烟草移栽机自动取苗投苗机构的研制

摘要

钵苗移栽技术作为烟叶生产过程中的一个非常重要的环节，它不仅能够提高农作物生长的抗自然灾害能力，还能够保证农作物的稳产增产并能够提高其产品品质。目前我国主要的烟草移栽机仍然停留在半机械化作业的水平上，移栽过程中需要投苗员从育苗盘中逐棵取苗并投入移栽机水平转动的喂入器中，劳动强度很大，移栽效率较低。因此实现烟草幼苗的低成本、高效率、低劳动强度、高栽植质量的机械化移栽已经成为当今农民越来越迫切的要求。由于作业对象的柔嫩性、不规则性和环境的复杂多变性，以及移栽期的烟草钵苗具有只有侧根、并无明显主根且易受损的特征，在机械化自动化取苗的过程中，如果自动取苗机构的设计不够合适，很容易造成对烟草钵苗的机械性损伤，进而影响烟草钵苗移栽后的成活率。因此，为了保证烟草钵苗的移栽质量，并确保烟草钵苗不会受到伤害，就必须要对烟草钵苗的机械物理特性参数进行试验研究。为此，我们首先对烟草托盘育苗钵苗的力学性能进行了试验研究，并依此为理论依据设计了烟草移栽机自动取苗投苗机构，该机构不仅可以大幅度减轻人的劳动强度，更能够显著提高生产效率并保证烟草幼苗的移栽质量。本文主要介绍了烟草移栽机自动取苗投苗机构的设计与试验研究。
　　本文首先对烟草托盘育苗钵苗的力学性能进行了试验研究。试验中使用WDW-5E型微机控制电子式万能试验机对取自山东农业大学温室大棚的“革新一号”烟草托盘育苗钵苗进行了钵苗拔取、烟草钵苗茎秆拉伸、压缩、弯曲和剪切力学性能试验，从而测得移栽期烟草钵苗的抗拉强度、轴向抗压强度、径向抗压强度、抗弯强度以及剪切强度等力学特性参数。研究结果表明:当营养基质的含水率为（52.70±6.50）％时，烟草钵苗的拔取力是(2.09±1.28)N;当烟草钵苗的茎秆含水率为（85.15±2.21）％时，烟草钵苗茎秆的抗拉强度是（1.96±0.68）MPa;烟草钵苗茎秆的径向抗压强度以及烟草钵苗茎秆底部和中部的轴向抗压强度分别是（0.096±0.043）、（1.20±0.34）、（1.28±0.28）MPa;烟草钵苗茎秆简支梁、悬臂梁试验所得弹性模量分别为（0.0042±0.0018）、（0.0130±0.0062）MPa;剪切强度为（1.64±0.39）MPa。试验中在相同的加载速率条件下，烟草钵苗茎秆的抗拉强度较大，其径向抗压强度明显低于其轴向抗压强度(p＜0.01)。并且，烟草钵苗茎秆下部和中部的轴向抗压强度没有显著性差异(p＞0.05)。根据试验结果，当采用机械化自动取苗投苗装置从穴盘中拔取烟苗时，取苗装置对烟草钵苗茎秆所施加的夹紧强度应该小于（0.096±0.043）MPa。
　　在对烟草移栽机自动取苗投苗机构整体方案的设计过程中，根据自动取苗投苗机构的功能和技术要求，运用三维建模软件SolidWorks建立虚拟样机模型，结合资料查询与理论计算分析，最终确定了机构的一些关键参数，如苗夹夹苗的倾角为45°;通过理论计算分析出了烟草托盘育苗钵苗在作业过程中的受力情况，并与烟草托盘育苗钵苗力学特性的试验结果进行结合与比较;运用有限元分析法校核了机构关键部件的强度，并利用ADAMS进行了运动学仿真，保证了机构设计的合理性;最后通过样机试验验证了自动取苗投苗试验台的实际工作效果，结果表明自动取苗投苗机构结构设计合理，工作性能良好，稳定可靠，生产率为90株/min，烟苗的漏苗率为7％，伤苗率为3％。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究目的和意义

1．2 烟草移栽机国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本课题的研究目标

1．4 本课题的研究内容

1．5 本课题的研究方法

1．6 技术路线

1．7 小结

2 烟草托盘育苗钵苗力学特性研究

2．1 研究目的和意义

2．2 烟草托盘育苗钵苗力学特性试验

2．2．1 试验材料与方法

2．2．2 结果与分析

2．3 小结

3 烟草移栽机自动取苗投苗机构的设计、制造与试验

3．1 自动取苗投苗机构的主要工作要求

3．2 自动取苗投苗机构的基本结构

3．3 自动取苗投苗机构的主要设计参数

3．3．1 机构尺寸

3．3．2 取苗数量

3．3．3 双摇杆机构旋转角度

3．3．4 苗夹与钵苗角度

3．3．5 适用的种植模式

3．4 自动取苗投苗机构的工作原理

3．4．1 拔苗阶段

3．4．2 运苗阶段

3．4．3 落苗阶段

3．4．4 回程阶段

3．5 主要零部件的设计

3．5．1 送苗机构的设计

3．5．2 双摇杆机构的设计

3．5．3 曲柄滑块机构的设计

3．5．4 传动机构的设计

3．5．5 烟草钵苗受力分析

3．5．6 旋转轴有限元分析

3．5．7 利用ADAMS进行运动仿真

3．6 样机试制

3．6．1 传动装置

3．6．2 取苗投苗装置的改进

3．7 样机试验

3．7．1 试验结果分析

3．8 小结

4 结论与建议

4．1 结论

4．2 创新点

4．3 建议

参考文献

致谢

硕士期间发表论文情况