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农业机械学报 2018年第4期49卷 87-93页

作者：赵匀刘志平辛亮周脉乐王杰东北农业大学工程学院哈尔滨150030

膜上栽植技术可以有效防止水土流失、有利于有机水稻种植,钵苗移栽可以提高产量。为了将两种农艺相结合,提出一种膜上开孔并实现水稻钵苗栽植的移栽机构,能有效避免因破膜与水稻栽植不同步而造成的秧苗损伤。分析了移栽机构的工作机理,... 详细信息

膜上栽植技术可以有效防止水土流失、有利于有机水稻种植,钵苗移栽可以提高产量。为了将两种农艺相结合,提出一种膜上开孔并实现水稻钵苗栽植的移栽机构,能有效避免因破膜与水稻栽植不同步而造成的秧苗损伤。分析了移栽机构的工作机理,建立了运动学分析模型,开发了计算机辅助分析优化设计软件,并得到一组满足膜上移栽要求的结构参数。建立三维模型,并利用ADAMS软件完成虚拟样机仿真。设计物理样机,进行高速摄影运动试验。样机试验结果与理论分析所得轨迹基本一致,验证了移栽机构设计的合理性与正确性。在试验台架上完成了取苗试验与膜上栽植试验,取苗成功率为92.8%,膜上栽植的合格率为90%,满足膜上移栽的作业要求,验证了水稻钵苗膜上移栽机构的可行性。

关键词：移栽机构水稻钵苗膜上栽植优化设计试验

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番茄移栽机链轨式栽植装置的设计与研究

番茄移栽机链轨式栽植装置的设计与研究

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作者：陈浩松石河子大学

学位级别：硕士

新疆是世界第三大的番茄产业基地,发展当地番茄苗机械化移栽作业装备具有重要意义。但国内移栽机栽植装置的研究起步较晚,缺少番茄苗膜上栽植装置的相关研究,同时,现有膜上栽植装置仍存在投苗时零速时间过短、撕膜过长和成穴效果较差等... 详细信息

新疆是世界第三大的番茄产业基地,发展当地番茄苗机械化移栽作业装备具有重要意义。但国内移栽机栽植装置的研究起步较晚,缺少番茄苗膜上栽植装置的相关研究,同时,现有膜上栽植装置仍存在投苗时零速时间过短、撕膜过长和成穴效果较差等不足,导致幼苗移栽过程中出现损伤,移栽的成活率较低。本文针对现有栽植装置存在的问题,为提升栽植效果进行栽植装置的设计,提出了一种链轨式番茄苗栽植装置,并根据番茄苗物理特性分析、栽植装置结构设计、运动学分析、动力学分析和模拟仿真、虚拟样机分析和台架试验对栽植装置进行系统的研究,主要研究内容包括:(1)选择35d的番茄穴盘苗,测量其物理特性参数,对植株高度、叶冠幅宽、植株质量、冠层高度和基质直径等参数并进行统计,结合番茄穴盘苗的物理特性参数设计栽植器结构和尺寸。根据番茄苗移栽的农艺要求,确定了移栽机和链轨式栽植装置的整体方案、工作原理和工作参数,并提出了栽植装置的传动形式和传动路线。(2)根据零速投苗理论,分析链轨式栽植装置的栽植轨迹,确定其零速点,对栽植点进行运动学建模,确定栽植轨迹分析的目标,建立栽植轨迹函数,开发了GUI人机交互界面,对各项参数进行分析,其中前进速度与撕膜长度呈负相关,栽植深度和倾斜角度与撕膜长度呈正相关,底部链轮半径对撕膜长度影响不大予以剔除,运用正交试验法对栽植装置的速度、倾斜角、栽植深度进行寻优,得出两组最优的参数对应速度、倾斜角、栽植深度依次为:0.41 m/s、91.278°、6 cm;0.42 m/s、105°、6.3 cm。(3)对种植土壤参数进行标定,根据标定参数建立离散元模型,对仿真使用的颗粒与实际土壤颗粒的堆积角进行对比,其最大误差在5%以内。对比两组机构参数下,栽植器贯入土壤的过程中,分析栽植装置的受力情况,速度、倾斜角、栽植深度为0.42 m/s、105°、6.3 cm时,横向阻力明显较小,其成穴性能较好。分析了贯入过程中,应力较为的集中部件为连杆架和铰接架,对它们进行受力分析和有限元分析,在载荷F=2258.3 N,F=1686.1 N,F=402.3 N的作用下,其最大形变量为其最大应变量分别为1.137e-5 mm和8.319e-3 mm,验证了其结构的合理性。(4)根据链轨式栽植装置的ADAMS模型分析,验证了栽植轨迹和受力分析,为后期台架的设计提供基础,搭建了栽植装置的试验台架,设计了破膜试验和无膜打孔试验,分别验证栽植装置的运动学和动力学模型分析的正确性,分析了与理论值存在差异的原因。

关键词：番茄穴盘苗膜上栽植栽植装置链轨式试验

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水稻钵苗膜上移栽机构优化设计与试验

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作者：刘志平东北农业大学

学位级别：硕士

水稻钵苗膜上移栽是将水稻覆膜栽植与钵苗移栽技术相结合,可以使两种农艺优势叠加,实现真正意义上有机水稻的优质高产,有利于提升有机水稻种植的经济和生态效益。其中,水稻覆膜栽培技术是在稻田表面铺设地膜进行水稻移栽的一项高效、节... 详细信息

水稻钵苗膜上移栽是将水稻覆膜栽植与钵苗移栽技术相结合,可以使两种农艺优势叠加,实现真正意义上有机水稻的优质高产,有利于提升有机水稻种植的经济和生态效益。其中,水稻覆膜栽培技术是在稻田表面铺设地膜进行水稻移栽的一项高效、节水栽培技术,该技术具有提高地表温度,增加有效积温,提前生育期,增加有效穗数和有效防止水土流失等优点,并可解决在不使用化学除草剂的情况下,种植有机水稻除草的难题。水稻钵苗移栽技术,较插秧相比,具有不伤根、无缓苗期等优点,可以使秧苗低节位分蘖,增加有效分蘖,平均增产10%0%。当前,我国对于全自动水稻膜上移栽装备的研究较少,所见报道大多为单功能覆膜、打孔、插秧装备或水稻覆膜插秧一体机,而水稻膜上移栽装备几乎没有采用钵苗移栽方式,无批量生产的成形机具进入市场。为了将水稻钵苗移栽与膜上栽植技术结合,提出了一种膜上开孔并实现水稻钵苗栽植的新型移栽机构,并有效避免因破膜与水稻栽植不同步而造成的秧苗损伤问题,为水稻膜上移栽机构的研究提供一种参考。本文研究的主要内容如下:（1）对机构进行创新设计,提出了一种水稻钵苗膜上移栽机构,采用非圆齿轮的不等速传动行星轮系与圆柱齿轮行星轮系相结合的方式,完成水稻钵苗膜上移栽机构的结构设计。由一个机构依次完成取苗、输送、破膜和栽植这一系列动作,作业效果良好。（2）分析了移栽机构的结构组成和工作原理,建立了移栽机构的运动学分析模型,分析了移栽机构破膜与移栽轨迹,得出各齿轮的转角和位移公式以及移栽臂与破膜刀具运动轨迹的解析公式。（3）借助Visual Basic6.0汇编语言,开发了水稻钵苗膜上移栽机构计算机辅助分析与优化设计软件。通过对机构的优化设计得到一组满足作业要求的较优参数,为移栽机构的结构设计提供理论基础。（4）以优化出的机构结构参数为参考依据,利用CAXA电子图板2015软件完成移栽机构零部件的二维图纸设计;在CATIA软件中建立移栽机构各部件的三维模型并完成机构模型的整体装配工作;通过ADAMS软件进行移栽机构的运动学仿真,完成虚拟样机仿真验证试验。（5）利用高速摄影技术完成对物理样机的轨迹验证试验,并与理论分析所得结果进行对比分析,验证移栽机构设计的合理性与正确性。在课题组现有试验台上完成机构的取苗试验以及膜上移栽的性能试验,进一步验证移栽机构性能的可行性。

关键词：移栽机构水稻钵苗膜上栽植优化设计试验

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步行式水稻钵苗膜上开孔移栽机构优化设计与试验

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作者：王杰东北农业大学

学位级别：硕士

水稻是全世界范围内种植最为广泛的谷物之一,在我国有65%以上的人口以稻米为主食。随着我国城镇化进程的加快,人们对于优质有机稻米的需求正迅猛增长。水稻覆膜栽植技术是一项绿色环保的栽培技术,该技术能有效提升覆膜地表的热能利用率... 详细信息

水稻是全世界范围内种植最为广泛的谷物之一,在我国有65%以上的人口以稻米为主食。随着我国城镇化进程的加快,人们对于优质有机稻米的需求正迅猛增长。水稻覆膜栽植技术是一项绿色环保的栽培技术,该技术能有效提升覆膜地表的热能利用率,具有节水保墒,促进土壤肥力改良,抑制杂草滋生等优点。水稻钵苗移栽技术具有移栽过程中不伤根、无缓苗期、提前5～7天分蘖等优点。水稻覆膜栽植技术能有效破解有机大米生产难题,而水稻钵苗移栽技术则能够提高水稻产量,将这两者的优势相结合,可大幅度提高我国绿色有机大米产量。当前,国内对于水稻覆膜种植机械的研究集中于覆膜插秧一体机,对于采用水稻钵苗移栽技术的水稻膜上种植机械的研究仍处于空白,考虑到我国步行式插秧机良好的市场前景和巨大保有量,本文为了将水稻钵苗移栽农艺与覆膜栽植技术相结合,研制了一种能实现同步破膜和钵苗移栽功能的步行式水稻钵苗膜上开孔移栽机构,为水稻膜上种植机械的研究开辟了一种新思路。本文研究的主要内容如下:(1)完成了机构的创新设计,提出了一种能实现环扣形栽植轨迹和橄榄形破膜轨迹的移栽机构设计方案。将帕斯卡非圆齿轮与椭圆齿轮进行平行布置,实现了两套不等速传动机构独立工作、相互配合的破膜与栽植于一体的移栽作业目的。(2)具体论述了移栽机构的组成结构与工作原理,基于其内部构件的数学和机构学关系建立了相对应的理论模型。分析了关键部件的运动规律,为优化软件的开发提供了理论依据。(3)以理论分析为基础,基于Visual Basic 6.0可视化编程语言,开发了步行式水稻钵苗膜上开孔移栽机构计算机辅助分析与优化设计软件。通过参数优化,得到了一组能够满足移栽要求的较优结构参数。(4)根据软件优化出的结构参数,利用Auto CAD对移栽机构的整体结构进行了二维设计,在NX 8.0三维设计软件中完成了虚拟样机各零件的建模和整体装配,应用ADAMS 2010软件进行了移栽机构的运动学仿真,通过对比分析理论轨迹和虚拟仿真轨迹,验证了机构设计的正确性。(5)借助快速成形制造技术,完成了物理样机的试制工作。利用高速摄影技术对移栽机构样机进行了高速摄影轨迹验证试验,通过对比分析理论轨迹、虚拟样机仿真轨迹和物理样机高速摄影轨迹,进一步验证了设计的正确性。通过取苗试验、膜上栽植试验以及破膜试验,证明了膜上移栽机构设计的实用性与可靠性。

关键词：水稻钵苗膜上栽植移栽机构优化设计试验

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