番茄链式纸钵苗移栽机关键技术研究

发布时间：2020-10-28 01:38

　　 近年来,在番茄种植大面积增加背景下,育苗技术与移栽技术不匹配需人工供苗、选苗和二次排序,严重制约了移栽机械作业效率。如何提高番茄栽植效率、减少人工劳动强度已成为长期以来迫切需要解决的问题。番茄钵苗机械化移栽技术是获得番茄高产的有效途径之一,其主要工作原理为取苗器完成钵苗分离,并将钵苗送入栽植器,由栽植器将钵苗植入田中,完成钵苗移栽。因此,结合链状纸钵供苗方式,研发番茄钵苗机械化移栽机具,提高番茄栽植效率,降低劳动强度和作业成本,推动番茄机械化生产技术的发展具有重要的现实意义。番茄链式纸钵苗移栽机主要由引出机构、钵苗分离机构以及栽植机构组成,其中纸钵苗分离机构是番茄钵苗机械化移栽技术的核心工作部件,可实现番茄纸钵苗的有序分离,其性能的优劣直接决定了番茄钵苗机械化移栽的质量和效率。基于此,该文以链式纸钵苗高速、有序、有效分离为目标,研究设计了一种分离辊角度可调差速式番茄链式纸钵苗移栽试验台。在对分离机构与引出机构配合关系及工作原理分析的基础上,以单个纸钵苗为研究对象,分析了纸钵苗由引出、分离到栽植的整个作业过程,建立了影响纸钵苗分离的力学模型,找出了影响纸钵苗分离的主要因素,以理论分析为基础,应用二次正交旋转中心组合试验、正交试验等方法,以番茄链式纸钵苗移栽试验台为依托,对移栽机的关键部件分离机构和栽植机构结构和工作参数进行了深入的试验研究。为明确番茄钵苗机械化移栽的最优作业参数组合,从以下5个方面展开了比较系统的研究,取得主要成果如下:(1)分离辊角度可调差速式番茄链式纸钵苗移栽机总体方案设计针对番茄钵苗机械化移栽过程中纸钵苗破损率较高等问题,以番茄链式纸钵苗高速、有序、有效栽植为目标,结合团队前期研究成果,设计了一种分离辊角度可调差速式番茄链式纸钵苗移栽机方案,其主要由引出机构、分离机构、栽植机构等组成。(2)番茄苗链式纸钵总体结构设计对链式纸钵结构进行设计,包括总体设计、单钵截面设计和结合部设计。通过理论分析了传统育苗纸筒截面为正六边形理由,选取正六边形为链式纸钵最优截面方案。同时参照现役番茄育苗纸筒加工工艺和育苗移栽要求,对番茄链式纸钵进行试制,归纳出链式纸钵制作步骤和加工工艺流程,为链式纸钵机械批量生产提供依据。(3)链式纸钵苗结合部参数优化试验为生产出满足番茄钵苗机械化移栽的链式纸钵苗,以链式纸钵苗分离力最优,纸钵破损率最小为优化目标,对番茄苗链式纸钵结合部进行了优化分析,优选出适宜番茄苗链式纸钵结合部结构,应用L_9(3~4)正交试验方法,选取连接部长度、连接部数量、引导部长度为试验因素,以链式纸钵间分离力、纸钵破损率为目标函数,实施参数优化试验。研究结果表明:对综合指标的主次顺序影响依次为连接部长度、连接部数量、引导部长度。最优工艺参数组合为:连接部长度3 mm、连接部数量4个、引导部长度15 mm。所得钵苗分离力在6.7 N以上、纸钵破损率均小于5%,试验结果满足番茄链式纸钵苗设计要求。(4)番茄链式纸钵苗移栽分离机构设计与优化试验为提高番茄钵苗机械化移栽效率,以链式纸钵苗高速、有序、有效分离为目标,在对分离机构与引出机构配合关系及工作原理分析的基础上,以单个纸钵苗为研究对象,分析了纸钵苗由引出到分离的整个作业过程,建立了影响纸钵苗分离的力学模型,找出了影响纸钵苗分离的主要因素。应用3因素5水平二次正交旋转中心组合试验方法,以引出速度、分离轮与引出轮速比、分离轮的倾角为试验因素,以钵苗分离率、纸钵破损率为评价指标实施优化试验,建立了各因素与各评价指标间的回归模型,分析了各因素对评价指标的贡献率。研究结果表明:各因素对钵苗分离率的影响大小依次为分离轮倾角、引出速度和分离轮与引出轮速比;对纸钵破损率的影响大小依次为分离轮与引出轮速比、引出速度和分离轮倾角。在分离轮倾角为18°,引出速度为8~10 m/min,分离轮与引出轮速比为2.5~4.6的参数组合条件下,分离辊角度可调式番茄链式纸钵苗分离机构可以实现钵苗分离率≥90%、纸钵破损率≤5%的设计要求。(5)番茄链式纸钵苗栽植机构参数优化试验研究采用二次正交旋转中心组合试验方法,选取作业速度、开沟器入土深度和覆土镇压器夹角为影响因素,以钵苗直立度合格率和株距变异系数为评价指标,通过土槽移栽试验,研究栽植机构结构与作业参数对栽植机构作业质量影响规律。试验结果表明:在作业速度0.6~0.68 m/s,开沟深度103~116 mm,覆土镇压器夹角在40°时,番茄钵苗移栽直立度合格率大于90%,株距变异系数小于10%,满足番茄钵苗移栽技术要求,为番茄链式纸钵苗移栽机具的研发提供参考。
【学位单位】：东北农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S223.9
【部分图文】：

用的育苗技术有常规育苗、容器育苗、扦插育苗、嫁接育苗、组织培养育苗、及工厂化育苗等。其中容器育苗应用最广。容器育苗中常用的育苗容器为纸质质育苗容器、塑料育苗容器和其他育苗容器[11-14]。0 年代，日本学者最先对纸钵育苗技术开展相关研究，直至 80 年代后才逐步引年来，为满足作物优质高产的要求，国内外广泛采用纸钵育苗进行移栽，并对关研究[15-17]。其中，邹诚对钵苗栽培容器的相关研究进行阐述，并分别从作物经济性分析钵苗栽培容器的条件，为钵苗栽培容器的研制与开发提供理论基础合玉米纸筒移栽技术，介绍其性能特点并对实际使用情况做出简单介绍[19]。刘术发明了一次性环保型钵苗容器[20]。使用的纸钵形状如图 1-1 所示，单个纸钵横截面成正六边形，截面尺寸由作物钵制作材料主要以木浆与秸秆纤维为主，利用特殊制作配方加工成专用的纸钵机械化手段制成单个纸钵，之后进行组合，制作成册，参考国内外自动移栽机均每册纸钵包含 1400 只单独纸钵，包装运输时长度仅为 40 cm，厚度 3~6 cm，将其展开成“蜂窝状”，展开后长度可达 120 cm，宽度 40 cm。由于该类纸的特殊性，其成品质地坚硬，可有效保护钵苗直立度；参考现役移栽技术，移遍为 35 天，因此保证纸钵具有一定透气、透水能力，以保证作物根系不腐烂入大田后，又可快速腐烂，以防限制根系生长。纸钵各个参数随作物差异有所

1.苗夹 2.圆盘1.Seedling clamp 2.Diska）结构示意图b）工作图图 1-2 钳夹式移栽机示意图和工作图Fig.1-2 Transplanter with Jaw nip working drawing

5b）工作图图 1-2 钳夹式移栽机示意图和工作图Fig.1-2 Transplanter with Jaw nip working drawing式钵苗移栽机机的结构示意图和工作过程如图 1-3 所示[82]：由喂入装入苗沟中，随后进行覆土镇压完成栽植过程。
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 梁喜凤;蔡阳阳;王永维;;番茄钵苗自动移栽钵体物理机械特性试验[J];浙江大学学报(农业与生命科学版);2015年05期

2 向伟;吴明亮;徐玉娟;;幼苗移栽机械研究现状与发展趋势[J];农机化研究;2015年08期

3 韩绿化;毛罕平;严蕾;胡建平;黄文岳;董立立;;穴盘育苗移栽机两指四针钳夹式取苗末端执行器[J];农业机械学报;2015年07期

4 赵晓伟;韩长杰;赵占军;郭辉;杨宛章;张静;;新疆地区辣椒、番茄移栽机发展现状及趋势[J];农业科技与装备;2015年05期

5 马锃宏;李南;李涛;陈子文;袁挺;李伟;;钵体苗带式供苗移栽机的设计与试验[J];中国农业大学学报;2015年03期

6 顾春雷;;番茄育苗移栽机械化技术推广[J];农村牧区机械化;2015年02期

7 崔巍;颜华;高希文;陈科;;旱地移栽机械发展现状与趋势[J];农业工程;2015年02期

8 卢华;纳斯哈提;叶德军;咸丽;胡斌;;面向自动化移栽的新型番茄育苗移栽机械设计[J];机械制造与自动化;2014年05期

9 张振国;张学军;曹卫彬;郭俊先;史增录;鄢金山;;番茄穴盘苗移栽机自动取苗机构的研制[J];农机化研究;2014年09期

10 贺智涛;郑治华;刘剑君;姬江涛;;膜上移栽机的发展现状及存在的问题[J];农机化研究;2014年09期

相关博士学位论文 前4条

1 刘环宇;秸秆纤维原料清洁制取中试平台优化设计及关键技术研究[D];东北农业大学;2017年

2 尹大庆;玉米钵苗移栽有序顶出式分秧机构的机理与试验研究[D];黑龙江八一农垦大学;2014年

3 赖庆辉;链式纸钵育苗甜菜自动高速移栽机关键技术研究[D];吉林大学;2011年

4 胡敏娟;穴盘苗自动移栽关键技术的研究[D];南京农业大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 朱斌彬;带夹式甘薯裸苗移栽机的设计与仿真[D];山东农业大学;2017年

2 汪鹏飞;旱地钵苗移栽机栽植机构的设计与分析[D];石河子大学;2017年

3 虞佳萍;蔬菜钵苗自动移栽机构的优化设计与试验[D];浙江理工大学;2017年

4 蔡阳阳;钵苗移分机系统设计与试验研究[D];中国计量大学;2016年

5 刘凯强;番茄自动移栽机苗盘输送装置控制系统的研究[D];石河子大学;2016年

6 王留柱;温室钵苗移栽机机构设计与移栽动平台研究[D];江苏大学;2016年

7 郭警伟;番茄自动移栽机有序投苗系统的研究[D];石河子大学;2014年

8 任烨;基于机器视觉设施农业内移栽机器人的研究[D];浙江大学;2007年

9 韩长杰;吊篮式移栽机的研究与分析[D];新疆农业大学;2007年

10 孔卓;棉花移栽机的虚拟样机设计[D];山东理工大学;2006年

本文编号：2859372