钵体苗自动移栽机取送苗机构设计与试验研究

发布时间：2020-11-01 07:38

　　 育苗移栽是旱地作物生产过程中的一个重要环节,具有高产稳产、对气候补偿和提高土地利用率等综合效益。目前国内作物移栽主要依靠人工和半自动移栽机移栽,国外发达国家已经普及半自动移栽机,并向全自动移栽机转型。加大对自动取送苗系统的研究,实现取苗、输苗和栽苗一体化全自动移栽对旱地移栽机的发展具有重要意义。本文针对目前我国移栽机自动化程度低、取送苗环节伤苗率高的问题,开展了钵体苗自动移栽机取送苗系统的研究。本文主要研究内容有:(1)对机构部分进行了设计,有穴盘步进移位机构设计,包括对苗盘托板联动机构设计、苗盘固定架倾斜角度优化和编码器齿轮及齿条参数设计;成排顶-夹式取苗系统设计,包括顶苗机构设计、气动苗夹的设计、驱动架动力学和运动学模型构建及结构参数优化等;进行了接苗机构、拨苗机构、输苗机构和落苗机构设计;(2)对取送苗系统气电液控制部分进行了设计,包括移栽机液压回路设计、气动控制系统设计和控制系统流程图设计;(3)进行了辣椒苗的力学性能试验,包括辣椒苗钵体的承受顶力和承受拉力试验;辣椒苗的物理特性研究,包括辣椒苗的株高、钵苗叶展宽、辣椒苗质量、钵体形状、钵苗基质含水率等;单因素试验,以综合伤苗率和成功取苗率为目标,分别对顶苗气缸压力和夹苗气缸压力做单因素试验;田间试验,以漏苗率、重栽率、倒伏率、伤苗率和取送苗合格率为目标,对取苗频率、输送苗速度和移栽机前进速度进行三因素四水平的正交试验。本文主要研究成果有:(1)设计了一种钵体苗自动移栽机取送苗系统,该系统能够自动实现钵苗盘的固定和移位,能够自动完成顶苗、夹苗、接苗、拨苗、输苗和落苗等工作,能够有效提高移栽作业质量,为移栽机自动化取苗提供了参考。(2)通过理论分析,建立了顶苗杆驱动架的运动模型,并转化成MATLAB优化方程的方式进行结构参数优化,得到旋转杆BO段长度为131mm,CO段长度为143 mm,CD段长度为80 mm,BO段和CO段夹角为128°。(3)针对辣椒苗进行了物理特性和力学特性研究,在此研究数据的基础上对顶苗气缸压力和夹苗气缸压力进行了试验优化,得到最佳顶苗压力和最佳夹苗压力分别为0.4、0.25 Mpa。(4)对取苗频率、输送苗速度和移栽机前进速度进行了理论分析并得到三者之间的函数关系,进而对这3个因素水平进行优化,得到4组最佳因素水平组合并进行了多指标正交试验。试验结果表明:当取苗频率为7次/min、输送苗速度为42 m/min、移栽机前进速度为20 m/min时,该系统取送苗质量最佳。
【学位单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S223.9
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究目的与意义
    1.2 国内外移栽机研究现状
        1.2.1 国内移栽机研究现状
            1.2.1.1 国内旱地移栽机发展历程
            1.2.1.2 取苗机构研究现状
            1.2.1.3 输苗机构研究现状
            1.2.1.4 落苗及栽植机构研究现状
        1.2.2 国外移栽机研究现状
    1.3 主要研究内容和方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法和路线
    1.4 本章小结
第二章 取送苗系统结构设计
    2.1 取送苗系统整体结构设计
    2.2 穴盘步进移位机构设计
        2.2.1 穴盘步进移位机构总体设计
        2.2.2 苗盘固定架倾斜角度设计
        2.2.3 步进移位机构编码器齿轮及对应齿条参数设计
    2.3 成排顶-夹式取苗系统
        2.3.1 整体设计
        2.3.2 集排式顶苗机构设计
            2.3.2.1 集排式顶苗机构整体设计
            2.3.2.2 顶苗杆机构设计
            2.3.2.3 顶苗杆支架设计
            2.3.2.4 顶苗杆动力连接架设计
            2.3.2.5 顶苗机构驱动架参数设计
        2.3.3 取苗机构设计
            2.3.3.1 取苗机构整体设计
            2.3.3.2 苗夹设计
    2.4 接苗机构
    2.5 拨苗机构
    2.6 输苗机构
        2.6.1 输苗机构整体设计
        2.6.2 减速箱设计
        2.6.3 输苗桶传送链设计
    2.7 落苗机构
        2.7.1 落苗机构整体设计
        2.7.2 落苗机构运动参数优化
    2.8 本章小结
第三章 气电液控制系统设计
    3.1 液压回路设计
    3.2 气动控制系统设计
        3.2.1 控制系统整体设计
        3.2.2 控制系统人机界面设计
    3.3 本章小结
第四章 样机试验与分析
    4.1 试验条件
    4.2 试验评价指标
    4.3 单因素试验
        4.3.1 顶苗力试验
        4.3.2 苗夹夹苗力试验
    4.4 多目标正交试验
        4.4.1 取苗频率、输送苗速度和移栽机前进速度的关系
        4.4.2 试验指标和评价方法
        4.4.3 试验结果与分析
    4.5 本章小结
第五章 全文结论
    5.1 结论
    5.2 论文主要不足
    5.3 后续工作的建议
参考文献
致谢
作者简历

【参考文献】

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本文编号：2865225