甘藍(lán)基質(zhì)塊苗移栽機(jī)雙排鏈?zhǔn)皆灾惭b置設(shè)計(jì)與試驗(yàn).pdf

年 月農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)第 卷第 期 甘藍(lán)基質(zhì)塊苗移栽機(jī)雙排鏈?zhǔn)皆灾惭b置設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 崔志超 管春松 徐 陶 付菁菁 陳永生 鄭書(shū)河 福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 福州 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所 南京 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)設(shè)施與裝備研究所 南京 摘要 針對(duì)甘藍(lán)傳統(tǒng)栽植裝置存在栽植深淺不一 倒伏率及傷苗率高 影響機(jī)收作業(yè)性能的問(wèn)題 以甘藍(lán)基質(zhì)塊苗 為對(duì)象 設(shè)計(jì)了一種雙排鏈?zhǔn)皆灾惭b置 通過(guò)對(duì)該裝置及關(guān)鍵部件進(jìn)行理論分析 確定裝置的工作參數(shù) 搭建甘藍(lán) 基質(zhì)塊苗雙排鏈?zhǔn)皆灾惭b置試驗(yàn)臺(tái) 以前進(jìn)速度 栽植頻率 栽植器內(nèi)夾板夾力為試驗(yàn)因素對(duì)倒伏率和傷苗率進(jìn)行 三因素五水平二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn) 通過(guò) 軟件建立回歸模型 分析了各因素對(duì)指標(biāo)的影 響關(guān)系 同時(shí)采用響應(yīng)面法對(duì)影響因素進(jìn)行了綜合優(yōu)化 得到最優(yōu)參數(shù)組合 前進(jìn)速度 栽植頻率 株 內(nèi)夾板夾力 對(duì)應(yīng)倒伏率 傷苗率 對(duì)參數(shù)組合進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證 結(jié)果為倒伏率 傷苗率 與優(yōu)化結(jié)果基本一致 驗(yàn)證了所建模型與優(yōu)化參數(shù)的合理性 田間試驗(yàn)結(jié)果為 倒伏率 傷苗率 與兩指標(biāo)的優(yōu)化結(jié)果相對(duì)誤差分別為 和 表明該裝置具有較高的穩(wěn)定性 關(guān)鍵詞 甘藍(lán) 基質(zhì)塊苗 移栽機(jī) 雙排鏈 栽植裝置 中圖分類(lèi)號(hào) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 文章編號(hào) 收稿日期 修回日期 基金項(xiàng)目 江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目 南京市現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備與技術(shù)創(chuàng)新示范項(xiàng)目 和江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè) 產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目 作者簡(jiǎn)介 崔志超 男 博士生 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所助理研究員 主要從事蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備研究 通信作者 鄭書(shū)河 男 教授 博士生導(dǎo)師 主要從事果蔬茶全程機(jī)械化技術(shù)與裝備研究 引言 甘藍(lán)是我國(guó)種植最廣泛的蔬菜品種之一 甘藍(lán) 要求單株定植 對(duì)栽植質(zhì)量要求較高 現(xiàn)有栽植裝置 多適用于穴盤(pán)苗 移栽質(zhì)量受土壤墑情影響較大 秧 苗栽植深淺不均 易造成秧苗倒伏 導(dǎo)致甘藍(lán)成熟后 結(jié)球傾斜 機(jī)收適應(yīng)性下降 基質(zhì)塊苗塊體規(guī) 則 站立穩(wěn)定性好 可有效抑制栽后倒伏 提高秧苗 立直率 塊體可保持足夠的養(yǎng)分和水分 栽后無(wú)緩苗 期 成活率高 機(jī)械移栽時(shí)對(duì)育苗質(zhì)量要求低 苗齡 不影響取苗和栽苗效果 為甘藍(lán)機(jī)械化優(yōu)質(zhì)移栽提 供了條件 荷蘭 法國(guó) 意大利等歐洲國(guó)家的基質(zhì)塊苗移 栽技術(shù)及裝備較為成熟 多采用氣動(dòng)夾爪式栽植 裝置 通過(guò)輸入程序參數(shù)可實(shí)現(xiàn)不同蔬菜栽植的 農(nóng)藝要求 以荷蘭 公司 法國(guó) 公司 意大利 公司和 公司生產(chǎn)的基質(zhì)塊苗移栽機(jī)為代 表 均采用程序控制氣壓傳動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)蔬菜 花 卉的高效移栽 該類(lèi)機(jī)型為全自動(dòng)移栽機(jī) 作業(yè)幅 寬大 配套動(dòng)力大 價(jià)格高 對(duì)土地條件要求高 不 適合我國(guó)土地多樣性狀況下甘藍(lán)的移栽 國(guó)內(nèi)蔬 菜移栽在一定程度上實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè) 但多以 穴盤(pán)苗或毯狀苗為主 胡建平等 針對(duì)穴 盤(pán)苗研制了行星輪式栽植裝置 通過(guò) 優(yōu)化 得出機(jī)構(gòu)的最佳參數(shù) 田間試驗(yàn)苗栽植直立度優(yōu) 良率達(dá)到 以上 王永維等 針對(duì)穴盤(pán)苗設(shè) 計(jì)了一種吊杯式栽植裝置 優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)后應(yīng)用 在高速移栽機(jī)上 移栽速度 時(shí) 栽植合格 率 吳俊等 研制了一種毯狀苗移栽機(jī) 其取苗和栽植動(dòng)作由同一套循環(huán)插取栽植裝置完 成 可實(shí)現(xiàn)連續(xù)切塊栽插 栽植合格率達(dá)到 在基質(zhì)塊苗移栽方面 徐陶等 針對(duì)基 質(zhì)塊苗設(shè)計(jì)了一種取苗爪式栽植器 采用托舉轉(zhuǎn) 送的方式將基質(zhì)塊苗栽入土中 廖慶喜研究團(tuán) 隊(duì) 設(shè)計(jì)了基質(zhì)塊苗對(duì)輥式和往復(fù)夾取式栽 植裝置 通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化 基本滿(mǎn)足油菜 基質(zhì)塊苗的移栽要求 綜上 國(guó)內(nèi)鮮有對(duì)甘藍(lán)基 質(zhì)塊苗移栽機(jī)的研究 同類(lèi)機(jī)型目前暫處于試驗(yàn) 階段 本文針對(duì)基質(zhì)塊苗特性和甘藍(lán)機(jī)械化栽培要 求 設(shè)計(jì)一種雙排鏈?zhǔn)皆灾惭b置 開(kāi)展理論和運(yùn)動(dòng)分 析 得出栽植器的位移方程和運(yùn)動(dòng)軌跡 得到相關(guān)參 數(shù)范圍 以降低倒伏率和傷苗率為目標(biāo) 通過(guò)搭建試 驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證優(yōu)化裝置作業(yè)性能 以期為甘藍(lán)基質(zhì)塊苗 移栽機(jī)研究提供參考 栽植裝置結(jié)構(gòu)與工作原理 基本結(jié)構(gòu) 基質(zhì)塊苗雙排鏈?zhǔn)皆灾惭b置主要由主動(dòng)鏈輪 與從動(dòng)鏈輪 通過(guò)鏈條組成的軌道 主動(dòng)鏈輪 與從動(dòng)鏈輪 通過(guò)鏈條組成的軌道 連接軌道 和軌道 的 形桿 栽植器 打開(kāi)器及支架等組成 基本結(jié)構(gòu)如圖 所示 主動(dòng)鏈輪 和從動(dòng)鏈輪 安 裝在支撐架的左側(cè) 主動(dòng)鏈輪 和從動(dòng)鏈輪 安裝 在支撐架的右側(cè) 兩對(duì)鏈輪各自安裝鏈條形成軌道 與軌道 兩軌道之間鉸接與栽植器數(shù)量對(duì)應(yīng)的 形桿 栽植器安裝到 形桿伸出軸 位于主 從動(dòng) 鏈輪 側(cè) 軌道一側(cè)設(shè)置固定桿用于安裝導(dǎo)向板和 打開(kāi)器 其中打開(kāi)器與鏈輪端面平行布置 圖 雙排鏈?zhǔn)皆灾惭b置結(jié)構(gòu)示意圖 主動(dòng)鏈輪 鏈條 主動(dòng)鏈輪 形桿 栽植器 從動(dòng)鏈輪 從動(dòng)鏈輪 導(dǎo)向板 打開(kāi)器 支架 送苗輸送帶 基質(zhì)塊甘藍(lán)苗 固定桿 傳動(dòng)鏈輪 軌道 軌道 工作過(guò)程及原理 軌道 與軌道 平行且錯(cuò)位布置 由 形桿連 接 形桿與兩軌道的連接點(diǎn)和兩軌道轉(zhuǎn)彎處的圓 心形成平行四桿機(jī)構(gòu) 工作時(shí) 栽植器隨鏈條運(yùn)動(dòng) 的同時(shí)在 形桿的作用下始終保持尖部垂直地面 基質(zhì)塊苗經(jīng)分苗后停留在輸送帶頂端 栽植器運(yùn)動(dòng) 至輸送帶處時(shí)跨過(guò)前輸送帶 左右?jiàn)A板在輸送帶支 架作用下被撐開(kāi)夾住基質(zhì)塊將其取走 栽植器載苗 運(yùn)動(dòng)至移栽位置時(shí) 在打開(kāi)器壓迫下 左右?jiàn)A板克服 彈簧的預(yù)緊力繞各自轉(zhuǎn)軸對(duì)稱(chēng)打開(kāi) 基質(zhì)塊苗靠自 重落入開(kāi)溝器開(kāi)出的栽植溝內(nèi) 栽植器隨鏈條繼續(xù) 第 期 崔志超等 甘藍(lán)基質(zhì)塊苗移栽機(jī)雙排鏈?zhǔn)皆灾惭b置設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 運(yùn)動(dòng) 當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)打開(kāi)器約束區(qū)后左右?jiàn)A板在彈簧的作 用力下圍繞轉(zhuǎn)軸迅速閉合保持一定的預(yù)緊力 恢復(fù) 待取苗工作狀態(tài) 逐次循環(huán) 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與分析 栽植機(jī)構(gòu) 理論模型構(gòu)建 栽植機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是一種復(fù)合運(yùn)動(dòng) 由栽植器的 環(huán)周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和機(jī)器的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)復(fù)合而成 由于環(huán) 周內(nèi) 組栽植器結(jié)構(gòu)相同且均勻分布 因此取任一 組栽植器作為研究對(duì)象對(duì)栽植機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模分析 其機(jī)構(gòu)原理如圖 所示 圖 栽植機(jī)構(gòu)原理圖 軌道 軌道 主動(dòng)鏈輪 主動(dòng)鏈輪 從動(dòng)鏈 輪 從動(dòng)鏈輪 栽植機(jī)構(gòu)可以看作由多個(gè)平行四桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成 平行四桿機(jī)構(gòu)的數(shù)量取決于鏈條上安裝栽植器的個(gè) 數(shù) 如圖 所示 為機(jī)構(gòu) 個(gè)傳動(dòng)鏈 輪圓心 傳動(dòng)鏈輪固連在機(jī)架上 隨機(jī)器向前運(yùn)動(dòng) 以 為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系 軸正向?yàn)闄C(jī)器前進(jìn)方向 軸穿過(guò) 個(gè)鏈輪圓心豎直向上 圖 中 為 形連桿 為機(jī)架 和 為 對(duì)雙曲柄 為雙曲柄機(jī) 構(gòu) 同理 與 也構(gòu)成雙曲柄機(jī)構(gòu) 形桿 連接軌道 與軌道 之間的鏈條 栽植器固定 在 形桿 的一端 機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 栽植器 在雙曲柄機(jī)構(gòu)的作用下始終保持尖部垂直于地面 從而保證基質(zhì)塊苗在隨栽植器運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持直立 狀態(tài) 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型構(gòu)建 如圖 所示 以從動(dòng)鏈輪 的圓心 為原點(diǎn) 以移栽機(jī)前進(jìn)方向?yàn)?軸正方向 以栽植器垂直地 面向上運(yùn)動(dòng)方向?yàn)?軸正方向 建立栽植器運(yùn)動(dòng)平 面直角坐標(biāo)系 圖 栽植機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 由理論模型可知栽植器的運(yùn)動(dòng)軌跡為 跑道 形 存在直線運(yùn)動(dòng)和變向運(yùn)動(dòng) 以任一栽植器 尖部為參考點(diǎn) 推導(dǎo)出其周期內(nèi)的位移方程 栽植器尖部在 內(nèi)的位移方程為 null null null nullnull null null 栽植器尖部在 null 內(nèi)的位移方程為 null null null 栽植器尖部在 內(nèi)的位移方程為 null nullnull null null 栽植器尖部在 null 內(nèi)的位移方程為 null null null null null null null null null null null nullnull nullnull null null 式中 栽植器尖部在水平方向的位移 栽植器尖部在垂直方向的位移 移栽機(jī)前進(jìn)速度 栽植裝置轉(zhuǎn)動(dòng)鏈輪分度圓半徑 栽植器固定點(diǎn)到轉(zhuǎn)動(dòng)鏈輪分度圓的距 離 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報(bào) 年 鏈輪分度圓處轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 栽植器固定點(diǎn)到其尖部的距離 主 從動(dòng)鏈輪中心距 時(shí)間 將栽植器尖部位移方程對(duì)時(shí)間 求導(dǎo) 得出其 周期內(nèi)的速度方程 栽植器尖部在 內(nèi)的速度方程為 null null null 栽植器尖部在 null 內(nèi)的速度方程為 null null null 栽植器尖部在 內(nèi)的速度方程為 null null null 栽植器尖部在 null 內(nèi)的速度方程為 null null null null null null null null null null null nullnull nullnull null null 式中 栽植器尖部在水平方向的運(yùn)動(dòng)速度 栽植器尖部在垂直方向的運(yùn)動(dòng)速度 運(yùn)動(dòng)分析 栽植器的運(yùn)動(dòng)軌跡決定基質(zhì)塊苗的栽植效果 而對(duì)栽植效果影響顯著的是圖 中 null 段 其速度方 程如式 所示 要使基質(zhì)塊苗平穩(wěn)栽入土壤則栽 植器需滿(mǎn)足合成速度 引入特征系數(shù) 即栽 植器在近地端轉(zhuǎn)動(dòng)的切向速度與移栽機(jī)前進(jìn)速度的 比值 具體為 要使基質(zhì)塊苗平穩(wěn)栽入土壤必須滿(mǎn)足零速投 苗 分析圖 中栽植器的 種運(yùn)動(dòng)軌跡 為 為 為 可知 短幅擺線不存在 零速投苗點(diǎn) 普通擺線在栽植器最低植苗點(diǎn)有 個(gè) 零速投苗點(diǎn) 余擺線運(yùn)動(dòng)軌跡形成環(huán)扣 在環(huán)扣最長(zhǎng) 橫弦 兩端各有 個(gè)零速投苗點(diǎn) 栽植器栽苗過(guò) 程中 基質(zhì)塊苗從栽植器釋放苗至完全脫落需要短 暫時(shí)間 而此時(shí)零速投苗點(diǎn)只存在 個(gè)時(shí)間點(diǎn) 因此理想的投苗位置應(yīng)選擇 運(yùn)動(dòng)軌跡的點(diǎn) 或 運(yùn)動(dòng)軌跡的點(diǎn) 與點(diǎn) 圖 栽植器運(yùn)動(dòng)軌跡 機(jī)器在實(shí)際田間作業(yè)環(huán)境下會(huì)存在諸多不確定 因素 因此 值很難恰好等于 考慮移栽過(guò)程即 基質(zhì)塊苗與栽植器快速分離的過(guò)程 在分離過(guò)程中 要盡可能減少栽植器對(duì)基質(zhì)塊苗的干擾 所以要盡 可能較少分離時(shí)間 圖 中運(yùn)動(dòng)軌跡 為栽植 器下降段 為栽植器提升段 基質(zhì)塊苗在栽植過(guò) 程中除受復(fù)合運(yùn)動(dòng)的合力之外自身還存在自由落體 運(yùn)動(dòng) 段與 段相比 段基質(zhì)塊苗與栽植器 的分離時(shí)間更短 因此 為最佳投苗時(shí)間段 栽 植器的真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡為 即栽植器運(yùn)動(dòng)參數(shù)需 滿(mǎn)足 栽植器 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 栽植器結(jié)構(gòu)圖 固定架 壓桿 凹板 外夾板 內(nèi)夾板 導(dǎo)向板 凸板 外夾板彈簧 內(nèi)夾板彈簧 栽植器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成對(duì)開(kāi)式 由側(cè)面將基質(zhì)塊苗 送至內(nèi)部 如圖 所示 由一對(duì)外夾板 一對(duì)內(nèi)夾板 相互嚙合的凹凸板 固定架 彈簧 壓桿 導(dǎo)向板等組 成 外夾板用于破膜入土 內(nèi)夾板用于夾取基質(zhì)塊 撥桿與外夾板固定連接 在凹凸板和兩個(gè)彈簧的共 同作用下實(shí)現(xiàn)栽植器的打開(kāi)與閉合 為保證栽植器 打開(kāi)不影響基質(zhì)塊苗自由落體 根據(jù)基質(zhì)塊外形 尺寸 栽植器打開(kāi)寬度以基 質(zhì)塊棱長(zhǎng)的 加上 的設(shè)計(jì)原則保留誤差余 第 期 崔志超等 甘藍(lán)基質(zhì)塊苗移栽機(jī)雙排鏈?zhǔn)皆灾惭b置設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 量 其開(kāi)口尺寸最大值設(shè)計(jì)為 同時(shí) 內(nèi)夾板 既要提高夾取苗成功率 又要減小施加在基質(zhì)塊上 的夾力 以降低傷苗率 如圖 所示 通過(guò)萬(wàn)能試驗(yàn) 機(jī)對(duì)宜栽期基質(zhì)塊苗進(jìn)行抗破壞試驗(yàn) 獲得栽植 器內(nèi)夾板夾力的峰值范圍在 之間 圖 壓力壓縮量變化曲線 運(yùn)動(dòng)仿真分析 由于 個(gè)栽植器環(huán)周均勻布置 且結(jié)構(gòu)形式和 運(yùn)動(dòng)軌跡相同 為便于觀察對(duì)其中 個(gè)栽植器進(jìn)行 仿真 仿真結(jié)果同樣適用于其他 個(gè)栽植器 運(yùn)用 建立栽植器 基質(zhì)塊和秧苗三維模型并 導(dǎo)入 中 為便于運(yùn)動(dòng)分析 將基質(zhì)塊和 秧苗近似為剛體 忽略葉片部分 基質(zhì)塊建成長(zhǎng) 寬 高均為 的正方體 秧苗莖稈建成直徑 高度 的圓柱體 各零件之間添加運(yùn) 動(dòng)副 基質(zhì)塊與栽植器左右?jiàn)A板及地面之間添加接 觸副 根據(jù)設(shè)計(jì) 在鏈輪分度圓半徑 為 栽植 頻率為 株 時(shí) 參考現(xiàn)有移栽機(jī)的作業(yè)速度 范圍 對(duì)移栽機(jī)不同前進(jìn)速度 下的基質(zhì)塊苗栽植過(guò)程進(jìn)行仿真分析 當(dāng) 時(shí) 仿真結(jié)果如 圖 栽植器左右?jiàn)A板和導(dǎo)向板的運(yùn)動(dòng)軌跡均為短 幅擺線 無(wú)零速投苗點(diǎn) 左右?jiàn)A板打開(kāi)過(guò)程不影響落 苗 但受慣性影響 基質(zhì)塊緊貼導(dǎo)向板內(nèi)側(cè) 落苗后 導(dǎo)向板避苗空間不充分 導(dǎo)向板上升會(huì)對(duì)苗塊有刮 帶現(xiàn)象 致使基質(zhì)塊苗向前傾倒 圖 時(shí)栽植仿真過(guò)程 當(dāng) 時(shí) 仿真結(jié)果如圖 栽植器左右?jiàn)A板和導(dǎo)向板的運(yùn)動(dòng)軌跡均為普通擺 線 有零速投苗點(diǎn) 左右?jiàn)A板打開(kāi)過(guò)程不影響落苗 導(dǎo)向板有輕微刮苗現(xiàn)象 基質(zhì)塊苗向前進(jìn)方向滑移 真實(shí)作業(yè)時(shí)易傾倒 且難以保證株距一致 圖 時(shí)栽植仿真過(guò)程 當(dāng) 時(shí) 仿真結(jié)果如 圖 栽植器左右?jiàn)A板和導(dǎo)向板的運(yùn)動(dòng)軌跡均為余 擺線 基質(zhì)塊苗在環(huán)扣對(duì)稱(chēng)軸左側(cè)落苗 導(dǎo)向板避苗 空間相對(duì)較充分 無(wú)刮苗現(xiàn)象 基質(zhì)塊苗落地后能夠 保持立直 圖 時(shí)栽植仿真過(guò)程 因栽植器為左右打開(kāi)式 左右?jiàn)A板和導(dǎo)向板的 運(yùn)動(dòng)軌跡近似相同 綜合上述仿真結(jié)果看出 特征 系數(shù) 分別取 時(shí) 栽植器左右?jiàn)A板對(duì) 落苗效果影響不大 時(shí)導(dǎo)向板存在避苗不充分 現(xiàn)象 仿真栽植質(zhì)量差 時(shí)導(dǎo)向板無(wú)刮帶苗 現(xiàn)象 仿真栽植效果較理想 臺(tái)架試驗(yàn) 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)條件 圖 臺(tái)架試驗(yàn) 年 月在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研 究所東區(qū)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn) 如圖 所示 試 驗(yàn)對(duì)象為苗齡 的 的方 體基質(zhì)塊甘藍(lán)苗 平均苗高 基質(zhì)塊間無(wú) 粘連 串根 移栽時(shí)秧苗傾斜對(duì)基質(zhì)塊產(chǎn)生的力矩不 影響栽植狀態(tài) 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報(bào) 年 因素與指標(biāo) 根據(jù)對(duì)栽植機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 基質(zhì)塊抗壓試驗(yàn)與 栽植器仿真研究可知 影響栽植性能的主要因素是 移栽機(jī)的前進(jìn)速度 栽植裝置轉(zhuǎn)動(dòng)線速度和栽植器 內(nèi)夾板夾力等 因栽植裝置轉(zhuǎn)動(dòng)線速度的直接表征 是栽植頻率 所以 以前進(jìn)速度 栽植頻率和內(nèi)夾板 夾力為試驗(yàn)因素 以倒伏率和傷苗率為試驗(yàn)指標(biāo) 采 用二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法進(jìn)行三因素五水 平的響應(yīng)曲面試驗(yàn) 基于栽植器運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果與基質(zhì)塊抗壓試驗(yàn)結(jié) 果 裝置前進(jìn)速度取值范圍設(shè)置為 栽植頻率取值范圍設(shè)置為 株 內(nèi)夾板夾 力取值范圍設(shè)置為 因素編碼如 表 所示 實(shí)際作業(yè)中 栽植頻率應(yīng)為整數(shù) 因此編 碼取值調(diào)整為整數(shù) 表 試驗(yàn)因素編碼 編碼 因素 前進(jìn)速度 栽植頻率 株 內(nèi)夾板夾力 進(jìn)行 組移栽性能試驗(yàn) 每組試驗(yàn)重復(fù) 次 取 次測(cè)試結(jié)果的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果 利用 軟件進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分 析 如表 所示 表中 為因素編碼值 表 試驗(yàn)方案及結(jié)果 編號(hào)因素 倒伏率 傷苗率 結(jié)果分析 顯著性分析 對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析 如表 所示 結(jié)果表 明 倒伏率 和傷苗率 回歸方程模型 表 回歸模型方差分析 來(lái)源 平方和自由度 平方和自由度 模型 殘差 失擬項(xiàng) 誤差 總和 注 表示影響顯著 表示影響極顯著 第 期 崔志超等 甘藍(lán)基質(zhì)塊苗移栽機(jī)雙排鏈?zhǔn)皆灾惭b置設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 表明兩模型極其顯著 倒伏率 失擬項(xiàng) 表明方程擬合度高 其決定系數(shù) 為 表明該模型可解釋 以上的評(píng)價(jià)指標(biāo) 傷苗率 失擬項(xiàng) 表明方程擬合 度高 其決定系數(shù) 為 表明該模型可解釋 以上的評(píng)價(jià)指標(biāo) 因此 雙排鏈栽植裝置的工 作參數(shù)可以用兩模型來(lái)優(yōu)化 倒伏率 模型中有 個(gè)回歸項(xiàng)影響顯著 分別為 其余 項(xiàng)影響不顯著 傷苗率 模型中有 個(gè) 回歸項(xiàng)影響顯著 分別為 其余項(xiàng)影響不顯著 剔除模型不顯著交 互回歸項(xiàng) 得回歸方程為 圖 交互因素對(duì)倒伏率與傷苗率影響的響應(yīng)曲面 分析優(yōu)化后的模型 根據(jù)模型 的 值 失擬項(xiàng) 值 與模型 的 值 失擬項(xiàng) 值 可知優(yōu)化后 的模型可靠 各影響因素對(duì)倒伏率的影響 由圖 可知 當(dāng)栽植器內(nèi)夾板夾力為 時(shí) 倒伏率隨前進(jìn)速度增大而增大 隨栽植頻率的增 大先增大后減小 響應(yīng)面沿前進(jìn)速度方向變化較快 沿栽植頻率方向變化相對(duì)慢 在栽植器內(nèi)夾板夾力 一定的情況下 前進(jìn)速度對(duì)倒伏率的影響比栽植頻 率的影響顯著 前進(jìn)速度為 栽植頻率為 株 時(shí) 倒伏率最低 由圖 可知 當(dāng)栽植頻率為 株 時(shí) 倒 伏率隨前進(jìn)速度和栽植器內(nèi)夾板夾力的增大而增 大 前進(jìn)速度小于 內(nèi)夾板夾力小于 時(shí)響應(yīng)面變化趨勢(shì)變化較慢 后期變化加 快呈線性增加 說(shuō)明栽植頻率一定的情況下 內(nèi)夾板 夾力對(duì)倒伏率的影響比前進(jìn)速度顯著 由圖 可知 當(dāng)前進(jìn)速度為 時(shí) 倒 伏率隨內(nèi)夾板夾力增大而直線增大 隨栽植頻率增 大而緩慢增大 響應(yīng)面沿內(nèi)夾板夾力方向變化較快 沿栽植頻率方向變化緩慢 說(shuō)明在前進(jìn)速度一定的 情況下 內(nèi)夾板夾力對(duì)倒伏率的影響比栽植頻率 顯著 各影響因素對(duì)傷苗率的影響 由圖 可知 當(dāng)前進(jìn)速度為 時(shí) 傷 苗率均隨栽植頻率和內(nèi)夾板夾力的增大而線性增 大 響應(yīng)面變化趨勢(shì)沿栽植頻率方向變化速度低于 沿內(nèi)夾板夾力方向速度 說(shuō)明前進(jìn)速度一定的情況 下 內(nèi)夾板夾力對(duì)傷苗率的影響比栽植頻率顯著 參數(shù)優(yōu)化 為獲得較好的栽植效果 以低倒伏率 傷苗率為 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報(bào) 年 優(yōu)化目標(biāo) 進(jìn)行栽植裝置工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化 利用 軟件中的 模塊進(jìn)行優(yōu)化求解 其目標(biāo)函數(shù)與約束條 件為 null null null nullnull nullnull null null null null null nullnull null nullnull 優(yōu)化后得到影響因素最佳參數(shù)組合為前進(jìn)速度 栽植頻率 株 內(nèi)夾板夾力 在 該參數(shù)組合下倒伏率 傷苗率 采用 獲取的最佳參數(shù)組合進(jìn)行臺(tái)架驗(yàn)證試驗(yàn) 重復(fù)試驗(yàn) 次并取平均值作為試驗(yàn)驗(yàn)證值 試驗(yàn)結(jié)果為 倒伏 率 傷苗率 驗(yàn)證值與優(yōu)化結(jié)果基本 一致 田間試驗(yàn) 為檢驗(yàn)栽植裝置的田間實(shí)際作業(yè)效果 將栽植 裝置安裝在基質(zhì)塊苗移栽機(jī)上 以約翰迪爾 型 輪式拖拉機(jī)為牽引動(dòng)力 于 年 月在常熟橫 塘蔬菜專(zhuān)業(yè)合作社開(kāi)展田間試驗(yàn) 圖 移栽前 對(duì)試驗(yàn)田進(jìn)行旋耕起壟 確保土壤細(xì)碎 壟面平整 選取參數(shù)組合為 前進(jìn)速度 栽植頻率 株 內(nèi)夾板夾力 重復(fù)試驗(yàn) 次 每行取連續(xù) 株秧苗測(cè)量結(jié)果取平均值 田間試驗(yàn)得倒伏率 傷苗率 與兩指 標(biāo)的優(yōu)化結(jié)果相對(duì)誤差分別為 和 表明該裝置設(shè)計(jì)合理 作業(yè)可靠 圖 田間試驗(yàn) 結(jié)論 設(shè)計(jì)了一種雙排鏈?zhǔn)交|(zhì)塊苗栽植裝置 通過(guò)建立理論模型和數(shù)學(xué)模型得到了栽植器運(yùn)動(dòng)方 程 并對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析 確定了運(yùn)動(dòng)參數(shù)范圍 運(yùn)用 軟件對(duì)裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真 結(jié)果表明當(dāng) 時(shí)仿真效果 較佳 對(duì)栽植裝置進(jìn)行了二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合 臺(tái)架試驗(yàn) 建立各因素與指標(biāo)之間的回歸模型 采用 響應(yīng)面法對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化 得到甘藍(lán)基質(zhì)塊苗雙排 鏈?zhǔn)皆灾惭b置最佳參數(shù)組合 前進(jìn)速度 栽 植頻率 株 內(nèi)夾板夾力 該參數(shù)組合 下 倒伏率 傷苗率 臺(tái)架驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié) 果為倒伏率 傷苗率 與優(yōu)化結(jié)果基 本一致 田間試驗(yàn)表明 雙排鏈?zhǔn)皆灾惭b置能夠滿(mǎn) 足甘藍(lán)基質(zhì)塊苗栽植作業(yè)要求 倒伏率 傷 苗率 與兩指標(biāo)的優(yōu)化結(jié)果相對(duì)誤差分別為 和 表明該裝置具有較高的穩(wěn)定性 可 為基質(zhì)塊苗移栽裝置結(jié)構(gòu)改進(jìn)和參數(shù)優(yōu)化提供參考 參考文獻(xiàn) 管春松 高慶生 劉先才 等 我國(guó)甘藍(lán)機(jī)械化生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展建議 中國(guó)蔬菜 崔志超 管春松 徐陶 等 基質(zhì)塊育苗移栽技術(shù)與裝備發(fā)展現(xiàn)狀 中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào) 崔志超 管春松 楊雅婷 等 蔬菜機(jī)械化移栽技術(shù)與裝備研究現(xiàn)狀 中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào) 徐陶 崔志超 管春松 等 基質(zhì)塊苗移栽機(jī)送取苗裝置的設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào) 第 期 崔志超等 甘藍(lán)基質(zhì)塊苗移栽機(jī)雙排鏈?zhǔn)皆灾惭b置設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 蔣蘭 油菜毯狀苗機(jī)械移栽立苗機(jī)理研究與機(jī)構(gòu)優(yōu)化 合肥 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 劉杰 油菜毯狀苗挖穴取苗一體化移栽機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究 杭州 浙江理工大學(xué) 胡建平 潘杰 張晨迪 等 行星輪栽植機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 胡建平 張建兵 何俊藝 等 移栽機(jī)行星輪轉(zhuǎn)臂式栽植器運(yùn)動(dòng)分析與試驗(yàn) 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 王永維 唐燕海 王俊 等 蔬菜缽苗高速移栽機(jī)吊杯式栽植器參數(shù)優(yōu)化 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 吳俊 俞文軼 張敏 等 型油菜毯狀苗移栽機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 胡喬磊 袁佳誠(chéng) 李心志 等 油菜基質(zhì)塊苗移栽機(jī)雙向遞進(jìn)式送苗裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 胡喬磊 張青松 李心志 等 油菜基質(zhì)塊苗移栽機(jī)取苗裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 廖慶喜 王洋 胡喬磊 等 油菜基質(zhì)塊苗移栽機(jī)取苗裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 王洋 張青松 胡喬磊 等 油菜基質(zhì)塊苗移栽機(jī)傾斜式分苗裝置設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性分析 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 唐燕海 蔬菜缽苗吊杯式栽植器參數(shù)優(yōu)化與性能試驗(yàn)研究 杭州 浙江大學(xué) 張祖立 王君玲 張為政 等 懸杯式蔬菜移栽機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析與性能試驗(yàn) 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 封俊 秦貴 宋衛(wèi)堂 等 移栽機(jī)的吊杯運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 胡顯威 辣椒苗自動(dòng)移栽機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究 烏魯木齊 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 劉正鐸 機(jī)械臂式甘薯移栽機(jī)關(guān)鍵技術(shù)與移栽機(jī)理研究 泰安 山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報(bào) 年