油菜钵苗移栽机成穴器参数优化与试验

为了降低成穴作业过程中的功耗和减少孔穴成型过程中的穴内回土量,开展了油菜钵苗移栽机成穴器的参数优化研究。对成穴器的运动轨迹及受力进行分析,确定影响成型孔穴外形尺寸及成穴作业功耗的因素,选取成穴器底端尺寸、入土角度和入土深度为影响因素,通过单因素试验及多因素试验进行参数范围选取及多目标优化仿真试验,建立成穴器入土阻力和穴内截面回土率的数学模型,得到成穴器各参数对成穴作业质量的影响规律及最优参数组合。仿真试验结果表明:影响入土阻力的因素主次顺序为入土深度、入土角度、底端尺寸,影响穴内截面回土率的因素主次顺序为入土角度、入土深度、底端尺寸;成穴器的最优参数组合为底端尺寸39 mm、入土角度20.5°、入土深度60mm。利用成穴装置试验台对成穴作业效果进行验证,结果显示孔穴穴口直径、有效深度、入土阻力、穴内截面回土率的土槽试验结果与仿真值的相对误差分别为7.7%、3.7%、4.5%、8.3%,所成孔穴满足钵苗移栽要求,验证了所建模型和优化参数的准确性。

油菜钵苗移栽机栽植机构参数匹配与轨迹分析

针对油菜钵苗移栽机的结构参数对栽植稳定性的影响及拖拉机田间作业时部分工作参数受载波动影响栽植性能等问题,采用ADAMS建立参数化模型,开展栽植机构结构参数(栽植臂、从动栽植臂、连杆)及作业参数匹配研究和轨迹分析,确定机组前进速度v(m/s)与栽植频率f(株/min)的匹配范围。结果表明:当栽植臂长度为300mm、从动栽植臂长度为305mm、连杆长度为95mm时,栽植轨迹高度为225mm,其中连杆长度对栽植性能有较大影响;在理论可行范围内,当f/v比值为200时,栽植轨迹达到最优,且随机组的前进速度增加,对应的可行栽植频率范围呈线性关系随之增大,栽植机构可适应株距范围为240~375mm。同时,应用高速摄像在线观察得出,栽植机构实际运动轨迹与理论分析基本吻合。田间试验表明:穴深合格率为90.7%,变异系数为7.1%,穴口长度合格率为84%,变异系数为6.6%,满足栽植要求。

油菜钵苗移栽机成穴器外形优化试验研究

为了降低油菜钵苗移栽机成穴器的入土阻力及穴内回土量,根据油菜钵苗移栽的农艺要求,结合垂直入土成穴作业的特点,开展了成穴器外形优化研究。以油菜钵苗移栽机成穴器外形(方锥台形、圆柱台形、正菱台形)、下端尺寸、入土深度为试验因素,利用离散元法对成穴过程进行仿真分析,以成穴器的入土阻力与穴内截面回土系数为指标评价各试验因素对成穴作业质量的影响。仿真结果表明,较优的成穴器外形为圆柱台形,所成孔穴上端尺寸为72 mm,有效深度为43 mm,入土阻力为62.8 N,穴内截面回土系数为0.07。结合物理试验对成穴器作业性能进行验证,结果表明,孔穴上端尺寸、有效深度、入土阻力和穴内截面回土系数的试验结果与仿真结果之间的误差平均值分别为5.7%、6.9%、5.3%、22.2%。结果表明,优化后的成穴器外形及参数组合合理,所成孔穴满足设计要求。

油菜钵苗钵体的力学特性

针对油菜钵苗移栽过程中钵体受损影响钵苗成活率的问题,研究油菜钵苗钵体在顶苗夹具作用下的运动及力学特性,探究在不同含水率下钵体顶出力、脱离位移和承压力之间的变化规律,为油菜移栽机顶苗取苗机构参数设计提供依据。结果表明:钵体顶出力随钵体含水率的提高而增大;当钵体含水率由20.44%提高至31.02%时,脱离位移的范围由3.04~4.23 mm增长至5.02~5.44 mm,钵体承压力由5.61 N增长至7.90 N;当钵体含水率由31.02%提高至40.84%时,脱离位移的范围基本不变,钵体承压力由7.90 N减少至4.83 N。即钵体承压力随含水率的提高先增大后减少,呈非线性变化,且在相同含水率下,钵体的承压力基本不变;综合得出钵体含水率在30%左右时,有利于油菜钵苗被顶出,且钵体受损较小。

油菜钵苗物理机械特性试验研究

对油菜钵苗茎秆进行物理机械特性试验,测定不同苗龄下油菜钵苗茎粗及苗高,对不同苗龄的油菜钵苗进行拔苗试验,茎秆挤压、拉断试验。研究表明:湘杂1613的油菜钵苗在同一时间段内,茎粗与苗叶高度大致成正态分布;油菜钵苗拔苗力随拔苗位置的上升而增加,随拔苗倾角的增加呈现先减小再增加的趋势;油菜钵苗茎秆的耐挤压、耐拉能力随时间的增加而增加;油菜钵苗最佳拔苗位置在下部,取苗机构最佳拔取幼苗角度为50°左右,最佳移栽苗龄为5叶1芯。该结论为设计油菜钵苗移栽机械取苗输送部件提供了初步的试验基础,同时为进一步研究油菜移栽机械取苗、护苗、栽插参数等关键部件结构、运动学动力学参数提供理论依据。

单平行多杆式油菜钵苗移栽机构的设计及优化试验

为了解决黏重土壤油菜移栽时易出现钵体入土困难、栽植速度缓慢的问题,设计了单平行多杆式油菜钵苗推苗式移栽机构。该机构由曲柄摇杆机构和平行四杆机构组合而成。平行四杆机构上端短杆固定,长杆通过连杆与曲柄连接,并随曲柄的转动前后摆动,在开沟装置完成开沟后,从水平方向上将油菜钵苗进行推苗移栽。在曲柄长度为20 mm,转速为90 rad/min的条件下,通过建立运动学模型和开展Matlab运动仿真,对机构的杆件长度、前进速度等关键参数进行分析和优化,并通过正交试验得到最佳参数组合为:机具的行进速度0.4 m/s;平行四杆机构中长杆长度为400 mm;连杆长度为150 mm;连杆与长杆铰接点位于上端往下110 mm。根据程序数据显示,最优组理论株距为205 mm,推苗距离为70 mm。样机土槽试验表明,机具在实际作业中平均栽植株距为194.82 mm,与农艺要求的株距(200 mm)误差率为7.18%,运行稳定,移栽效果好。

油菜钵体苗移栽机构研究现状与发展趋势

油菜钵体苗移栽是提升作物产量、解决多茬作物接茬矛盾、提高复种指数的最重要手段。为此,总结了国内外各类型移栽机构的工作原理、结构组成及自身的优缺点,阐述了油菜钵体苗移栽技术的研究现状,指出了现存的问题,提出相应的建议,并对移栽机的发展趋势展开了分析与探讨。

油菜钵体苗移栽方式对比分析

阐述了移栽农艺对中国油菜产业发展的重要意义,油菜移栽机能够大幅提升油菜单产,说明了油菜钵苗移栽是促进中国南方稻田油菜产量增长以及作为解决季节性矛盾的关键手段。提出了一种新的移栽方式的分类方法,将其分为循环式移栽、往复式移栽、开沟横向移栽以及复合式移栽。通过在移栽效果、工作环境、移栽速度3个方面对这4种移栽方式进行对比分析,总结了其移栽方式的工作原理、结构组成以及自身特性,得出横向开沟移栽机构在土壤环境上适应性最强,探讨了油菜钵体苗高速免耕移栽的可行性方案。

两种型式油菜移栽机的研制及应用效果分析

从研制和试验角度,介绍两种型式油菜移栽机的结构、工作原理和性能,分析了存在问题和解决办法,为进一步研究提供依据和参考。