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蔬菜移栽理论与设备研究

主编:

出版社:中国农业出版社

ISBN:978-7-109-16842-8

出版时间:2012-07

关键词:蔬菜 移植

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    蔬菜幼苗定植于大田[8-10]。

    蔬菜种植茬口安排紧凑,复种指数高,例如华北南部一般大于2,长江以南达到3以上,全国平均也超过2,促使2/3以上的蔬菜采用育苗移栽,茄果类、甘蓝类、葱类以及芹菜、莴苣等大多采用育苗移栽。

    移栽是蔬菜生产过程中重要环节之一,具有对气候的补偿作用和使作物生育提早的综合效益,可以充分利用光热资源,其经济效益和社会效益均非常可观。

  • 前言

    本专著在黑龙江省农垦总局“十二五”攻关项目(HNK11A-09-06)、黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12521366)、学成引进人才科研启动计划(博士基金)、省普通高等学校新世纪优秀人才培养计划项目(编号:1155-NCET-012...

  • 第1章 绪论

  • 1.1 蔬菜生产概况

  • 1.2 蔬菜移栽机械的发展概况

  • 1.3 我国蔬菜栽植机械的研究方向

  • 1.4 本文研究内容及技术路线

  • 第2章 蔬菜移栽机的结构分析

    蔬菜移栽机属于旱地栽植机械,必须满足农业技术的秧苗要求、土壤要求、栽培方式、生长要求;符合机械原理的“零速投苗原理”、仿形原理、三点悬挂原理;符合人体工程学原理的栽植频率、苗架、行距等。本题研究的蔬菜移栽...

  • 2.1 蔬菜移栽机的构造与工作原理

    改进的移栽机主要由动力输出部分、驱动轮部分、开沟器部分、传动部分、栽植作业部分、控制操作部分组成(图2-1)。其中传动部分由变速箱、Fig.2-1 Schematic transplanter institutions链传动箱和横向换向器,变速箱...

  • 2.2 曲柄摇杆分插植机构

  • 2.3 切割式取苗器

    钵育秧盘是将稻草粉为主要原料,添加水稻生长所必需的营养剂和凝结剂,经特殊加工工艺制成。这种新型秧盘盛土充足,透气性好,可保证秧苗根系完整,便于栽植,不缓苗。随着蔬菜的生长,秧盘缓慢降解,可提供生长所需...

  • 2.4 零速投苗导苗筒设计

    蔬菜作物的绝大多数秧苗都要求茎秆成直立状态,对栽植工序或栽植质量的要求是保证直立状态。要保持栽植秧苗的直立,要求定植瞬间的相对静止状态,秧苗在静止直立状态下进行覆土压实,要求在机器连续前进运动的情...

  • 2.5 推苗机构

    在栽植机的分插机构中,推苗装置是由曲柄带动凸轮转动,通过凸轮曲线的变化,推动推苗杆压缩推苗弹簧,从而使推苗杆能在插秧的各个过程中处于相应的位置。当凸轮曲线的曲率半径最大时推苗杆处于最高点,为取苗做...

  • 2.6 开沟器

    开沟器主要采用滑刀式开沟器,主要由滑刀、侧板、限深板等组成,滑刀刃口以钝角破土,侧板将土壤挤向两侧开成一沟,钵苗从中落入沟底。为防止沟壁上层干土先落入沟底,侧板尾部制成阶梯形斜口。在滑刀开沟器的侧板上...

  • 2.7 覆土镇压器

    覆土镇压器即进行覆土和压密的部件,用来压紧土壤,使根系与湿土严密接触。覆土镇压器必须转动灵活、不黏土、不壅土,镇压力可适当调整,镇压后地表不产生鳞状裂纹。目前使用的压密轮有截锥直立式、圆柱外倾斜置式和...

  • 2.8 苗箱

  • 2.9 送苗机构

    送苗机构的作用是定时、定量地将切割钵苗推送至秧苗门处,保证切割式取苗器每一次能取到钵苗,又称纵向送苗机构。...

  • 2.10 移箱机构

    移箱机构是通过移动苗箱的方式从横向向苗门位置补充秧苗。具体要求如下:(1)移箱距离应与切割式取苗器与取苗宽度相配合,要求移距准确、可靠、以保证取秧量均匀;(2)移箱的行程应与苗箱宽度相配合,以保证苗箱前排...

  • 2.11 其他部分的设计

  • 2.12 本章小结

    (1)在步行式水稻插秧机的基础上,分别在理论上设计了分插机构、导苗筒、切割式取苗器、开沟器、覆土镇压轮,能够满足方案的改进。(2)为了满足旱地移栽的要求,保证蔬菜移栽的质量,对零度投苗的导苗筒进行了理论分析...

  • 第3章 蔬菜移栽机分插机构模型及运动特性分析

    后插式分插机构是改进的蔬菜移栽机的核心工作部件,其性能的好坏决定移栽质量、工作可靠,其参数的选择既要满足运动轨迹,又要保证旱地栽植的行业标准和回程不推苗、栽植臂部不产生运动干涉的要求。设计时,通过模...

  • 3.1 运动模型的建立

    Fig.3-1 Transplanting methods diagram蔬菜移栽机的核心工作部件是后插式分插机构,即分插机构的夹持钵苗指向和插秧机的前进方向相反,如图3-1所示,该机构采用的是曲柄摇杆机构,其机构运动如图3-2所示。曲柄...

  • 3.2 曲柄摇杆机构动力学模型建立

    分插机构——曲柄摇杆机构——为平面连杆机构,既要考虑质量同时也要考虑转动惯量,因此将连杆机构平面质点系和平面刚体系组成的混合系,各个质点受刚体系所约束,刚体系的位形决定混合系的位形,即各个转动构件的角...

  • 3.3 设计曲柄摇杆机构

    给定3个连杆的位置,设定2个未知参数为已知选定,其中为了获得平移矩阵DT,必须引入齐次坐标,设第三个坐标分量为1,则蔬菜移栽理论与设备研究曲柄摇杆机构中,其中为机架,为曲柄(主动件),摇杆(从动件),为连杆,设...

  • 3.4 钵苗运动过程分析

    在栽植机构推苗送苗后,与沟底发生碰撞[88]。假定是塑性碰撞,分析时忽略钵苗弹跳和振动,且钵苗底部与沟底之间无相对滑移,则钵苗向下的速度衰减为0,因此钵苗仅具有向前的速度V。钵苗落地后的运动过程看似圆柱形...

  • 3.5 蔬菜移栽机运动轨迹分析

    如图3-1所示,从移栽方式上来看步行式蔬菜移栽机属于后插式作业,本文主要针对步行移栽机的核心工作部件——曲柄摇杆式分插机构来展开,取苗器固定在连杆(栽植臂)上,取苗器的运动轨迹为连杆运动曲线的一种特定形...

  • 3.6 本章小结

    (1)平面连杆机构运动分析与设计问题,采用复矢量法分析法,建立矩阵方程,引入Matlab计算机设计计算程序,使得原本复杂的计算变得容易。(2)对旱地移栽钵苗落地进行了分析,钵苗与土壤发生塑性碰撞,获得翻转角度方...

  • 第4章 蔬菜移栽机分插机构辅助设计与优化

    通过分插机构数学模型,能够获得分插机构上各个关键点的运动轨迹。由于分插机构是栽植机的核心工作部件,其性能的好坏决定插秧质量、工作可靠性和效率。为了保证分插机构正常工作,使插秧机有较好的工作性能,进行...

  • 4.1 分插机构的结构参数特点和优化目标

    对分插机构的优化,不仅是对其工作轨迹的优化,还要考虑栽植臂的取苗、推苗位置;同时还要考虑整个轨迹的形状及动力学分析的结果。分插机构的优化设计是多目标优化问题,各个结构参数函数具有以下几个特点:...

  • 4.2 结构参数优化的方法

    移栽机分插机构的结构参数优化,利用已建立的运动学模型,综合考虑了分插机构取苗器的取苗角和推苗角、轨迹高度对蔬菜钵苗的影响以及约束条件来选取合理的结构参数,这些目标和约束条件不易用统一的数学表达式...

  • 4.3 本章小结

    (1)在VB10.0下编制了优化后插式曲柄摇杆机构结构参数和运动特性的计算机程序,优化了结构参数;(2)优化得出了具有实用价值的结构参数,为旱地栽植机分插机构的制造提供了设计参数,按照该组参数设计的分插机构...

  • 第5章 蔬菜移栽核心工作部件虚拟样机的运动学仿真分析

    20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项新技术——运用虚拟样机技术,可以大大简化机械新产品的设计开发过程,大幅度缩短产品开发周期,减少产品开发费用和成本,明显提高产品质量和产品的系统性...

  • 5.1 ADAMS软件的技术特点

    ADAMS软件的主要特点如下[103]:(1)利用交互式图形环境和零件库、约束库、力库建立机械系统三维模型;(2)分析类型包括静力学、准静力学、运动学以及线性和非线性动力学分析,包含刚体和柔性体分析;(3)具有先进的数...

  • 5.2 ADANS基本理论

  • 5.3 虚拟样机仿真分析过程

    用ADAMS软件进行虚拟样机的设计,一般按照如图5-1所示的步骤进行。为使仿真分析能够顺利地进行,应遵循以下原则:(1)应该按照渐进的原则从简单机构分析逐步发展到整个机械系统分析。在最初的仿真分析建模时,不必...

  • 5.4 后插式曲柄摇杆分插机构虚拟样机的开发

  • 5.5 机构的系统仿真与分析

    用于蔬菜移栽机的后插式曲柄摇杆分插机构的机械系统动力学仿真,包括:推苗机构中凸轮和拨叉的受力分析;栽植臂取苗器尖点的位移、速度和加速度的分析;分插机构的动力学分析;推苗机构中凸轮轴和拨叉轴的角位移...

  • 5.6 本章小结

    利用ADAMS机械系统动力学分析软件分析后插式蔬菜插秧机核心部件——曲柄摇杆分插机构的动力学特性与传统的机械动力学分析方法相比,具有建立力学模型容易、分析数据精确、查出错误容易、分析过程准确等优点。ADAM...

  • 第6章 曲柄摇杆分插机构的试验研究

    在第五章已利用ADAMS机械动力学分析软件对其运动学和动力学特性进行了虚拟样机的仿真试验研究。为了验证理论分析的正确性,在分插机构试验台上采用高速摄影和视频图像处理技术,对后插式曲柄摇杆分插机构的运...

  • 6.1 试验设备与试验方法

  • 6.2 试验指标的确定

    完成机械移栽作业是一项复杂的工作,影响分插机构工作的因素很多,根据分插机构的特点和农艺对旱地移栽作业的基本要求,试验将以下几个参数确定为试验指标。...

  • 6.3 分插机构的工作过程

  • 6.4 后插式曲柄摇杆分插机构的试验结果分析

  • 6.5 本章小结

    通过高速摄像对曲柄摇杆分插机构的工作过程分析可以得到:(1)曲柄摇杆分插机构的静运动轨迹海豚形,可以保证其工作时的绝对运动轨迹满足农艺的要求;试验得到的栽植臂的运动速度和加速度曲线与理论分析结果非...

  • 第7章 蔬菜移栽机的试验研究

  • 7.1 栽植生产试验的评价指标

    中华人民共和国机械行业在2001年颁布了旱地栽植机械的行业标准。栽植机的试验内容分为栽植频率、栽植质量、栽植精度、有效率,其评价指标有栽植性能指标(漏栽率、重载率、倒伏率、露苗率、伤苗率、栽植合格率)、栽植精...

  • 7.2 影响栽植质量的单因素试验

  • 7.3 影响栽植质量的多因素试验

    对试验指标来说,通过极差分析法(表7-2),已经明确了因素的主次顺序和较优组合,但不能估计试验误差。同时,极差分析法也无法确定试验优化结果的可信度,所以为了分辨试验误差和测定各因素水平变化对试验结果有无...

  • 7.4 蔬菜钵苗栽植的二次正交旋转组合试验设计

    依据栽植机“零速投苗”原理,并考虑钵苗的形态、释放后的运动状态和回流土对苗体的综合作用,通过对简单的正交试验分析,初步确定影响直立度合格率和株距变异系数的因素的大致范围,可以保证较好的秧苗直立度、株...

  • 7.5 试验因素对试验指标影响的统计及效应分析

  • 7.6 蔬菜移栽工艺的综合优化与分析

    根据所得到的不同因素对蔬菜移栽性能评价的回归方程,利用最优化技术以获得最佳组合方案,提高移栽性能为目的,并分析不同参数下最佳参数组合方案。随着计算机的广泛应用,最优化方法也在各个科学技术领域中得到...

  • 7.7 蔬菜移栽工艺参数的试验验证

    通过图形分析可以直观地了解各因素对蔬菜移栽工艺性能指标的影响,从而保证蔬菜移栽质量和节省能耗。基于上述目的,我们选择钵苗直立度和株距合格率为目标函数,平均覆土深度为作为约束条件,另外为了保证单株移...

  • 7.8 本章小结

    (1)本章采用四因素五水平正交旋转组合试验,研究蔬菜移栽过程中投苗垂直倾角、机组前进速度、开沟深度、覆土镇压器相对位置对钵苗直立度、株距合格率和平均覆土深度的影响规律。建立以各评价指标与移栽因素的数学...

  • 第8章 结论与展望

    本文围绕在水田机械更换核心工作部件,实现旱地移栽的宗旨,在现有的水稻插秧机分插机构的基础上,依据机构学的原理,利用计算机等软件,在理论和应用两个方面对后插式曲柄摇杆分插机构的技术、分析、模拟、设计和...

  • 8.1 结论

    本文从虚拟样机和理论模拟两个角度验证了移栽机分插机构的正确性。研究主要结论如下:(1)对后插式分插机构的机理进行了深入研究,并优化结构参数。利用机构学的知识深入研究了分插机构的工作原理,采用计算辅助...

  • 8.2 展望

    适合蔬菜移栽的后插式曲柄摇杆分插机构的理论分析和优化已做了大量工作,并得到了合适的运动轨迹和运动参数,但机构在适应不同土壤及蔬菜种类的工作可靠性和性能还需要进一步在田间进行试验。目前,我国旱地机...

  • 附录

    ′Option ExplicitConst PA As Single=3.14159Dim XA,YA,XC,YC,Xd,Yd,alphAD,alph3,ZuJuDim V0ofMachine,rotateSpeedDim Dis(5,360)As SingleDim absXO(360)As Single,absXB(360)As SingleDim crosspoint(1...

  • 发表相关论文

    Wanlin,Wangchun,Chegang.Performance analysis of small vegetable transplanter.International Agricultural Engineering Journal.Vol.20,No.4,2011:38-46万霖,汪春,车刚.小型蔬菜移栽机的改进设计与试验...

  • 参考文献

    [1]中国农业科学院蔬菜花卉研究所.中国蔬菜栽培学[M].2版.北京:农业出版社,1993:8-84.[2]白人朴.我国农业机械化发展中需要注意的几个问题[J].中国农机化,2009(9):7-9.[3]杨敏丽,白人朴.我国新型农业机械化...