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我国甘薯种植面积分布比较广,大约358万公顷。移栽作为甘薯生产中比较重要的一个环节,其用工量占生产过程总用工量的23%左右。目前我国的小苗移栽机大多是半自动移栽机,依据移栽原理的不同可以分为链夹式移栽机、挠性圆盘式移栽机、导苗管式移栽机、鸭嘴式移栽机。移栽机工作过程中,主要是通过人工分苗、投苗,再配合移栽器移栽,可以提高移栽的效率。但是大部分移栽机的取苗、夹苗机构复杂、配合较多,容易出现伤苗的情况。 本文研究了甘薯苗自身特性以及现有移栽机的特点之后,结合甘薯栽插特性提出了一种卧式送苗移栽方案,以卧式送苗为基本原理,设计了一种卧式输送带式移栽机,移栽机主要由自动出盘分苗机构、“杠杆式”自动扣盘机构、自动移栽机构等组成,利用机械分苗代替人工分苗,克服了人工分苗速率低、劳动强度大的缺点,提高移栽机的移栽效率。主要研究内容如下: 1)甘薯苗特性的测量。测量甘薯苗的长、叶宽、质量等特性,通过斜板法试验研究甘薯苗与不锈钢板之间的摩擦系数以及薯苗稳定滑落时不锈钢板的倾角。依据试验结果确定在移栽机设计时参考的薯苗特性参数分别是体长240mm、叶宽80mm、质量10g、与不锈钢板的摩擦系数为0.53,稳定滑落时,不锈钢板的倾角为36°。根据薯苗移栽的农艺情况确定薯苗移栽时的株距为200mm~300mm,行距为800mm,薯苗倾角为45°左右。 2)三维仿真模型的建立。研究现有几种移栽机,常用的链夹式移栽机工作时会伤苗,需要工人手工分苗,劳动强度大等问题。结合甘薯苗移栽的园艺特性确定了基于输送带送苗的“弹夹式”出盘、扣盘分苗方案,建立基于Solidworks卧式输送带式移栽机三维仿真模型。 3)出盘、扣盘分析。对“弹夹式”自动出盘机构的出盘动作进行力学分析,最底部的苗盘被推出来时需要300N左右的力。将空间五杆机构转化为平面六杆机构进行分析,当扣盘架翻转45°~90°时,驱动杆件需要转动26.4°~58.7°。 4)甘薯苗入土过程的分析。对薯苗离开输送带落到取苗板之后的运动状态进行分析,薯苗在取苗板上做加速运动,离开取苗板之后薯苗在水平方向的速度0.21m/s,竖直方向的速度为2.08m/s,继续抛落进入苗沟时,由于扶苗板的作用,薯苗的根部先落地,头部后落地。薯苗与苗沟法线夹角为7.97°,入土状态不会影响薯苗生长。 5)整机稳定性分析。当左右平移换苗架装置最右边的苗架处于工作状态时,移栽机重心在x轴上相对于对称位置偏移96mm,依据刚性汽车准静态侧翻理论,此时内侧支撑轮对地面的压力为9018N>>0,不会出现侧翻的危险。对支撑架进行有限元分析,发现在支撑的位置会出现应力集中,最大应力达到7.05MPa,超过了材料的屈服极限,需要在这个位置进行加强,而位移变形最大达到143mm,为了工作可靠,需要加强支架。