煙苗移栽機(jī)栽植器的設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、我國煙苗培育方式主要為漂浮育苗的培育方式，通過在育苗盤里面填充基質(zhì)，然后將煙葉的種子播在育苗盤里，將育苗盤放置在溫室內(nèi)的營養(yǎng)液里，煙苗從營養(yǎng)液內(nèi)汲取養(yǎng)分生長，待煙苗生長到合適的時(shí)候再將煙苗移入大田中。但是人工移栽煙苗勞動(dòng)強(qiáng)度大、耗費(fèi)工時(shí)多，并且栽植株距、深度很難保持均勻，移栽質(zhì)量得不到保障，人均作業(yè)效率約為0.3畝/天，當(dāng)采用機(jī)械化移栽時(shí)，人均工作效率可以提高到12畝/天。截至目前，我國實(shí)現(xiàn)機(jī)械化煙苗移栽的覆蓋率小，主要原因在于我國現(xiàn)有

2、的移栽機(jī)不能適應(yīng)煙苗的農(nóng)藝要求，栽植效果不滿意，因此我國亟需設(shè)計(jì)一款針對煙苗移栽的栽植器來替代人工移栽。
　　本文設(shè)計(jì)的栽植器為鴨嘴式栽植器，針對漂浮育苗的特點(diǎn)，抽樣調(diào)查煙苗的物理性質(zhì)：煙苗基質(zhì)底部到煙苗頂端的高度、煙苗的重量和煙苗在自然狀態(tài)下煙葉散開的直徑，并計(jì)算得到平均值分別為15.6cm、15.3g、9.7cm；調(diào)研煙苗移栽的農(nóng)藝要求。初步確定栽植器的結(jié)構(gòu)，選取對栽植器作業(yè)效果影響較大的零件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，如鴨嘴、丫板、凸輪、

3、連接器。通過對鴨嘴進(jìn)行有限元分析得到鴨嘴所受最大應(yīng)力為9.4MPa，最大應(yīng)變?yōu)?.48，最小使用壽命為1×107，驗(yàn)證了鴨嘴的強(qiáng)度和使用壽命滿足實(shí)際工作的需要。
　　考慮到鴨嘴式栽植器的作業(yè)特點(diǎn)：鴨嘴式栽植器屬于半自動(dòng)移栽機(jī)，需要人工喂苗，現(xiàn)有的喂苗裝置為投苗轉(zhuǎn)盤，為了避免產(chǎn)生漏苗現(xiàn)象需要工作人員集中注意力來喂苗。針對這種情況，設(shè)計(jì)了新型的具有防漏苗功能的投苗轉(zhuǎn)盤。主要是在投苗盤上設(shè)置正常投苗杯和備用投苗杯，通過紅外線檢測正常投苗

4、杯內(nèi)是否存在煙苗，當(dāng)沒有煙苗時(shí)通過單片機(jī)控制投苗轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的方式，切換到備用投苗杯，并由蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲提醒工作人員及時(shí)補(bǔ)充正常投苗杯內(nèi)的煙苗，從而起到防止漏苗的作用。
　　建立鴨嘴式栽植器的簡化模型，得到鴨嘴的位移方程，通過對位移方程求導(dǎo)得到鴨嘴的速度方程，根據(jù)零速投苗原理分析鴨嘴水平方向速度的變化狀況，并引入特征參數(shù)，分析不同特征參數(shù)下的運(yùn)動(dòng)軌跡得出只有當(dāng)1的時(shí)候才可以實(shí)現(xiàn)零速投苗。在1時(shí)的軌跡上分析不同位置投苗時(shí)候的狀況，得到

5、在OB段投苗時(shí)可以得到最佳的直立效果。通過選取不同運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，得到栽植器的結(jié)構(gòu)尺寸，建立栽植器的三維模型并導(dǎo)入Adams進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，通過仿真分析得到鴨嘴在水平方向上的位移和速度變化曲線，得到移栽機(jī)最佳前進(jìn)速度為0.4m/s，此時(shí)鴨嘴在水平方向上每個(gè)運(yùn)動(dòng)周期存在兩個(gè)個(gè)零速點(diǎn)，并且在零速點(diǎn)的附近鴨嘴在水平方向上的位移基本不變，保證了煙苗在投入苗穴內(nèi)的時(shí)候水平方向上的速度為零，符合零速投苗原理。
　　通過試制樣機(jī)，在皖南煙

6、區(qū)選取含水率為20％的粘質(zhì)土壤和含水率為15%的粘性土壤兩種典型的土壤進(jìn)行試驗(yàn)，得到栽植器在含水率較低的粘土上的作業(yè)效果更好，株距合格率為97%以上，立苗率在96%左右，漏苗率小于3%。而在含水率較高的粘質(zhì)土壤上的作業(yè)效果稍差，但是也能符合煙苗移栽的農(nóng)藝要求。對移栽的煙苗進(jìn)行了為期一個(gè)月的成活率實(shí)驗(yàn)，分別在第二天、第十天和一個(gè)月的時(shí)候?qū)熋绲纳L狀況進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)前兩次觀察煙苗成長狀況正常，前兩次觀察沒有出現(xiàn)異常狀況的煙苗，在最后一次觀察