穴盘苗夹茎式取投苗机构优化设计与试验

针对目前中国蔬菜穴盘苗全自动移栽作业中取投苗装置复杂等问题,设计了一种穴盘苗夹茎式自动取投苗机构,并分析了该机构的工作原理,建立了运动学模型;以运动学模型为理论基础,利用MATLAB GUI模块开发了取投苗机构辅助优化软件,基于该软件通过人机交互分析了主要结构参数对苗夹尖点运动轨迹和运动特性的影响,得到了各结构参数优化方向;以穴盘苗取投苗轨迹要求为目标,采用人机交互的优化方法,通过该软件确定了一组较优结构参数,并以此参数在CREO软件中完成了三维建模并进行仿真分析,得出了仿真轨迹.搭建了自动取投苗试验平台,分别进行了轨迹验证试验和取投苗性能试验,验证了穴盘苗取投苗机构设计的正确性与可行性.多组取投苗试验结果显示,该装置取苗成功率最高可达92.44%,平均取苗成功率大于89%,投苗成功率最高可达98%,平均投苗成功率大于90%,伤苗率最低为1.4%,平均伤苗率低于3%,表明了该装置能够较好地完成取投苗作业,且取投苗频率可达80株/min,该研究可为蔬菜移栽机全自动化提供理论参考.     

木薯种植机切秆试验台的设计

针对木薯机械化种植的茎秆实时切断环节,设计了1种木薯种植机切秆试验台,该试验台采用弹性夹持、挤切的方式实现木薯茎秆的切断作业,可为其他相似高粗茎秆作物机械化种植设备的研制提供试验支持。为验证该试验台工作性能,以充分成熟的木薯茎秆作为试验材料进行切断性能试验。验证结果表明,该试验台性能稳定,工作可靠,可根据试验要求调整工作参数,并对功率消耗进行测试。     

基于离散元的木薯种茎仿真参数标定方法研究

针对木薯机械化种植过程中切种与播种等环节离散元仿真研究缺乏准确模型等问题，以桂热4号木薯为研究对象，利用试验及离散元模拟结合的方法对木薯种茎离散元仿真参数进行标定。先测定种茎基本物理参数，应用Hertz-Mindlin无滑动接触模型开展颗粒堆积虚拟试验，并结合圆筒提升法进行种茎堆积物理试验。通过2水平因子试验、最陡爬坡试验以及响应面分析确定种茎基本接触参数。在此基础上，应用Hertz-Mindlin with bonding接触模型开展种茎切断仿真试验，通过响应面分析颗粒切断离散元仿真参数。为验证标定参数准确性，通过侧壁坍塌试验进行参数验证，发现休止角的相对误差均小于2%,相对误差平均值为0.69%。研究结果表明，标定方法正确、仿真参数准确。     

木薯田间机械化作业研究现状分析

针对木薯田间机械化作业的发展前景,阐述了木薯的生物学特性,木薯在种植、中耕、收获及木薯茎秆粉碎还田方面的机械化利用现状,着重介绍了几种典型的木薯种植机、中耕机、收获机和木薯茎秆粉碎还田机,对各种机械的工作方式、工作效率和适应性进行了探讨.针对我国在木薯田间机械化作业中存在的问题,提出相应的对策建议,为木薯田间机械化作业技术的发展提供参考.     

顶出-夹取式自动取苗机构运动学分析

为了降低自动取苗装置取苗过程中对钵体的损伤,提高取苗成功率,对顶出-夹取式自动取苗装置的各个执行机构建立运动学模型,并对模型进行仿真分析。在Visual Studio环境下,根据模型编写可视化蔬菜穴盘苗自动取苗装置时序分析程序,并对各个机构进行参数优化,得到一组最佳参数:曲柄长度a=78 mm,连杆长度b=112 mm,偏心距e=20 mm,顶苗机构的初始相位角φd=108°,横移机构的位移为h1=36.5 mm,纵移机构的初始相位角φz=185°,苗爪翻转机构的初始相位角φf=15°。样机试验结果表明,在取苗速度为140株/min时的成功率为98.44%,基质损失率为36.67%,验证了该取苗机构的可行性。     

种茎种植法及芽向对华南205木薯产量的影响

田间试验结果表明:种茎不同种植法对华南205木薯的产量及经济性状没有显著的影响,但平放种植法略优于斜插种植法;种茎芽眼方向对木薯的产量有显著的影响,鲜薯、薯干和淀粉产量均表现为芽眼向南>向东>向西>向北;当采用平放种植法时,木薯产量表现为种茎芽眼向南>向西>向北>向东;当采用斜插种植法时,产量表现为种茎芽眼向东>向南>向西>向北。因此,建议采用起垄、平放、种茎芽眼向南的木薯机械化种植技术。     

种茎种植法及芽向对华南205木薯产量的影响

田间试验结果表明:种茎不同种植法对华南205木薯的产量及经济性状没有显著的影响,但平放种植法略优于斜插种植法;种茎芽眼方向对木薯的产量有显著的影响,鲜薯、薯干和淀粉产量均表现为芽眼向南>向东>向西>向北;当采用平放种植法时,木薯产量表现为种茎芽眼向南>向西>向北>向东;当采用斜插种植法时,产量表现为种茎芽眼向东>向南>向西>向北。因此,建议采用起垄、平放、种茎芽眼向南的木薯机械化种植技术。     

种茎芽眼顺向与反向对木薯产量性状的影响

以华南8号木薯为试验材料,比较在水平种植上,种茎芽眼顺向(同一方向)与反向(相对或相背)的木薯产量性状效应.结果表明,种茎芽眼顺向比反向提高16.0％鲜薯产量、19.3％薯干产量、23.0％淀粉产量,均达显著差异水平,因此,在种植木薯时,要统一种茎的芽眼朝向一个方向,切忌种茎芽眼反向种植.     

单行直插式木薯种植机的设计与优化

木薯大多种植在热带、亚热带地区，这些地区多为黏质土壤并且天气多雨，导致木薯种植劳动强度大、人工效率低下等问题。结合中耕施肥、除草等管理需求和木薯种植农艺要求，设计了具有七连杆机构的单行木薯直插式种植机。木薯种植机的动力来自拖拉机动力输出轴，经过2组链轮分别为分种装置和七连杆机构提供动力。通过辅助软件Solidworks对杆件长度、鸭嘴栽植器安装位角度θ参数进行优化建模，将建模导入有限分析元软件Adams进行仿真分析，通过改变主要杆件长度来获取栽植器机构的运动轨迹。用Adams软件对机构性能的主要参数变量进行优化，得到可以满足单行直插式木薯种植机的设计。     

国内外木薯机械化种植技术的研究现状和发展动态

本文介绍了木薯主要种植国以及我国木薯机械化种植技术的发展现状,通过对不同国家木薯机械化种植技术的研究和对比,总结出木薯机械化种植技术可能存在的问题,并提出相应的对策。     

蜡封对木薯种茎贮藏活力的影响

【目的】通过蜡封不同木薯种茎部位,再结合自封袋密封与保湿处理,为延长木薯种茎贮藏期、提高种茎贮藏活力提供一定的参考依据。【方法】以桂热4号木薯的老熟新鲜茎段为材料,进行蜡封后自封袋密封、蜡封后添加含水率为50%湿锯末再自封袋密封和蜡封后裸露处理,以不蜡封裸露为对照,贮藏于干燥、阴凉、无阳光直射的室内,每3 d进行称重,测定茎段的失水量,贮藏51 d后,将所有处理木薯茎段种植于沙土地,种植60 d后调查成活率及幼苗生长情况。【结果】贮藏51 d时,裸露贮藏茎段的相对含水率表现为蜡封两端(44.2%)蜡封基端(36.3%)蜡封顶端(33.3%)不蜡封(26.0%),种植后成活率表现为蜡封两端(78.1%)蜡封顶端(56.4%)蜡封基端(44.2%)不蜡封(11.8%);自封袋密封贮藏茎段的含水率均≥88.7%,种植成活率为100.0%,且幼苗生长与种植新鲜种茎相比无明显区别;添加50%含水率的湿锯末再自封袋密封贮藏的茎段的相对含水率无明显变化,但均全部霉烂。【结论】木薯种茎采用小袋密封,贮藏于干燥、阴凉、无太阳光直射的环境中,能起到极好的保鲜效果。     

马铃薯种薯切块机整列装置设计与试验

为解决马铃薯种薯切块机种薯定位难、种薯排列混杂,机械化切块等难题,研制一种种薯排序、定位的切块整列装置,阐述整列装置结构和工作原理,研制关键部件。针对马铃薯种薯外包络线物料特性,采用力学与运动学分析方法,确定种薯整列装置关键部件结构及性能参数边界条件范围,以上料量、整列辊组转速、胶轮直径为试验因素,种薯整列率、平均整列时间、损伤率为评价指标进行二次旋转正交组合试验。通过Design-Expert 8.0.6软件分析试验结果,优化求解得出整列辊组转速22 r·min^-1、胶轮直径107 mm、上料量15 t·h^-1为最佳参数组合,进行验证试验,结果表明整列率为97.6%、平均整列时间为7.6 s、损伤率为0.71%,满足马铃薯种薯切块机对整列装置技术性能要求。     

夹护式西瓜钵苗移栽机构设计与试验

为解决西瓜钵苗茎秆纤细和大株冠造成的取秧、输送过程中秧苗脱落和取秧过程中秧苗子叶损伤问题,基于西瓜钵苗形态,设计一种夹护式西瓜钵苗自动移栽机构,探入式取钵移栽可保护秧苗茎、冠及形态,提高移栽作业合格率。文章根据西瓜种植农艺要求及西瓜钵苗外形尺寸设定优化目标,开发对应计算机优化辅助分析软件,优化一组符合西瓜钵苗夹护移栽要求结构参数,建立机构三维模型并作运动学仿真。加工机构物理样机并作台架试验,通过高速摄影对比移栽作业实际轨迹、虚拟样机轨迹和理论计算轨迹基本一致,验证夹护式钵苗移栽机构设计合理性。取苗试验表明,夹护式钵苗移栽机构较普通探入式移栽机构取苗成功率提高5%终稿栽植成功率提高7.5%,栽植优良率提高7.5%,栽植优良率提高15%。夹护式栽植机构各项性可满足旱地移栽要求,护苗机构明显提高栽植质量,减少秧苗脱落和株冠子叶损伤。     

一器双排交错排种器及开沟装置的设计及其机制

为使棉花实现机械化采收,河北省棉花产业技术体系借鉴新疆的种植模式,并结合河北省当地条件推行(68+8)cm宽窄行种植模式,同时进行错位使棉株呈规律性的等腰三角形排列;为适应河北省推行的种植模式,设计一种棉花双排交错精量播种开沟组合装置,该装置包括对称设置的空腔,空腔内对称设置有双排播种装置,左、右排种轮错位15°实现错位播种。通过分析计算,确定棉花双排交错精量排种器和开沟装置关键部件的参数;对棉花双排交错精量排种器进行排种机制的解析,构建排种器主要工作过程的充种、清种、护种、投种的运动学与动力学模型。2016年4月初在河北省石家庄鹿泉试验田进行作业试验,结果显示排种器播种深度及穴距一致性良好,双粒率82.8%,三粒率9.6%,多粒率2.0%,单粒率4.4%,空穴率1.2%;播种深度26 mm,播种深度合格率91.0%;基本实现错位种植等腰三角形排列。     

穴盘苗自动取苗装置的物料特性分析

为了设计机构合理的穴盘苗自动移栽机取苗装置,以新疆地区大面积种植的石番36番茄穴盘苗为试验对象,对穴盘苗的苗高、株高、叶面展幅、茎粗等形态参数和穴盘苗的基质含水率、不同含水率的翻转比、摩擦角以及穴盘苗的基质顶出力和抗压力等物理特性进行了测定。研究结果,穴盘苗壮苗的平均株高为181.2 mm,叶面展幅99.4 mm,茎粗3.3 mm,真叶片数3~5张;经过试验验证,得出基质含水率的适宜范围为25%~35%,基质顶出力的范围为1.2~3.0 N,基质抗压力的范围为1.5~6.0 N,摩擦角的范围为30°~40°,含水率为30%时穴盘苗的翻转比范围为9.6~15.0。     

水稻钵苗移栽机构的设计与试验

[目的]相较于毯状苗移栽,钵苗移栽能够提高水稻的产量和品质.移栽装置作为水稻钵苗移栽机的核心部件,其质量直接决定整机工作性能.结合钵苗移栽的特点,提出了一种新型的曲柄摇杆夹持式水稻钵苗移栽装置,为水稻钵苗移栽机的研制提供设计依据.[方法]设计了取秧机构、横向移箱机构和纵向送秧机构,通过SoildWorks建立了相应的虚拟模型,利用ADAMS软件对取秧机构的运动特性进行了仿真分析.试制了移栽装置样机,以漏拔率和伤秧率为指标进行了取秧性能试验.[结果]在ADAMS中对移栽装置进行运动学仿真,得出秧夹夹持点运动轨迹和位移曲线,且取秧机构在相应位置取放秧时,其左右秧夹夹持点之间距离分别为11.7 mm和0.5 mm.取秧性能试验,观测得到秧苗漏拔率(漏栽率)和伤秧率.随着取秧频率的增加略有增加,取秧频率为50次/min时取秧效果较好,移栽装置的伤秧率和漏拔率分别为2.14％和3.57％.[结论]曲柄摇杆夹持式水稻钵苗移栽装置各机构之间运动平稳,其取秧时伤秧率和漏拔率接近行业标准,基本满足移栽要求,后期将依照试验对机构进一步改进和完善,进而获得较好的移栽效果.     

木薯宽窄双行起垄栽培模式及机械化种植技术研究

【目的】木薯是我国华南地区重要的淀粉或能源作物,目前主要依靠人工收获,生产成本高、 经济效益低。近年来研发的木薯收获机与当前等行距的栽培方式难以相适应,表现为牵引收获机的拖拉机行走 轮不可避免地碾压在木薯行上而压断木薯块根,造成块根损失率高达 17%。【方法】为避免拖拉机碾压木薯 行、提高块根收获率,针对有利于机械化收获的要求,以 66.2 kW 拖拉机的轮距尺寸为参考,设计了宽行距 120 cm、窄行距 60 cm、垄高 25~30 cm 的宽窄双行起垄种植的栽培模式,研制了配套的木薯起垄机和木薯联合种植机, 并在广东、海南、广西、云南等地开展不同产区适应性试验。【结果】采用宽窄双行起垄种植栽培模式,起垄 机作业效率 0.6~0.8 hm2/h,种植机作业效率约 0.6~0.7 hm2/h,机械化种植效率比人工提高 23 倍,机械化种植成 本仅为人工种植的 50%,木薯产量在 33~42 t/hm2,机械化收获时能够有效避免拖拉机碾压木薯行、显著减少断薯, 损失率在 5% 以下。【结论】宽窄双行起垄栽培模式,能够较好地适宜机械化种植与收获,促进农机农艺的高 度融合。     

斗提式茎秆类均匀供种箱的研究

针对目前国内外茎秆类农作物播种机的种箱内缺少分离装置的设计,种箱内种茎杂乱无章、均匀度不一的问题,开展播种速度与供种同步技术的研究,采用目标效率确定取种、供种时序,设计一种斗提式茎秆类均匀供种箱,主要对整体结构、关键零部件和主要技术参数进行设计计算,并在实验室内对斗提式茎秆类均匀供种箱进行台架性能试验.结果表明,在此装置中,甘蔗种茎被持续不断地搅动,使种茎之间相对分散,避免了大量的种茎淤积在一起;斗提式茎秆类均匀供种箱可以将种茎有序、均匀地输送到连接的排种器内,保证了单位时间内的供种数量与排种器的需种数量一致.同时,供种速度可以根据需要进行调节,可以适应现有各种排种器的工作节奏,保障了机具各部件工作的一致性,不会出现供种过量或不足的情况,改善了播种过程中存在的重播、漏供的问题,有利于减少故障情况的发生,提高播种质量和播种效率.     

双行种茎的平插配置方式对木薯产量及产量构成因素的影响

为探讨大畦双行木薯种茎平插种植的最佳配置方式,以‘华南11号’木薯为试验材料,采用2种株位即种茎相对或交错位置,3种茎向即种茎插入方向为正对向(种茎与畦边成90°)、斜顺向(同向45°)、斜反向(一侧45°,另一侧135°),共6个处理组合,研究对木薯产量及产量构成因素的影响。结果表明:比较鲜薯、薯干、淀粉的理论产量作用力,表现为株位株位×茎向茎向;比较2种株位的木薯单株结薯数、单株鲜薯重、鲜薯产量、薯干产量、淀粉产量,交错优于相对;比较3种茎向的鲜薯产量、薯干产量和淀粉产量,表现为斜顺向正对向斜反向,顺向优于反向;比较6个处理的鲜薯产量、薯干产量和淀粉产量,均没有显著差异,以交错斜顺向最高,分别比对照(相对正对向)增产11.9%,10.6%,9.5%,交错正对向次之,分别比对照增产8.3%,7.9%,7.5%。建议在双行平插种植木薯时,采用交错斜顺向和交错正对向方式。     

木薯种茎长度与节点数对其农艺性状的影响

为了探究不同的种植种茎长度和节点数对木薯农艺性状的影响,以华南9号木薯为材料,对木薯种茎的长度(L)和节点数(S)分别设置3个处理(L1、L2、L3和S1、S2、S3)共计9个组合,按照相同管理方式种植。结果表明:木薯种茎的节点数与株高、茎粗、第一分支高度、茎秆叶鲜重、鲜薯重和鲜薯数均无显著相关性,种茎的长度与茎秆叶鲜重和第一分支高度显著相关,增大木薯种茎长度可以提高鲜薯重、茎秆叶鲜重及第一分支高度,试验中处理L3S3鲜薯重比对照(CK)高9.8%,茎秆叶鲜重比对照高19.1%,第一分支高度比对照高10.5%。