膜上移栽机覆土系统设计及试验研究

发布时间：2020-05-28 05:09

【摘要】：膜上移栽技术广泛应用于蔬菜、烟草、甘薯、玉米、棉花等多种农作物。膜上移栽机的技术发展也较为成熟。国内外针对整体结构优化和栽植机构作业能力等方面的研究较多,但目前的移栽机覆土机构多为纯机械条形覆土。本研究针对条覆土存在的采光面不足、覆土质量不高等问题,借鉴机电一体化技术,开发了一种膜上移栽机穴覆土装置及控制系统。本研究在覆土量等基本设计参数确定的基础上,完成了关键部件及控制系统的设计,并制作了试验装置,进行了试验验证。具体的研究内容和结论如下:(1)设计方案的确定依据膜上穴覆土作业需求,在多方案对比分析的基础上,按照分流控制的设计思想,提出了一种分流调节、变量控制、膜上同位穴覆土移栽机覆土机构设计方案。选择链板式取、输送土和叶轮式排土装置,选用步进电机作为驱动动力,利用光电传感器获取位置信息,将土抛送到移栽过程中打穴器出土环节,借助打穴体对钵苗进行保护,并实现同位穴覆土。(2)关键部件设计参数确定在覆土量试验研究中,栽植深度为80mm和110mm时,其覆土量均值分别为50ml和65ml;基于覆土量试验,依次对排土轮、分流调节装置、取输土装置进行结构设计,排土量为167.6ml,分流比为1/5,取输土量为838ml。(3)覆土性能试验为了便于对排土器性能进行试验研究,搭建了排土器性能试验台,进行了3个试验:步进电机准确性试验,确定电机型号为86BYG25D,并优化了加减速程序;叶轮可靠性试验中,通过正交试验和SPASS软件对试验结果分析,栽植深度为80mm时,确定驱动电压U=30V、转动圈数R=3、定时中断T=30μs时为最优组合,抛出距离L=130mm,连续两次有效体积V=105ml,U、R、T对L的影响性依次增强,R、U、T对V的影响性依次增强;霍尔传感器安装位置试验中,检测位置在栽植机构曲柄上,确定其安装角度为???32,鸭嘴离地深度为15mm时开始动作。(4)控制系统设计本研究采用光电传感器周期性检测连杆机构磁铁的位置,定位控制叶轮式覆土器的旋转,实现覆土装置与车速的自适应调节。基于排土器的性能试验研究,完成了控制器、位置检测模块、驱动模块以及系统电源电路的设计,并完成了软件的编写。(5)完成了传动轴的有限元分析在对传动轴受力分析的基础上,通过Ansys对其强度和刚度进行校核,分析得知在Ⅱ级链轮键槽处应力最大为159.64Mpa,其安全系数为1.57;在带轮轴附近应变最大,为0.205401mm,其许用挠度为2.52mm。因此该轴设计合理。(6)试验验证完成了膜上移栽机覆土装置与栽植机构的对接,设计并制作了膜上移栽机试验台,并进行了田间性能试验。试验得出:叶片倾角平均值为-3°,在有无分流调节装置时,凹凸不平地面作业覆土波动量分别为17ml和91ml,在0.5m/s、0.8m/s、1.2m/s垂直距离分别为-13mm,8mm,16mm,在0.8m/s时的水平距离为5mm。重复试验结果表明覆土装置和栽植装置配合良好,可以实现性能要求。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【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：2684763