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藜蒿难扦插的问题一直制约着藜蒿机械化扦插技术的发展。针对藜蒿茎秆脆嫩、容易折断的物理特性和生产周期长,劳动强度大,作业条件恶劣等一系列问题,本论文设计了一种具有精量分苗与取苗功能的藜蒿扦插机分苗取苗机构,并开展藜蒿扦插机试验研究与仿真分析,实现藜蒿分苗取苗的有序进行,解决了藜蒿机械扦插难的问题,该研究具有重要的现实意义。 本文主要研究内容如下: (1)3种分苗装置的设计 根据藜蒿的物料特性和藜蒿扦插的农艺要求,设计了三种分苗装置,其中两种为基于振动机理的藜蒿扦插机分苗装置,另外一种为基于驱动滚筒式的藜蒿扦插机分苗装置。基于振动机理的藜蒿扦插机分苗装置中,一种为苗杆的运动方向与苗端面垂直(下文简称纵向出苗),另一种是苗杆的运动方向与苗杆端面平行(下文简称横向出苗)。 (2)振动式分苗机构的运动学分析 运用几何学知识对振动式分苗机构导苗轨道的夹角进行了参数分析,结合力学知识对振动式分苗机构的关键部件进行原理分析,利用Matlab软件对振动式分苗装置的关键部件曲柄-连杆机构的结构参数进行优化设计,分析结果表明当该曲柄摇杆机构的连杆l2、摇杆l3杆分别取499mm、273mm时,能达到最好的传力效果。后续分苗装置正交试验时即采用此结构。 (3)振动式分苗机构关键部件的模态分析 分苗机构是藜蒿扦插机分离藜蒿苗杆的关键部件,其性能的好坏直接影响下一环节的取苗,进而影响整机扦插的合格率。分苗机构中弹簧钢板是使苗轨道往复运动的核心部件。因此,对藜蒿扦插机分苗机构中弹簧钢板的振动特性研究很有必要。利用ANSYS Workbench软件对振动式分苗机构关键部件进行了模态分析,分析结果表明:设计应适当加强弹簧钢板上端的刚度,对弹簧钢板与导轨连接处应强化处理或者改变连接方式来改善弹簧钢板的振动特性。 (4)取苗机构内气流场的仿真分析 取苗机构是藜蒿扦插机拾取扦插杆的关键部件,风机为其负压腔内提供的负气压是吸附苗杆的原动力,而气腔轴内气流场的分布对取苗机构的工作性能起着关键作用。为此,利用ANSYS CFX对取苗机构内气流场进行仿真分析,研究取苗机构中不同结构参数对负压腔内流场影响规律。 (5)分苗机构的性能试验 前两种分苗装置是基于振动分离原理设计,影响机构振动的各因素,如曲柄直径、振动频率和轨道倾角等,会导致种苗在导苗轨道的摩擦力各异,从而影响不同直径、不同弯曲程度的种苗在轨道内的运动规律。通过对两种分苗装置进行台架试验,验证了振动分苗装置的分苗效果,方案一中以曲柄长度、振动频率、轨道倾角为试验因素,开展了藜蒿分苗装置的试验研究。极差分析结果表明,试验台倾角对分苗合格率影响较大,振动频率次之,偏心距影响最小,优化组合为:振动频率为36Hz、轨道倾角为6°、曲柄长度为14mm;方案二中分析结果显示频率对试验的影响最大,倾角次之,曲柄长度的影响最小。对该方案方差分析表明三个因素对试验指标的影响并不显著,对比方案一,方案二中分苗合格率比方案一低,因此,方案一更优;对于方案三,基于驱动滚筒式藜蒿扦插机分苗机构的试验,对比正反转试验结果可知正传出苗合格率比反转出苗合格率更高。为此,在该根苗机构后续改进中应全部采用反转来能改善该机构的分苗效率。