导苗管式栽植机的试验研究(Ⅱ)栽植机的性能评价指标与检测方法

在研制、试验导苗管式栽植机性能的基础上,提出了评价栽植机性能的指标体系和检测计算方法,包括秧苗栽植均匀度、秧苗栽植状态、生产率、适应性和自动化程度等５个方面,同时对具有注水、铺膜或施肥等功能的栽植联合作业机械的性能也给出了相应的评价指标。     

导苗管式栽植机的试验研究(Ⅱ)——栽植机的性能评价指标与检测方法

在研制、试验导苗管式栽植机性能的基础上,提出了评价栽植机性能的指标体系和检测计算方法,包括秧苗栽植均匀度、秧苗栽植状态、生产率、适应性和自动化程度等５个方面,同时对具有注水、铺膜或施肥等功能的栽植联合作业机械的性能也给出了相应的评价指标。     

导苗管式栽植机的试验研究(Ⅳ) 玉米机械化育苗移栽的经济性分析

以半自动导苗管式栽植机移栽夏玉米裸苗的田间生产性试验结果为基础,分析了玉米机械化育苗移栽的生产效率、育苗费用、移栽费用和增产效益,确定了机械化移栽的最小经济规模和盈亏平衡点。结果表明,采用６行导苗管式栽植机移栽夏玉米裸苗时,每公顷能比同期免耕覆盖种植的夏玉米增产５６５８ｋｇ,增收４５２４元,具有明显的经济效益。但是,半自动导苗管式栽植机仍然存在需要人工过多、机械移栽成本高于人工移栽成本的问题,只有当移栽面积达到１２ｈｍ２以上,两者的移栽成本才接近。     

导苗管式栽植器的设计与试验

对苗体在导苗管栽植系统内的运动和影响其直立度的因素进行了理论分析,并结合实际采用的导向和控制两种方式;即导苗管将苗体导向开沟器的回土口处;运用开沟器和复土镇压轮的二次复土方式,使苗体达到要求的直立度。通过对工作部件的大量试验,找出了导苗管,开沟器和镇压轮三者之间的相对位置,同时研制出了导苗管直落苗式栽植机,其田间试验直立度的优良率和合格率分别达到80％和90％。     

导苗管式栽植机的试验研究(Ⅳ)——玉米机械化育苗移栽的经济性分析

以半自动导苗管式栽植机移栽夏玉米裸苗的田间生产性试验结果为基础,分析了玉米机械化育苗移栽的生产效率、育苗费用、移栽费用和增产效益,确定了机械化移栽的最小经济规模和盈亏平衡点。结果表明,采用６行导苗管式栽植机移栽夏玉米裸苗时,每公顷能比同期免耕覆盖种植的夏玉米增产５６５８ｋｇ,增收４５２４元,具有明显的经济效益。但是,半自动导苗管式栽植机仍然存在需要人工过多、机械移栽成本高于人工移栽成本的问题,只有当移栽面积达到１２ｈｍ^２以上,两者的移栽成本才接近。     

带式钵苗喂入系统的分析与试验

简要介绍了由带式钵苗喂入系统和导苗管式栽植系统组成的钵苗栽植机的工作原理,而对本机创新点——输送带式钵苗喂入系统作了较为详细的分析;提出了向导苗管式栽植器喂入钵苗的基本要求;通过计算和试验,讨论了输送带的传动比、输送带长度、送钵时间、分钵器主要参数对生产率、栽植株距及均匀性和操作者劳动强度的影响,还讨论了保证钵苗喂入连续性的条件;应用刚体平面运动理论对钵苗在输送带末端的翻倒以及在扶正器作用下的转正过程进行描述。试验表明该喂入系统操作简单、分钵可靠、喂入姿态合理,适用于多种作物钵苗     

水稻植质钵育乳苗栽植机的研制

针对水稻植质钵育乳苗栽植的技术要求,研制出水稻植质钵育乳苗栽植机。以国产延吉六行插秧机为对象,分别对栽植机纵向进给机构、横向进给机构、分秧支撑切割装置、钵苗分秧定位装置和栽植后残屑处理进行了台架试验、组装后整机模拟试验,并连续多年进行了生产性试验,达到了水稻钵育乳苗栽植技术要求,其中：伤秧率1.8%;勾秧率2.0%;漏插率3.2%;均匀度合格率94.6%。为改装其他类型的插秧机提供了参考的技术参数。     

矮砧密植苹果树连续开沟定距栽植机研制

针对现有果树栽植劳动强度大、株距控制精度低的现状,该文开展了基于标准化栽培模式的农机农艺融合技术研究,设计了矮砧密植苹果栽植机,解决了果树幼苗栽植作业中存在的机械化关键技术难题:连续宽深开沟、果苗直立栽植、株距精确控制。采用V型双圆盘开沟器实现连续宽深开沟;通过人工辅助喂苗、栅杆定位装置辅助定位、夹持输送装置扶苗、刮板式覆土器回土及橡胶镇压轮压实土壤等系列环节,完成果苗直立栽植;定距栽植控制装置通过光电传感器感应前一棵树苗位置后启动下一棵树苗夹持运行并完成栽植,实现了株距的精确控制。该机开沟深度为0～40 cm可调,开沟宽度为30～37 cm,作业速度为0.8～1.5 km/h。田间试验结果表明:该机工作稳定,栽植效果良好,平均栽植合格率为93.79%,平均栽植深度合格率为91.43%,平均株距变异系数为5.03%,栽植效率720株/h,是人工栽植效率的36倍,满足现代标准果园机械化生产要求。种植环节机械化的实现,可为后续管理环节及收获环节的机械化提供可行性保障。     

基于钵苗运动动力学模型的鸭嘴式移栽机结构优化

为了探究鸭嘴式移栽机因栽植速度提升,导致钵苗倒伏率和漏栽率升高的根本原因,该文试制了纯透明有机玻璃质的鸭嘴式栽植器,并采用高速摄像对钵苗从导苗筒下落至栽植器底部的运动过程进行了试验研究。根据研究结果将钵苗在鸭嘴栽植器内的运动过程分为6个运动阶段,并建立了各运动阶段的动力学模型,得到了钵苗下落过程中与鸭嘴栽植器间的运动受力方程。选取苗龄为40 d,基质成分为草炭:蛭石:珍珠岩=3∶1∶2,钵苗土钵含水率为55%的辣椒钵苗为研究分析及试验对象,以钵苗栽植运动时间为优化目标,对钵苗运动过程动力学模型进行优化,得出了栽植器最佳初始位置及结构参数为:钵苗下落初始位置为(40 mm,350 mm),鸭嘴栽植器上苗杯壁面与竖直面间的夹角为40°,栽植器鸭嘴部分倾角为82°;栽植机构最高转速不超过80 r/min,栽植器初始相位角为25°。通过高速摄像试验对钵苗在改进后栽植器中的运动时间进行了分析,得出钵苗从开始下落至离开栽植器的时间与理论时间基本吻合,且在栽植器运动至栽植位置前钵苗已落至栽植器底部,验证了理论模型的正确性以及参数优化的合理性。该研究可为鸭嘴式移栽机高速栽植转速和结构设计提供参考。     

苹果树栽植机幼苗夹持装置改进与试验

为了解决现行矮砧密植栽培模式下苹果树幼苗栽植过程所存在的人工栽植效率低、树苗直立度不理想、夹持皮带滑移导致株距变异系数高等问题,该研究以农机农艺融合技术为指导,研制了两点夹持式苹果树幼苗栽植机。该机具在现有连续开沟定距栽植机的基础上,对树苗实施上、下两点夹持,克服了原来一点夹持使得高株苗木相对地面初始角度难以保证的问题,以提高栽植后的直立度;对夹持输送形式进行改进,采用2条同步带代替原来V型带夹持输送苹树苗木以降低滑移率和株距变异系数;对动力匹配进行优化,加装限深轮提高栽植深度稳定性。根据不同品种苹果苗木栽植要求,开沟深度及宽度可调,栽植株距也可按需调节。田间试验表明:栽植后的苹果苗木直立度合格率由原来的90.63%提高至97.14%,平均栽植深度合格率由91.43%提升为93.33%,平均栽植株距变异系数由原来的5.03%降为3.74%,栽植效率由11.89株/min提升到12.26株/min,是人工栽植的37倍。对比现有机具,该研究改进机具的各项性能指标得到改善提升,为后续苹果生产全程机械化打下坚实的基础。     

水稻钵苗移栽下坠高度及导管摩擦对栽深的影响

该文通过对钵苗落差高度与栽植深度关系和秧苗钵体相对于导管不同材料的动、静摩擦系数的试验研究,为导管式分秧栽植机构的设计提供理论依据.试验结果表明:水稻钵体秧苗的栽植深度随钵苗落差高度的增加而增加;对一般水田土壤类型,在整地质量满足农艺要求的条件下,钵苗落差高度在0.75～1.50 m范围内时,秧苗栽植深度为4.8～12.5 mm,可以满足秧苗栽深的农艺要求;秧苗钵体相对于钢板和塑料板的摩擦系数变化不大,受秧苗钵体相对湿度的影响较大,且随钵体相对湿度的增加而增加,在相对湿度为80%左右时达到最大值;一般情况下,在机器设计中,可取摩擦系数的最大值为0.7,摩擦角为35°.     

2ZGF-2型甘薯复式栽植机的设计与试验

为提高甘薯机栽水平,解决传统薯苗机械栽植中下田作业机具多、主要栽插方式短缺、易压垄伤垄、作业质量不高等难题,该文研制出一款与55.13~80.85 k W大型拖拉机配套的2ZGF-2型甘薯裸苗复式栽植机,该机可一次完成两垄甘薯的旋耕、起垄、破压茬、开沟、栽插、镇压、修垄等作业。该机采用非零速栽插原理,链夹运动轨迹为余摆线,满足了甘薯种植中广泛应用的"斜插法"栽插方式作业需求,研究并确定开沟器开沟、链夹放苗与覆土压实三者间协调一致工作的重要结构参数,明确了栽插株距的主要影响因素和调整方法。该文对甘薯栽苗作业质量评价影响最重要的2个指标进行参数优化试验,得出优选参数组合为喂苗露出长度140 mm、开沟深度80 mm、前行速度0.3 m/s,此时立苗角度合格率为97.9%,栽插深度合格率为98.2%,较好的满足了甘薯机械栽插要求。该研究不仅为甘薯栽插市场提供了实用机具,也为甘薯栽插机械创新研发或优化提供了参考。     

基于稻草制造钵育秧盘水稻栽植机的研究

该研究在以稻草(植质)为原料研制出水稻钵育秧盘、以稻壳粉与土为原料混合研制成了人工苗床土的基础上,按基于稻草制造钵育秧盘水稻乳苗机械栽植技术的要求,设计和试制了水稻钵育乳苗栽植机,通过生产试验证明该项技术是可行的。     

玉米钵苗移栽机圆盘式栽植机构参数优化及试验

通过育苗移栽技术可大幅度提高单产,为进一步改善钵苗移栽机的栽植质量。该文以玉米纸钵苗移栽机圆盘式栽植机构为研究对象,利用土槽试验,分析了圆盘式栽植机构的工作参数,研究了栽植机构工作参数对移栽质量的影响规律。采用正交旋转组合试验,以开沟器位置、开沟器入土深度、回土铲夹角为影响因子,以直立度合格率和株距变异系数为响应函数,利用Design-expert软件平台的回归分析法及响应面分析法,对3个因子进行单因素和多因素正交试验。试验表明:当开沟器位置在50 mm、回土铲夹角在40°、开沟器入土深度在115 mm条件下,钵苗直立度合格率能达到93%以上,株距变异系数小于12%。优化后的参数可满足玉米移栽的性能要求,为进一步研究提供依据。     

玉米钵苗顶出式有序分秧机构的设计与试验

玉米钵苗移栽可以延长作物生育期,大幅度提高粮食单产和品质。为了解决国际移栽装备结构复杂、成本高、效率低,仅适用于经济作物的问题,该文提出了一种结构简单、成本低、效率高的全自动玉米钵苗移栽机核心工作部件——顶出式有序分秧机构。采用连续输送的纵向送秧方式,设计了并排均布按顺序逐次顶出的分秧形式,分别完成同一排秧苗连续有序的快速顶出。提出了机构相关部件的结构设计参数及设计依据,同时利用渐开线反转法设计了关键部件杠杆的轮廓曲线。完成了该机构的虚拟样机运动学与动力学仿真分析与验证。利用顶出式有序分秧机构进行了玉米钵苗的顶出翻转试验,得出当土钵质量为10 g、秧苗高度为160 mm时钵苗转体高度符合机构设计与栽植要求。利用自制的顶出式有序分秧机构试验台,结合高速摄像技术完成了机构顶出均匀性台架性能试验,验证了该机构性能的合理性;对所研制的试验物理样机进行了田间试验,获得了90.4%的移栽成功率,满足旱地栽植标准,也为开发相关作物的顶出式钵苗移栽机奠定了研究基础。     

悬杯式蔬菜移栽机的运动分析与性能试验

为了更好地保证钵苗的移栽效果,该文阐述了悬杯式蔬菜移栽机的工作过程,并对其进行了运动分析,确定了钵苗在落苗过程中的速度方程.根据理论结果合理设计地轮、栽植轮、栽苗器等关键部件的结构,并加工出样机.在实验室土槽中以茄子苗为例对样机的主要性能指标进行了试验测试.试验结果表明,该移栽机机栽植质量可靠,株距合格率93.02％、...     

旱地蔬菜钵苗自动移栽机栽植性能试验

为了提高蔬菜苗机械化移栽作业效率,实现旱地蔬菜钵体苗移栽自动化,研制了旱地蔬菜钵苗自动移栽机,主要由椭圆-不完全非圆齿轮行星系旋转式取苗机构、横向纵向间歇送苗机构、偏心圆盘吊杯式栽植器、动力传递系统等组成。为了获得该机的作业性能,以苗龄35 d的钵体番茄苗为移栽对象,分别在栽植频率45、60、75、84株/min时进行低速移栽试验,以96株/min的栽植频率进行高速移栽试验,按照机械行业标准JB/T 10291-2013《旱地栽植机械》测定了株距变异系数、漏栽率、栽植深度合格率、栽植合格率,参照农业行业标准NY/T 1924-2010《油菜移栽机质量评价技术规范》测定了直立度合格率。田间试验结果表明,在栽植频率为45~96株/min范围内,株距变异系数、漏栽率随栽植频率增加而略有增大,其平均值分别为6.6%~8.9%、1.7%~2.8%,栽植深度合格率、直立度合格率、栽植合格率随栽植频率增加略有下降,其平均值分别为97.5%~98.9%、96.7%~97.8%、91.1%~94.7%,株距变异系数、漏栽率、栽植深度合格率、栽植合格率均达到机械行业标准要求,直立度合格率也达到农业行业标准中的规定值。旱地蔬菜钵苗自动移栽机送苗机构、取苗机构、栽植器、整机行走配合协调,能够自动完成送苗、取苗、植苗、覆土等钵苗体移栽工序,作业性能良好。     

油菜籽漏播螺管式补种器设计与试验

针对油菜籽气力式精量排种器产生的漏播补种问题,设计了螺管式补种器并建立了补种器工作转速与漏播系数的关系模型。确定了螺管式补种器工作原理及主要结构参数,运用EDEM(discrete element method,离散元法)仿真对螺管式补种器模型和3D打印试制的螺管式补种器分别开展排种量与转速关系的试验研究。试验结果表明:螺管数量为7的螺管式补种器工作转速在25~180 r/min时,其排种量与转速线性相关系数为0.99,每个螺管当量排种量为1.7~1.9粒,当量排种稳定变异系数≤6%,排种破损率0.5%,螺孔无堵塞。利用该螺管式补种器排种量与转速特性,结合基于时变窗口的漏播实时检测方法,建立了螺管式补种器工作转速与漏播系数的关系模型,在当前时间窗口内实现了变量补种。在40型孔油菜籽气力式精量排种器漏播实时检测与自补种一体化的试验研究表明:精量排种器转速在15~30 r/min范围内不同漏播状态下,漏播自补种系统在当前时间窗口内能够实现变量补种,漏播补种率达100%,补种后粒距漏播指数为0,消除了漏播的发生。该研究可为油菜等小粒径种子精量排种器产生的漏播进行补种,为提高精量播种机的播种质量与效率提供参考。     

半自动压缩基质型西瓜钵苗移栽机设计与试验

针对目前使用压缩基质培育的钵苗无法使用现有移栽机械完成栽植工作的问题,模仿人工先打穴后放苗的移栽方式,设计了一种半自动压缩基质型钵苗移栽机,包含有间歇式打穴装置、持苗栽植装置和钵苗输送装置。通过单因素试验测得2组不同含水率的西瓜钵苗的钵体侧面与滑道的摩擦系数分别为0.755、0.634,并分析了2组钵体抗压载荷与压缩量之间的关系。根据西瓜种植农艺要求及西瓜钵苗外形尺寸,确定了打穴器及钵苗夹持机构的结构尺寸。按照已知运动规律对摆动机构进行优化设计,阐述了持苗栽植装置的工作过程,使用解析法对其进行了运动分析。试验结果表明,拖拉机保持2.1~2.6 km/h的速度前进时,该机作业的平均株距为98.6 cm,株距合格率为90.62%;倒伏率为21.9%,能够基本满足西瓜钵苗移栽的要求。该研究为半自动压缩基质型西瓜钵苗移栽机的设计提供了参考。     

半自动压缩基质型西瓜钵苗移栽机成穴器参数优化

在圆饼状压缩基质型西瓜钵苗移栽时,由于栽植机形成的穴形质量不佳,会造成钵苗倾斜。根据西瓜钵苗的移栽农艺要求,结合旱地移栽机械作业的特点,开展了半自动压缩基质型西瓜钵苗移栽机的成穴器参数优化研究。分析了成穴器的运动机理,建立了栽植穴的参数方程,得出理论成穴深度是影响穴口上部纵长的主要因素;利用离散元法对成穴器成穴过程进行仿真分析,验证成穴器结构参数与运动参数的合理性,探明了小端直径不同的成穴器在不同理论成穴深度的成穴效果;结合田间试验对成穴器参数进行优化,试验结果表明,成穴器小端直径为60 mm,理论成穴深度为65 mm时,所成穴形有利于圆饼状压缩基质型西瓜钵苗栽植;仿真及试验结果表明,穴口上部纵长、穴口上部宽度和有效成穴深度的仿真结果与试验结果之间的误差最小值、最大值和平均值分别为0.34%、12.78%、6.7%;7.23%、20.87%、12.33%;1.79%、17.92%、10.46%。该研究为成穴器的优化改进提供参考。