苹果矮化苗木涂药除萌机理研究和装置设计

摘要

苹果矮化苗木除萌是抑制嫁接苗木砧木萌蘖的重要手段，目前国内外基本是手工作业，劳动强度大，作业效果差。本文根据矮化中间砧苹果苗木的苗圃栽植模式，调研分析了不同地区苹果矮化苗圃的苗木行距、株距、直径和高度等栽培参数，确定了涂药除萌装置的涂刷辊轮组件等关键部件的基本结构参数及材料类型，并对涂刷辊轮组件进行了室内台架模拟试验，分析了影响辊轮涂药均匀性效果的主要因素。
　　涂刷辊轮组件的辊轮转速、转向及机组前进速度是影响涂药作业过程及效果的关键因素。参照室内台架模拟试验数据，建立了涂药除萌装置涂刷辊轮组件的运动学仿真模型，通过分析辊轮转速、转向以及与苗木的相对运动轨迹，初步确定了机组前进速度、辊轮转速、辊轮转向、接触运动轨迹等关键参数的合适范围。通过建立辊轮滚过苗木的接触动力学模型，对苗木的受力状况进行了分析，进而得到了涂药除萌过程中机组前进速度一定时，辊轮最适宜转速范围为0.5～25.82rad/s，最适宜转向为相对辊轮前进方向接触苗木时辊轮向内啮合。对涂药除萌装置的机架进行安全稳定性分析，保证机组作业稳定性达到农艺要求，减少苗木损伤几率。
　　根据仿真分析结果和台架试验结果，建立了涂药除萌装置的1∶1数字样机，并进行样机试制和多组田间试验。试验结果表明，涂药除萌装置的作业效果受辊轮转速及转向影响较大;当机组作业速度为4～6km/h范围时，涂药除萌装置辊轮转速调节至合适范围0.5～25.82rad/s内;以机组前进方向为正方向，当两辊轮接触苗木时，辊轮向内啮合转动为最适宜涂药转向;当辊轮转向及转速范围最适宜时，涂药除萌装置作业效果良好，苗木损伤率、药液下流率、露白率均在允许范围内，满足苹果优质苗木培育管理中对于涂药除萌作业的农艺要求。

目录

声明

摘要

1．1课题研究背景

1．2研究的目的及意义

1．3苗木除萌机械化现状

1．4研究内容和方法

1．4．1研究目标

1．4．2研究内容

1．4．3研究方法

1．5本章小结

2涂药除萌滚刷机理研究与关键参数分析

2．1除萌农艺参数与涂药工作原理

2．1．1涂药除萌工作过程

2．1．2田间工作环境

2．1．3关键参数设计

2．2关键部件初步定型

2．2．1涂刷组件结构初步定型

2．2．2材料选用

2．2．3建模规划

2．3试验单体定型与分析

2．3．1单体功能结构

2．3．2单体定型

2．3．3单体结构功能原理

2．4牵引参数及农具匹配

2．4．1牵引参数

2．4．2农具匹配

2．5室内台架模拟试验

2．5．1单体样机

2．5．2试验条件

2．5．3模拟试验

2．5．4试验模拟结果讨论

2．6本章小结

3辊轮参数确定及运动学分析

3．1涂刷辊轮模型最终确定

3．1．1辊轮尺寸最终确定

3．1．2基于AIP涂刷对辊三维模型建立

3．1．3设置辊轮材料属性

3．2辊轮运动轨迹理论分析

3．3模型仿真

3．3．1模型建立及准备

3．3．2参数定义及仿真

3．3．3轨迹分析

3．4辊轮转速及方向分析

3．4．1苗木直径影响辊轮转速

3．4．2辊轮转向

3．4．3苗木涂抹均匀性

3．5苗木受力分析验证速度范围

3．5．1苗木物理特性

3．5．2仿真及分析

3．6小结

4机架设计分析与试验样机试制

4．1机架设计

4．1．1机架结构设计

4．1．2机架模型设计

4．2机架安全性分析

4．2．1分析说明与模型准备

4．2．2设置材料属性

4．2．3施加约束和载荷

4．2．4设置网格

4．2．5分析结果

4．3机架模态分析

4．3．1模态分析设置及云图

4．3．2模态分析结果

4．4试验样机试制

4．4．1涂药除萌装置结构

4．4．2涂药除萌装置建模

4．4．3试验样机试制

4．5本章小结

5苗木涂药田间试验

5．1实验准备

5．1．1试验条件

5．1．2试验参数

5．1．3试验苗木

5．2试验方案

5．2．1涂刷辊轮转向试验

5．2．2辊轮转向试验分析

5．2．3涂抹辊轮转速试验及数据结果分析

5．2．4涂抹辊轮转速范围合理性及性能试验

5．3小结

6结论与展望

6．1主要结论

6．2研究展望

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢