移栽是农业生产中一种重要的种植方式,能够缩短作物田间生长期,缓解前后作物茬口矛盾。现有移栽作业多由半自动移栽机完成,作业过程中取苗、送苗需人工完成,劳动强度大、经济效益低,严重制约了移栽技术和装备在农业生产中的应用。目前,虽有自动移栽机应用于生产中,但其取苗装置在作业中存在幼苗损伤、钵体破损、基质损失率高等问题,严重影响移栽效益的提高。为降低钵体基质损失率,本文基于活动苗盘对钵苗基质损失率影响因素、取苗方式及对应装备开展理论研究和性能试验。主要研究内容和结论如下:1.活动苗盘脱苗基质损失机理研究及取苗方式选择。对活动苗盘钵穴开启脱苗过程进行力学分析,发现钵体粘附力可用钵穴开启峰值力表征,即钵体粘附力与各影响因素的关系可用钵穴开启峰值力来描述。结合文献研究结果,对钵体粘附力与主要影响因素之间关系、钵体粘附力与基质损失的关系进行分析,结果发现:钵体粘附力与钵穴倾角负相关,钵体粘附力与钵穴开启速度正相关,钵体粘附力与钵体含水率正相关;基质损失率随钵体粘附力增大而升高。利用正交旋转试验法研究活动苗盘钵穴开启脱苗时粘附力影响因素对开启峰值力的影响,优选出钵穴开启最小峰值力的参数组合。结果表明:当钵穴倾角为9.24°、开启部件速度为7.98 mm/s、含水率为55%时,钵穴开启峰值力最小为7.12 N,基质损失率为3.14%。以钵穴倾角、顶苗速度、钵体含水率为试验因素进行正交试验,研究顶出式脱苗过程中基质损失率,试验中基质损失率最小为5.73%,钵体失效率为11%。从基质损失率和钵体受力两个指标对上述试验结果进行分析,结合现有取苗方式的特点,提出一种新的取苗方式——托举式取苗。2.托举式取苗技术研究。对现有取苗方式中的钵体进行力学分析,发现基质损失与钵体所受外力相关;对托举过程中的钵体和托举端面进行力学分析,发现钵体受力随托举端面托举速度、钵体与托举端面间距增大而增大;设计托举端面进行试验,结果发现:托举端面类型对钵体有效率影响较小,对钵体位置合格率影响较大;金属端面和橡胶端面高速作业时托举效果较差,金属面加钢针组成的端面和橡胶面加钢针组成的端面低速作业托举效果差,当托举速度在40 mm/s-45 mm/s之间时各托举端面作业效果均最佳。3.托举过程仿真试验研究。利用EDEM软件对钵苗托举过程进行仿真,研究托举过程中钵体基质损失机理和钵体位置的变化。单因素试验表明:钵体粘结键断裂是钵体破裂、基质损失的直接原因;随着托举端面面积增大,钵体粘结键有效率升高、基质损失率降低。多因素仿真试验表明:托举端面类型对基质损失率和钵体位置偏移量影响极显著,托举速度对钵体位移量影响极显著,托举端面与钵体间距对钵体位移量影响显著;托举过程中钵体的倾斜弹跳是钵体基质损失和位移的主要原因之一。4.托举式油菜钵苗取苗系统的设计。根据托举式取苗技术的实施方案为油菜钵苗取苗系统设计了输送机构、定位机构、开启-托举机构、托持机构和控制系统。重点对输送机构的输送辊安装位置、间距,定位机构的半Y形定位杆,开启-托举机构的楔形推板和托举端面,托持机构的托持爪进行了设计;根据取苗过程中各机构的作业要求和工作时序,为控制系统搭建以PLC控制器为中心的硬件平台,利用三菱梯形图编程软件编写控制程序。5.搭建试验台并进行试验研究。以托举端面类型、托举速度、基质含水率为试验因素进行正交试验,结果表明:较优试验组合下,钵苗位置合格率为100%,基质损失率为1.36%;橡胶端面为最优托举端面;输送机构、定位机构及开启-托举机构的设计满足作业要求。取苗系统性能试验表明:随着取苗效率的升高钵体基质损失率逐渐增大;当取苗效率为7盘/分钟时,系统取苗成功率达到100%,基质损失率为2.93%,能够满足实际作业中对取苗质量的要求。