2ZL-10藜蒿扦插机的分苗取苗机构设计与试验研究

摘要

藜蒿是一种经济性且可食用的蔬菜，其培栽区域分布于东北、华北、华中等区域，如湖北省武汉市蔡甸区等地已广泛栽培，且种植面积大、产值可观，藜蒿种植已经成为蔡甸区经济发展的重要产业。目前国内藜蒿机械化种植程度低，主要是以苗株栽植及茎秆扦插等传统手工种植方式为主，均存在劳动强度大、经济效益低等缺点，限制了藜蒿种植产业规模的扩大，实施机械化种植是提高藜蒿机械化种植水平的现实迫切需求。
　　 藜蒿因其特殊的机械物理特性和栽植要求，现有的移栽机不适宜于藜蒿栽植，目前尚无专用藜蒿机械化栽植技术与装备，在分析藜蒿收获期木质化茎秆特性的基础上，本文研制了一种藜蒿扦插机，可实现“一机多行”藜蒿机械化扦插功能。主要工作包括:
　　 (1)补充开展了藜蒿机械物理特性的试验与分析。
　　 (2)设计了一种藜蒿扦插机的分苗取苗技术与机构。提出了藜蒿扦插机机械式分菌和气力式取苗的工作原理及其结构组成，分析确定了定滚筒直径、气嘴接头横截面宽度、曲柄连杆尺寸、取苗摆角等关键参数。
　　 (3)开展了分苗取苗机构的运动学分析。系统分析了藜蒿苗秆在分苗取苗工作过程中的运动规律，建立了分苗取苗机构各主要参数与苗秆运动学参数之间的数学关系式以及苗秆的运动学模型;分析了分苗取苗机构的主要结构参数、工作参数对分苗取苗过程的影响规律。
　　 (4)开展了取苗机构的取苗性能影响要素及其气流场的仿真分析。利用ANSYS/CFX软件，以气嘴接头的结构形式、横截面宽度、气嘴装置安装位置、气嘴内腔结构等为取苗效果的影响要素，对取苗机构气流场进行了仿真研究，明确了各影响要素对取苗机构性能的影响效果。
　　 (5)试验研究了分苗取苗机构的功能及其结构设计的合理性。开展了分苗取苗机构主要结构参数和工作参数对分苗取苗工作性能影响的功能性试验研究，明确了各因素对分苗取苗工作性能的影响，验证了分苗取苗机构结构设计的合理性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 藜蒿生物学特性

1．2 藜蒿的栽培方式

1．3 国内外扦插机械的研究现状与分析

1．3．1 国外扦插机械的研究概况

1．3．2 国内扦插机械的研究概况

1．4 课题研究目的与意义

1．5 研究方法与内容

1．5．1 研究方法

1．5．2 研究内容

1．5．3 拟解决的关键问题

第二章 藜蒿茎秆物理机械特性测试与分析

2．1 试验材料与仪器

2．1．1 试验材料采样

2．1．2 试验设备

2．2 藜蒿茎秆几何特性测试

2．3 藜蒿茎秆含水率的测试

2．4 藜蒿茎秆机械特性测试

2．4．1 藜蒿茎秆弯曲试验

2．4．2 藜蒿茎秆横纹剪切试验

2．4．3 藜蒿茎秆横纹压缩试验

2．5 试验结果与分析

2．5．1 几何特性分析

2．5．2 含水率分析

2．5．3 弯曲试验与分析

2．5．4 剪切试验与分析

2．5．5 压缩试验与分析

2．6 本章小结

第三章 分苗取苗机构的方案设计与分析

3．1 藜蒿扦插机总体设计

3．1．1 设计要求

3．1．2 基本参数分析与确定

3．1．3 整机结构设计方案

3．1．4 藜蒿扦插机工作原理和工作过程

3．2 分苗取苗机构设计方案

3．2．1 机械式自关闭型分苗和气力式板状气嘴取苗

3．2．2 机械式自开放型分苗和气力式板状气嘴取苗

3．2．3 机械式自开放型分苗和气力式滚筒气腔取苗

3．3 本章小结

第四章 分苗取苗机构设计与运动学分析

4．1 分苗取苗机构工作原理与过程

4．2 关键部件的参数设计与分析

4．2．1 滚简直径与气嘴接头横截面宽度

4．2．2 曲柄摇杆杆件尺寸

4．3 运动学分析

4．3．1 理论模型

4．3．2 分苗过程

4．3．3 取苗过程

4．4 仿真分析

4．5 本章小结

第五章 基于ANSYS-CFX对取苗机构内气流场的仿真分析

5．1 CFX软件简介

5．2 气嘴腔内部气流仿真分析

5．2．1 气嘴腔结构形式

5．2．2 气嘴腔建模与CFX前处理

5．2．3 CFX后处理与分析

5．3 气嘴内部气流仿真分析

5．3．1 气嘴臂的结构形式

5．3．2 气嘴建模与CFX前处理

5．3．3 CFX后处理与分析

5．4 气压管道仿真分析

5．4．1 建模与CFX前处理

5．4．2 CFX后处理与分析

5．5 本章小结

第六章 分苗取苗机构的性能试验

6．1 台架试验

6．1．1 试验目的

6．1．2 试验装置和仪器

6．1．3 试验方法和内容

6．1．4 试验结果与分析

6．2 模拟试验

6．2．1 模拟田间试验

6．2．2 试验结果

6．3 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

附录一：学术论文与专利

附录二：分苗取苗过程中藜蒿苗秆运动学仿真MATLAB程序