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穴盘苗全自动移栽机气动取苗装置的设计与试验

郭林强  
【摘要】:移栽机是降低农业生产成本,提高作业效率和提高产量的关键装置,相对于半自动移栽机,全自动移栽机因其效率高和人工成本低等优点,已经成为各个机构研究的热点。国外已经成功开发出一些全自动移栽机,能够很好的完成移栽的工作;然而,国内对全自动蔬菜钵苗移栽机的自主研制工作仍处于起步阶段,存在着自动化程度不高、工作不稳定、自主产权少和农机农艺脱节等问题,故对蔬菜穴盘苗全自动移栽机进行开发和试验非常具有研究价值。取苗装置是移栽机整机中最核心的工作部件,其方案的确定与具体工作要求、设计要求、设计指标、作业对象等等因素紧密关联,它们之间相互影响。要设计出合适的取苗装置应用于某移栽机平台上,需对上述的因素进行细致分析,得到设计要求,最终确定方案,完成设计工作。本文在以下几个方面进行了研究和设计,并且进行相关试验:(1)根据设计要求、指标与工况等分析出移栽机的工作要求以及平台对取苗装置的设计提出的要求,在一代装置的基础上提出了一种取苗装置的设计方案。(2)设计出一种抓苗可靠、伤苗小、原理合理的取苗爪。分析国内外的几种取苗爪工作方法,指出他们的工作原理以及弱点,并且提出能够解决它们不足的取苗爪设计方案,详细阐述了取苗爪的工作原理,并且建立数学模型,对取苗爪的结构尺寸进行优化。(3)使用仿真技术对取苗装置进行设计。在一代装置的基础上,更换了驱动,优化了构件尺寸;在Creo软件中以转动门架的转动平稳性为优化目的,重新规划出了一条取苗路径;利用Creo与Adams软件,以减小轴承在仿形槽内的接触力为目的,通过仿真的方法最终确定出合理的取苗装置结构尺寸。(4)根据前面章节的计算与分析,建立了取苗装置的虚拟样机;通过动力学仿真初选驱动气缸的型号;通过仿真分析出了取苗装置在运行过程中存在冲击弹跳的问题,并且提出了解决方法;通过刚柔耦合仿真最终确定驱动气缸的型号;对取苗装置的运动特性与接触力情况进行了仿真分析,并与设计目标进行对比。(5)设计了一系列的试验,在不同含水率、不同品种、不同株高这三种情况下对72穴的几种穴盘苗进行试验,检验了设计指标和设计要求,得到该装置的取苗成功率在94.64%以上。设计了试验检验取苗爪的效果,分别对取苗爪的抓苗力、取苗过程中的伤苗情况、取苗完成后地上苗的损伤情况进行了记录和分析,分析结果认为取苗爪几乎无伤苗现象。针对128穴的穴盘苗进行了取苗试验,发现取苗爪会插到穴盘壁的现象,并且分析了原因。


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