夹茎式非圆齿轮玉米钵苗移栽机构设计与试验

为了更好地满足玉米钵苗机械化移栽的要求,该研究提出了一种夹茎式非圆齿轮五杆玉米钵苗移栽机构。以玉米钵苗为对象,分析了钵苗的物理力学特性,为移栽机构的设计提供理论依据;分析了非圆齿轮五杆机构的工作原理,建立了机构的运动学模型;建立了精确四位姿非圆齿轮五杆机构的数学模型;结合玉米钵苗的物理力学特性和移栽农艺要求,确定了移栽机构设计的优化目标;基于Matlab平台编写了辅助优化设计软件并优化出一组合适的机构参数;对非圆齿轮五杆玉米钵苗移栽机构进行了三维结构设计、仿真分析和试验验证。结果表明:移栽机构实际轨迹、仿真轨迹和理论设计轨迹基本一致;台架试验移栽株距为300 mm,频率60株/min时,取苗成功率为95.04%,栽植合格率为90.08%;移栽株距符合要求,钵苗直立度高,移栽效果好,满足玉米钵苗的移栽要求,验证了所提理论方法的正确性和移栽机构的可行性。

玉米钵苗顶出式有序分秧机构的设计与试验

玉米钵苗移栽可以延长作物生育期,大幅度提高粮食单产和品质。为了解决国际移栽装备结构复杂、成本高、效率低,仅适用于经济作物的问题,该文提出了一种结构简单、成本低、效率高的全自动玉米钵苗移栽机核心工作部件——顶出式有序分秧机构。采用连续输送的纵向送秧方式,设计了并排均布按顺序逐次顶出的分秧形式,分别完成同一排秧苗连续有序的快速顶出。提出了机构相关部件的结构设计参数及设计依据,同时利用渐开线反转法设计了关键部件杠杆的轮廓曲线。完成了该机构的虚拟样机运动学与动力学仿真分析与验证。利用顶出式有序分秧机构进行了玉米钵苗的顶出翻转试验,得出当土钵质量为10 g、秧苗高度为160 mm时钵苗转体高度符合机构设计与栽植要求。利用自制的顶出式有序分秧机构试验台,结合高速摄像技术完成了机构顶出均匀性台架性能试验,验证了该机构性能的合理性;对所研制的试验物理样机进行了田间试验,获得了90.4%的移栽成功率,满足旱地栽植标准,也为开发相关作物的顶出式钵苗移栽机奠定了研究基础。

面向山地和丘陵地区的玉米钵苗移栽器的研制

为解决传统玉米钵苗移栽需两人协同作业,一人先破膜、开穴,另一人再放置钵苗,覆土作业中劳动强度大、生产效率低,以及以拖拉机为动力的大型农业机械设备又受限于山地、丘陵地形地貌影响而不宜应用等问题,研制了一种集破膜、开穴、下苗及覆土等工序于一体的小型玉米钵苗移栽器。该移栽器结构简单,操作安全且简单。实地移栽试验表明:一次移栽成功率高达99.5%,且耗时短。该移栽器不仅减轻了山地、丘陵地区玉米钵苗移栽时的劳动强度,而且提高了劳动生产率,同时为同类小型农业机械设备的研制提供了一定的理论参考与技术借鉴。

玉米植质钵苗运动轨迹及落地形态的研究

针对玉米植质钵苗栽植过程中出现位移及翻转现象,对玉米植质钵苗栽植运动状态进行了分析。通过理论分析玉米植质钵苗翻转状态和玉米钵苗位移变化规律,建立钵苗落地角度和位移变化方程,得到了钵苗角度及位移变化的曲线图。利用高速摄影对钵苗实际运动情况进行分析,表明曲线与理论分析曲线拟合,验证了理论分析的正确性。当机车前进速度为0.43 m·s^(-1),栽植臂角速度为2 rad·s^(-1)时,得到最佳投苗高度150 mm,钵苗水平位移S=48 mm,落地角度θ=19.3°。为覆土器的研究提供基础。

回转式精准同步穴注水机构的设计与试验研究

移栽后注水能够缩短钵苗的生长周期,且能起到抗旱保苗效果。传统的灌溉方式需水量大,造成水资源浪费。以玉米钵苗为研究对象,通过玉米钵苗土槽试验,确定单株钵苗的注水量100 m L以上。结合单株钵苗的注水量与本课题组正在开发的旱田钵苗移栽机构特点,设计一种穴注水机构及其试验台,并对穴注水机构出水口的运动轨迹进行分析。该机构最突出的特点是内腔不动,外腔旋转,且内腔设计一个扇形槽口,使该机构能同时对准前后两个穴口注水。选取出水口内径、电机转速和水箱液面高度为主要影响因子,水量为考核指标,进行单因素试验和正交试验。结果表明,当出水口内径16 mm,电机转速288 r·min-1水箱液面高度32 cm,注水量最大为156 m L。研究结果可为旱田钵苗移栽穴注水装备的研制提供技术依据。