吊籃式移栽機(jī)間歇式喂苗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

1、櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄［ 3］ 許世衛(wèi)， 張永恩， 李志強(qiáng)， 等． 農(nóng)產(chǎn)品全息市場信息規(guī)范及分類編碼研制 ［ J ］ ． 中國食物與營養(yǎng)， 2011， 17( 12) : 5 － 8．［ 4］ 黃 河． 農(nóng)業(yè)復(fù)雜自適應(yīng)搜索模型研究及實(shí)現(xiàn)［ D］ ． 合肥: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)， 2010: 47 － 50．［ 5］ 王惠仙， 龍 華． 基于改進(jìn)的正向最大匹配中文分詞算法

2、研究［ J ］ ． 貴州大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版， 2011， 28( 5) : 112 － 115， 119．［ 6］ 蔣文明， 盛業(yè)華， 嚴(yán) 巖． 基于 FDS 的 ＲIA WebGIS 研究［ J ］ ． 微計(jì)算機(jī)信息， 2007， 23( 31) : 178 － 180．［ 7］ 陳 謙， 余江峰， 潘 森， 等． 基于 ＲIA 方式的 WebGIS 構(gòu)建［ J ］ ．遙感信息， 2009( 4) : 89 － 94．［ 8］ 汪

3、林林， 胡德華， 王佐成， 等． 基于 Flex 的 ＲIA WebGIS 研究與實(shí)現(xiàn) ［ J ］ ． 計(jì)算機(jī)應(yīng)用， 2008， 28( 12) : 3257 － 3260．［ 9］ 黃仁濤， 龐小平， 馬晨燕． 專題地圖編制［ M］ ． 武漢: 武漢大學(xué)出版社， 2003．［ 10］ Google Maps API ［ EB /OL］ ． ［ 2013 － 08 － 20］ ． https: / /develop-ers． googl

4、e． com/maps/?hl = zh － CN．［ 11］ JavaScript API［EB /OL］ ． ［ 2013 － 08 － 20］ ． http: / /developer．baidu． com/map /jshome． htm．［ 12］ 陳 玲， 王 華． 基于 Flash 的電子地圖制作及在 WebGIS 中的應(yīng)用 ［ J ］ ． 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)， 2007， 28( 19) : 4796 － 4799．溫浩軍

5、， 賀益龍， 顏利民． 吊籃式移栽機(jī)間歇式喂苗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 ［ J ］ ． 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2014， 42( 5) : 367 － 369．吊籃式移栽機(jī)間歇式喂苗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析溫浩軍 1， 賀益龍 2， 顏利民 1( 1． 新疆農(nóng)墾科學(xué)院機(jī)械裝備研究所， 新疆石河子 832000; 2． 石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院， 新疆石河子 832000)摘要: 吊籃式移栽機(jī)具有成穴和移栽一次完成的特點(diǎn)， 但是在使用時(shí)喂苗人員勞動(dòng)強(qiáng)度較大， 且易出

6、現(xiàn)漏苗現(xiàn)象。針對這一問題， 設(shè)計(jì)了一套旋轉(zhuǎn)杯式喂苗機(jī)構(gòu)， 該機(jī)構(gòu)利用外銷多槽輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)苗杯進(jìn)行間歇式轉(zhuǎn)動(dòng)， 可以給工作人員充足的時(shí)間進(jìn)行投苗， 減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)提高了移栽效率; 利用 ADAMS 平臺， 對槽輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得到了槽輪機(jī)構(gòu)角速度曲線和角加速度曲線; 通過移栽單體試驗(yàn)， 得出合適的移栽頻率為 58 ～66 株/( min·行) 。關(guān)鍵詞: 吊籃式移栽機(jī); 槽輪機(jī)構(gòu); ADAMS; 試驗(yàn)中圖分類號:

7、 S223． 92 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號: 1002 － 1302( 2014) 05 － 0367 － 03收稿日期: 2013 － 06 － 08基金項(xiàng)目: 國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金( 編號: 2012GB2G410532) 。作者簡介: 溫浩軍( 1971—) ， 男， 甘肅臨洮人， 碩士， 研究員， 主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)。E － mail: wenhaojun@ 263． net。通信作者: 賀益龍， 碩士研究生， 研究方

8、向?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與性能試驗(yàn)。E － mail: hylsky1314@ 126． com。育苗移栽具有對氣候的補(bǔ)償作用， 使作物生育提早， 其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均十分顯著。傳統(tǒng)移栽主要采用手工移栽， 作業(yè)環(huán)節(jié)多、 用工量多、 勞動(dòng)強(qiáng)度大、 生產(chǎn)率低且移栽質(zhì)量難以保證 ［ 1 ］。隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展， 機(jī)械化移栽不斷發(fā)展進(jìn)步， 由早期易傷苗的鉗夾式、 撓性圓盤式發(fā)展到吊籃式、 導(dǎo)苗管式和氣力式 ［ 2 － 3 ］， 為了達(dá)到更好的作物生長

9、效果， 又研究出鴨嘴式栽植機(jī)構(gòu)， 該栽植機(jī)構(gòu)既不傷苗， 又能達(dá)到較好的栽植效果。國內(nèi)外栽植機(jī)構(gòu)大多選取鴨嘴式 ［ 3 ］。鴨嘴式移栽機(jī)需要較多的輔助人員， 且是人工喂苗， 栽植速度有限， 喂入頻率不能過高， 否則就會(huì)使人感到緊張， 容易出現(xiàn)漏苗現(xiàn)象， 生產(chǎn)率不高， 僅為人工栽植的 2 ～ 5 倍。但是它結(jié)構(gòu)簡單， 價(jià)格低， 適應(yīng)性好， 使用方便， 是與我國國情相適應(yīng)的機(jī)型。提高鴨嘴式移栽機(jī)的喂苗頻率， 完善其栽植性能和可靠性， 是今后的

10、發(fā)展趨勢 ［ 4 ］。本研究針對新疆番茄、 線辣椒鋪膜 + 滴灌種植模式的要求， 研制了一種膜上吊籃式移栽機(jī)。它不僅具有膜上打孔， 秧苗落地?zé)o沖擊、 不傷苗等突出優(yōu)點(diǎn); 而且通過設(shè)計(jì)一套槽輪機(jī)構(gòu)投苗裝置， 采用 2 次投苗， 使操作者有充分的投苗時(shí)間， 預(yù)先將投苗杯投放完全， 不必待鴨嘴轉(zhuǎn)到上部時(shí)再及時(shí)準(zhǔn)確投苗， 減輕了投苗者的緊張及疲勞程度， 減少或杜絕了漏苗缺苗現(xiàn)象， 這樣既能保證安全， 避免手在投苗過程中隨吊籃向下運(yùn)動(dòng)時(shí)其他構(gòu)件的

11、傷手危險(xiǎn)， 也加快了投苗速度， 提高了生產(chǎn)效率。1 整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理吊籃式移栽機(jī)主要由座椅、 覆土裝置、 移栽機(jī)構(gòu)、 喂苗機(jī)構(gòu)以及苗架等組成( 圖 1) 。工作時(shí)， 覆土裝置中的覆土圓盤將土壤推進(jìn)覆土滾筒內(nèi)部， 覆土滾筒通過對大小不同的土塊進(jìn)行篩選， 用小顆粒的土塊形成移栽軌道; 喂苗時(shí)， 由人工將缽苗放入苗杯中， 地輪通過多級鏈輪傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞到齒箱，齒箱中 1 組圓柱直齒輪帶動(dòng)換向錐齒輪將動(dòng)力傳遞到槽輪機(jī)構(gòu)， 槽輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)苗杯

12、進(jìn)行間歇式運(yùn)動(dòng)。當(dāng)苗杯轉(zhuǎn)到底盤缺口處時(shí)會(huì)有短暫的停頓時(shí)間， 此時(shí)放在苗杯中的缽苗順著導(dǎo)苗嘴落入移栽單體的吊籃中， 這就完成了喂苗工作。吊籃隨著移栽機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)下方， 插入覆土滾筒形成的移栽軌道，吊籃中的缽苗落入土壤中， 最后鎮(zhèn)壓輪從缽苗兩側(cè)輕輕擠壓膜面， 壓實(shí)土壤， 完成移栽工作。吊籃式移栽機(jī)通過后懸掛與拖拉機(jī)連接， 喂苗機(jī)構(gòu)與移栽機(jī)構(gòu)通過多級鏈輪傳動(dòng)和 2 組齒輪定比傳動(dòng)， 這就使移栽速度和拖拉機(jī)行駛速度始終保持一致， 保證了移栽質(zhì)

13、量。2 喂苗機(jī)構(gòu)理論設(shè)計(jì)喂苗機(jī)構(gòu)固定在移栽單體的上方， 主要由苗杯、 槽輪機(jī)構(gòu)和齒箱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成( 圖 2) 。槽輪機(jī)構(gòu)是由槽輪和圓銷組成的單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)， 又稱馬爾他機(jī)構(gòu)。 它將主動(dòng)件的連續(xù)— 7 6 3 — 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014 年第 42 卷第 5 期將式( 2) 對時(shí)間 t 求一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)， 得到槽輪的角速度 ω2 和角加速度 ξ2， 公式如下ω2 = λ( cosθ － λ)1 + λ 2 － 2λcosθω1 (

14、3)ε2 = λ( λ 2 － 1) sinθ ( 1 + λ 2 － 2λcosθ) ω 2 1 ( 4)由式( 3) 和式( 4) 可知， 當(dāng) ω1 為常數(shù)時(shí)， ω2 和 ξ2 隨撥盤的轉(zhuǎn)角 θ 變化而變化。由此可見， 槽輪在開始和終止運(yùn)動(dòng)時(shí)都存在柔性沖擊。由于 λ = sin( π/z) ， 因此由式( 3) 和式( 4)可以看出， ω2 和 ξ2 的變化取決于槽數(shù) z。由上式可知， 槽輪的槽數(shù) z 越少， ξ2 變化越劇烈; 當(dāng)

15、槽數(shù)增加時(shí)， ξ2 明顯下降; 當(dāng)槽數(shù)≥8 時(shí)， ξ2 變化緩和。3 槽輪機(jī)構(gòu)仿真分析在 Pro/E 中建立槽輪機(jī)構(gòu)的模型并進(jìn)行預(yù)裝配， 向槽為 8徑， 裝配中心距 a =67． 5 mm( 圖 4) 。首先采用無阻尼的接觸模型對槽輪進(jìn)行一次仿真， 然后提取嚙合處的轉(zhuǎn)速曲線， 并計(jì)算得到嚙合處的相對速度曲線， 取其方均根作為嚙合碰撞速度。由于槽輪機(jī)構(gòu)潤滑性能較差， 取其靜摩擦因數(shù)為 0． 1， 動(dòng)摩擦 因 數(shù) 為 0． 08; 最 大

16、靜 摩 擦 對 應(yīng) 的 相 對 滑 移 速 度 為0． 1 mm/s， 動(dòng)摩擦對應(yīng)的相對滑移速度為 1 mm/s; 取槽輪機(jī)構(gòu)的 輸 入 轉(zhuǎn) 速 為 30 r/min， 負(fù) 載 為 400 N · m。在 使 用ADAMS 進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真時(shí)， 重要之處在于如何較真實(shí)地反應(yīng)撥銷和輪槽之間的接觸力， 這取決于碰撞系數(shù)的選取 ［ 7 ］。對槽輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真分析， 得到槽輪的角速度、 角加速度曲線，如圖 5、 圖 6 所示。4 試驗(yàn)在

17、 生產(chǎn)試驗(yàn)中， 按照旱地栽植機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測 ［ 8 ］， 測試不同移栽頻率情況下吊籃式移栽機(jī)的作業(yè)性能，評定移栽質(zhì)量。為了檢驗(yàn)喂苗機(jī)構(gòu)工作性能， 于 2013 年 5 月8 日在新疆科神農(nóng)業(yè)裝備科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)車間進(jìn)行了移栽機(jī)單組喂苗試驗(yàn)。苗高 180 ～ 190 mm， 每組測試以 100株為單元， 重復(fù) 5 次。通過調(diào)整移栽單體喂苗頻率， 檢測間歇式喂苗裝置向栽植器投苗的準(zhǔn)確率， 找出喂苗準(zhǔn)確率較高的移栽頻率范圍。由表1

18、可以看出， 隨著喂苗頻率增加， 投苗準(zhǔn)確率不斷下降，當(dāng)移栽頻率高于 70 株/( min·行) 時(shí)， 投苗準(zhǔn)確率急速下降。表 1 移栽頻率與投苗準(zhǔn)確率的關(guān)系移栽頻率 ［ 株 /( min·行 ) ］ 平均失誤數(shù) ( 株) 準(zhǔn)確率 ( % )58 4 9662 5 9566 6 9470 9 9174 14 865 結(jié)論槽輪機(jī)構(gòu)在吊籃式移栽機(jī)投苗裝置中的使用， 弱化了投苗人員長時(shí)間投苗的眩暈感， 減輕了工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度

19、， 提高了工作效率和質(zhì)量; 基于 ADAMS 的運(yùn)動(dòng)仿真為機(jī)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)提供了良好的理論依據(jù); 通過移栽機(jī)單組試驗(yàn)， 得出移栽頻率取 58 ～ 66 株/( min·行) 時(shí)較為合理。參考文獻(xiàn):［ 1］ 王書建． 幾種秧苗移栽機(jī)投苗技術(shù)及其應(yīng)用［J］ ． 農(nóng)業(yè)機(jī)械，2000( 7) : 43．［ 2］ 董 鋒， 耿端陽， 汪遵元． 帶式喂入缽苗栽植機(jī)研究［ J ］ ． 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2000， 31( 2) : 42 － 4

20、5．［ 3］ 李其昀， 閘建文， 孔 卓． 滑道分缽輪式栽植器工作穩(wěn)定性的仿真分析 ［ J ］ ． 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2006， 37( 3) : 39 － 41， 49．［ 4］ 夏俊芳， 王樹才， 許綺川． 我國棉花營養(yǎng)缽移栽機(jī)械現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 ［ J ］ ． 中國農(nóng)機(jī)化， 2002( 1) : 36 － 37．［ 5］ 陳 風(fēng)， 陳永成， 王維新． 旱地移栽機(jī)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢［ J ］ ． 農(nóng)機(jī)化研究， 2005( 3) : 24 －

21、 26．［ 6］ 鄒慧君， 殷鴻梁． 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用創(chuàng)新［ M］ ． 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社， 2008: 31 － 36．［ 7］ 郭衛(wèi)東． 虛擬樣機(jī)技術(shù)與 ADAMS 應(yīng)用實(shí)例教程［ M］ ． 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社， 2008: 100 － 185．［ 8］ JB /T 10291—2013 旱地栽植機(jī)械［S］ ． 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社， 2013．— 9 6 3 — 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014 年第 42 卷第 5