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柑橘是日常生活中人们最喜欢的水果之一。柑橘不仅味道酸甜可口,而且营养丰富,富含大量人类所需元素,极具药用价值。目前对于柑橘的需求量日益增加,柑橘种植面积不断扩大,一般育苗企业年育苗量为50万-100万株,但黄龙病等病害导致大量的染病果树被迫砍伐,因此,急需繁育大量苗木。而现在向大苗钵内装土和栽入柑橘砧木苗的工作依然由人工来完成,人工作业的劳动强度高、效率低,柑橘砧木苗移栽机械化迫在眉睫。本团队已经完成每个大苗钵3kg装土运输机器的研制,本研究拟解决柑橘砧木苗人工移栽至大苗钵中的工作效率低、劳动重复量大及人力、成本高等问题,设计并试制了柑橘大苗钵砧木苗移栽机。主要研究工作如下:
(1)柑橘大苗钵砧木苗人力移栽机整体结构设计。根据育苗棚内大苗钵排列方式等移栽条件,确定了移栽机的工作方式及工作原理,设计了适用于大苗钵内一次移栽2排,每排7钵的人力移栽机整体结构,阐述了整机及各部件的工作原理。
(2)运动机构的设计。为了实现移栽器入土成穴、自动覆土及移栽器提升离开已栽苗等复杂运动过程,结合移栽农艺需要,设计了多杆、滑道及弹簧等机械运动机构,并通过Adams运动学分析软件对运动及其联动机构进行运动学分析与仿真,确定了移栽机的工作可行性。实现了移栽筒架下降时,联动板同时下降,移栽器闭合入土;移栽筒架上升时,通过两个触发点的作用,使联动板带动三角爪逐渐打开完成覆土,此后移栽筒架与联动板同时上升到上止点时,三角爪闭合,同时移栽筒架停止运动复位。
(3)移栽部件的设计及优化。移栽部件选择易入土、自动覆土能力强的三开合式三角爪移栽器,确定了开合叶片所围成的椎体高度为70mm,直径为51mm。利用ANSYS有限元静力学仿真校核材料强度,并对材料厚度进行响应曲面分析及优化。通过Adams运动学仿真软件建立了联动结构的参数化模型,开展了零部件结构参数和作业参数的匹配分析。结果为联动板移动距离3.78mm时,入土叶片可以打开,进而确定移栽筒的长度为100mm,同时在移栽筒的上方增加漏斗状导苗筒。
(4)机架的设计及优化。移栽筒架用来固定移栽筒,保证移栽筒能够一致且稳定运动。通过ANSYS有限元分析软件对机架的工作强度进行校核,并对机架的材料尺寸进行优化。通过重心的计算确定机器稳定性,确定了移栽机工作性能的可行性。通过已设计的筒架、移栽部件及传动装置等零部件选择移栽机3处所需复位弹簧,并设计便于在育苗棚内行走转弯的行走装置。
(5)移栽机的试制及改进。对移栽机的标准件进行采购,机架及行走、联接部件加工,组装样机及调试,然后对样机进行功能检验。检验结果良好,满足了移栽砧木苗的直立度、自动覆土等设计要求。
(1)柑橘大苗钵砧木苗人力移栽机整体结构设计。根据育苗棚内大苗钵排列方式等移栽条件,确定了移栽机的工作方式及工作原理,设计了适用于大苗钵内一次移栽2排,每排7钵的人力移栽机整体结构,阐述了整机及各部件的工作原理。
(2)运动机构的设计。为了实现移栽器入土成穴、自动覆土及移栽器提升离开已栽苗等复杂运动过程,结合移栽农艺需要,设计了多杆、滑道及弹簧等机械运动机构,并通过Adams运动学分析软件对运动及其联动机构进行运动学分析与仿真,确定了移栽机的工作可行性。实现了移栽筒架下降时,联动板同时下降,移栽器闭合入土;移栽筒架上升时,通过两个触发点的作用,使联动板带动三角爪逐渐打开完成覆土,此后移栽筒架与联动板同时上升到上止点时,三角爪闭合,同时移栽筒架停止运动复位。
(3)移栽部件的设计及优化。移栽部件选择易入土、自动覆土能力强的三开合式三角爪移栽器,确定了开合叶片所围成的椎体高度为70mm,直径为51mm。利用ANSYS有限元静力学仿真校核材料强度,并对材料厚度进行响应曲面分析及优化。通过Adams运动学仿真软件建立了联动结构的参数化模型,开展了零部件结构参数和作业参数的匹配分析。结果为联动板移动距离3.78mm时,入土叶片可以打开,进而确定移栽筒的长度为100mm,同时在移栽筒的上方增加漏斗状导苗筒。
(4)机架的设计及优化。移栽筒架用来固定移栽筒,保证移栽筒能够一致且稳定运动。通过ANSYS有限元分析软件对机架的工作强度进行校核,并对机架的材料尺寸进行优化。通过重心的计算确定机器稳定性,确定了移栽机工作性能的可行性。通过已设计的筒架、移栽部件及传动装置等零部件选择移栽机3处所需复位弹簧,并设计便于在育苗棚内行走转弯的行走装置。
(5)移栽机的试制及改进。对移栽机的标准件进行采购,机架及行走、联接部件加工,组装样机及调试,然后对样机进行功能检验。检验结果良好,满足了移栽砧木苗的直立度、自动覆土等设计要求。