拱棚双插架覆膜一体机的设计与试验

为适应部分地区蔬菜水果拱棚种植模式,解决传统小拱棚手工搭建劳动强度大且效率低的问题,该研究设计了一款小拱棚单列双插架覆膜一体机,主要由自动进杆装置、双插架装置、覆膜装置及行进装置组成,设定插架间距与插架数量等工作参数,小拱棚单列双插架覆膜一体机实现自动进杆、双插架和覆膜一体化作业。以进杆成功率和进杆时间为衡量自动进杆作业指标,以拨轮半径、杆槽高度、顺杆板长度为试验因素,对进杆过程中的棚杆受力和运动状态进行分析和计算,确定试验因素的范围,并进行仿真试验确定最佳进杆装置结构参数。田间试验表明:小拱棚单列双插架覆膜一体机以最大速度1.2 km/h作业时,进杆成功率为94.1%,插架成功率为89.3%,拱棚覆膜率为100%,薄膜破损率为1.1%,平均插架间距为1 190 mm,平均插架宽度为1 050 mm,平均插架深度为200 mm,两侧插架深度平均偏差为30 mm,平均覆土厚度为80 m。小拱棚单列双插架覆膜一体机可实现小拱棚搭建的机械化和自动化作业,满足小拱棚插架覆膜要求。     

拱棚自动插架装置设计与试验

目前建造拱棚主要以手工为主,为了提高其机械化、自动化水平以及建造拱棚的效率,该文设计与研制了拱棚智能插架覆膜机的拱棚自动插架装置。基于拱棚搭建的入土深度、棚架宽度、棚架高度等技术要求和曲柄存在的条件,对其关键部件曲柄滑块机构和弯折手臂进行结构设计与优化。当曲柄的长度为230 mm,连杆的长度为220 mm,偏心距为220 mm时,达到最好的传力效果和运动效率;同时对曲柄滑块机构进行运动分析,确定插架作业时曲柄的初始角度和最大位置角度分别为132°和30°;设计弯折手臂使棚杆变弯,确保棚杆垂直入土;然后基于ANSYS分析拱棚抗风性能,当棚度架宽与棚杆长度的比值在0.60~0.66之间时,拱棚抗风性最强;最后通过田间试验测量分析棚架平均宽度、棚杆平均入土深度和棚架平均高度分别为93.85、15.23和56.19 cm,获得棚架高度、棚架宽度的稳定系数均为99%。装置插架效果满足农艺需求,进一步验证了装置设计的正确性和方案的可行性。研究结果可为实现拱棚的自动插架覆膜机研制提供理论基础。