软夹轮压式甘薯移栽机设计与试验

针对甘薯裸苗移栽伤苗率与漏苗率偏高问题,根据人工移栽可实现低伤苗率、低漏苗率的特点,设计可模仿人工移栽的压苗轮和软夹供苗装置。通过分析人工移栽轨迹投影,提取其曲率半径,得到压苗轮半径。对压苗齿进行受力分析推导出压苗齿与加强筋尺寸参数。分析软夹供苗装置两软夹间距并确定取值区间。通过多因素试验优化结构参数,得出最佳作业参数为:作业速度0.7 m·s^(-1),甘薯苗裸露长度11 cm,两软夹间距220 mm。软夹供苗式甘薯移栽机整机设计完成后进行验证试验。结果表明,当移栽机保持0.7 m·s^(-1)速度前进时,可实现伤苗率2.11%,漏苗率2.22%,满足甘薯机械移栽要求。该移栽机采用创新式旋转装置移栽,可对甘薯移栽机设计与优化提供参考。

甘薯裸苗斜插式栽植机构及电控系统研制

针对目前我国甘薯裸苗移栽机存在的栽植质量差和自动化程度低的问题,按照甘薯裸苗移栽的农艺要求,研制一种基于四连杆机构原理的甘薯裸苗斜插式栽植机构及其控制系统。通过理论分析和仿真模拟研究栽植机构的运动轨迹,确定栽植机构的关键结构参数,构建由直流无刷电机、旋转编码器和PLC控制器等组成的栽植机构电控系统。田间试验表明:在目标株距20 cm、作业速度0.4~0.6 km/h时,移栽作业质量指标均达到标准要求,其中作业速度为0.4 km/h时,作业性能优于0.5 km/h和0.6 km/h,此速度下株距变异系数均值为6.71%、栽植角度与深度合格率平均值分别为94.3%、95.0%。对比试验结果表明,0.4 km/h、0.5 km/h和0.6 km/h速度下,电驱控制与传统机械控制相比,栽植株距变异系数平均值分别降低6.25%、6.37%和6.19%,可有效解决拖拉机动力输出轴驱动不稳定性对栽植作业轨迹和株距的影响。

基于EDEM-ADAMS的甘薯水平移栽机构优化设计

针对现有甘薯水平栽插移栽机械较少、移栽位姿不符合农艺要求等问题,结合甘薯栽植农艺要求,设计一款能实现水平栽插的甘薯移栽机构。通过建立数学模型对移栽机构的整体结构和关键部件进行优化设计。以机构前进速度、机构安装高度为试验因素,通过EDEM-ADAMS耦合仿真对薯苗入土深度与土中直线长度进行仿真试验与参数优化,仿真试验的最优参数为:机构前进速度0.22 m/s、安装高度181 mm。田间试验结果表明,薯苗入土深度平均合格率与土中直线长度合格率分别为95.32%、93.12%,符合甘薯水平栽插农艺要求。

甘薯机械化移栽分苗取苗技术研究现状及展望

甘薯机械化移栽是目前甘薯机械化种植的薄弱环节,由于薯苗生长过程中可能出现的茎秆弯曲及群体纠缠等物理特性,移栽过程中的分苗取苗技术已成为制约甘薯自动移栽机设计和发展而亟需解决的关键问题。通过阐述国内外甘薯分苗取苗技术的研究现状,对目前投入使用的甘薯自动移栽机进行比较,得出现有甘薯自动移栽机存在人工参与度过高、甘薯分苗专用装置少和地区差异大等问题。提出设立甘薯标准化育苗剪苗规范、细化移栽过程,加强视觉识别和信息技术的应用等发展建议,为甘薯机械化移栽分苗取苗技术的进一步发展提供参考依据。

丘陵山区甘薯收获机薯土分离方法及装置的研究

针对丘陵山区甘薯机械收获存在的薯土分离不清、埋薯率过高等技术问题,结合福建省农业机械化研究所研制的与东风-15手扶拖拉机配套的丘陵山区甘薯收获机,分析了该机薯土分离的现有技术,并在此基础上对薯土分离的方法改进及装置设计进行阐述,重点阐述拨料轮、分离筛、振动机构等主要部件的设计。该薯土分离方法及装置,通过主动柔性拨料轮将挖掘铲挖起的薯土混合物先往后推送并进行薯块和土壤剥离,并用振动机构驱动分离筛做摆动振动,再对其分离,在推送、剥离、振动等共同作用下实现薯块和土壤高效分离,同时薯块的损伤小,分离装置整体结构较小巧、紧凑。经初步试验,该装置在土壤绝对含水率约为25%的田块作业时,可初步达到提高薯土分离效果和降低埋薯率的改进目的。

舀勺式马铃薯播种机排种器清种装置设计与试验

针对目前舀勺式马铃薯播种机排种器清种装置振动频率不均、振幅调整不匀,以及清种部件结构不合理,导致种薯重播率高、漏播率高和损伤率高等问题,设计了舀勺式马铃薯播种机排种器的清种装置。通过对清种作业过程进行运动学和动力学分析,确定了影响清种效果的主要因素,设计了清种装置的关键部件。以偏心距、输送带主驱动轮转速、种层高度为试验因素,以重播率、漏播率为试验指标进行田间试验,试验结果表明:弹性引导式清种部件可有效清除勺间夹带种薯,振动清种装置可有效清除勺内多余种薯,显著提升了排种器的工作效率。当偏心距为1.9mm、输送带主驱动轮转速为40.61r/min、种层高度为33cm时,重播率为3.04%,漏播率为2.01%,指标优于国家行业标准,清种效果提升显著。

木薯宽窄双行起垄栽培模式及机械化种植技术研究

【目的】木薯是我国华南地区重要的淀粉或能源作物,目前主要依靠人工收获,生产成本高、经济效益低。近年来研发的木薯收获机与当前等行距的栽培方式难以相适应,表现为牵引收获机的拖拉机行走轮不可避免地碾压在木薯行上而压断木薯块根,造成块根损失率高达17%。【方法】为避免拖拉机碾压木薯行、提高块根收获率,针对有利于机械化收获的要求,以66.2 kW拖拉机的轮距尺寸为参考,设计了宽行距120cm、窄行距60 cm、垄高25~30 cm的宽窄双行起垄种植的栽培模式,研制了配套的木薯起垄机和木薯联合种植机,并在广东、海南、广西、云南等地开展不同产区适应性试验。【结果】采用宽窄双行起垄种植栽培模式,起垄机作业效率0.6~0.8 hm^2/h,种植机作业效率约0.6~0.7 hm^2/h,机械化种植效率比人工提高23倍,机械化种植成本仅为人工种植的50%,木薯产量在33~42 t/hm^2,机械化收获时能够有效避免拖拉机碾压木薯行、显著减少断薯,损失率在5%以下。【结论】宽窄双行起垄栽培模式,能够较好地适宜机械化种植与收获,促进农机农艺的高度融合。

马铃薯微型种薯种植机双侧位深施肥装置设计与试验

基于前期设计的马铃薯微型种薯(简称"微型薯")播种机,结合微型薯种植农艺特点,设计了一种单行薯双侧位深施肥装置,并对其关键部件排肥器和施肥开沟器进行分析。采用运动学理论分析了颗粒肥料在排肥器内的运动特性,并通过离散元仿真模拟研究了不同螺距下排肥器排肥情况,以确定较佳的螺距;采用力学理论对施肥开沟器进行分析,明确开沟圆盘等设计参数。机具静态试验表明,排肥器间的排肥均匀性变异系数为2.29%,排肥器排肥稳定性较好;田间试验结果表明,肥料与种薯间的平均横向间距为51.2 mm,平均纵向间距为63.5 mm,施肥装置的整体施肥作业性能满足农艺要求。

马铃薯播种器自动补偿系统的设计

为减少马铃薯播种机在播种过程中出现的漏播现象,设计了马铃薯播种器自动补偿系统,该系统由红外光电传感器、单片机、步进电机3个部分组成.工作时由红外光电传感器对取种勺上有无薯块的情况进行监测,当监测到取种勺上无薯块时,传感器将监测到的信号输送给单片机,然后单片机系统对步进电机的转动方向和转角的大小进行控制,驱动步进电机带动补偿排种器进行转动,实现补种.结果表明:该系统能最大限度地降低漏播率,进而提高播种质量.

整瓶马铃薯组培苗剪切机构设计与试验

针对在马铃薯组培苗繁育过程中存在的人工作业效率低和污染严重等问题,设计了一种基于整瓶移植的马铃薯组培苗剪切机构,用于将取苗机构取出的整瓶马铃薯组培苗聚拢、剪切并导入分散于子培养瓶中,进入下一代快繁培养,实现马铃薯组培苗拢苗、切苗过程的低污染、高效率和高质量的机械化作业。通过分析计算确定了拢苗爪片、切刀和集苗漏斗的关键结构参数。分别以拢苗角速度和切苗角速度为试验因素进行了拢苗效果和切苗效果的单因素试验,确定了最佳的拢苗角速度为3.16 rad/s,切苗角速度为10.26 rad/s。在该工作参数下,对设计的组培苗剪切机构进行了验证试验,试验结果表明:拢苗合格率99.13%、拢苗损伤率0.79%、切苗成功率100%、切苗损失率1.37%、集苗成功率97.53%,完成一瓶马铃薯组培苗剪切所需的时间为48.67s,各项试验指标均达到设计要求。

2CMF-4型悬挂式马铃薯种植机的研究

在对国内外马铃薯种植机研究现状分析的基础上,通过创新设计了2CMF-4型悬挂式马铃薯种植机。该机吸收了国外先进技术,结合我国马铃薯的农艺要求,确定了整机模块化组装方案,使机架、地轮架、播种架通用单体、传动机构、覆土铧、镇压器等根据行距灵活调整,不仅使机器区域适应性广,而且有利于产业化批量生产。经用户实际作业验证,本机性能良好,各项指标均达到了设计要求,生产效率高,完全能满足大型种植户的需求,填补了国内大型马铃薯种植机械的空白。

2CMF-2型马铃薯施肥种植机

我国马铃薯传统的种植方法是切块种植,这给机械化带来一定困难。近年来,虽然有了初步定型的种植机,但性能指标并不理想,主要存在重播和漏播严重、株距不均等问题。为此,设计了2CMF-2型马铃薯施肥种植机,阐述了其设计原理和设计思想,介绍了其技术参数及结构特点,从而为马铃薯施肥种植机的研制提供参考依据。

木薯种植机切秆试验台的设计

针对木薯机械化种植的茎秆实时切断环节,设计了1种木薯种植机切秆试验台,该试验台采用弹性夹持、挤切的方式实现木薯茎秆的切断作业,可为其他相似高粗茎秆作物机械化种植设备的研制提供试验支持。为验证该试验台工作性能,以充分成熟的木薯茎秆作为试验材料进行切断性能试验。验证结果表明,该试验台性能稳定,工作可靠,可根据试验要求调整工作参数,并对功率消耗进行测试。

马铃薯组培苗自动取苗机构设计与试验

根据马铃薯组培苗的特点及其培养环境,设计了一套将整瓶马铃薯组培苗一次性无损伤全部取出的取苗机构。该取苗机构包括母瓶机械手和取苗手爪,取苗手爪伸入培养基从根部夹持住组培苗并保持静止不动,母瓶机械手夹住母瓶后退,实现培养瓶和培养苗的相对运动,最终使组培苗的大部分茎秆伸出瓶外,而培养基卡在瓶口处,便于后续苗株的顺利剪切。分析并确定了取苗机构的关键参数。为了明确2对取苗爪片间距离k、每个培养瓶中组培苗数量n、母瓶机械手速度v、培养瓶摆动频率f等因素对取苗效果的影响,以取苗后培养基的倾斜程度为测试指标进行了正交试验。试验结果表明：2对爪片间距离k是影响取苗后培养基倾斜度的主要因素,而每个培养瓶中组培苗数量n、母瓶机械手速度v和培养瓶摆动频率f没有显著性影响;当2对爪片间距离为26 mm,每瓶苗数为45～55株,母瓶速度为25 mm/s,摆动频率为2 Hz时,取苗后培养基倾斜度最小,取苗效果最好。

勺链式马铃薯播种机排种器性能试验

中小型马铃薯播种机普遍采用勺链式排种器。链传动的多边形效应导致勺链式马铃薯播种机排种器的漏播现象随着机具作业速度的提高更加明显;切块薯种尺寸跨度较大,小尺寸薯种较多时重播率增大。针对上述问题,在实验室搭建了勺链式排种器试验台,以机具前进速度和薯种大小为试验因素、漏播率和重播率为试验指标,进行旋转正交试验回归分析,利用软件Design-Expert8.0.6对回归模型优化求解。结果表明,机具前进速度为2.44 km/h、薯种大小为41.34 mm时,漏播率和重播率的最优解分别为3.54%和5.52%。该研究为勺链式马铃薯播种机田间作业参数的确定提供了参考。

小型多功能马铃薯种植机的设计与试验

马铃薯种植作业环节多、劳动强度大,而我国马铃薯种植业机械化水平低、机械作业播种质量较差,多数需要人工辅助作业。针对以上问题,研究开发了一种小型多功能马铃薯种植机,可一次作业完成旋耕、施肥、开沟、播种、起垄、铺设滴灌带及覆膜覆土等多工艺联合作业。起垄装置采用液压驱动可调起垄宽度,实现起垄宽度可调,满足不同农艺要求。增设滴灌带铺设装置,可以实现播种同时在垄上膜下铺设滴灌带,有利于节水增产防旱保墒。田间试验检测表明:该机漏播率为1.072%,重播率为1.286%,作业效果良好,各项性能指标均符合《马铃薯种植机质量评价技术规范》标准要求。

马铃薯组培苗移栽吸附式末端执行器设计与试验

为解决微型薯生产过程中,从组培苗到网棚生产的流程繁琐、劳动强度大的问题,设计了一种工作一次可取5株组培苗的吸附式末端执行器。该吸附式末端执行器在PLC的控制下,完成组培盒与穴盘之间株距的变化;由真空发生器产生的真空,使吸嘴将组培苗吸附;在吸附式末端执行器移至穴盘上方后,切断真空,并由推苗装置将组培苗放置在穴盘孔中,完成组培苗的移栽过程。分析并确定吸嘴的关键参数后,通过仿真分析和单因素试验选择了效果较好的吸嘴类型。为明确穴盘孔直径d、株距调整速度v_(1)、吹苗正压p_(1)、苗吸附高度h等因素对移栽效果的影响,以移栽成功率为试验指标进行了正交试验。结果表明:苗吸附高度h对移栽成功率有显著性影响,而穴盘孔直径d、株距调整速度v_(1)、吹苗正压p_(1)没有显著性影响;当d=15 mm、v_(1)=50 mm/s、p_(1)=1000 Pa、h=45 mm时,组培苗的移栽成功率最高,为87.98%,吸附式末端执行器的移栽效果最好,移栽效率约为2087株/h,满足设计要求。

2CM-4型马铃薯播种施肥联合作业机的研制

针对马铃薯播种作业的机械化程度制约着马铃薯生产的发展的问题,在对国内马铃薯播种机现状研究分析的基础上,结合我国马铃薯播种的农艺要求,设计出了2CM-4型马铃薯播种施肥联合作业机。该机具采用交叉取种的方式,配合振动式排种部件,实现精量播种;采用种肥分施的技术,减少肥料对种薯的损伤;机具的排种单体、施肥部件、覆土部件、镇压部件均可调节,可适应不同行距种植。该机具操作简单、性能良好、作业效率高、故障率低,是马铃薯种植户的理想选择,市场前景广阔。

指夹式甘薯移栽机栽植机构的设计与仿真

甘薯不仅含有丰富的营养,而且还具有很高的药用价值和保健作用。针对很多移栽机工作时会对甘薯苗床上所覆的塑料薄膜造成破坏,导致甘薯产量下降,本研究根据仿生学原理,模仿人手指的形状设计甘薯移栽机的关键部件,即指夹式栽植机构。着重介绍指夹式甘薯移栽机整机的结构、组成和工作原理,并对关键部件的运动轨迹进行运动仿真。仿真结果表明,指夹式甘薯移栽机满足甘薯覆膜移栽的农艺要求。

2CM—1型马铃薯种植机的研究与设计

马铃薯是甘肃省农村经济发展的支柱产业之一。为适应马铃薯种植机械化的需要，甘肃省农机推广部门和生产企业研发出2cM-1型马铃薯种植机。该机同5．8～8．8kW手扶拖拉机配套使用，可一次完成种植、覆土、起垄等项作业工序，具有较大的实用价值。