【摘要】：新疆的番茄生產(chǎn)能力約占全國的90%、出口量占世界貿(mào)易總量的1/4,已經(jīng)成為了繼美國、意大利之后的世界第三大番茄制品生產(chǎn)和出口基地。年季熱量資源的不穩(wěn)定的氣候特征是制約新疆作物產(chǎn)量的一個(gè)重要因素,在終霜后進(jìn)行穴盤苗移栽,可減少自然災(zāi)害的影響,對(duì)氣候具有補(bǔ)償作用。傳統(tǒng)手工取苗的大田移栽農(nóng)藝過程勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、難以實(shí)現(xiàn)大面積作業(yè)。因此,實(shí)現(xiàn)穴盤苗作物移栽自動(dòng)化取苗成為必然的發(fā)展趨勢。本文針對(duì)當(dāng)前自動(dòng)取苗機(jī)械中存在的漏苗和傷苗等問題,提出了基于穴盤立式取苗器的氣動(dòng)取苗系統(tǒng),在進(jìn)行理論分析后設(shè)計(jì)了其關(guān)鍵部件,對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了流場分析,并制作了物理樣機(jī)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)研究。本文首先進(jìn)行了射流沖擊取苗機(jī)理的研究。試驗(yàn)測定了缽苗在不同含水率條件下所需破結(jié)力的大小;完成了對(duì)于氣動(dòng)取苗三階段中缽苗的動(dòng)力學(xué)分析及數(shù)學(xué)建模;構(gòu)建出缽苗的理想化模型及劃分了腔內(nèi)流場邊界;求解出投苗初速度的參數(shù)方程,找到影響投苗初速度的各因素并利用數(shù)學(xué)分析軟件MATLAB逐一進(jìn)行了分析,得到如下結(jié)論:噴嘴氣流初壓強(qiáng)是影響投苗初速度的最關(guān)鍵因素,其次紊流系數(shù)、穴盤傾角、噴射距離及噴嘴半徑均對(duì)投苗初速度均有一定的影響,可以通過對(duì)于環(huán)境變量及氣動(dòng)參數(shù)的控制來實(shí)現(xiàn)零速投苗的理想狀態(tài)。證明了零速投苗的理想投苗方式的可行性。然后利用三維建模軟件Solid Works對(duì)于氣動(dòng)取苗系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì),完成了對(duì)于取苗機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)系統(tǒng)、控制模塊等主要工作部件的設(shè)計(jì)和選型。設(shè)計(jì)了用于儲(chǔ)氣貯壓的氣罐結(jié)構(gòu),并通過控制模塊的實(shí)際需求選擇了主控芯片LPC1114及電磁閥3V330C-10B,設(shè)計(jì)了控制模塊電路原理圖、PCB版及調(diào)試程序。利用流場仿真軟件Fluent對(duì)于兩種不同結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)氣罐內(nèi)腔進(jìn)行流場均勻性分析,得出流場內(nèi)氣壓分布云圖,通過比較具體參數(shù),確定最佳的儲(chǔ)氣罐內(nèi)腔結(jié)構(gòu);隨后通過模擬亞音速下不同速度氣流射入穴孔內(nèi)的流場狀態(tài),對(duì)于氣流初始?jí)簭?qiáng)與終了壓強(qiáng)的的數(shù)值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析得到結(jié)論:終了壓強(qiáng)與初始?jí)簭?qiáng)近似呈正比例關(guān)系。該結(jié)論為零速投苗理論的可行性再次提供了證明。最后設(shè)計(jì)了基于穴盤立式取苗器的氣動(dòng)取苗系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái),對(duì)影響取苗效果的因素進(jìn)行三因素四水平正交試驗(yàn),經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件SPSS處理整合分析后得出相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù),確定了最佳工作參數(shù),即噴嘴氣流初壓強(qiáng)為0.2MPa,穴盤傾角90°,噴嘴半徑2.5mm,為后續(xù)番茄自動(dòng)移栽機(jī)有序投苗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和參數(shù)優(yōu)化提供了參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S223

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本文編號(hào)：2766379