基于ANSYS的果树嫁接机结构优化分析

通过对果树嫁接机的基本工作原理和结构形式进行分析,构建了果树苗木的力学特性,进行了果树嫁接机切刀优化设计。利用ANSYS对果树嫁接机切刀进行有限元分析,根据静力分析结果进行切刀寿命仿真,获取果树切刀应力集中位置和切刀结构脆弱点。分别采用两种不同材料对果树嫁接机切刀进行有限元分析,通过应力云图和寿命曲线对果树切刀进行优化设计,最终采用Cr12MoV制作果树切刀,提高了果树嫁接机的使用寿命。

自动化硬枝切腹接嫁接机设计与试验

针对育苗企业手工嫁接中存在工人劳动强度高、嫁接效率低和嫁接质量难以控制等问题,设计了1种多工位自动化硬枝切腹接嫁接机。通过分析各种硬枝嫁接方法的特点,采用“切腹接法”作为自动化硬枝嫁接的农艺方法。针对“切腹接法”易出现砧木劈裂问题,对切腹切口形式进行改进,并结合农艺要求及苗木成活机理,基于ABAQUS有限元分析,建立砧木与接穗短切面间的接触应力模型,仿真结果验证了改进嫁接方案的可行性。在此基础上,根据规范化嫁接技术要求和生产效率要求设计硬枝嫁接机,包含破砧装置和削穗装置,能够实现自动对中、定位、夹紧、切削、退刀等一系列工序,并设计规划嫁接工作流程。最后,进行样机的搭建与嫁接试验。试验结果表明,该嫁接机在自动化硬枝嫁接过程中稳定运行,平均效率为660株/h,平均成功率为98%,达到了育苗企业的作业要求。

嫁接机作业质量监测试验研究

嫁接作业质量监测是提高茄果类嫁接机作业成功率的重要技术手段。为此,采用机器视觉的方法对嫁接过程中番茄嫁接苗的倾斜角度、弯曲角度、有无接穗等信息进行检测,以此为基础来判断嫁接苗的作业质量,进而为嫁接机嫁接作业和生产质量管理提供信息。试验结果表明:针对嫁接苗倾斜角度、弯曲角度,机器视觉测量相对人工测量的最大角度误差不超过2.15°;针对试验所选180株嫁接苗判断合格与否,与人工判断对比,视觉判断成功率为92.2%,故提出的方法可以对番茄嫁接苗的特征信息进行有效识别。此检测方法还可以调整相关参数,用于其他贴接类嫁接苗的作业质量特征识别应用。

瓜类嫁接机切削夹持机构设计

分别以西瓜和葫芦为接穗和砧木,采用贴接法嫁接,以旋转切削方式针对砧木和接穗切削问题以及夹持装置进行研究。为了使切削和夹持装置有效地配合,采用交叉式间歇切削的瓜类嫁接切削夹持机构方案,能够完成秧苗的夹持、切削工作。该装置将切刀圆心和半径固定,以接穗和砧木的切削弧面比值作为贴合率,衡量切削质量。经过计算得出按长轴切削,接穗切削角为30°、砧木切削角为40°时,贴合率达到99.05%;按短轴切削,接穗切削角为30°、砧木切削角为45°时,贴合率达到99.14%,满足设计要求。为了使夹持装置和切削装置能够配合得到切削角,采用旋转切刀架角度的方式进行切削角匹配,方便快捷,并通过仿真验证了结构的可行性。

茄科蔬菜多株同步自动嫁接机设计与试验

以茄科蔬菜穴盘苗为作业对象,开展了多株蔬菜同步自动嫁接技术及关键机构研究。提出了基于劈接法的茄科蔬菜六株同步自动嫁接机的整机结构方案,该机可连续实现穴盘苗自动进给、砧穗木的切削与插接、嫁接夹的定向排序与持送上夹等功能。重点设计了嫁接机的砧木平切机构、砧木劈切机构、穗木推切机构、砧木与穗木插接机构、振动排序供夹装置及持送上夹机构等关键机构,确定了各机构的主要结构参数。以辣椒苗为嫁接对象,开展了六株同步嫁接机切削质量正交试验,试验结果表明,提高对苗株的夹持精度和切削速度及较小的茎秆纤维硬度有利于提高切削质量。当切削速度为1.5 m/s时,嫁接期辣椒苗样机性能验证试验结果表明,砧穗木切削合格率98.6%、嫁接合格率97.1%、嫁接成活率96.2%、嫁接效率720株/h,达到了设计要求。

甜瓜自动嫁接机机械系统结构及工作原理

甜瓜自动嫁接机总体结构是一个机电一体化开环系统,由可编程逻辑控制器(PLC)控制系统及驱动器、执行元件(气缸、步进电机等)和机械系统三部分构成,总体结构如图1所示。其中,机械系统包括砧木及接穗切削装置、嫁接夹振动送夹及推夹装置两大部分,其结构图示意图如图2所示。

基于图像处理技术的蔬菜嫁接机砧木自动定位系统研究

本文针对2JSZ-600型蔬菜自动嫁接机器人,设计了对砧木子叶展开方向和生长点高度进行自动检测的机械装置,并运用计算机图像处理方法研究出了一套适用于砧木自动检测的算法;同时开发了单片机控制系统。本文对营养钵苗自动嫁接过程中砧木的输送问题做了初步的探讨,对于提高嫁接的自动化程度具有重要意义。

2JC-500型自动嫁接机西瓜苗嫁接效果生产试验

为了解2JC-500型自动嫁接机嫁接西瓜苗的生产效果及其影响因素,进行了西瓜机械嫁接育苗的生产试验,并测定了嫁接用苗形态对嫁接机嫁接效果的影响。试验结果表明,砧木瓠瓜苗子叶展开角小于45°、接穗西瓜苗胚轴弯曲和子叶不对称于胚轴的情况会分别显著地影响砧木机械打孔和砧穗对接的作业质量;当砧木子叶展开角大于45°,接穗西瓜苗胚轴不弯曲且子叶对称于胚轴时,机械嫁接育苗生产中嫁接机的嫁接成功率可大于90%,2JC-500型嫁接机作业生产率可达450株/h。

斜插式蔬菜嫁接机穗木气吸吸头优化设计

为解决嫁接过程中穗木苗夹持困难及夹持易损伤的问题,以西瓜苗为试验对象,设计了利用气吸方式对穗木苗进行定位和固定的穗木气吸机构。通过建立三维有限元模型,在给定边界约束条件下利用CFD软件对吸头内部流体进行动力学仿真,获得了内部流体的流场分布及各因素对穗木苗吸附力的影响,采用正交试验法对吸头结构进行优化设计。结果表明,吸头各因素对试验结果的重要性次序为嘴型、真空度和沉孔深度,当吸头设计参数为真空度3 kPa、沉孔深度1 mm的H型吸嘴时,吸头具有较好的吸附能力。试验表明在该参数下吸头的吸附率约为97.8%,无伤苗现象,穗木插入已去除生长点砧木的成功率为85.6%。综合得出,所设计的穗木气吸机构是可行的,该气吸机构具有结构简单、成本较低的特点,为解决蔬菜嫁接穗木苗的夹持问题提供了设计依据。

双臂蔬菜嫁接机设计与试验

为提高2JSZ-600型单臂蔬菜嫁接机的嫁接速度和嫁接苗的成活率,在其基本结构基础上通过增加一组砧、穗木搬运机械手和优化切削机构几何参数,设计出一种双臂蔬菜嫁接机。通过机构分析和试验,确定了关键部件的结构参数。研究发现当切刀的旋转速度为210 r/min时,砧、穗木的切削效果均能满足要求。试验结果表明,与单臂嫁接机相比,该机在保持相同嫁接成功率和嫁接苗个体差异适应性水平条件下,嫁接速度达到854株/h、嫁接苗成活率为93.3%,分别提高了42.3%和3.3%。

套管式蔬菜自动嫁接机出套装置设计与试验

针对套管式蔬菜自动嫁接机中套管的供给功能,设计套管排列振动盘、输送导管、套管逐次出套机构,采用基于可编程逻辑控制器(PLC)的控制系统,设计套管式蔬菜自动嫁接机出套装置。通过试验得,在输入电压为185 V时,套管排列振动盘工作性能较为稳定,套管输出时间间隔变异系数为61.75%,套管能够较为稳定连续地进行有序定向输出。该装置的出套成功率达100%,可充分保证后续嫁接作业的套管供给。

全自动整排蔬菜嫁接机嫁接夹输送机构设计与试验

为了提高蔬菜嫁接机的工作效率,对穴盘苗全自动整排嫁接机加以研究,基于嫁接夹固定嫁接苗的方法,设计了适用于整排苗同时嫁接的嫁接夹输送机构。该机构由嫁接夹自动排序供夹机构、嫁接夹输送台、直线运动机构3部分组成,可在一个工作循环中输送5个嫁接夹以及同时固定一排嫁接苗。整个机构通过振动盘完成嫁接夹的自动定向排序;由气缸驱动实现自动供夹;利用步进电动机驱动的直线机构完成嫁接夹的自动输送;应用气缸和气爪驱动控制嫁接夹的夹口状态,并完成5株嫁接苗的同步固定。对机构进行试验研究,确定了其性能参数,试验结果表明,嫁接夹输送机构一个工作循环用时约12.5 s,供夹成功率达到94.7%,嫁接苗切口固定成功率为92%,可以满足整排嫁接技术的需要。

单人工上苗式半自动蔬菜嫁接机关键机构设计与试验

半自动嫁接机价格低、适用蔬菜种类广,但其生产能力相对低。为简化操作、提高嫁接效率,设计一种单人工补给砧木和接穗苗的贴接式半自动蔬菜嫁接机。嫁接机关键部件包括砧穗木夹持旋转机构、旋转持苗防回转机构、切削机构等;其中,旋转持苗防回转机构采用了双棘轮反向止动,实现单电机驱动双轴间歇反向旋转,保证上苗和夹持工序有序配合;确定了砧穗木上苗位、夹持、切削、嫁接工位的较优布局,可实现单人工同时上砧、穗木苗。对南瓜和丝瓜穴盘苗进行嫁接试验表明:嫁接成功率达到89%,与人工相近;嫁接效率达到846.3株/h,是人工嫁接效率的3.3倍,证明该单人工上苗操作的贴接式嫁接机满足工厂化嫁接作业要求。

茄科蔬菜自动嫁接机的研究现状

介绍了常用的几种茄科蔬菜嫁接方法;在综述国内外嫁接机发展现状的基础上,分析了茄科嫁接机领域存在的问题,旨在开发出适合我国国情的茄科作物自动嫁接机;分析了制约茄科自动嫁接机的因素,指出了茄科蔬菜自动嫁接机研究的发展方向。

自动嫁接机运动控制仿真系统设计

为了避免自动嫁接机设计过程中的机械干涉问题,提高对机器设计的预见性,采用先进的视景仿真软件——OpenGVS,并结合面向对象技术,设计开发了蔬菜嫁接机运动控制仿真系统。测试结果表明,所建立的仿真系统能够直观的观察到由于设计失误所造成的静、动态机械干涉,仿真效果逼真,能满足嫁接机运动控制仿真的需要。

2JC-600型自动嫁接机的试验研究

为了进一步提高小型瓜科自动嫁接机的生产率,改进设计了2JC-600型自动嫁接机。该机使用气吸方式吸附子叶,增加自动卸苗机构,减少作业时间,提高了生产率。同时,进行了作业生产率和嫁接成功率的测定试验,测得本机的作业生产率达到600株/h以上,嫁接成功率达到90%以上。

嫁接技术在林业中的应用及油茶嫁接机的发展

林业发展需要的良种苗木大多通过嫁接而来,通过对嫁接技术的原理、影响成活率因素、主要嫁接方法等的介绍,总结嫁接技术对林业的重要作用。伴随着嫁接技术的发展,适用于不同领域、综合多种高新技术的自动嫁接设备被广泛开发,其中油茶嫁接机的开发较为迅速,并朝着更加智能化、自动化程度更高、性能更优越的方向发展。

国内外蔬菜嫁接机的发展现状

嫁接机是工厂化嫁接育苗生产的关键设备,使用嫁接机可以提高嫁接作业生产率和嫁接苗成活率、并降低作业难度。文章介绍了国内外嫁接机的发展现状,分析了典型机型的性能特点,并对各种类型的嫁接机进行了性能和价格分析。

电磁力在蔬菜自动嫁接机上的应用

为进一步提高嫁接作业生产率并简化机构,在瓜科蔬菜插接式嫁接机上采用电磁力作为主要驱动力,进行了嫁接作业用电磁铁性能、电磁铁阻尼器性能及嫁接机作业性能等试验研究。试验结果表明在使用阻尼器的条件下,电磁力插接式嫁接机可实现正常嫁接作业;与凸轮杆件机械传动方式相比,嫁接机的嫁接作业生产率可提高近43%,并且其综合嫁接成功率可以保持在90%以上。但是,电磁力插接式嫁接机连续作业1 h后,电磁铁线圈升温会导致电磁铁的电磁力下降20%左右,应在设计选型时考虑这个因素。

甜瓜自动嫁接机推夹装置设计及试验

为了使嫁接夹连续稳定地供应给嫁接装置,并解决单个排夹的问题,设计了甜瓜自动嫁接机推夹装置,该装置包括倾斜直线振动喂夹装置、单个排夹装置、出夹装置及相应的驱动和控制系统等部分。以典型嫁接夹为研究对象,以激振器工作电压和倾斜直线振动喂夹装置倾角为试验因素,以推夹成功率为试验指标,对嫁接机推夹装置进行试验研究,确定了最优的工作参数。试验结果表明:当激振器工作电压为60V,倾斜直线振动喂夹装置倾角为20°时,该装置推夹成功率可达92%,平均推夹成功率达90%以上,满足设计要求,该研究结果为甜瓜自动嫁接机的研制与开发提供了重要的参考。