接种、垂直入土和出土;采用地轮传动凸轮-连杆机构实现了鸭嘴插入土壤后的接近水平零位移运动;鸭嘴采用了定点强制开启投种。分析表明:该机成穴播种机构设计合理,穴粒数合格率较高,无空穴,成穴器不堵土,不挑膜,穴孔合理,易于覆土。     

井窖式烟草移栽机设计与试验

针对井窖式烟草移栽人工栽植劳动强度较大、现有机械化装备作业效率和可靠性不高等问题,结合"井窖式烟草移栽技术"提出的农艺要求,设计一种用于井窖式烟草移栽的专用移栽机.在确定整机的结构和工作原理的基础上,对成穴移栽注水机构和栽植器进行设计,建立成穴移栽注水机构的运动学模型,以此建立其人机交互辅助界面,通过人机交互的方式获取...     

多肉植物自动移栽机末端执行器设计与试验

现有多肉植物种植基地主要采用穴盘苗种植,针对所采用的自动移栽机无法满足自动移栽机实现多肉植物的疏植移栽和移栽效率低的问题,笔者设计了一种基于气压传动的可调取苗末端执行器,该装置根据气缸活塞的上下运动,带动连杆和滑块运动,从而实现灵活调节取苗针间隙,满足穴盘苗疏植移栽作业要求.并根据穴盘苗的疏植移栽技术要求,确定末端执行...     

穴盘苗温室多末端移栽机运动定位装置设计与试验

为了提高穴盘苗温室移栽机械的自动化程度和移栽效率,对温室穴盘苗多末端移栽机运动定位装置进行了设计。基于多末端执行器联合作业的要求,对其分散装置进行力学分析计算,以实现多个末端执行器等间距移动。对系统进行移位检测试验,检测移栽过程中位置精度,结果表明:128穴盘、4孔花盆自动取苗移位平均值分别为32.291 1、206.324 6mm;通过单样本t检验发现,在0.05显著性水平下,实测取苗移位间隔与设计的穴孔间隔无显著性差异,验证了所设计自动取苗移位装置的可靠性。     

温室并联移栽机器人设计与试验

针对目前温室穴盘苗移栽作业存在的人工成本高、移栽作业效率低及国外移栽机不能适应我国温室穴盘苗移栽需求等问题,从移栽需求入手,制定了框架结构、并联机器人及输送装置3部分的设计方案,设计了一款结合自动化输送装置的并联移栽机器人,其具有刚度大、精度高及累积误差小的特点。同时,进行了将128孔穴盘黄瓜苗移栽至72孔穴盘中的移栽试验,结果表明:该温室并联移栽机器人在移栽加速度高于20mm/s~2时,移栽钵苗合格率明显降低。     

基于篮球投篮命中率的精量播种装置系统的设计开发

在农业大规模生产方式中,已改变了传统种植技术,部分采用穴盘移栽技术进行种植。穴盘移栽是通过在穴盘中播种种子,待植物幼苗长到一定程度后将其移栽至土中,需要在穴盘中投放定量的种子,要求一定的准确率,以确保种子准确投放进穴盘中,再进行覆土。将种子放进穴盘的工作可以采用机械化生产,该工作使用的设备为精量播种装置,该装置可以保证种子投放进穴盘中,也可保证每个穴盘中种子的数量。篮球投篮命中率的高低是评价球员技术的重要指标,而球员要有高的命中率就需要不断的练习,调整自己投篮的力度、角度等因素。为此,基于篮球命中率,设计了一种气吸滚筒式精量播种装置,由滚筒、气吸泵、落种机构及覆土装置等组成,可实现精量播种且伤种率低,播种合格率满足种植需求。     

全自动蔬菜移栽机的设计与试验

目前,蔬菜移栽机主要是半自动形式,工作效率相对较低。为此,设计了一种基于单片机控制的全自动的蔬菜移栽机,通过单片机系统实现对蔬菜幼苗的取苗、喂苗与载苗的自动控制,可有效节省人力。根据实际设计需求确定了穴盘实际距离和规格的设计参数:宽28cm,长64cm,穴和穴中部的距离是4cm,穴盘高度是3cm,穴边距是2.5cm,穴盘的规格为90穴。自动移栽机控制系统选用STC89C52RC单片机作为系统的控制中心,使用苗龄是61天类型的“早红一号”辣椒穴盘苗开展移栽试验。“早红一号”平均的苗高是16.52cm,拖拉机速度是1.2km/h。试验结果显示:取苗成功概率98.52%,喂苗成功概率95.56%,栽植过程中设置的频率为56株/min,空穴概率5.56%,倒伏概率2.96%,栽植成功概率91.48%。     

提土-全膜面覆土装置作业参数优化与试验

为进一步研究提土-全膜面覆土装置作业参数对其覆土性能及质量的影响,解析膜顶覆土过程与规律,建立了提土-覆土过程关键参数方程,确定了试验因素及其取值范围。以刮板升运带式提土器线速度、联合机前进速度和水平双向螺旋覆土装置转速为自变量,覆土合格率为响应值,进行二次旋转正交组合试验,构建各因素与覆土合格率之间的数学模型,并结合响应曲面对各因素交互作用进行分析,探知试验因素对覆土合格率影响的主次顺序为水平双向螺旋覆土装置转速、刮板升运带式提土器线速度和联合机前进速度,获得提土-全膜面覆土装置最优作业参数:水平双向螺旋覆土装置转速为432 r/min,刮板升运带式提土器线速度为1.56 m/s,联合机前进速度为0.50 m/s。田间验证试验表明,提土-全膜面覆土装置覆土合格率均值为99.6%,较优化前有显著提升;应用离散单元法进行提土-全膜面覆土装置在最优参数条件下的"提土-输土-覆土"动态作业过程模拟,仿真结果与田间试验验证工况基本一致,表明该装置作业参数的优化计算准确可靠。