吊杯式栽植器的结构改进与参数化设计

吊杯式栽植器是吊杯式移栽机的核心部件,其结构尺寸及运动规律直接影响到秧苗的栽植质量。为了使移栽机在工作过程中减小打穴穴口的尺寸,从而减小对地膜的损害程度,从栽植器的结构与尺寸参数入手,对吊杯的结构安排及各零部件的尺寸进行了改进,利用Pro/E完成了修改后的三维模型;同时,利用pro/program对修改过后的栽植器整体进行了参数化设计,分析了空间凸轮的大小、形状的改变对栽植器杯嘴开合幅度的影响,确定了各参数之间的关系。为适应不同作物的农艺要求,当投苗杯大小发生改变时,吊杯各零部件在保证栽植质量的前提下完成相应的变化,无需重新建立和装配模型,为后续运动仿真节省了重复建模的时间。其研究结果为进一步优化栽植器的结构提供了理论依据。     

两种吊杯栽植器性能对比

对单吊杯栽植器和多吊杯栽植器在结构特点、运动轨迹、动力学特性、接苗准确性以及最高工作效率几个方面进行了分析比较。单吊杯栽植器通过合理设计曲柄连杆的参数可以得到理想的栽苗轨迹,能有效减小吊杯栽苗时对土壤的干扰,接苗准确性高,而且质量小,但工作时运动冲击大,不适合高速作业。多吊杯栽植器吊杯随驱动装置做余摆线运动,工作时运动冲击较小,株距适用范围更广,能进行高速作业,适用于效率高的自动移栽机,缺点是吊杯尺寸通常比较小,而且整体质量较大。      

吊杯式栽植器空间凸轮的设计及运动仿真

吊杯式栽植器(简称吊杯)是移栽机的关键部件,其开启规律将直接影响到秧苗的栽植质量。控制杯嘴开合的空间凸轮轮廓曲线比较复杂,设计满足吊杯开启规律的空间凸轮是个难点。针对这一问题,根据吊杯开启规律,建立空间凸轮轮廓曲线的数学方程;利用Pro/E通过编程生成空间凸轮的实体模型,并构建吊杯的三维实体模型,通过机构模块对吊杯进行仿真分析,并对其开启规律进行了仿真验证。结果表明,该凸轮满足吊杯的开启规律和设计要求,可为吊杯空间凸轮的设计和制造提供理论依据。     

链排式喂苗机构抛投穴盘苗运动分析与试验

为了获得吊杯式移栽机投苗杯向吊杯喂苗的最佳抛投效果,探究抛投过程中穴盘苗运动规律,为喂苗机构与吊杯间的匹配关系及结构设计提供基础数据。在自制吊杯式移栽试验台进行了穴盘苗抛投试验,采用高速摄影机对喂苗机构抛投穴盘苗过程进行了跟踪拍摄,通过Tema控制软件对图像进行捕捉、分析和计算,分析了穴盘苗在抛投过程中位移与时间关系,得到了抛投穴盘苗的运动方程,结果表明:抛投速度对穴盘苗竖直方向运动影响较小,对水平方向运动影响较大。同时,分析了不同抛投速度对接苗准确性影响,提出了吊杯准确接到穴盘苗的条件,给出吊杯接苗角及安装角计算公式。     

穴盘苗高速移栽机吊杯式栽植器膜上成穴性能仿真与试验

吊杯式移栽机具有成穴、移栽一次性完成，可以覆膜作业等优点，已成为移栽作业中使用较多的移栽机械。吊杯式栽植器为吊杯式移栽机的主要作业部件，不同形状吊杯能影响移栽机的膜上成穴性能及栽植品质。借助离散元仿真软件EDEM及多体系统动力学分析软件RecurDyn，耦合仿真分析两种不同形状的吊杯在栽植频率为72株/（min·行）时的撕膜大小，仿真结果得出圆锥形吊杯的成穴性能优于锥形吊杯，锥形吊杯形成的膜口纵向尺寸为105.37 mm，圆锥形吊杯形成膜口纵向尺寸为101.26 mm；最后通过室内台架试验，检验两种不同形状吊杯的栽植机构的膜上成穴性能，并验证EDEM RecurDyn耦合仿真结果的合理性。结果表明，仿真试验结果与台架试验结果趋势一致，锥形吊杯的膜口纵向尺寸约为130.58 mm，圆锥形吊杯的膜口纵向尺寸约为121.40 mm，证明所采用EDEM RecurDyn耦合仿真研究吊杯式栽植器成穴特性的方法是可行的，就地膜的损伤程度而言，圆锥形吊杯的膜上成穴性能优于锥形吊杯。     

移栽机的吊杯运动分析与设计准则

分析了吊杯式移栽机吊杯的运动轨迹，证实了特征系数λ＞1是吊杯式栽植器设计的基本依据和正常工作的必要条件，得到了拖拉机前进速度、吊杯数量、吊杯转速及栽植株距之间的相互关系，为吊杯式移栽机的设计提供了基本的设计准则和计算方法。     

吊杯式移栽机栽植器运动学分析与试验

以吊杯式移栽机栽植器的运动轨迹方程为基础,结合农艺要求,对移栽机进行了零速栽苗和最小破膜条件的理论分析,得出移栽机主要设计参数的计算公式,并进行了机具设计及田间试验.理论分析与田间试验表明,栽植器最佳投苗位置为过最低点后的上升段;株距调整时,应根据实际调整大小决定通过改变传动比还是栽植器个数来实现.     

悬杯式蔬菜移栽机栽植单体的数字化设计

介绍了悬杯式蔬菜移栽机的工作原理、主要特征参数的分析方法.通过Visual Basic编程、Solidworks二次开发、Matlab计算分析和Access数据库技术的集成使用,以软件形式对悬杯式蔬菜移栽机栽植单体进行结构参数计算,对栽苗器结构进行优化分析,自动生成三维模型,提高了设计效率与质量.     

基于灌於土滑移特性吊杯式移栽机传动配比分析

针对吊杯式移栽机在膜上移栽过程中因滑移率过大导致运动特征参数λ减小以及株距、膜口尺寸增大的问题,基于河套地区灌於土地轮滑移的特性,进行了吊杯式移栽机移栽试验,并通过计算得出了实际的滑移率及该地区栽植的实际秧苗株距。通过理论分析指出了在移栽机结构参数一定的条件下,滑移率和传动比是影响吊杯的运动特征参数的主要因素,提出通过增大移栽机的传动比抵消滑移率对运动特征参数的影响,从而对传动系统的链轮参数进行优化,满足运动特征参数λ 1,且使其调整范围较宽。移栽时,通过更换传动系统链轮齿数的方法,可以克服移栽过程中由于滑移造成的秧苗株距变大等问题,为以后移栽机的设计和田间作业提供了参考依据。     

基于MATLAB的移栽机栽插机构的运动学分析

分析了移栽机吊杯式栽插机构的投苗过程,明确了吊杯铰接点的运动轨迹,建立了吊杯铰接点的运动数学模型,利用MATLAB软件进行了数值计算绘制了工作曲线,对各参数进行了优化分析,求出了主要参数的最优组合.并运用PRO/E建立实体模型,对栽插机构的工作过程进行了三维仿真,将得到的运动轨迹与数学模型进行比较,从而直观地分析其工作性能,为合理选择栽插机构的结构和运动参数提供了依据.     

吊杯式移栽机栽植株距调节的研究

对栽植株距、传动比、吊杯数量以及移栽机前进速度与栽植圆盘线速度之间的关系进行了分析,设计了2 ZB-2型吊杯式移栽机的传动系统,用6种链轮与吊杯的组合来调节株距。田间试验结果表明,该吊杯式移栽机工作稳定可靠,栽植株距稳定一致,3~4吊杯的株距变异系数为0.48~0.88。研究结果可为今后吊杯式移栽机的研制和计算提供参考。     

基于LabVIEW的吊杯栽植器成穴阻力试验系统设计

吊杯栽植器是吊杯式移栽机直接与土壤接触的工作部件,其形状、尺寸及作业参数直接影响栽植器打穴栽植性能和效率。为深入研究吊杯栽植器尺寸、作业参数对成穴阻力的影响,设计了一种基于LabVIEW的吊杯栽植器成穴阻力试验系统。采用直流电机作为栽植装置的动力源,并用数据采集卡、压力传感器和扭矩传感器等搭建了成穴阻力测量硬件系统,采用LabVIEW开发了系统监测软件。在吊杯栽植器成穴阻力试验平台上进行了系统测试,结果表明,该系统可实时采集栽植过程中成穴阻力、扭矩和转速等数据,系统运行稳定,可为吊杯栽植器的优化设计提供依据。      

吊篮式移栽机膜上成穴运动特性分析与试验

吊篮式移栽机具有成穴和移栽一次完成的优点,满足了新疆地区作物穴盘苗膜上成穴移栽的要求。但是当吊篮式移栽机栽植器运动轨迹取不同形状时,会出现栽植器挂膜、撕膜现象,膜面开口较大而影响移栽质量。通过对吊篮式移栽机栽植器成穴运动轨迹进行分析和移栽番茄穴盘苗试验表明,当吊篮式移栽机栽植器的运动特征系数λ取值为1.22时,在保证穴盘苗膜上移栽直立率的同时,膜面穴口较小。     

气动下压式高速取投苗装置与吊杯时空匹配关系研究

为探索一种能实现高速取苗后无停顿快速投苗、同步接苗技术方案,分析气动下压式高速取投苗装置高速取苗后不停顿快速投苗4个阶段运动过程,得到穴盘苗运动时间。采用高速摄像机对自制高速取投苗装置无停顿快速投苗过程进行拍摄,通过PCC软件进行捕捉分析和计算,分析了穴盘苗在无停顿抛投过程中位移和时间关系。经同步接苗极限分析和交集运算得不同取苗频率吊杯同步接苗提前相位角范围,获得了高速取投苗装置高速取苗、无停顿快速投苗与吊杯同步接苗时空匹配关系。在高速移栽样机上开展吊杯同步接苗试验,试验结果表明,当取苗频率为180株/min时,吊杯同步接苗成功率为96.4%。研究结果为高速取投苗装置与吊杯时空匹配关系提供基础数据。     

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。     

蔬菜钵苗高速移栽机吊杯式栽植器参数优化

为了获取高速状态下蔬菜钵苗移栽机吊杯式栽植器的最佳工作参数,设计了移栽参数可调的栽植器试验台,并进行了钵苗移栽土槽试验。采用二次正交旋转中心组合设计法,以移栽速度、特征参数和吊杯倾角为影响因子,以直立度合格率、株距变异系数和栽植深度合格率为响应值,利用SAS 9.1软件进行回归分析和响应曲面分析,探究单因子及交互因子对响应值的影响效应,并结合非线性优化计算方法,对栽植器的结构参数和工作参数进行优化计算。结果表明:在满足栽植频率大于90株/min的高速移栽状态下,各因子对直立度合格率的影响贡献由大到小为吊杯倾角、特征参数、移栽速度;对株距变异系数的影响贡献由大到小为移栽速度、特征参数、吊杯倾角;对栽植深度合格率的影响贡献由大到小为移栽速度、吊杯倾角、特征参数。优化所得栽植器最佳参数条件:移栽速度为0.47 m/s、特征参数为1.18、吊杯倾角为87°,此时理论最优值为直立度合格率98.01%、株距变异系数5.93%、栽植深度合格率89.25%,优化后验证试验表明直立度合格率为96.6%,株距变异系数为6.1%,栽植深度合格率为87.8%,试验结果与理论结果一致,所建立的回归模型合理;优化后直立度合格率、栽植深度合格率较优化前分别提高5.8、3.6个百分点,也高于国家和行业标准规定的指标值。     

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。     

2ZBX-4型吊杯式蔬菜移栽机的研究与设计

针对我国当前蔬菜移栽机存在的栽植质量差的问题,设计了2ZBX-4型吊杯式蔬菜移栽机,阐述了该机工作原理并分析了工作过程。使用时由拖拉机牵引,人工投苗,可实现半自动化移栽,通过更换从动链轮可对株距进行调节。对2ZBX-4型吊杯式蔬菜移栽机进行了田间试验,结果表明:栽植株距和移栽深度稳定,可以进行多种蔬菜的移栽,损伤率、漏栽率低,直立度好,工作效率高,能满足不同地区、不同蔬菜的移栽农艺要求。     

吊杯式移栽机作业时地表不平度的测量分析

为了研究吊杯式移栽机作业时所栽植土壤的地表不平度,采用超声波测距传感器,对吊杯式移栽机作业时的土壤表面不平度进行了测量分析。将超声波测距传感器垂直于地面安装到移栽机上,连续测量地表高低的变化,采用Lab VIEW编程控制超声波传感器的参数设定,由NI USB-6343 X系列数据采集卡采集数据,并可实时显示和存储在笔记本电脑上。计算分析所测数据,得出了试验田地土壤表面不平度的一些参数值,即地表不平度的RMS高度、轮廓微观不平度的平均间距和分形维数,为研究土壤特性对吊杯式移栽机性能的影响提供了一定的基础数据。     

膜上移栽机设计与运动参数分析

对棉花和烟苗的移栽现状进行调查和分析,设计一种能适合膜上移栽的移栽机器。论文阐述所设计移栽机械的关键部件和移栽原理,合理地设计栽植器栽苗的控制凸轮部分和起引导作用的导苗嘴,提高钵苗的直立度和移栽机构的工作性能,并降低钵苗的漏苗率;论文还对膜上移栽机零速栽苗的原理进行数学参数建模及分析,并结合移栽机构的设计参数,得到移栽机构传动比和株距的受限制条件,为以后膜上移栽机的设计提供理论参考。