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穴盘苗自动移栽机顶夹拔组合取苗机构设计

穴盘苗自动移栽机顶夹拔组合取苗机构设计

作者：张思伟江苏大学

学位级别：硕士

取苗机构是穴盘苗自动移栽机的核心部件,也是区分全自动和半自动移栽机的标志。课题组前期研制的整排夹取式自动取苗机构对于育苗质量要求较高,高速取苗时,盘根性较差的钵体在苗钵与穴盘粘附力作用下经常出现破损现象,仅靠取苗爪夹取苗... 详细信息

取苗机构是穴盘苗自动移栽机的核心部件,也是区分全自动和半自动移栽机的标志。课题组前期研制的整排夹取式自动取苗机构对于育苗质量要求较高,高速取苗时,盘根性较差的钵体在苗钵与穴盘粘附力作用下经常出现破损现象,仅靠取苗爪夹取苗钵无法保证较高的取苗成功率及钵体完整率。本课题为了解决此问题,在结合课题组前期研制的取苗机构的基础上,借鉴国外自动移栽机全顶出式取苗方式,开展顶、夹、拔组合取苗技术研究。主要研究内容包括以下几个方面:(1)测量分析穴盘落水孔直径及落水孔间距,便于确定顶苗机构顶杆直径及顶杆间距。通过蔬菜穴盘苗钵体顶压实验研究顶苗速度及顶杆直径对钵体抗压强度的影响,通过蔬菜穴盘钵苗脱盘粘附力实验研究顶苗速度对于苗钵粘附力及脱离位移的影响、粘附力与脱离位移的关系。综合各方因素,顶苗机构顶杆直径选用6mm,顶入位移大于8mm。(2)设计取苗机构及顶苗机构,取苗机构又包括翻转机构和插拔机构。顶苗机构采用间隔顶苗工作方式,这与取苗机构类似。顶苗机构是确保取苗成功率及钵体完整率的关键。根据之前实验结果,优化取苗机构及顶苗机构设计。(3)本章节利用MATLAB/SIMULINK建立气缸的数学模型并基于ADAMS建立取苗机构虚拟样机模型,构建取苗机构机械-气动联合仿真模型。研究翻转气缸缸径D,工作气压等对于气缸活塞杆位移、活塞杆速度、活塞杆推力、取苗机构翻转角度及角速度、挡块与取苗机架接触力、工作腔空气压力和排气腔空气压力的影响,分析取苗机构翻转运动精度,选择合适的气缸工作参数。气缸工作气压选用0.5MPa.6MPa,气缸内径D为32mm。(4)试制取苗机构及顶苗机构的试验装置,进行取苗机构运动精度实验,研究气缸冲击回弹对取苗爪的精确定位的影响。通过顶夹拔取苗模式实验,选取较优的取苗模式。通过试验装置多因素实验,选择最佳工作参数为:顶入位移为15mm、插入钵体深度为35mm,插入速度取225mm/s。

关键词：自动移栽机取苗机构钵体顶压实验机械-气动联合仿真模型取苗试验

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穴盘苗自动移栽机苗盘输送装置的设计研究

农机化研究 2016年第4期38卷 126-129 164,164页

作者：刘凯强曹卫彬连国党李华赵宏政石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000

针对国内大田移栽中多数采用半自动移栽,主要由人工完成投苗工作及机械完成栽植工作,存在劳动强度大、效率低、移栽质量差等问题,对自动移栽机的苗盘输送装置进行了设计与研究。同时,设计了横向和纵向进给控制机构,确定了关键部件应该... 详细信息

针对国内大田移栽中多数采用半自动移栽,主要由人工完成投苗工作及机械完成栽植工作,存在劳动强度大、效率低、移栽质量差等问题,对自动移栽机的苗盘输送装置进行了设计与研究。同时,设计了横向和纵向进给控制机构,确定了关键部件应该满足的技术参数,并进行了三维实体建模分析,验证设计的合理性。结果表明,该装置可满足移栽机苗盘自动输送的要求。

关键词：自动移栽机苗盘输送装置取苗机构

番茄穴盘苗自动移栽机顶杆式取苗装置的设计——基于UG三维软件

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农机化研究 2013年第4期35卷 72-75页

作者：张振国曹卫彬王鹏王侨张鹏石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000

针对新疆生产建设兵团的大面积种植模式,穴盘苗向大田移栽,存在人工移栽成本高、移栽周期长、成熟期不一致以及不利于机械采收等问题,利用UG三维软件,设计了一种基于液压顶杆式的番茄穴盘苗自动移栽机取苗装置,对新疆番茄、辣椒和棉花... 详细信息

针对新疆生产建设兵团的大面积种植模式,穴盘苗向大田移栽,存在人工移栽成本高、移栽周期长、成熟期不一致以及不利于机械采收等问题,利用UG三维软件,设计了一种基于液压顶杆式的番茄穴盘苗自动移栽机取苗装置,对新疆番茄、辣椒和棉花等经济作物大面积机械移栽有良好的推动作用,有利于增加团场职工的经济收入,对新疆的农业经济发展具有十分重要的意义。

关键词：番茄穴盘苗顶杆式取苗机构 UG

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T型开合槽型辅推机械式取苗末端执行器设计

农机化研究 2018年第1期40卷 101-105页

作者：韩绿化叶梦蝶翟晓南张飞刘洋毛罕平江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室江苏镇江212013 江苏省农业装备与智能化高技术研究重点实验室江苏镇江212013 新疆农垦科学院机械装备研究所新疆石河子832000

设计了一种以夹紧取苗、张开推苗为工作模式的单驱动机械多针钳夹式取苗末端执行器,利用一个机械动力控制机械手指开合进行夹钵取苗,并驱动推苗环随动推钵放苗。应用解析法,确定了取苗末端执行器的夹持机构和推苗机构结构参数关系。试... 详细信息

设计了一种以夹紧取苗、张开推苗为工作模式的单驱动机械多针钳夹式取苗末端执行器,利用一个机械动力控制机械手指开合进行夹钵取苗,并驱动推苗环随动推钵放苗。应用解析法,确定了取苗末端执行器的夹持机构和推苗机构结构参数关系。试制末端执行器,将其安装在凸轮-连杆-滑槽组合式取苗机构上,以番茄穴盘苗为对象,进行对穴夹钵取苗性能测试。当取苗末端执行器对苗钵的夹取深度为30mm、夹取角度为12°、夹持力度为3N时,在40株/min取苗工作频率下,该取苗末端执行器自动取苗平均成功率为92.13%,取苗效果满意。

关键词：穴盘苗移栽机取苗机构末端执行器钳夹式

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番茄苗钵顶取式机械力学特性试验

农机化研究 2016年第7期38卷 202-206页

作者：刘卫想姬江涛金鑫王世光吕黄珍河南科技大学农业工程学院河南洛阳471003 中国农业机械化科学研究院北京100083

取苗成功率和取苗质量除了与取苗机构的结构有关外,苗钵的力学特性也是重要的因素。为此,对番茄苗钵进行了顶出力和抗压性能试验,分析了不同基质含水率、顶杆直径和顶苗速度对顶出率的影响,并通过试验建立了基质苗在不同含水率下的抗压... 详细信息

取苗成功率和取苗质量除了与取苗机构的结构有关外,苗钵的力学特性也是重要的因素。为此,对番茄苗钵进行了顶出力和抗压性能试验,分析了不同基质含水率、顶杆直径和顶苗速度对顶出率的影响,并通过试验建立了基质苗在不同含水率下的抗压力与压缩量的变化曲线。结果表明:顶苗速度、顶杆直径和基质含水率对顶出率的显著性影响程度由大到小依次为B、C、A;随着基质含水率的上升、顶杆直径的减小,顶出率会逐渐下降;在含水率为35.09%、顶杆直径为8mm时,顶出率达到100%;在含水率为57.23%、顶杆直径为5mm时,顶出率最低,仅为81.25%;基质块抗压力随压缩量的增加呈加速上升趋势,在压缩量到达12mm时,3种含水率下的抗压力分别为48.89、43.87、35.85N。此研究结果为取苗机构的设计提供了理论依据。

关键词：取苗机构力学特性番茄苗钵顶出力抗压力

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穴盘苗自动移栽机设计及实验

农机化研究 2013年第4期35卷 156-159,167页

作者：吴福华毛罕平胡建平孙磊杨学军丁文芹刘发江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室江苏镇江212013 中国农业机械化科学研究院北京100083

设计了穴盘苗自动移栽机,介绍了取苗机构、植苗机构和移箱机构的工作原理,并确定了关键参数。田间试验表明,各机构之间的动作协调良好,能实现自动取苗与栽植,栽植空穴率为4.17%,苗栽植成功率为92.5%,秧苗栽植的行距、株距与深度稳定,能... 详细信息

设计了穴盘苗自动移栽机,介绍了取苗机构、植苗机构和移箱机构的工作原理,并确定了关键参数。田间试验表明,各机构之间的动作协调良好,能实现自动取苗与栽植,栽植空穴率为4.17%,苗栽植成功率为92.5%,秧苗栽植的行距、株距与深度稳定,能够较好地满足农艺要求。

关键词：自动移栽机取苗机构植苗机构移箱机构

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悬挂式自动移栽机设计及关键技术研究

悬挂式自动移栽机设计及关键技术研究

作者：刘一俊江苏大学

学位级别：硕士

目前国内蔬菜种植仍以大田为主,国内蔬菜穴盘苗自动移栽机械多是应用于温室大棚移栽作业的手扶式、自走式移栽机,无法满足日益迫切的大田蔬菜自动化种植需求,而面对大田露天作业的悬挂式移栽机械多以作业效率低、需人工投苗的半自动作... 详细信息

目前国内蔬菜种植仍以大田为主,国内蔬菜穴盘苗自动移栽机械多是应用于温室大棚移栽作业的手扶式、自走式移栽机,无法满足日益迫切的大田蔬菜自动化种植需求,而面对大田露天作业的悬挂式移栽机械多以作业效率低、需人工投苗的半自动作业方式为主,且功能单一,因此研制一台悬挂式自动移栽机,对于蔬菜高质量栽植和节约劳动力有着十分重要的意义。为了解决现有大田移栽机型存在的效率低、功能单一等问题,设计了一种具备自动取苗、投苗、栽植、浇水和穴盘回收等功能的悬挂式自动蔬菜移栽机。结合目前悬挂式移栽机研究成果,设计了满足自动化移栽机作业需求的悬挂式底盘支架和高速气动取苗机构,并对关键部件及整机进行了理论设计、仿真与试验分析。主要研究内容如下:(1)对国内外蔬菜移栽机械发展现状进行了研究分析,确定了移栽机的主要型式为悬挂式。制定了悬挂式自动移栽机的整体设计方案和整机设计参数,并对各机构的结构组成与工作原理进行描述;对移栽机的分苗栽植传动系统进行了设计计算。(2)为了达到高速定点取、投苗的要求,设计了基于门型框架结构的高速往复式取苗机构。针对气动取苗机构的动力特性进行分析,确定了影响投苗精度的关键部件是纵向直线气缸,并确定了影响气动元件运动特性的因素,建立了气缸运动模型;以结构轻量化为目标,对取苗机构的气缸连接装置和安装背板进行了拓扑优化,优化后的部件质量分别减少了12%和4.2%;通过AMESim搭建了取苗气动元件中的电磁阀仿真模型、安全阀模型和纵向直线气缸仿真模型,采用Box-Behnken响应面设计优化方法,通过约束优化气动参数范围,优化得到气缸运行最佳参数,并进行了AMESim气动仿真和ANSYS响应谱仿真分析,优化后的取苗机构纵向最大位移从28.109 mm减小至4.309 mm,证明结构轻量化和气动参数优化对取苗机构投苗成功率有着正向影响。(3)进行了悬挂式移栽机底盘支架设计,确定并分析栽植作业未抬升状态和机具抬升的底盘支架离地状态两种工况下底盘支架的受力状态。确定了底盘支架关键工况为抬升工况,并对抬升工况下的关键受力梁进行了强度、刚度校核。运用ANSYS对移栽机未抬升工况下的底盘支架进行了静力学和模态分析,得出未抬升静止或牵引工作状态时机身整体应力形变控制得当;底盘支架处于抬升工况时,通过静力学分析发现机身出现较大形变和接近材料应变极限的应力值;对底盘支架进行了结构优化,优化后的底盘支架结构应力大小分布趋向合理,形变量减少30%和应力减少33.29%,为移栽机稳定作业奠定了基础。(4)分别在60株/行/分钟和72株/行/分钟两种栽植频率下进行了72孔穴盘苗的取苗机构台架试验和试制样机的整机性能试验。统计不同栽植频率下的平均漏苗率、伤苗率、栽植成功率等数据,在两种栽植频率下,取苗投苗的平均成功率为96.3%、93.4%。样机进行整机性能试验,在两种栽植频率下,移栽平均合格率为96.5%、94.2%。试验表明本自动移栽机各部件运行协调,整体栽植性能稳定,基本达到预期设计的移栽机性能目标。

关键词：悬挂式自动移栽机取苗机构结构强度优化设计试验

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穴盘苗移栽机取苗装置的设计与研究

穴盘苗移栽机取苗装置的设计与研究

作者：杨先超新疆农业大学

学位级别：硕士

当前,我国蔬菜机械化移栽的主要模式是半自动机器移栽,而半自动移栽机工作时需要人工辅助穴盘苗的取出和投入,存在移栽质量难以保障、效率较低等问题。随着国内对农业机械研究的大力投入和相关产业的迅速发展,全自动化移栽的发展及应用... 详细信息

当前,我国蔬菜机械化移栽的主要模式是半自动机器移栽,而半自动移栽机工作时需要人工辅助穴盘苗的取出和投入,存在移栽质量难以保障、效率较低等问题。随着国内对农业机械研究的大力投入和相关产业的迅速发展,全自动化移栽的发展及应用是必然的。本文针对上述问题,结合国内外先进移栽技术及原理,从穴盘苗的力学和物理特性入手,开展取苗技术的研究,设计了一种顶出-插取式的取苗装置,主要内容如下:（1）穴盘苗力学特性和物理形态特性研究,并分析确定取苗方式。通过正交试验研究不同苗龄、基质配比以及含水率对顶苗力和基质完整度的影响,试验结果表明:在苗龄为45天、基质配比为草炭:蛭石:珍珠岩=3:1:1、含水率为60%的育苗参数下,穴盘苗的顶出性能和基质完整度较好,较适宜于机械移栽,此时顶出力在0.95～2.84 N之间,顶出位移在8.73～12.46 mm之间;对该育苗参数下的穴盘苗进行物理形态测量,得出穴盘苗株高、茎粗和叶展的尺寸;最后通过对比分析现有取苗方式,提出了顶出-插取式的取苗方式。（2）取苗装置的结构设计。提出了取苗装置的功能要求,拟定了移盘机构采用横纵向进给、取苗机构采用多气缸驱动的设计方案,并规划了各机构的动作流程,完成了对取苗装置的整体布局;对移盘机构和取苗机构分别进行了设计计算,确定了机械结构和相关配件参数;对末端执行器取苗过程及取苗爪受力进行了分析,确定了取苗机构的设计参数;最后通过ADAMS仿真得到取苗爪的运动位移、速度、加速度变化情况及取苗轨迹,验证了取苗机构设计的合理性。（3）取苗装置控制系统的设计。搭建了适用于本取苗装置的自动控制系统,结合取苗装置作业流程,分析计算并选取合适的硬件构建硬件部分,规划了逻辑控制时序和流程构建软件部分,完成基于Arduino的控制系统,实现了对穴盘苗输送、顶苗、取苗、投苗作业的协调及有效控制。（4）取苗装置性能试验研究。取苗装置安装完成并经调试后进行了性能试验,移盘性能试验表明:横向进给速度在120 mm/s以内,纵向进给速度在220 mm/s以内时,横纵向定位精度在98.6%以上,满足移盘定位精度要求;取苗性能试验表明:取苗频率低于60株/min时,取苗装置的工作性能较好,此时取投苗综合成功率不低于88%,且基质损失率不高于14%,满足取苗装置设计要求。

关键词：穴盘苗取苗装置移盘机构取苗机构控制

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穴盘苗自动检测及补苗装置的设计

穴盘苗自动检测及补苗装置的设计

作者：寻真福湖南农业大学

学位级别：硕士

育苗移栽已成为现代农业种植的主流方式,我国的旱地作物移栽占旱地作物种植65%以上。为解决穴盘育苗有残缺的问题,本课题结合农机与农艺的要求,将穴盘苗的缺苗穴孔自动检测与对缺苗穴孔补苗相结合,设计出一个穴盘苗自动检测与补苗的装... 详细信息

育苗移栽已成为现代农业种植的主流方式,我国的旱地作物移栽占旱地作物种植65%以上。为解决穴盘育苗有残缺的问题,本课题结合农机与农艺的要求,将穴盘苗的缺苗穴孔自动检测与对缺苗穴孔补苗相结合,设计出一个穴盘苗自动检测与补苗的装置。为达到农艺与农机的良好结合,在以下几方面进行了研究。1、通过对作物在不同苗龄下物理特征与钵体力学特性进行统计与分析,总结出穴盘幼苗的健壮标准。穴盘苗长出真叶数目为3-4片,其叶宽为33～36mm、叶长为30-35mm、茎粗为4-7mm;穴盘苗钵体夹取压缩力不超过6N,且钵体的蠕变量不会明显影响到快速夹取穴盘苗钵体时钵体的夹紧松弛特性。2、结合穴盘苗的特征,设计出补苗装置中的穴盘苗苗夹。该苗夹通过槽轮机构控制曲柄滑块机构作间歇运动,完成对穴盘苗的夹取、保持、释放过程。通过Pro/E进行虚拟样机建模,并进行运动模拟,结合ANSYS对苗夹机械手指与穴盘基质进行受力分析,同时利用单片机对缺苗穴孔检测系统与缺苗穴孔补苗系统进行控制,使检测与补苗能配合良好。3、采用光敏传感器对所接收的反射光的光强来进行穴盘苗识别。缺苗孔对绿光的反射几乎为0,有幼苗的穴孔会反射与叶片展开面积成正比的量的绿光,通过光敏传感器模块将所收集的反射光信号转化为0、1信号,输入至单片机,作为装置所有电机的输入信号。4、分析各部件的运动规律,将位移信息转换成步进电机的输入脉冲信息,并编写成步进电机的单片机控制程序,实现苗盘的纵向运动、苗夹的横向运动、苗夹运动的及其检测架摆动导杆的运动配合,实现整过过程的自动化。5、通过对虚拟样机进行运动学分析,并与实际试验结果对比,对机构进行优化设计,确定各机构的主要参数。试验证明,本穴盘苗自动检测及其补苗装置的检测、取苗、补苗环节配合合理,具有一定的创新性与实用性。

关键词：穴盘育苗取苗机构检测补苗