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。     

传送带式蔬菜移栽机的设计与研究

为解决当前我国蔬菜移栽机存在的结构复杂、配件繁多、操作麻烦且投苗率低及伤苗率高的问题,设计研究了传送带式蔬菜移栽机。该机结构简单、使用方便、工作效率高且对秧苗损伤小,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,通过调整传送带支架及固定架的数量及其在底盘上的位置可实现移栽行数、行距的改变,从而满足不同地区不同蔬菜的移栽农艺的要求。     

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。     

悬杯式蔬菜移栽机的设计

针对吊篮式移栽机在钵苗过高时容易碰苗的问题,设计了悬杯式蔬菜移栽机,阐述了整机的结构及工作原理,并对关键部件进行了具体的结构设计。通过采用水平向后张开的悬杯结构,降低了落苗过程中的伤苗率,提高了整机的栽植质量。     

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。     

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。     

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。     

悬杯式蔬菜移栽机的工作原理及设计

在蔬菜种植、生产过程中,蔬菜移栽是其中一项重要的环节,特别是在当前蔬菜反季节种植生产技术日益成熟的条件下,移栽对于蔬菜生产的功用愈发明显。通过移栽,可以使蔬菜生产起到一定的气候补偿,促使蔬菜作物生育提早等综合效益的实现。但是,当前在我国绝大部分农业生产地区,在蔬菜移栽过程中技术比较落后,机械化程度不高,多是以人工移栽为主,作业效率也比较低,很难形成大面积的栽植生产,严重影响和制约着蔬菜产业生产效益。为此,以河南地区蔬菜机械化移栽种植及相关技术推广现状为例,结合着当地实际移栽机械应用具体情况,在参考国内外在该领域的大量研究基础之上,介绍了一种悬杯式蔬菜移栽机,包括移栽机的工作原理设计及试验。     

滑移率对吊杯式移栽机膜上穴口长度影响分析

针对2ZB-2型吊杯式移栽机在膜上移栽过程中出现的穴口长度过大的问题,通过对移栽机运动特征参数、传动比和地轮滑移率之间的关系进行推导,得到了它们之间的关系式。同时,利用Mat Lab建立了膜上穴口长度计算程序,分析了滑移率、传动比对运动特征参数和膜上栽植穴口长度的影响,得出滑移率在10%~20%范围内及移栽机结构一定的情况下,随移栽机传动比的增大,膜上穴口尺寸变化具有相同规律,即膜口尺寸表现为先减小后增大的趋势,存在最小膜上穴口尺寸,并提出了通过改变传动比的方法来减小膜上穴口长度的方案。田间试验表明:当滑移率为10%~20%、传动比为0.698~0.852时,穴口长度变化范围最小,此研究为移栽机的后续改进提供了参考。     

4ZS-2型蔬菜移栽机的研究设计

通过分析现有蔬菜移栽机结构的不足之处,研究设计了4ZS-2型蔬菜移栽机并对其结构和性能参数进行了阐述。该机结构简单,操作方便,生产效率较高,是农业生产的好帮手。     

大棚蔬菜移栽机的设计

针对目前常见的蔬菜移栽机很难在空间受限的大棚中使用,导致大棚蔬菜在进行育苗移栽时仍然依靠人工而费时费力的现状,设计了一种专门针对大棚使用的蔬菜移栽机。该装置在推动移栽机行走时主动轮转动,通过齿轮和链轮两级增速传动,把动力传递到执行机构,执行机构带动插苗装置和菜苗传送装置的运动,实现菜苗的栽种。装置中采用偏心轮机构实现鸭嘴状插苗装置的上下运动,传送苗装置的循环间歇运动由空间槽轮机构来实现,通过空间槽轮机构和偏心轮机构的协调动作来达到预定的运动规律。同时,根据大棚参数确定了各零部件的尺寸,作出了CAD图和三维结构图,完成了对大棚蔬菜移栽机的设计。     

蔬菜移栽钵苗检测与缺苗补偿系统设计与试验

为解决蔬菜穴盘苗全自动移栽机因穴盘缺苗、取投苗失败等因素导致的漏栽现象,设计了基于多传感器的钵苗检测及缺苗补偿系统(补苗系统)。补苗系统作为独立功能模块,包括补苗装置、钵苗检测单元和控制系统,使用反射型光纤传感器和激光传感器联合检测的方法,对分行苗杯定位和苗杯内钵苗进行识别。利用光纤传感器分别对辣椒、番茄、甘蓝钵苗进行多高度检测试验,以获取光纤传感器最佳检测高度和最佳缺苗判定阈值。设计了自动补苗装置,并对补苗过程进行运动学分析。使用触摸屏、PLC、EM253位置模块等控制元件设计了控制系统,实现整机及补苗系统的控制。对补苗系统进行不同移栽频率下的性能对比试验,试验结果表明：在单行栽植频率分别为60、70、80 株/min时,补苗系统识别成功率分别为98.15%、98.15%、97.69%,移栽机平均漏栽率分别为1.85%、2.31%、2.31%,比未启用补苗系统时漏栽率分别降低了14.59、14.36、15.52个百分点,为进一步提高蔬菜移栽作业品质提供参考。     

小型蔬菜移栽机械手的设计与试验

为避免蔬菜人工移栽存在的株距、行距和深浅度不均等问题,根据国家标准GB/T 5262-2008及蔬菜移栽农艺要求,设计了一种能够与吊篮-鸭嘴式移栽机结合的移栽机械手。根据现有的蔬菜育苗钵盘外形尺寸及茄科蔬菜的育苗农艺要求,并结合吊篮-鸭嘴式移栽机的结构,确定了移栽机械手的设计方案,设计了移栽机械手的整体结构及尺寸,并对移栽机械手关键部件进行有限元分析。结果表明:机械手指最大变形量为0.106mm,所受最大应力为6 5.5 MPa;大臂最大变形量为4.7 1 4×1 0^-6mm,所受最大应力为0.0 2 1 MPa;小臂最大变形量为9.476×10^-6mm,所受最大应力为0.0 2 2 6 MPa。试验结果表明:所设计的小型蔬菜移栽机械手能够在一定程度上解放劳动力,降低温室大棚内蔬菜移栽工作的劳动强度,可为以后全自动蔬菜移栽机的发展提供数据与理论参考。     

添加配重的蔬菜移栽机旋转式取苗机构动力学分析

以一种应用于蔬菜钵苗移栽机、能实现非匀速连续传动的新型旋转式取苗机构为研究对象,针对取苗机构运转平稳性问题,应用配重法改进取苗机构的结构,以减小机构振动、改善其动力学性能。建立配重优化设计模型,采用穷举法通过UG和ADAMS软件分析得到配重的质量和质心向径分别为0. 21 kg和102 mm。应用ADAMS软件开展取苗机构动力学仿真与分析,并进行取苗机构样机的动力学试验,对安装配重前、后取苗机构支座反力的仿真和试验结果分别进行比较,验证取苗机构动力学性能的改善。试验结果表明,取苗机构x和y方向支座反力的最大幅值分别由改进前的409 N和77 N减小为369 N和69 N,降低了9. 8%和10. 4%;其方差由改进前的5 126 N2和553 N2分别减小为3 391 N2和398 N2,降低了33. 8%和28%,表明取苗机构的动力学性能得到了改善,工作平稳性得以提高。     

探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构优化设计与试验

针对回转式蔬菜钵苗扎穴移栽机构破坏钵体完整性、穴口不对称造成栽植直立度差、打孔和栽植过程同时进行影响栽植质量等问题,提出了一种探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构。该机构可交替实现打孔和栽植过程,移栽臂栽植时,打孔器在前一株钵苗栽植位置完成打孔,保证了栽植时序且穴口对称,土壤回流均匀,有利于保证栽植直立性。在取苗位置执行探出式夹取苗钵动作,以保护苗钵基质的完整性。基于探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构的运动学机理分析开发了优化设计软件,并完成了优化设计。开展了移栽机构的虚拟仿真试验和系列台架试验,分析了在取苗、打孔和栽植等关键位置的位姿。轨迹与位姿验证试验表明,该机构形成的特定轨迹和位姿可依次完成取苗、输送、打孔和栽植等动作。取苗试验表明,该机构可实现探出式取苗,有效保证了蔬菜钵苗基质的完整性。     

自走式烟苗移栽机栽植器的研究与设计

栽植器是自走式移栽机的核心部件,其性能决定了烟苗落地时的直立度以及烟苗入土深度。比较国内现有几种类型栽植器的优缺点后,设计出一种新型的侧置四连杆旋转鸭嘴式烟苗栽植器,并进行样机田间试验,栽植效果较好。     

探出取推钵式蔬菜钵苗取苗机构优化设计与试验

为了提高蔬菜钵苗取苗机械化程度和取苗效率,设计了一种探出取推钵式蔬菜钵苗取苗机构,可实现快速取推钵动作。以大果哈椒钵苗作为取苗对象,分析了取苗机构的工作原理,建立了机构运动学模型,确立其优化目标,运用Visual Basic 6. 0开发可视化辅助分析软件,优化得出满足要求的最佳参数,形成相应的理论轨迹。建立三维模型,对模型进行虚拟仿真设计,得出仿真轨迹。采用3D打印技术进行试验样机制造,运用高速摄影技术提取试验样机实际工作轨迹,验证了实际轨迹与理论轨迹、仿真轨迹的一致性。试验测得实际取苗针最大入钵力,运用相似理论原理,推算出试验样机最大入钵力,并得到钵土最佳基质比为0. 4,进行试验样机取苗试验,取苗成功率为96. 87%,满足蔬菜钵苗取苗要求,验证了机构设计的正确性与可行性。     

蔬菜移栽机具发展进程及现状研究

介绍我国移栽机械的发展历程及主要类型,归纳半自动移栽机的主要类型、特点、工作原理,简述全自动移栽机的组成及特点,为移栽机具的研发提供参考。