玉米移栽植质钵育栽培技术是解决北方寒地玉米种植品质和产量的有效途径之一,但目前的育苗载体与玉米植质钵育育苗栽植技术适应性较差。因此,本文根据玉米移栽植质钵育栽植技术发展需求,研究设计了玉米移栽植质钵育秧盘,利用理论分析、建模仿真和试验研究的方法,从钵盘的设计制备、压缩成型、干燥固化成型和力学性能等方面进行了较为深入的研究与探索。(1)根据玉米移栽植质钵育栽培技术对钵育秧盘的农艺要求,以及机械化栽植作业的需求,研究确定制备植质钵盘的主要材料及其他辅助材料,根据制备钵盘物料的性质,通过对比分析的方法确定制备钵盘的设备,设计制备的工艺流程。(2)研究钵盘的设计思路,对玉米植质钵育秧盘整体结构进行设计,利用UG NX8.0软件建立钵盘成型模具三维模型,通过UG应用中的NX NASTRAN和ANSYS求解器,对模具成型部件进行有限元仿真分析,进行钵盘成型模具加工制造以及与成型设备的配套连接。(3)综合分析生物质物料热压成型和粉粒体物料常温高压成型机理,研究钵盘物料压缩成型过程,建立钵盘成型物料实际压缩状态下的蠕变方程和三维状态下钵盘物料压缩成型时的粘弹塑性轴向应变表达式,揭示钵盘压缩成型机理,分析确定能够评价钵盘性能的评价指标。利用PROE软件建立钵盘三维模型,ANSYS WORKBENCH模块进行钵盘应力和变形情况仿真分析,确定移栽时切割钵盘的位置和切刀结构,获得较佳的切割效果。(4)选取制备钵盘物料所占质量比为因素进行钵盘成分配比单因素试验,分析其对钵盘成型率、断裂率、抗弯强度、抗压强度、最大剪切力和膨胀率的影响。在单因素试验研究结果的基础上选取钵盘成型压力、钵盘合成物料中水稻秸秆和增强基质的质量比为因素,以钵盘成型率、膨胀率、抗弯强度、钵盘的剪切力为性能指标,进行三因素五水平的二次正交旋转组合试验。建立回归方程,分析各因素对性能指标的影响,进而得出影响性能指标的主次因素,通过主目标函数法,利用Design-Expert Version 8.0.5软件,对性能指标的回归方程进行优化分析,获得较佳参数组合,并针对玉米育苗及移栽要求验证钵盘的性能指标。(5)对过热蒸汽干燥固化钵盘的传热传质机理、过热蒸汽干燥固化钵盘的干燥曲线方程和干燥凝结段的动力学特性进行理论分析,揭示钵盘干燥固化成型机理。在此基础上,选取干燥时间、蒸汽温度和过热蒸汽质量流量为因素进行单因素试验,分析其对钵盘干强度、湿强度和干燥速率的影响。然后选取干燥时间、过热蒸汽温度和过热蒸汽质量流量为因素,以钵盘干强度、湿强度和湿基含水率为性能指标,设计三因素五水平的正交旋转组合试验。通过建立各因素与钵盘性能指标的回归方程,分析钵盘性能指标受各因素的影响规律,得出影响性能指标的主次因素,通过主目标函数法,利用Design-Expert Version 8.0.5软件,对性能指标的回归方程进行优化分析,获得较佳参数组合,并对钵盘性能指标进行试验验证。(6)测试钵盘在切割速率下剪切力学性能变化情况,获得在同一切割速率下不同秸秆质量比钵盘剪切力学性能变化规律,在不同切割速率下同一秸秆质量比钵盘剪切力学性能变化规律,钵盘制备和使用中三个阶段点时剪切力学性能变化规律,为移栽机回转器的运动参数设计提供一定的理论依据。通过育苗移栽试验,验证所研制的钵盘的育苗质量和移栽效果。