水培叶菜种苗变间距移植装备设计与试验

作     者：孟青新 

作者单位：浙江理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：武传宇;童俊华

授予年度：2021年

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

主      题：多移植手 水培叶菜 移栽装备 变间距作业 温室 

摘      要：设施园艺智能化是我国设施园艺装备发展趋势,其中采用营养液为根系直接提供营养和水分的水培技术,已经得到国内很多研究机构的推广与应用。叶菜水培作业环节中,需将穴盘种苗批量稀植移栽到栽培槽里,通常人工作业强度大、效率低。本文结合国内温室移栽机和移植手研究现状,基于作业对象研制了一种小空间成排取苗移植作业的取苗移植手,并优化其结构和作业参数。进而研制了一种多移植手间隔整排取苗、变间距植苗的水培叶菜种苗变间距高速移植装备,并进行试验测试与作业参数优化。本文具体研究工作和结论包括以下几方面:(1)小空间取苗移植手设计与作业参数优化。本文创新设计了一种适用于72孔育苗穴盘整排拾取种苗作业二次夹紧种苗的移植手,并对其进行力学分析与结构设计及优化。进而研制一种横纵两方向变间距移栽的多移植手稀植作业部件,并规划其移栽作业方案。同时对影响移植手取苗和放苗性能因素进行正交试验,获得其最佳移栽作业参数,当移植手取苗深度为47mm,穴盘种苗基质根系包络面积大于50%,且基质含水率为61.9%,单移植手取苗和放苗效果较好。(2)种植单元(软穴盘和长栽培槽)输送部件设计与传递精度测试。本文研制了一种整排取苗变间距植苗的水培叶菜种苗变间距移植装备,对其穴盘输送部件和栽培槽输送部件进行关键零件设计与选型。并对种植单元进行传递精度测试,测得穴盘输送部件传递精度为2.3mm,培槽输送部件传递精度为5mm,满足移植手作业对种植单元精准输送要求。(3)电气系统设计与控制策略分析。本文对移植装备电气系统进行设计和计算及相关元件选型;进而分析气路系统气体流动性能和压强损耗,获得运行气缸理论压强;最后对移植装备控制策略与运行步骤进行分析。(4)移栽性能试验与作业参数优化。为提高移栽效率,本文对影响移栽性能冲击因素进行六因素三水平两交互正交试验。运用方差分析法,获得高效作业的移植装备最优参数组合,在缓冲带弹性系数K=0.064N/m、水平平均速度V=0.2m/s、垂直平均速度V=0.27m/s、水平末端油压缓冲器吸能量N=40J垂直末端油压缓冲器吸能量N=45J和横分离速度V=0.39m/s时,试验测试移栽平均效率为4320株/时,移栽成功率可达97.22%。