论文部分内容阅读
本文从我国蔬菜机械化栽植生产实际和课题研究内容出发,通过调查分析、理论分析和试验研究对蔬菜机械化栽植生产的意义、栽植机的工作原理、挠性圆盘式栽植器基本参数的优化等方面,进行了深入系统的理论分析、计算机仿真和优化计算,为圆盘式栽植机关键部件的设计和改进提供了试验数据和理论基础。
文中论述了国内外蔬菜栽植机发展状况,对日本、美国栽植机的发展进行了重点论述;在分析蔬菜栽植机械化生产过程中所用机具种类和特性基础上,重点论述了不同栽植机构的工作特点和结构特性及我国研制的主要机型,进而论述了我国蔬菜栽植机械研究的现状及所存在的问题,并提出了我国蔬菜栽植机械研究和发展应面向于小规模生产的菜农,以小型半自动化、通用性机型为主。
在对挠性圆盘式栽植机工作过程深入了解的基础上,对挠性圆盘式栽植机的栽植机理进行了系统的分析,建立了圆盘上任一点的运动方程,引入栽植机工作特性系数λ=Rω/V,针对λ=1、λ<1、λ>1三种情况,并考虑沟内的土壤回流问题,从理论上分析了落苗后对秧苗直立状况的影响,得出绝对零速投苗不利于秧苗的直立,λ>1是投苗的最佳条件。依据挠性圆盘栽植器的基本结构参数:两圆盘中心的水平距离L,圆盘的水平倾角β、垂直倾角γ、圆盘的半径R,运用数学方法,建立了两圆盘夹持角与挠性圆盘栽植器的基本结构参数间的数学方程式,理论分析得到圆盘的水平倾角、垂直倾角对夹持角和圆盘夹持位置影响显著。
运用Pro/e的基本造型模块对整机进行了零部件的建模及装配设计。运用ADAMS/View模块进行挠性圆盘栽植器的虚拟设计与动力学仿真,分析了挠性圆盘栽植器的基本结构参数对秧苗质心转角和圆盘夹持力的影响,分析了两种工作特性系数对圆盘上点的运动轨迹和秧苗质心的运动轨迹的影响,得到了挠性圆盘栽植器的基本结构参数的最优取值范围,为栽植机构的改进和设计提供了理论依据。
栽植机工作过程中,圆盘的结构参数、开沟器的型式、开沟器开沟深度、开沟器与苗体落地位置关系均影响栽植质量,因此这些参数的组合显得尤为重要。以辣椒、茄子、黄瓜的钵苗为栽植对象,进行挠性圆盘式栽植机栽植生产试验研究。以直立度、株距变异系数、平均覆土深度、覆土深度变异系数为试验指标,机组前进速度、开沟器型式为试验因素进行单因素试验,分析了各因素对试验指标的影响趋势;以株距合格率、平均覆土深度、伤苗率为试验指标,圆盘的倾角、开沟器的型式、开沟器的水平位置为试验因素,进行三因素二水平的正交试验,对试验结果进行极差和方差分析,得到各因素对试验指标影响的显著性水平、各试验指标的最佳因素水平组合和综合评价的最佳水平组合;以直立度、平均覆土深度、株距合格率、株距变异系数为试验指标,挠性圆盘的水平倾角、垂直倾角、机组前进速度、开沟器深度位置、水平位置为试验因素,进行二次通用旋转组合设计试验,对试验结果进行回归分析,建立了试验指标与因素间的数学模型,运用降维方法,对建立的模型进行单因素和双因素影响效应分析,并以秧苗直立度为目标函数,平均覆土深度、株距合格率、株距变异系数为约束条件,用优化的方法确定了影响因素的取值范围。当圆盘轴的水平倾角取102°~106°,垂直倾角取82°~86°,开沟器水平位置取317mm~337mm,深度位置取20mm~60mm范围时,各项试验指标均获得较优值。
以番茄的裸根苗为栽植对象,进行挠性圆盘式栽植器栽植裸根苗的试验研究。以直立率、株距合格率为试验指标,挠性圆盘的水平倾角、垂直倾角、机组前进速度、开沟器深度位置、水平位置为试验因素,进行二次通用旋转组合设计试验,建立了试验指标与因素间的数学模型,对建立的模型进行单因素和双因素对试验指标的影响效应分析。试验结果表明,此种栽植器对秧苗根须不发达的裸根苗栽植效果不理想。
论文的理论分析和试验研究,最终为挠性圆盘式蔬菜栽植机关键参数的选择和设计提供了理论依据,整个研究过程对运用挠性圆盘式栽植机进行蔬菜机械化栽植具有实际指导意义。