【摘要】：油菜既是油料作物,也是飼用作物,能源作物,蜜源作物和景觀作物,綜合經(jīng)濟(jì)效益高。中國90%以上油菜種植集中于長江流域冬油菜區(qū),屬于兩熟或三熟制水旱輪作,茬口矛盾突出。育苗移栽可緩解茬口,彌補(bǔ)作物生長期不足,節(jié)約種子成本,增產(chǎn)增收。油菜機(jī)械化移栽可降低勞動強(qiáng)度,提高移栽效率。本研究開展了油菜缽苗移栽機(jī)栽植機(jī)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)與參數(shù)匹配分析,并提出一種與栽植機(jī)構(gòu)配套使用的油菜缽苗移栽機(jī)插入式氣動取苗機(jī)構(gòu)。研究內(nèi)容如下:1)開展了適栽期油菜缽苗高度與栽植軌跡高度的匹配研究。適栽期不同油菜品種的缽苗高度在同一時期存在顯著性差異,但各品種在各時期的缽苗高度近似正態(tài)分布,集中在160mm~210mm范圍內(nèi)。確定了油菜缽苗移栽機(jī)栽植軌跡高度h為230mm,能滿足長江流域常用油菜品種缽苗移栽的要求,對各油菜品種有較好的適應(yīng)性。2)設(shè)計(jì)了一種油菜缽苗移栽機(jī),以栽植機(jī)構(gòu)和取苗機(jī)構(gòu)為關(guān)鍵部件分析確定了油菜缽苗移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理和工作過程,分析了滿足缽苗移栽的整機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能參數(shù)。3)建立了基于ADAMS的栽植機(jī)構(gòu)參數(shù)化模型,開展了栽植機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)和作業(yè)參數(shù)的匹配分析,并結(jié)合高速攝像技術(shù)驗(yàn)證了理論栽植軌跡與實(shí)際軌跡的一致性。研究表明,栽植臂DG長度為300mm,從動栽植臂CH長度為305mm,分別縮短了23.3%和25.6%,連桿GH長度為95mm。當(dāng)機(jī)組前進(jìn)速度為0.3m/s,栽植頻率為60株/min和栽植深度為80mm時,栽植軌跡入土出土偏差λ為1.3mm,豎直方向?qū)挾葁為10mm,栽植階段鴨嘴栽植器偏角范圍為-9.8°~14.5°,接苗階段所占周期百分比為11.7%,栽植軌跡高度為225mm,滿足油菜缽苗機(jī)械化移栽的要求。栽植機(jī)構(gòu)連桿GH長度對栽植過程有較大影響,鴨嘴栽植器姿態(tài)與機(jī)組前進(jìn)速度和栽植頻率無關(guān)。作業(yè)參數(shù)匹配分析表明當(dāng)f/ν為200的匹配組合時,栽植軌跡最優(yōu),且隨機(jī)組前進(jìn)速度增加,滿足栽植性能的栽植頻率范圍呈正線性關(guān)系隨之增大。改變機(jī)組前進(jìn)速度和栽植頻率,栽植機(jī)構(gòu)可適應(yīng)240mm~375mm的栽植株距。4)基于氣力驅(qū)動原理提出了一種插入式氣動取苗機(jī)構(gòu)。比較分析了輸送帶式、苗杯式和氣動式三種取苗機(jī)構(gòu),確定了插入式氣動取苗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案并開展了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),完成了該取苗機(jī)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過單片機(jī)控制二位五通換向電磁閥開合時間驅(qū)動各氣缸動作,實(shí)現(xiàn)取苗功能。取苗機(jī)構(gòu)單個氣動系統(tǒng)總耗氣量為1.378T-1(L/min),6行氣動系統(tǒng)總耗氣量為3.708T-1(L/min),為空氣壓縮機(jī)選型提供了理論參考。5)建立了插入式氣動取苗機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)模型及ADAMS參數(shù)化模型,分析了取苗機(jī)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對取苗軌跡的影響,并利用高速攝像技術(shù)提取實(shí)際取苗軌跡驗(yàn)證了理論分析的正確性。分析得出油菜缽苗移栽機(jī)插入式氣動取苗機(jī)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)最優(yōu)組合為:搖桿AD長度為220mm,支撐臂AC長度為170mm,旋轉(zhuǎn)臂DE長度為160mm,氣缸Ⅰ初始長度OE為413mm。該參數(shù)組合下,取苗階段取苗軌跡高度為130mm,當(dāng)取苗軌跡高度為80mm時,取苗階段軌跡直線度偏差小于2mm,取苗針偏角變化小于4°;投苗階段取苗針偏角小于1°,滿足油菜缽苗移栽機(jī)取苗投苗要求。6)開展了油菜缽苗移栽機(jī)栽植機(jī)構(gòu)田間掘穴試驗(yàn)以及插入式氣動取苗機(jī)構(gòu)取苗試驗(yàn)。最優(yōu)參數(shù)組合下栽植機(jī)構(gòu)田間試驗(yàn)表明,穴深合格率為90.7%,變異系數(shù)為7.1%;穴口長度合格率為84%,變異系數(shù)為6.6%;株距合格率為100%,變異系數(shù)為15.7%,滿足油菜缽苗機(jī)械化移栽要求。取苗機(jī)構(gòu)臺架試驗(yàn)表明,取苗成功率達(dá)93.0%,投苗成功率達(dá)89.5%,驗(yàn)證了該取苗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性。
【圖文】：

鉗夾式移栽機(jī)

吊籃式移栽機(jī)由人工放苗，通過偏心圓盤帶動栽植器運(yùn)動完成移栽作業(yè)，其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。該移栽機(jī)適合膜上打孔，傷苗率低，但作業(yè)效率不高[32]。相關(guān)機(jī)型有2ZL-2型聯(lián)合栽植機(jī)等[33,34]。撓性圓盤式移栽機(jī)由人工放苗，輸送帶送苗，當(dāng)栽植器到達(dá)相應(yīng)位置時，秧苗落入溝中完成移栽，其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。該移栽機(jī)不受秧苗數(shù)量限制，株距適應(yīng)性較好，但機(jī)具耐用性較差。相關(guān)機(jī)型有2ZT-2型甜菜移栽機(jī)等[35,36]。導(dǎo)苗管式移栽機(jī)由喂苗機(jī)構(gòu)間歇向?qū)绻芡睹�，秧苗隨導(dǎo)苗管進(jìn)入苗溝中，并覆土完成移栽，其結(jié)構(gòu)如圖 1-4 所示。該移栽機(jī)傷苗率低
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S223.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2544774