吊籃式移栽機間歇式喂苗機構設計分析

1、櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄［ 3］ 許世衛(wèi)， 張永恩， 李志強， 等． 農產品全息市場信息規(guī)范及分類編碼研制 ［ J ］ ． 中國食物與營養(yǎng)， 2011， 17( 12) : 5 － 8．［ 4］ 黃 河． 農業(yè)復雜自適應搜索模型研究及實現［ D］ ． 合肥: 中國科學技術大學， 2010: 47 － 50．［ 5］ 王惠仙， 龍 華． 基于改進的正向最大匹配中文分詞算法

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6、現漏苗現象。針對這一問題， 設計了一套旋轉杯式喂苗機構， 該機構利用外銷多槽輪機構帶動苗杯進行間歇式轉動， 可以給工作人員充足的時間進行投苗， 減輕工作人員勞動強度的同時提高了移栽效率; 利用 ADAMS 平臺， 對槽輪機構進行動力學仿真，得到了槽輪機構角速度曲線和角加速度曲線; 通過移栽單體試驗， 得出合適的移栽頻率為 58 ～66 株/( min·行) 。關鍵詞: 吊籃式移栽機; 槽輪機構; ADAMS; 試驗中圖分類號:

7、 S223． 92 文獻標志碼: A 文章編號: 1002 － 1302( 2014) 05 － 0367 － 03收稿日期: 2013 － 06 － 08基金項目: 國家農業(yè)科技成果轉化資金( 編號: 2012GB2G410532) 。作者簡介: 溫浩軍( 1971—) ， 男， 甘肅臨洮人， 碩士， 研究員， 主要從事農業(yè)機械設計。E － mail: wenhaojun@ 263． net。通信作者: 賀益龍， 碩士研究生， 研究方

8、向為農業(yè)機械設計與性能試驗。E － mail: hylsky1314@ 126． com。育苗移栽具有對氣候的補償作用， 使作物生育提早， 其經濟效益和社會效益均十分顯著。傳統(tǒng)移栽主要采用手工移栽， 作業(yè)環(huán)節(jié)多、 用工量多、 勞動強度大、 生產率低且移栽質量難以保證 ［ 1 ］。隨著農業(yè)技術的發(fā)展， 機械化移栽不斷發(fā)展進步， 由早期易傷苗的鉗夾式、 撓性圓盤式發(fā)展到吊籃式、 導苗管式和氣力式 ［ 2 － 3 ］， 為了達到更好的作物生長

9、效果， 又研究出鴨嘴式栽植機構， 該栽植機構既不傷苗， 又能達到較好的栽植效果。國內外栽植機構大多選取鴨嘴式 ［ 3 ］。鴨嘴式移栽機需要較多的輔助人員， 且是人工喂苗， 栽植速度有限， 喂入頻率不能過高， 否則就會使人感到緊張， 容易出現漏苗現象， 生產率不高， 僅為人工栽植的 2 ～ 5 倍。但是它結構簡單， 價格低， 適應性好， 使用方便， 是與我國國情相適應的機型。提高鴨嘴式移栽機的喂苗頻率， 完善其栽植性能和可靠性， 是今后的

10、發(fā)展趨勢 ［ 4 ］。本研究針對新疆番茄、 線辣椒鋪膜 + 滴灌種植模式的要求， 研制了一種膜上吊籃式移栽機。它不僅具有膜上打孔， 秧苗落地無沖擊、 不傷苗等突出優(yōu)點; 而且通過設計一套槽輪機構投苗裝置， 采用 2 次投苗， 使操作者有充分的投苗時間， 預先將投苗杯投放完全， 不必待鴨嘴轉到上部時再及時準確投苗， 減輕了投苗者的緊張及疲勞程度， 減少或杜絕了漏苗缺苗現象， 這樣既能保證安全， 避免手在投苗過程中隨吊籃向下運動時其他構件的

11、傷手危險， 也加快了投苗速度， 提高了生產效率。1 整機結構設計及工作原理吊籃式移栽機主要由座椅、 覆土裝置、 移栽機構、 喂苗機構以及苗架等組成( 圖 1) 。工作時， 覆土裝置中的覆土圓盤將土壤推進覆土滾筒內部， 覆土滾筒通過對大小不同的土塊進行篩選， 用小顆粒的土塊形成移栽軌道; 喂苗時， 由人工將缽苗放入苗杯中， 地輪通過多級鏈輪傳動將動力傳遞到齒箱，齒箱中 1 組圓柱直齒輪帶動換向錐齒輪將動力傳遞到槽輪機構， 槽輪機構帶動苗杯

12、進行間歇式運動。當苗杯轉到底盤缺口處時會有短暫的停頓時間， 此時放在苗杯中的缽苗順著導苗嘴落入移栽單體的吊籃中， 這就完成了喂苗工作。吊籃隨著移栽機構的轉動到達下方， 插入覆土滾筒形成的移栽軌道，吊籃中的缽苗落入土壤中， 最后鎮(zhèn)壓輪從缽苗兩側輕輕擠壓膜面， 壓實土壤， 完成移栽工作。吊籃式移栽機通過后懸掛與拖拉機連接， 喂苗機構與移栽機構通過多級鏈輪傳動和 2 組齒輪定比傳動， 這就使移栽速度和拖拉機行駛速度始終保持一致， 保證了移栽質

13、量。2 喂苗機構理論設計喂苗機構固定在移栽單體的上方， 主要由苗杯、 槽輪機構和齒箱傳動機構組成( 圖 2) 。槽輪機構是由槽輪和圓銷組成的單向間歇運動機構， 又稱馬爾他機構。 它將主動件的連續(xù)— 7 6 3 — 江蘇農業(yè)科學 2014 年第 42 卷第 5 期將式( 2) 對時間 t 求一階導數和二階導數， 得到槽輪的角速度 ω2 和角加速度 ξ2， 公式如下ω2 = λ( cosθ － λ)1 + λ 2 － 2λcosθω1 (

14、3)ε2 = λ( λ 2 － 1) sinθ ( 1 + λ 2 － 2λcosθ) ω 2 1 ( 4)由式( 3) 和式( 4) 可知， 當 ω1 為常數時， ω2 和 ξ2 隨撥盤的轉角 θ 變化而變化。由此可見， 槽輪在開始和終止運動時都存在柔性沖擊。由于 λ = sin( π/z) ， 因此由式( 3) 和式( 4)可以看出， ω2 和 ξ2 的變化取決于槽數 z。由上式可知， 槽輪的槽數 z 越少， ξ2 變化越劇烈; 當

15、槽數增加時， ξ2 明顯下降; 當槽數≥8 時， ξ2 變化緩和。3 槽輪機構仿真分析在 Pro/E 中建立槽輪機構的模型并進行預裝配， 向槽為 8徑， 裝配中心距 a =67． 5 mm( 圖 4) 。首先采用無阻尼的接觸模型對槽輪進行一次仿真， 然后提取嚙合處的轉速曲線， 并計算得到嚙合處的相對速度曲線， 取其方均根作為嚙合碰撞速度。由于槽輪機構潤滑性能較差， 取其靜摩擦因數為 0． 1， 動摩擦 因 數 為 0． 08; 最 大

16、靜 摩 擦 對 應 的 相 對 滑 移 速 度 為0． 1 mm/s， 動摩擦對應的相對滑移速度為 1 mm/s; 取槽輪機構的 輸 入 轉 速 為 30 r/min， 負 載 為 400 N · m。在 使 用ADAMS 進行動力學仿真時， 重要之處在于如何較真實地反應撥銷和輪槽之間的接觸力， 這取決于碰撞系數的選取 ［ 7 ］。對槽輪機構進行仿真分析， 得到槽輪的角速度、 角加速度曲線，如圖 5、 圖 6 所示。4 試驗在

17、 生產試驗中， 按照旱地栽植機械行業(yè)標準進行檢測 ［ 8 ］， 測試不同移栽頻率情況下吊籃式移栽機的作業(yè)性能，評定移栽質量。為了檢驗喂苗機構工作性能， 于 2013 年 5 月8 日在新疆科神農業(yè)裝備科技開發(fā)有限公司生產車間進行了移栽機單組喂苗試驗。苗高 180 ～ 190 mm， 每組測試以 100株為單元， 重復 5 次。通過調整移栽單體喂苗頻率， 檢測間歇式喂苗裝置向栽植器投苗的準確率， 找出喂苗準確率較高的移栽頻率范圍。由表1

18、可以看出， 隨著喂苗頻率增加， 投苗準確率不斷下降，當移栽頻率高于 70 株/( min·行) 時， 投苗準確率急速下降。表 1 移栽頻率與投苗準確率的關系移栽頻率 ［ 株 /( min·行 ) ］ 平均失誤數 ( 株) 準確率 ( % )58 4 9662 5 9566 6 9470 9 9174 14 865 結論槽輪機構在吊籃式移栽機投苗裝置中的使用， 弱化了投苗人員長時間投苗的眩暈感， 減輕了工作人員勞動強度

19、， 提高了工作效率和質量; 基于 ADAMS 的運動仿真為機構的合理設計提供了良好的理論依據; 通過移栽機單組試驗， 得出移栽頻率取 58 ～ 66 株/( min·行) 時較為合理。參考文獻:［ 1］ 王書建． 幾種秧苗移栽機投苗技術及其應用［J］ ． 農業(yè)機械，2000( 7) : 43．［ 2］ 董 鋒， 耿端陽， 汪遵元． 帶式喂入缽苗栽植機研究［ J ］ ． 農業(yè)機械學報， 2000， 31( 2) : 42 － 4

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