温室钵苗移栽机机构设计与移栽动平台研究

发布时间：2020-05-12 05:05

【摘要】：设施农业是农业生产机械化、自动化、智能化的重要标志,工厂化育苗是设施农业的重要组成部分,钵苗移栽是工厂化育苗的重要环节,目前我国的钵苗的移栽主要还是靠人工完成,生产成本高,工人劳动强度大,作业效率低,难以满足集约化育苗生产要求。本文根据目前我国温室钵苗移栽机研究发展中存在的问题,综合考虑我国设施农业自动化生产需要以及现阶段发展水平,设计出一款集自动填土和打穴、穴盘定位输送、准确定位抓取、快速平稳栽植的高性能全自动移栽设备,通过移栽策略优选、移栽动平台仿真分析和试验,对温室钵苗移栽机进行了研究。本文的主要研究工作和结论包括以下几个方面:(1)根据我国设施农业的生产要求,结合目前我国温室钵苗移栽机的研究现状,提出设计出一款集基质填充、打穴、快速移栽、流水线作业功能于一体的自动化移栽设备,确定了取苗爪门形运动轨迹和多爪栽植的移栽方案。针对128孔穴盘到4孔托盘花盆的移栽,提出间隔取苗和间隔植苗的移栽方法,并以移栽动平台水平总位移为评价指标,对不同的移栽策略进行优选,确定了最佳策略。(2)分别对温室钵苗移栽机填土部分、打穴部分、输送部分和移栽部分进行了结构设计,并介绍了整机的工作过程和原理。对各个部分的设计原理进行了叙述,对填土部分气缸、打穴部分气缸、输送部分电机和移栽部分水平传动同步带的选型计算过程进行了详细介绍。为了实现多爪作业,设计了取苗爪分散装置,对实现取苗爪间距调整的分散板的滑槽角度,进行了详细的计算。(3)根据温室钵苗移栽机各个部分的结构设计,利用Solid Works三维设计软件,对整机进行了虚拟建模。为了对移栽动平台进行研究,按照模型的简化原则,对移栽动平台虚拟模型进行了简化建模,将简化好的模型导入ADAMS中,建立了移栽平台刚性体模型。并对影响移栽动平台水平运动精度的同步带传动轴进行了柔性化建模。(4)利用Adams/Machinery模块建立了移栽动平台刚柔耦合仿真模型,然后分别用不同运动规律对移栽动平台进行动力学仿真分析,仿真结果显示,移栽动平台采用五次多项式运动规律定位精度更高,影响动平台定位精度的主要因素是动平台的加速度。(5)利用制造的温室钵苗移栽机样机进行了移栽动平台定位精度试验和移栽性能试验。移栽动平台定位精度试验表明:随着移栽动平台加速度增加,移栽动平台的定位精度逐渐下降,在脉冲频率超过50000Hz,加速度超过7m/s2以后,定位精度下降剧烈。利用设计脉冲当量,让程序自动计算位移所需要的脉冲数的方法,使移栽动平台在移动1m的范围内的定位精度在0.2mm~1.4mm之间,满足了移栽定位要求。对温室钵苗移栽机进行移栽性能试验,随着移栽频率的增加,移栽合格率逐渐下降,最高900个作业循环/小时移栽合格率维持在90.23%,说明温室钵苗移栽机的整机结构方案设计合理,移栽动平台定位精度满足要求,达到了自动化钵苗移栽作业要求。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S223.9

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本文编号：2659705