玉米钵苗移栽有序顶出式分秧机构的机理与试验研究
发布时间：2020-08-28 19:45
中国土地资源匮乏，增加玉米产量主要依靠提高单产。玉米移栽可以延长作物生育期，大幅度提高产量和品质。国际先进的移栽机械，结构复杂、成本高、效率低，只能用于经济作物。用于玉米的移栽装备在国内外仍处于空白，国内急切需要结构简单、成本低、效率高的全自动玉米移栽机。 本文对玉米钵苗移栽机核心工作部件有序顶出式分秧机构的机理和参数优化做了系统的研究。着重对机构的运动学和动力学进行了分析和优化，并进行了机构的ADAMS和ANSYS联合仿真分析。通过建立的杠杆有序顶出式分秧机构试验台上进行的试验研究，为全自动高效、轻简化玉米移栽机提供自主创新的核心工作部件和理论与技术基础。 主要结论如下： 1)通过分析国内外分秧机构的工作原理和结构特点，针对玉米钵苗移栽采用顶出式有序分秧模式和连续转动输送的纵向送秧； 2)玉米钵苗在育苗过程中为了避免盘外盘根现象，钵盘底部以外不能存有土壤；试验的特定土壤条件下，含水率在18%左右时有利于提高玉米钵苗的顶出成功率和高效率； 3)基于从动件最大有效受力而提出的“渐开线反转法”设计偏心直动盘形凸轮的轮廓曲线，该方法简单且精度高； 4)通过ADAMS与ANSYS的联合仿真，对关键部件的应力、应变和位移等参数进行了仿真分析和对比，对拨杆和杠杆的结构进行了优化，结构更加合理，节省了成本； 5)所编制的机构运动参数优化软件给机构设计提供了依据，优化方法具有快捷性、灵活性和可靠性。发现在优化目标值基本不变的情况下可以得到系列的“非劣解”群，这为实际设计时带来了很大的方便； 6)顶杆复位弹簧的参数影响顶杆复位时间和受力大小，以满足复位时间和最小受力为目标编制的弹簧参数优化软件为弹簧的设计提供了依据。得到的一组优化参数为：d=0.8mm，n=14，△x0=49mm，对应该组参数，k=0.167N/mm，弹簧最大作用力F=14.88N，理想状态下顶杆复位时间为t=0.01s； 7)试验结果表明，杠杆有序顶出式分秧机构工作效率高于每分钟300次；高速摄像的结果证明玉米钵苗分秧后是有序的，时间间隔基本一致。试验结果证明理论分析和优化结果是合理的，方法是正确的。
【学位单位】：黑龙江八一农垦大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2014
【中图分类】：S223.9
【部分图文】：
图 1-1 行星轮系取出式分秧机构Fig.1-1 Planetary gear train mechanism ofpush-out separating seedling图 1-2 五杆取出式分秧机构示意图Fig.1-2 Five-bar mechanism of pull-outseparating seedling日本的移栽机在韩国有广泛的应用，韩国针对日本移栽机的复杂结构和高制造成也在研究结构更简单、制造成本更低的全自动分秧机构，例如 W.C.Choi 等人[15]设计种全自动分秧机构，并进行了理论分析与试验。该机构是一个曲柄滑道导杆机构，是五杆机构，如图 1-2 所示，取苗爪安装在滑块（slider）上，曲柄(driving link)作为原驱动机构工作，滑块沿着固定滑道（fixed slot）往复移动，该机构进行了实验室试验苗成功率大约为 80% ~ 90%，曲柄转速为 30 ~ 40rpm，曲柄旋转一周取苗一次，即取率为 30 ~ 40 株/分钟，若取苗工作量大，滑道容易磨损，若提高工作效率（即提高曲速），则该机构振动和冲击明显，取苗成功率也随之降低[29-32]。日本在水稻全自动钵苗移栽机上采用了顶出式分秧机构[33]，工作原理如图 1-3 所其送秧机构为间歇运动，在钵盘静止过程中，顶杆通过钵盘底部的小孔将钵苗顶出。
图 1-1 行星轮系取出式分秧机构Fig.1-1 Planetary gear train mechanism ofpush-out separating seedling图 1-2 五杆取出式分秧机构示意图Fig.1-2 Five-bar mechanism of pull-outseparating seedling日本的移栽机在韩国有广泛的应用，韩国针对日本移栽机的复杂结构和高制造成也在研究结构更简单、制造成本更低的全自动分秧机构，例如 W.C.Choi 等人[15]设计种全自动分秧机构，并进行了理论分析与试验。该机构是一个曲柄滑道导杆机构，是五杆机构，如图 1-2 所示，取苗爪安装在滑块（slider）上，曲柄(driving link)作为原驱动机构工作，滑块沿着固定滑道（fixed slot）往复移动，该机构进行了实验室试验苗成功率大约为 80% ~ 90%，曲柄转速为 30 ~ 40rpm，曲柄旋转一周取苗一次，即取率为 30 ~ 40 株/分钟，若取苗工作量大，滑道容易磨损，若提高工作效率（即提高曲速），则该机构振动和冲击明显，取苗成功率也随之降低[29-32]。日本在水稻全自动钵苗移栽机上采用了顶出式分秧机构[33]，工作原理如图 1-3 所其送秧机构为间歇运动，在钵盘静止过程中，顶杆通过钵盘底部的小孔将钵苗顶出。
的移栽机在韩国有广泛的应用，韩国针对日本移栽机的复杂结构结构更简单、制造成本更低的全自动分秧机构，例如 W.C.Choi 分秧机构，并进行了理论分析与试验。该机构是一个曲柄滑道导，如图 1-2 所示，取苗爪安装在滑块（slider）上，曲柄(driving l工作，滑块沿着固定滑道（fixed slot）往复移动，该机构进行了大约为 80% ~ 90%，曲柄转速为 30 ~ 40rpm，曲柄旋转一周取苗 40 株/分钟，若取苗工作量大，滑道容易磨损，若提高工作效率该机构振动和冲击明显，取苗成功率也随之降低[29-32]。在水稻全自动钵苗移栽机上采用了顶出式分秧机构[33]，工作原理构为间歇运动，在钵盘静止过程中，顶杆通过钵盘底部的小孔将的间歇运动形成惯性力，分秧机构的工作效率受到限制。苏州市本 RX-6 型全自动水稻钵苗移栽机进行了试验，漏插率约为 8.68%
【学位单位】：黑龙江八一农垦大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2014
【中图分类】：S223.9
【部分图文】：
图 1-1 行星轮系取出式分秧机构Fig.1-1 Planetary gear train mechanism ofpush-out separating seedling图 1-2 五杆取出式分秧机构示意图Fig.1-2 Five-bar mechanism of pull-outseparating seedling日本的移栽机在韩国有广泛的应用，韩国针对日本移栽机的复杂结构和高制造成也在研究结构更简单、制造成本更低的全自动分秧机构，例如 W.C.Choi 等人[15]设计种全自动分秧机构，并进行了理论分析与试验。该机构是一个曲柄滑道导杆机构，是五杆机构，如图 1-2 所示，取苗爪安装在滑块（slider）上，曲柄(driving link)作为原驱动机构工作，滑块沿着固定滑道（fixed slot）往复移动，该机构进行了实验室试验苗成功率大约为 80% ~ 90%，曲柄转速为 30 ~ 40rpm，曲柄旋转一周取苗一次，即取率为 30 ~ 40 株/分钟，若取苗工作量大，滑道容易磨损，若提高工作效率（即提高曲速），则该机构振动和冲击明显，取苗成功率也随之降低[29-32]。日本在水稻全自动钵苗移栽机上采用了顶出式分秧机构[33]，工作原理如图 1-3 所其送秧机构为间歇运动，在钵盘静止过程中，顶杆通过钵盘底部的小孔将钵苗顶出。
图 1-1 行星轮系取出式分秧机构Fig.1-1 Planetary gear train mechanism ofpush-out separating seedling图 1-2 五杆取出式分秧机构示意图Fig.1-2 Five-bar mechanism of pull-outseparating seedling日本的移栽机在韩国有广泛的应用，韩国针对日本移栽机的复杂结构和高制造成也在研究结构更简单、制造成本更低的全自动分秧机构，例如 W.C.Choi 等人[15]设计种全自动分秧机构，并进行了理论分析与试验。该机构是一个曲柄滑道导杆机构，是五杆机构，如图 1-2 所示，取苗爪安装在滑块（slider）上，曲柄(driving link)作为原驱动机构工作，滑块沿着固定滑道（fixed slot）往复移动，该机构进行了实验室试验苗成功率大约为 80% ~ 90%，曲柄转速为 30 ~ 40rpm，曲柄旋转一周取苗一次，即取率为 30 ~ 40 株/分钟，若取苗工作量大，滑道容易磨损，若提高工作效率（即提高曲速），则该机构振动和冲击明显，取苗成功率也随之降低[29-32]。日本在水稻全自动钵苗移栽机上采用了顶出式分秧机构[33]，工作原理如图 1-3 所其送秧机构为间歇运动，在钵盘静止过程中，顶杆通过钵盘底部的小孔将钵苗顶出。
的移栽机在韩国有广泛的应用，韩国针对日本移栽机的复杂结构结构更简单、制造成本更低的全自动分秧机构，例如 W.C.Choi 分秧机构，并进行了理论分析与试验。该机构是一个曲柄滑道导，如图 1-2 所示，取苗爪安装在滑块（slider）上，曲柄(driving l工作，滑块沿着固定滑道（fixed slot）往复移动，该机构进行了大约为 80% ~ 90%，曲柄转速为 30 ~ 40rpm，曲柄旋转一周取苗 40 株/分钟，若取苗工作量大，滑道容易磨损，若提高工作效率该机构振动和冲击明显，取苗成功率也随之降低[29-32]。在水稻全自动钵苗移栽机上采用了顶出式分秧机构[33]，工作原理构为间歇运动，在钵盘静止过程中，顶杆通过钵盘底部的小孔将的间歇运动形成惯性力，分秧机构的工作效率受到限制。苏州市本 RX-6 型全自动水稻钵苗移栽机进行了试验，漏插率约为 8.68%
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 于向涛;胡良龙;胡志超;张延化;计福来;;我国旱地移栽机械概况与发展趋势[J];安徽农业科学;2012年01期
2 白v
本文编号：2808071
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