茄果类高速嫁接机关键机构设计与试验

发布时间：2020-05-08 16:23

【摘要】：蔬菜嫁接技术可以有效地防治土传病害,并且嫁接后的秧苗抗逆性和产量都显著提高。传统人工嫁接生产率低、作业质量难以保证,随着嫁接苗需求量不断增加和劳动力短缺导致劳动力成本不断上升,传统人工嫁接已无法适应现代规模化,工厂化生产模式,迫切需要提高人均嫁接生产率。日本于1986年率先研制蔬菜嫁接机,随后韩国、中国、中国台湾、荷兰等也开展了嫁接机的研究,经过20多年发展,已经研发出各种形式的嫁接机,对于现有嫁接机,全自动嫁接机由于结构复杂、价格过高导致难以推广,半自动嫁接机上苗作业人数多,人均生产率有待提高,所以现有嫁接机性价比较低。本文针对国内外嫁接机性价比偏低的问题,选择华南农业大学研发,具有较高嫁接性能的2JT-1600型流水线式茄果类嫁接机(2JT-1600),将2JT-1600在1个工位完成的上苗和切削拆分成上苗工位、切削工位,同时进行上苗与切削作业,缩短整机作业周期,在上苗工位增设幼苗输送机构和转接手,实现砧木和接穗均单人上苗,人均嫁接生产率达到1000株/h;选择适宜茄果类嫁接的固定物,完善上嫁接夹机构,实现茄果类高速嫁接机自动上嫁接夹;针对嫁接苗贴合时对位要求,设计了对接辅助机构。本文主要研究内容如下:1.为提高嫁接效率,通过分析嫁接流程,提出嫁接机械设计方案,采用流水线式作业方式将砧木切削、接穗切削、秧苗创口贴合等嫁接步骤并行作业,由此确定以2JT-1600为该文改进基础,针对其存在问题,提出如下方案:a.将上苗和切削拆分2工位同时作业,并在上苗工位增设上苗机构;b.提出使用一体式嫁接夹作为固定物,完善上嫁接夹机构。2.研究高效上苗机构,采用幼苗输送机构运送秧苗到位后,由转接手传递至嫁接机的上苗方案。通过转接手作业工况、作业对象受力分析,确定转接手整体结构,为使转接手具有较好的容偏能力,送苗夹采用交叉闭合式,其拾苗容偏能力可达5mm,为防止苗座内砧木运输时脱出,选用高弹性橡胶贴合在苗座槽口上,通过橡胶挤压砧木茎杆,夹持砧木。以砧木弯曲度、苗座槽口深度及苗座槽口橡胶厚度作为影响因素,考察苗座槽口对幼苗的夹持性能。试验结果表明当苗座槽口深度为8mm、苗座槽口所用橡胶厚度为3mm时,苗座可保证95%以上的砧木不从槽口脱出,在2000株/h的生产率条件下,上苗成功率达到96%以上。3.改善自动上嫁接夹机构,通过不同方案的导夹轨道对比分析,选择了嫁接夹与轨道线型接触的方形导轨,对嫁接夹打开机构进行设计,重点研究了悬挂片,并通过ANSYS软件建模优化其结构。以悬挂片后棱至嫁接夹导轨内表面的两平面间距、下方位笔形气缸距悬挂片的距离及导夹轨道间隙作为影响因素,考察上嫁接夹机构的上夹性能。试验结果表明当悬挂片后棱至嫁接夹导轨内表面的两平面间距为8mm,高度为20mm,导夹轨道间隙为6mm时,此时上嫁接夹成功率达到100%。4.在对接工位增设了对接辅助机构,设计了分为上、下两片结构的扶苗夹,以扶苗夹上下两片间距、贴合时秧苗的间隙和常见的直径搭配作为影响因素,考察对接辅助机构的扶持性能,当扶苗夹间距为30mm,秧苗贴合间隙为0~3mm,茎径搭配基本相同时,可确保对接成功率达到96.7%,整机作业成功率达到92.8%。5.通过时序图分析茄果类高速嫁接机的作业时序,理清各关键机构时序上的交叉衔接,根据系统的控制要求,确定系统所需的输入输出设备,选择PLC机型,分配I/O点,通过伺服驱动器模式设置,解决PLC同时控制多个伺服电机输出频率总和达到内部上限的问题,并编写了实时暂停与启动程序,实现控制系统配合硬件调试,通过模块化编程,使整机程序条理清晰,易于修改。
【图文】：

茄果类,贴接法,日本,关公

2010；张品端，1997），井关公司于 1993 年推出适用于GR800 型。其中 GR800T 型（图 1.1a）用于茄类嫁接，采用贴接法嫁接成功率达到 90%以上，嫁接生产能力为 800 株/时，到 2010 新的发展（张路，2011）。

韩国,穴盘,接穗,砧木

该机所用接穗和砧木均采用穴盘方式上苗，，一个嫁接作业循 5 株苗的嫁接作业，生产率可达 1200 株/h（Edan et al., 2009；陈晨，2013；王锋锋等，2011）。
【学位授予单位】：华南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S223

【参考文献】