基于农机农艺融合的大葱机械化移栽关键技术研究

为了提升大葱种植的机械化水平,从大葱种植的农机农艺融合出发,以山东章丘大葱与山东安丘大葱为例,总结了大葱裸苗及钵苗移栽的特点及要求,分析了国内外大葱移栽技术及关键机构的特点,提出了大葱移栽种植的问题及建议。研究结果表明:大葱种植农艺相似,大葱移栽株距为30~50mm,栽植深度为60~100mm,利于规模化种植及机械化移栽;推出式投苗装置与挠盘式栽植器适于大葱机械化移栽;自动取苗、零速栽植是迫切解决的大葱移栽的关键技术;实现移栽机研发与种植农艺、育苗技术相结合,自主技术创新与引进吸收相结合,专业研究与通用研究相结合,政府扶持与市场导向相结合,可提升大葱机械化移栽技术及装备的整体水平。     

吊杯式移栽机振动特性分析及对孔穴参数的影响

针对吊杯式移栽机受自身及外界激励产生振动影响栽植机构栽植性能的问题，进行了移栽机作业时振动特性测试与时域、频域分析，并对不同振动强度下吊杯式栽植器所成孔穴参数进行测量。试验表明：移栽机栽植机构的振动为低频振动，主频主要分布在4.25～5.25Hz范围内，移栽机前进速度和栽植深度是影响移栽机振动特性的重要因素。移栽机前进速度在0.8～2.0km/h范围内时，前进速度越大，移栽机栽植机构的振动加速度越大；移栽机栽植深度在70～130mm范围内时，栽植深度越大，移栽机栽植机构的振动加速度越大。通过分析不同振动强度对孔穴深度、穴口纵长的影响表明：振动强度越大时，土壤受到的扰动越大，土壤回流量越多，孔穴的有效深度均值越小，穴口纵长均值越大。研究结果可为吊杯式移栽机优化设计和作业参数的选取提供参考依据。     

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。     

全自动蔬菜移栽机在生产中的应用

为了解全自动蔬菜移栽机在生产中的使用效果,对生菜、黄瓜2种典型蔬菜开展了生菜膜上和垄上、黄瓜垄上移栽试验,考核全自动蔬菜移栽机对这2种蔬菜移栽的适用性。试验结果表明:该移栽机垄上移栽黄瓜、膜上及垄上移栽生菜秧苗适应性好,栽植合格率高达92%以上,各项性能指标基本达到标准要求,未出现明显的伤苗情况,从作业性能看,可以在京郊地区使用推广。相对而言,该机更适合不铺膜垄上移栽作业,栽植合格率更高。与人工作业相比,全自动蔬菜移栽机移栽生菜作业效率比人工提高了6倍,移栽黄瓜的作业效率比人工提高了18倍。      

基于数控技术的大葱自动移栽机模型优化分析

针对我国大葱移栽机自动化程度较低的问题,基于数控技术对大葱自动移栽机进行了设计,并对其模型进行了优化研究。大葱自动移栽机为链夹式,主要由喂苗机构、投苗机构、传动装置和机架等组成,采用PLC控制器进行整体控制。通过对大葱移栽机的输送过程和移栽过程进行分析,包括确定大葱移栽机链轮的尺寸和结构,分析1个运动周期的移栽过程,以保证葱苗移栽质量,提高移栽成功率。为验证大葱移栽机的性能,对其进行实验室和田间移栽试验,结果表明:移栽机性能良好,可以保证大葱移栽合格率。     

半自动组合式大葱移栽机的设计与研究

针对葱苗栽植密度大、栽植株距不稳定、人工劳动强度大及效率低的问题,设计了一种半自动组合式大葱移栽机,以减少作业环节、提高劳动效率。移栽机可一次收获两行,集旋耕、开沟、起垄、移栽和镇压为一体,主要由旋耕装置、传动系统、栽植变速箱、水平摆苗装置、竖直夹苗装置和直立栽苗装置等组成。栽植变速箱通过输出转辊为水平摆苗装置、竖直夹苗装置和直立栽苗装置提供动力输入;水平摆苗装置和竖直夹苗装置输送带采用柔性PVC材质制成,保证了输送过程中不对葱苗造成损伤;水平摆苗装置并设有等间距的限位凸起,保证了放入后的葱苗间距相等,克服了人工摆苗的随机性。田间试验表明:该机作业效果良好,性能稳定,匹配动力35 kW拖拉机,栽植深度合格率为85.3%,埋苗率为3%,伤苗率为3%,纯作业生产率为0.16hm~2/h。     

挠盘式高效低损大葱自动移栽机的设计与试验

针对市场现存的大葱移栽机功能不完善、自动化程度低、伤苗率高、栽植株距不稳定、人工劳动强度大及葱苗移栽效率低的问题,为减少作业环节、提高劳动效率、降低伤苗率,设计了一种挠盘式高效低损大葱自动移栽机,主要包括投苗装置、接放苗装置和栽苗装置等关键部件.投苗装置能够实现自动间歇整排投苗并将葱苗准确地投放到接放苗装置上,接放苗装...     

七杆式移栽机栽植机构运动学分析--基于 MATLAB

分析了鸭嘴移栽机栽植机构的工作原理与过程,建立了七杆栽植机构的运动学模型。借助 MATLAB 软件对数学模型进行求解,对相关参数进行了优化计算,得到了主要参数的最佳组合,并模拟出栽植点的作业轨迹曲线,对栽植点运动轨迹特点进行了研究,从而直观地分析其作业性能。研究表明,所设计的七杆栽植机构具有良好的移栽性能,能满足移栽作业的农艺要求,为移栽机设计中栽植机构的运动参数和结构参数的确定提供了依据。     

都市微农业蔬菜钵苗电动移栽机的设计与试验

针对我国都市微农业移栽作业存在设备成本高、通用性差及室外旱地移栽机并不能适应都市微农业蔬菜钵苗移栽等问题,设计了一种基于单片机控制的都市微农业蔬菜钵苗电动移栽机,可满足对不同行距、株距要求的蔬菜钵苗实现供苗、栽植及覆土作业。首先,确定了移栽机采用电动控制部分,采用Arduino开发实现,并通过气缸及电动推杆代替以往复杂的机械传动机构在空间运动完成栽植;其次,单片机控制4个步进电机完成鸭嘴栽植器的三维空间运动,并可以实现株距行距的任意调整;最后,试制样机并进行了田间移栽作业,使用西红柿苗、黄瓜苗、辣椒苗作为试验对象开展移栽试验。试验结果表明:3种钵苗的株距变异系数均小于10%,栽植深度合格率均大于90%,西红柿苗栽植成功率为91.21%,黄瓜苗栽植成功率为92.31%,辣椒苗栽植成功率为94.91%,各项性能指标符合旱地栽植机械国家标准,栽植性能稳定。     

牵引式单双行蔬菜移栽机作业质量对比

针对当前农村用工难、蔬菜移栽作业工作量大等问题,提出了用机器替代人工,对比吊杯式、钳夹式蔬菜移栽机与人工栽植,分别对影响作业质量的“漏栽率、埋苗率、伤苗率、栽植合格率、株距变异系数、栽植深度合格率”进行试验,同时对其进行了经济效益分析,为吊杯式蔬菜移栽机的农机农艺融合及推广应用提供理论参考依据。     

苹果苗木夹盘式移栽机的设计与试验

为了提高苹果苗木栽植作业效率,应用AIP实体三维设计软件研发了一种集旋耕、开沟、栽植、覆土、镇压于一体的连续作业的苹果苗木移栽机,并进行了田间试验。结果表明:移栽机性能稳定,开沟深度稳定性系数达97.10%,栽植合格率为98.60%,倒伏率和伤苗率低(倒伏率0.83%,伤苗率0.55%),满足果树苗木移栽作业的农艺要求,可提高移栽作业效率,为果树苗木机械化移栽提供了理论依据。     

辣椒漂盘苗机械化移栽适应性研究

为了探索辣椒漂盘苗对机械化移栽的适应性,以贵州某辣椒基地所育适栽期辣椒漂盘苗和2ZB-2旱地吊杯鸭嘴式移栽机为测试对象,完成了辣椒苗形态特征参数测量、落苗基质损失及田间机械栽植的试验研究。结果表明：从辣椒苗的苗高、叶面展幅、基质情况来看,所育漂盘苗基质饱满,且适于膜上移栽常用的鸭嘴式栽植器;漂盘苗基质含水率在56.4%～63.5%时,利于机械移栽的基质保持;田间机械移栽的栽植深度合格率、漏栽率、伤苗率分别为76.7%、2.4%、3.2%,满足指标要求;直立度合格率为88.7%,低于93%的指标下限。总体来说,辣椒漂盘苗与移栽机适应性较好,基本能达到贵州辣椒机械化栽植作业要求。     

自动移栽机作业质量监测系统的设计与试验

为实现自动移栽机实时作业质量信息的监控、反馈等功能,设计了一种可进行移栽机作业质量与运行轨迹的信息监测系统。使用工业相机并配合绝对值编码器,采集栽植钵苗的图像信息;使用计算机视觉技术对图像进行分析处理,识别栽植点是否存在钵苗,并将栽植点的经纬度坐标值按格式存储;创建GIS系统并加载地理位置信息文件,在地图中显示移栽机运行轨迹和漏苗信息等功能。试验表明:在移栽机正常工作下,钵苗识别准确率较高,GIS系统功能测试稳定,基本可以完成整体系统需求。     

2ZT—2型甜菜移栽机栽植系统的参数分析

对2ZT-2型甜菜移栽机栽植器进行了运动分析与仿真研究.应用ADAMS建立了移栽机栽植器的模型,通过运动学分析对2ZT-2型甜菜移栽机的相关设计参数进行了优化,得出了影响因素变化时对纸筒苗栽植状态的影响规律,并得出了该甜菜移栽机栽植器合理的特征参数值和鸭嘴开启运动规律.     

油菜移栽机作业效果综合测评

我国南方冬油菜主要还是依靠人工种植。南方稻油轮作区普遍存在水稻迟收、茬口紧张、油菜难种的问题,出现大量可种植油菜的冬闲田。油菜机械化育苗移栽具有抢茬种植、稳产增产的优势,着力解决为机育苗简易化、标准化,加快提高移栽机可靠性、适用性,是当前极为迫切的一个任务。农业农村部农业机械化总站组织开展了油菜移栽机作业效果综合测评,结果显示,在作业性能上,3台机具的栽植频率均达到了100株/(min·行)以上,栽植密度达到10万株(穴)/hm²以上,满足油菜高速高密度栽植要求,云马2ZGK-6型油菜毯状苗联合移栽机具有较高的成熟度和较强的适应性;在经济性能上,3台机具的作业效率是人工移栽的50倍,作业总成本只有人工移栽的1/10～1/5,云马2ZGK-6为整地、移栽复式作业,表现出稻茬田直接开展油菜机械移栽优越的经济性能。通过结果分析,提出加大为机育苗补助力度,扶持油菜机械化移栽发展;加大机具购置补贴力度,保障油菜移栽作业机具供应;加大技术示范推广力度,分区域总结集成适宜模式等措施建议。     

2ZB-2型蔬菜移栽机设计与试验研究

为了更好地推广应用蔬菜移栽机,设计研发了一种2ZB-2型蔬菜移栽机,其行距、株距、移栽深度、前进速度、移栽速度等参数可由电气系统控制并可实现无极调整。同时,使用移栽机进行了田间试验,结果表明:各项试验指标均能符合《JB/T 10291-2013旱地栽植机械》作业规范要求。     

组合式多功能大葱种植机的设计

大葱是我国广泛栽培的调味蔬菜及经济作物,在蔬菜产业发展中占有重要地位。针对传统的人工种植大葱的生产效率低、劳动强度高等问题,设计了多功能大葱种植机。该种植机通过挖土装置、传输装置、覆土装置、施肥装置、浇水装置、驱动装置和视觉识别装置,实现大葱种植的起垄、移栽、覆土、浇水、施肥和避障的功能。仿真结果表明,研究设计的大葱种植机结构合理,操作简单,可满足大葱的自动化移栽作业要求。     

垄作双行菠萝移栽机试验分析

为推进我国菠萝移栽机械化,针对“台农”品系菠萝起垄膜上栽植的农艺特点,研制了一种垄作双行菠萝移栽机。该机以90～120马力拖拉机为牵引动力,具备起垄、施肥、覆膜、铺滴管、栽植的联合作业功能。本文阐述了该机整体结构及工作原理,分析了其作业技术条件、试验方法和主要技术指标评定。通过大田移栽试验,结果表明,垄作双行菠萝移栽机与农艺融合性较好,栽植合格率稳定在96%以上,菠萝移栽机栽植速度为62～67株/min,作业效率1.33～1.41亩/h,综合作业费用比人工移栽节省50%,总体可满足生产要求。     

2ZB-2型吊杯式移栽机栽植深度数据采集系统的设计

为了更好地评价移栽机的栽植性能,以2ZB-2型吊杯式移栽机为试验对象,针对表征栽植性能参数之一栽植深度,设计了数据采集测试系统。此数据采集系统分为硬件结构设计与软件程序设计两部分:硬件结构部分包括传感器、数据采集卡等仪器的选型、安装与调试,并对所选用传感器进行了标定;软件部分是基于LabVIEW虚拟仪器中DAQmx设计的,主要包括具有良好人机界面的前面板及后面板中的程序框图。通过合理设置采样模式及采样率等参数,实现了两个通道距离数据的实时采集与显示,并通过插值计算得到了相应采集距离值下的栽植深度值。田间试验表明:本数据采集测试系统相比于传统人工测量方式,节省人力成本,提高劳动效率,也可对后续移栽机栽植性能的评价提供参考。     

吊杯式蔬菜移栽机田间试验及改进建议

针对2ZB-2型吊杯式移栽机开展了田间试验,对栽植质量、栽植生产率和使用可靠性等性能指标进行了分析并提出了改进建议。田间试验结果表明,该机虽然可同时实现覆膜、铺管、栽苗、覆土及注水作业,但秧苗栽植合格率只有84.85%,班次作业生产效率为0.049 hm2/h,作业可靠性为66%。改进建议：由牵引式改为自走式可减小设备体积,提高整机作业效率;将栽植机构改为摆臂式结构可提高投苗的准确性;采用不锈钢材料加工制作喂苗机构,可避免生锈挂苗等问题。