水稻秧盘育秧精密播种流水线软硬秧盘自动叠放装置

设计了一种能实现水稻秧盘育秧精密播种流水线硬、软秧盘自动叠放的装置,有效地提高了流水线的生产率,并减轻了劳动强度。该装置以可编程控制器PLC为控制核心,由接近开关检测待叠秧盘,控制秧盘升降机构实现秧盘升降的自动叠放,采用土壤防漏机构的气动移动盖板来防止秧盘内的土壤在叠盘过程中发生侧漏而使种子外露。为检测自动叠盘装置的工作性能,以叠盘成功率及种子外露率为指标,以秧盘升降机构的升降速度、盖板方式和生产率为影响因素,设计了三因素三水平正交试验。试验结果表明,升降速度对叠盘成功率影响较大,盖板方式和升降速度对种子外露率影响较大;当升降速度为0.15 m/s、采用气动移动盖板和生产率为600~800盘/h时,硬、软秧盘的叠盘成功率分别为100%与99%~100%;硬、软秧盘的种子外露率最大分别为0.28%与0.60%,试验指标满足水稻秧盘育秧精密播种流水线育秧技术使用要求。     

水稻秧盘育秧播种生产线电控式软硬秧盘自动供盘装置

为有效提高水稻秧盘育秧播种生产线的生产率,满足轻简化栽培技术要求,降低农民育秧成本,减轻劳动强度,解决现有自动供盘装置振动冲击大、供盘可靠性不稳定的问题,设计了一种可嵌放软塑秧盘的复合托盘和水稻秧盘育秧播种生产线电控式软、硬秧盘自动供盘装置。该装置以STM32单片机为控制核心,由接近开关检测等待供送的层叠秧盘,控制秧盘供送装置上的舵机实现对层叠秧盘的自动升落与供送。通过理论分析,建立了嵌入式复合托盘受力模型,确定了复合托盘的工作参数;设计了舵机升盘转轴机构、抬升指、输送装置等关键部件。为检测电控式自动供盘装置的工作稳定性,系统地进行了振动特性测试分析;以硬塑秧盘为试验对象,供盘成功率为试验指标,进行了三因素三水平的正交试验,结果表明,叠盘偏差范围对供盘成功率有显著影响,减小叠盘偏差能有效提高供盘成功率;通过分析试验结果,采用改进的渐进式导向板,实现对叠盘偏差纠错,并分别进行硬塑秧盘和嵌入式复合托盘嵌放软塑秧盘的试验研究,改进后的装置性能显著提高,硬塑秧盘的供盘成功率达100%。采用嵌入式复合托盘进行软塑秧盘自动供盘试验,软塑秧盘的供盘成功率大于98%,满足水稻秧盘育秧播种生产线自动供盘技术要求。     

水稻秧盘育秧流水线自动叠盘装备现状与展望

水稻工厂化秧盘育秧播种流水线主要由供盘、铺底土、压实、精密播种、淋洒水和取叠盘等装备组成。由于我国现阶段对工厂化育秧设备研究薄弱,关键技术有待突破,国内的流水线在播种后取叠盘主要由人工逐个取盘,不仅劳动强度大,容易造成疲劳,还制约着工厂化育秧的生产效率,故秧盘自动叠盘装备对提高流水线自动化程度、降低劳动强度和提高效率等方面具有重要作用。为此,综述了国内外自动叠盘技术与装备的现状,分析了现有自动叠盘装备的工作原理,指出了现行装置中关键部件存在的不足,提出了水稻秧盘育秧流水线自动叠盘装备今后的发展趋势,指明可靠性高、适应性强、符合轻简栽培技术要求、能实现自动智能检测与控制是自动叠盘装备的主要发展方向。     

自走式水稻大棚育秧联合作业机槽盘铺膜机构设计

针对铺膜机构与自走式水稻大棚育秧联合作业机的集成需求,调研秧盘铺膜结构及整体组成结构关系,采用三维模型与功能设计逐步演进的方法实现了折叠成型槽盘铺膜机构,由秧盘单元初步结构逐步演进为包含9个秧盘联体膜成型的上架与底架结构,对主要杆件进行结构尺寸设计。采用1:3试验机模型验证铺膜成型功能,采用有限元方法进行应力、应变、变形位移和安全系数分析。研究表明:所设计的铺膜结构能够实现预定功能,成膜达到预定参数要求,结构设计参数校核达标。     

2B—4A型自走式育秧机设计与试验

设计了2B—4A型自走式育秧机,包括动力机构、传动机构、操纵机构、行走机构、输送机构、刮土机构、种土箱及机架等。机具采用履带式自走机构并配备换档、倒档装置实现装备整体自由行走;采用整体播种铺土,平板输送带输送秧盘,实现秧盘快速自由脱落摆放。同时进行了机具作业性能试验,结果表明:2B—4A型自走式育秧机可完成盘喂入、铺土、土种搅拌、播种、盘输出、盘下滑、盘摊放,播种量稳定性、播土均匀度、播种均匀度、播种空格率、覆土厚度稳定性、摆盘间隙、摆盘合格率、漏摆率均符合标准要求,作业性能良好。     

蔬菜移栽穴盘苗自动输送装置设计与试验

针对目前穴盘蔬菜自动移栽中钵苗离盘转运至导苗筒过程钵体损伤大、机构轨迹复杂及机电气控制成本高等问题,设计了一种由纵向移盘机构、顶苗机构、横向移盘机构、导苗筒、夹苗机构等组成的纯机械传动式蔬菜移栽穴盘苗自动输送装置。利用功能-动作过程-动作法(F-P-A法)对穴盘苗自动输送过程进行动作分解,确定了符合各环节动作要求的机构形式;运用运动建模、仿真和精度综合分析等方法,并结合农艺与动力学要求,得出横向移盘机构圆柱凸轮最大压力角α_(max)=29.32°,夹苗机构的苗爪翻转凸轮行程hp=29 mm等关键部件参数;基于建立的时序分析模型,利用Visual Studio编写了可视化的蔬菜移栽穴盘苗自动输送装置时序分析程序,通过对各机构动作进行匹配,优选出一组最佳参数:纵移机构初始相位角φ_z=185°,顶苗机构初始相位角φ_d=108°,曲柄长度a=78mm,连杆长度b=112 mm,偏距e=20 mm,苗爪翻转机构初始相位角φ_f=15°,苗爪开合机构初始相位角φ_k=135°。以苗龄期45 d、3种不同含水率的番茄穴盘苗为试验对象,进行自动输送试验。结果表明:穴盘苗基质含水率和取苗速度对装置取苗成功率均有影响,呈负相关,基质损失率则与取苗速度关系不大;该装置能够实现140株/min的取苗速度(取苗成功率超过95%),当基质含水率为符合育苗规范的32.79%时,取苗成功率98.44%、基质损失率36.67%,满足移栽农艺要求且远超人工移栽效率。     

自动移栽钵苗输送装置理论分析与试验

针对移栽作业人工喂苗速度低的问题,设计了一种由圆柱凸轮为横移机构、槽轮-链传动为纵移机构所组成的自动移栽钵苗输送装置。利用解析作图法,并结合移栽农艺要求分别对纵移和横移机构进行理论分析,得出了输送装置的核心关键参数:横移凸轮基圆半径r0=6 5 mm,滚子半径r=1 2 mm,滚子宽度B=9 mm,槽轮槽数n=5。以苗龄期40天的西红柿穴盘苗(穴盘规格为16×8)为试验对象进行了钵苗输送试验,结果表明:横移机构单次供苗的最大误差为0.76mm,横移7次(供苗时苗盘每行需横移1次)累积误差小于0.2mm,供苗准确率超过97.9%;纵移机构单次供苗的最大误差为0.88mm,纵移7次(每盘8行,需纵向移动7次)累积误差不超过0.3mm,供苗准确率在97.5%以上。该机构在供苗过程中可连续作业,满足钵苗供苗的自动输送需求。     

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。     

分体膜盘铺设机构的设计——自走式水稻育秧联合作业机配套机构

针对原槽盘铺膜机构在实际中的应用情况,设计了分体槽盘铺膜机构。首先,采用三维模型与功能设计逐步演进的方法实现了槽盘铺膜机构折叠成型部分秧盘单元结构的功能,由秧盘单元结构演进为包含9个秧盘单体槽膜成型的上架与底架结构;然后,对主要杆件进行了受力分析,并采用有限元方法进行了应力、应变、变形位移和安全系数分析;最后,采用1:1试验机模型验证了铺膜成型功能。研究表明:所设计的铺膜结构能够实现预定功能,成膜达到预定参数要求,结构设计参数校核达标。     

水稻工厂化育苗高速秧盘播种落盘机构的设计

针对水稻高速秧盘育秧播种生产线配套技术的需求,设计和改进配套的落盘机构。介绍高速秧盘播种落盘技术的具体流程,概述秧盘叠放的实现方法,探讨抬升秧盘方式的设计和改进,为水稻秧盘育秧播种生产线提供有效的配套支持。     

水稻钵苗育苗穴盘分离套盘机设计与试验

采用工厂化育苗技术进行水稻钵苗育苗时,一般由人工将普通吸塑软穴盘分离然后套入硬托盘后再用于播种,增加了生产成本且劳动强度大。为减少人工成本、降低劳动强度,提高工厂育苗作业自动化,设计了一种适用于工厂化播种流水线的自动分离套盘机。利用真空吸盘吸附倒扣堆叠的软穴盘外侧壁后提升分离,再用翻转机构将分离出的软穴盘翻转180°到达套盘工位,套盘装置中的夹爪机构夹持软穴盘套入硬托盘中完成套盘作业。采用有限元分析软件ANSYS对软穴盘变形量进行分析,采用三维建模软件SolidWorks进行整机三维结构设计,设计了使用8个直径6mm的风琴型真空吸盘吸附软穴盘作业的真空回路系统,并试制了样机,对不同工况下的软穴盘进行了分离套盘试验。样机试验结果表明,对14×29孔穴规格洁净软穴盘的分离套盘成功率为97%,穴盘表面粘附有水珠或泥土时分离套盘成功率均为98%,分离套盘效率为435盘/h,满足工厂化育苗播种流水线的工作要求,可为提高工厂化水稻钵苗育苗的自动化程度提供参考。     

幼苗盘自动搬运机取放装置设计

针对设施农业中播种、催芽、育苗、嫁接等作业需要大量劳动力搬运幼苗盘问题,设计了幼苗盘自动搬运机取放装置。该装置采用步进电机驱动,抓取手指与一对形状相同的传动链铰链连接,传动链同速同向,抓取手指做平移运动,实现取放幼苗盘。根据Pro/E软件机构模块进行运动仿真和分析,取放装置能够实现取放工作。试验结果表明:当幼苗盘托盘底面与无动力滚筒上表面平齐,端面水平相距30mm时,取放装置能够顺利取放幼苗盘。     

蔬菜泡沫育苗盘多适应性自动叠盘装置设计与试验

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC为控制核心,利用主副传送带实现育苗盘的输送,并结合光电传感器实现育苗盘的定位,可以完成不同尺寸泡沫育苗盘的自动叠盘,设计的水平调节单元和减振单元可实现育苗盘在叠盘机构上的水平位置调节并降低叠盘过程的振动冲击。试验结果表明,育苗流水线播种环节在生产率450盘/h下,自动叠盘装置在减振弹簧线径为1.5 mm、主副传送带速度差为0.1 m/s以及电缸升降速度为0.13 m/s时,200孔穴育苗盘叠盘效果最佳,叠盘成功率为100%,叠盘错位差方差为2.32 mm²,同时振动检测试验中育苗盘X轴、Y轴、Z轴方向的振幅均未超过0.8 mm,更换135、160孔穴的泡沫育苗盘进行试验,叠盘成功率均为100%,叠盘错位差方差分别为3.94 mm²和5.98 mm²,说明该装置满足多适应性的要求。在此最优作业参数...     

组合式水稻钵苗育秧盘自动分装装置设计与试验

现有水稻钵苗育秧播种流水线前端的秧盘分离供应尚未完全自动化,特别是软钵盘的分离。为减少劳动力,降低人工成本,本文采用硬托盘与常规育秧软钵盘组合配套,设计一套水稻钵苗育秧盘的自动分装流水线,包括分离软钵盘的指夹式真空吸盘机构、分离硬托盘的滑块连杆机构及其组合而成的套盘机构,用于实现组合式育秧盘中软钵盘和硬托盘的逐个分离和套盘组装,以满足育秧播种流水线前端的秧盘全自动供应。设计一种柔性抓取的指夹式真空吸盘,吸管采用3D打印方式加工,并通过铰链对称安装,模拟人类手指的抓取动作。采用真空吸附的方式实现软钵盘的柔性抓取,不会对软钵盘表面造成损坏。利用ANSYS有限元分析软件对软钵盘受到真空吸盘吸附提升时的变形程度进行分析,确定8组真空吸盘的合理布局。利用ADAMS动力学仿真软件对分离硬托盘的滑块连杆机构进行运动学分析,确定最佳的升降高度以及连杆的开合角度。设计并搭建样机进行试验,试验结果表明：当分离套盘效率为600盘/h时,分离套盘成功率为93.25%,整机运行稳定,符合设计要求,满足一般水稻工厂化育秧播种流水线的工作要求。     

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。     

蔬菜自动移栽机对置秧盘交替自动取投苗机构研究

针对现有蔬菜自动移栽机茎秆夹持式和钵体顶出式取苗方式的缺点,基于顶出-夹取结合式取苗方式,设计了一种适用于对称布置可弯曲秧盘的交替式取投苗机构。阐述了该机构工作原理、关键点运动轨迹和结构组成。分析了关键因素对秧苗夹持点运动轨迹的影响方式并优选了取值：驱动曲柄转速10r/min,取投苗摇杆长度为 309mm,驱动气缸伸出速度25mm/s,0.8s内完成拔苗,伸出时刻为提前0.4s。该参数组合下秧苗夹持点在拔苗阶段最大横向位移9.6mm,累计横向位移0mm,理论提升高度44mm,满足取投苗作业理论要求。以苗龄45d的辣椒秧苗为作业对象,进行了栽植频率70~120株/(min·行)的取投苗性能试验,试验结果表明,该交替取投苗机构在栽植频率100株/(min·行)时可实现取苗成功率93%,投苗成功率95%,总体成功率88%,满足取投苗作业要求,验证了该取投苗机构的可行性。     

气力式水稻穴盘成型机气流分配室流场仿真与优化设计

合理的气流分配室结构是气力式水稻穴盘成型机正常工作的前提条件。为了保证气流分配室具有均匀的流场结构,生产出合格的穴盘,以气体控制方程为理论依据,利用FLUENT软件对气流分配室内气流场进行了仿真分析。结合正交试验设计和数值模拟技术,以腔体厚度、通气孔直径和底角为影响因素,速度不均匀系数为评价指标,对气流场进行了单因素和正交模拟仿真试验,结果表明各因素对试验结果影响的主次顺序为配气腔体厚度、通气孔直径、底角;当腔体厚度、通气孔直径和底角分别为110 mm、15 mm和0°时,气流分配室流场均匀性较理想,此时速度不均匀系数为11.37%。试验结果表明,仿真结果与实测结果的平均相对误差为1.59%,双侧相关系数为0.028,存在显著相关关系;穴盘生产成型率为92.3%,穴孔质量和底面厚度的变异系数分别为10.2%和9.81%,满足穴盘生产要求。     

全自动移栽机穴盘回收机构设计与试验

我国是一个蔬菜种植大国,蔬菜规模化种植多采用工厂化育苗,达到成苗要求后的蔬菜钵苗需用移栽机进行大田栽植.为了提高移栽机的工作效率和蔬菜移栽的自动化程度、降低劳动力成本,针对移栽后空穴盘的自动回收设计出了一种全自动移栽机收盘装置.装置由输送装置、托举装置及回收框架等部分组成,穴盘下落后由输送带传送到回收框,托举装置将其叠...