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近年来,我国的栽植机械伴随着旱地育苗移栽技术的研究和推广而发展起来,但目前我国研制使用的田间栽植机械以仿制国外半机械为主,存在移栽效率低、用工量大、漏栽率和缺苗率随栽植频率的提高而增加的问题,导致经济效益不显著,因此急需研究适合我国国情的旱地穴盘苗自动移栽机。本文对自动移栽机的关键部件进行了设计研究,结合虚拟样机技术进行了仿真分析和试验研究。
本文研究的主要内容和取得的成果如下:
(1)对穴盘苗自动移栽机的关键部件进行了设计和研究,提出凸轮连杆式取苗机构、斜楔块片状取苗爪、凸轮连杆式栽植机构、并设计了取苗部件和栽植部件。设计了一种能够同时使用72孔和128孔穴盘的移箱机构,提高了移栽机的通用性,对各主要部件的运动协调进行了设计,能够实现蔬菜秧苗移栽作业的要求。
(2)对穴盘苗的物理特性进行研究,对钵体的重量、摩擦系数、钵土抗压强度等特性进行测量,明确了移栽对象的相关物理和力学特性。
(3)根据钵苗大小,结合所建立的机构运动学方程,确定了各部件的尺寸。对钵体进行了受力分析,得出秧针的夹持力主要由夹持角度β决定。基于SOLIDWORKS软件进行运动学和动力学仿真分析,对取苗部件的导向槽和凸轮廓线进行了优化,提高取苗机构的可靠性。
(4)根据零速投苗原理,确定了栽植部件的工作参数关系,并建立了栽植部件的运动学方程。通过仿真分析确定了在特征参数λ≥1时,栽植部件的最大栽植株距在200mm以内。通过对栽植部件改进,提高了栽植株距的大小,能满足主要蔬菜对株距的要求,并归纳出在不同株距下所需要的杆件尺寸。
(5)在上述研究基础上,自行设计了穴盘苗移栽实验台并进行取苗和栽苗试验。通过对比试验,确定夹持手指末端采用叉子形。使用含水率为60%、苗龄为30天的西葫芦进行取苗试验,确定了取苗爪的最佳工作参数组合,夹持手指长度L为130mm、插入深度h为30mm、夹持角度β为12°,取苗成功率达到95%以上,伤苗率不大于5%。用实验台进行移栽试验,验证了栽植部件的栽植性能满足旱地栽植机械行业标准要求。
创新设计的穴盘苗旱地自动移栽机关键部件,具有结构简单、制造成本低、工作可靠的特点,已受理发明专利1项,实用新型专利1项。