蔬菜栽植機(jī)栽植機(jī)理分析及試驗(yàn)研究.pdf

1、本文從我國(guó)蔬菜機(jī)械化栽植生產(chǎn)實(shí)際和課題研究?jī)?nèi)容出發(fā)，通過(guò)調(diào)查分析、理論分析和試驗(yàn)研究對(duì)蔬菜機(jī)械化栽植生產(chǎn)的意義、栽植機(jī)的工作原理、撓性圓盤(pán)式栽植器基本參數(shù)的優(yōu)化等方面，進(jìn)行了深入系統(tǒng)的理論分析、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化計(jì)算，為圓盤(pán)式栽植機(jī)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供了試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。 文中論述了國(guó)內(nèi)外蔬菜栽植機(jī)發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)日本、美國(guó)栽植機(jī)的發(fā)展進(jìn)行了重點(diǎn)論述；在分析蔬菜栽植機(jī)械化生產(chǎn)過(guò)程中所用機(jī)具種類和特性基礎(chǔ)上，重點(diǎn)論述了不同栽植機(jī)構(gòu)

2、的工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特性及我國(guó)研制的主要機(jī)型，進(jìn)而論述了我國(guó)蔬菜栽植機(jī)械研究的現(xiàn)狀及所存在的問(wèn)題，并提出了我國(guó)蔬菜栽植機(jī)械研究和發(fā)展應(yīng)面向于小規(guī)模生產(chǎn)的菜農(nóng)，以小型半自動(dòng)化、通用性機(jī)型為主。 在對(duì)撓性圓盤(pán)式栽植機(jī)工作過(guò)程深入了解的基礎(chǔ)上，對(duì)撓性圓盤(pán)式栽植機(jī)的栽植機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，建立了圓盤(pán)上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程，引入栽植機(jī)工作特性系數(shù)λ=Rω/V，針對(duì)λ=1、λ＜1、λ＞1三種情況，并考慮溝內(nèi)的土壤回流問(wèn)題，從理論上分析了落苗后對(duì)秧

3、苗直立狀況的影響，得出絕對(duì)零速投苗不利于秧苗的直立，λ＞1是投苗的最佳條件。依據(jù)撓性圓盤(pán)栽植器的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)：兩圓盤(pán)中心的水平距離L，圓盤(pán)的水平傾角β、垂直傾角γ、圓盤(pán)的半徑R，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，建立了兩圓盤(pán)夾持角與撓性圓盤(pán)栽植器的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)間的數(shù)學(xué)方程式，理論分析得到圓盤(pán)的水平傾角、垂直傾角對(duì)夾持角和圓盤(pán)夾持位置影響顯著。 運(yùn)用Pro/e的基本造型模塊對(duì)整機(jī)進(jìn)行了零部件的建模及裝配設(shè)計(jì)。運(yùn)用ADAMS/View模塊進(jìn)行撓性圓盤(pán)栽

4、植器的虛擬設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)仿真，分析了撓性圓盤(pán)栽植器的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)秧苗質(zhì)心轉(zhuǎn)角和圓盤(pán)夾持力的影響，分析了兩種工作特性系數(shù)對(duì)圓盤(pán)上點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡和秧苗質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)軌跡的影響，得到了撓性圓盤(pán)栽植器的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)取值范圍，為栽植機(jī)構(gòu)的改進(jìn)和設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 栽植機(jī)工作過(guò)程中，圓盤(pán)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、開(kāi)溝器的型式、開(kāi)溝器開(kāi)溝深度、開(kāi)溝器與苗體落地位置關(guān)系均影響栽植質(zhì)量，因此這些參數(shù)的組合顯得尤為重要。以辣椒、茄子、黃瓜的缽苗為栽植對(duì)象，進(jìn)行

5、撓性圓盤(pán)式栽植機(jī)栽植生產(chǎn)試驗(yàn)研究。以直立度、株距變異系數(shù)、平均覆土深度、覆土深度變異系數(shù)為試驗(yàn)指標(biāo)，機(jī)組前進(jìn)速度、開(kāi)溝器型式為試驗(yàn)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，分析了各因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響趨勢(shì)；以株距合格率、平均覆土深度、傷苗率為試驗(yàn)指標(biāo)，圓盤(pán)的傾角、開(kāi)溝器的型式、開(kāi)溝器的水平位置為試驗(yàn)因素，進(jìn)行三因素二水平的正交試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差和方差分析，得到各因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響的顯著性水平、各試驗(yàn)指標(biāo)的最佳因素水平組合和綜合評(píng)價(jià)的最佳水平組合；以直立

6、度、平均覆土深度、株距合格率、株距變異系數(shù)為試驗(yàn)指標(biāo)，撓性圓盤(pán)的水平傾角、垂直傾角、機(jī)組前進(jìn)速度、開(kāi)溝器深度位置、水平位置為試驗(yàn)因素，進(jìn)行二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，建立了試驗(yàn)指標(biāo)與因素間的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用降維方法，對(duì)建立的模型進(jìn)行單因素和雙因素影響效應(yīng)分析，并以秧苗直立度為目標(biāo)函數(shù)，平均覆土深度、株距合格率、株距變異系數(shù)為約束條件，用優(yōu)化的方法確定了影響因素的取值范圍。當(dāng)圓盤(pán)軸的水平傾角取102°～106°，垂直傾

7、角取82°～86°，開(kāi)溝器水平位置取317mm～337mm，深度位置取20mm～60mm范圍時(shí)，各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)均獲得較優(yōu)值。 以番茄的裸根苗為栽植對(duì)象，進(jìn)行撓性圓盤(pán)式栽植器栽植裸根苗的試驗(yàn)研究。以直立率、株距合格率為試驗(yàn)指標(biāo)，撓性圓盤(pán)的水平傾角、垂直傾角、機(jī)組前進(jìn)速度、開(kāi)溝器深度位置、水平位置為試驗(yàn)因素，進(jìn)行二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)，建立了試驗(yàn)指標(biāo)與因素間的數(shù)學(xué)模型，對(duì)建立的模型進(jìn)行單因素和雙因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響效應(yīng)分析。試驗(yàn)結(jié)果