基于钵苗直立度的膜上移栽栽植机理与试验研究

Aiming at the transplanter planting on membrane exist seedling erectness degree low, and film damaged seriously , can not adapt to the current situation of membrane planting.The project by planting mouth type widely used on transplanting mechanism as the research object. Experiment and theory studies as following:① The numerical simulation and analysis of motion trajectory of seedling and collision on planting mouth wall, research seedling motion law in planting mouth based on physical and mechanical properties of seedling pot;②Study on the influence of the structure parameters, working parameters on the penetrating performance, Anagata and earth volume, the establishment of planting planting nozzle parameters and mathematical model of the relationship between the cave quality, study on the influence factors of seedling erect degree; ③Study on under the planting mouth in different structure, material, the penetration angle, velocity, impact force, the force and deformation and damage degree of film mouth , explore the key factors caused film breakage;④ Research the motion law of the seedling from touching soil to bouncing stop, research the press wheel mounting angle and the thickness of covering soil effects on seedling erect degree and their mathematical models; Comprehensive seedling higher upright degree, film damage small and high efficiency target factors, establish the relation model of the objective factors and the main influence factors, optimize parameters and experimental verification, so as to provide theoretical basis for the research and development transplanting adapt to plant on membrane.

针对目前移栽机膜上栽植存在钵苗直立度低、地膜破损严重，不能适应膜上栽植的现状，本项目以广泛使用的鸭嘴式栽植机构为研究对象，利用理论分析与试验结合进行了以下研究：①数值模拟与分析钵苗的运动轨迹和与栽植嘴内壁的碰撞过程，在对钵苗物理机械特性研究的基础上，研究钵苗在栽植嘴中运动规律；②研究栽植嘴结构参数、工作参数对入土性能、穴形及动土量的影响,建立栽植嘴参数与成穴质量间关系的数学模型，研究影响钵苗直立度的因素；③研究栽植嘴在不同结构、材料、入土角度、运动速度、冲击力作用方式下膜口的受力变形和损伤程度，探寻引起地膜破损的关键因素。④研究钵苗从触土到停止弹跳的运动规律，研究镇压轮安装角度与覆土厚度对钵苗直立度的影响并建数学模型。综合钵苗直立度高、地膜破损小和效率高等目标因素，建立目标因素与主要影响因素的关系模型，进行参数优化与试验验证，从而为研发适应膜上栽植的移栽机械提供理论依据。

针对膜上移栽存在钵苗直立度低和地膜损伤以及漏栽的问题，本项目提出通过保证理想的栽植嘴运动姿态、植苗轨迹来提高钵苗的直立度和降低地膜损伤率的新思路，进行了膜上钵苗自动移栽技术与装置的研究，研究理论和方法对膜上移栽技术的发展具有重要的科学意义和应用前景。结论如下：.1）分析取苗夹片对钵体夹持的力学特性，获取影响取投苗成功率的因素：取苗夹片对钵体夹持面积、夹持力、钵体基质湿度、基质配比及取苗夹片对钵体夹持角度。钵体抗压缩试验表明：钵体基质配比（珍珠岩：砾石：泥炭）为1:1:2，钵体含水率72%，两取苗夹片对钵体夹持角度14°，有利于减小移栽中钵体破损。栽植鸭嘴接苗过程中苗钵碰撞力学参数优选结果：取苗夹片插入穴孔深度35mm，取苗夹片对钵体的夹持角度14°，投苗点与栽植鸭嘴接苗碰撞点高度90mm，栽植鸭嘴锥角38°。.2）提出了“梭形”植苗轨迹，构建行星轮系五杆栽植机构模型；确定影响机构运动轨迹的参数，优化栽植机构的最佳参数组合为: 太阳轮与行星轮中心距lOA=61 mm，连杆AB长度lAB= 96 mm，连杆BC长度lBC= 176 mm，摆杆长度lCD= 65 mm,机架固定位置点D点坐标:xD=155mm, yD=10mm，机构具有理想的“梭形”静轨迹，轨迹高度290mm，出土与入土植苗轨迹重叠，实现有效零速植苗，穴口直径小仅为65mm，有利于保证钵苗直立度。.3）针对鸭嘴开合控制机构中高副关节长时间磨损导致鸭嘴开合角度变小、钵苗无法落入植苗穴孔造成漏栽的问题，研究将高副产生的微小位移融入相邻低副关节尺寸的方法，确定微小位移融入关节与融入量，消除鸭嘴开合控制机构张角误差。.4）以钵体基质配比（珍珠岩：砾石：泥炭）1:1:2，含水率72%，取苗夹片插入穴孔深度35mm，取苗夹片对钵体夹持角度14°，投苗点与接苗碰撞点高度90mm，鸭嘴锥角38°为优选参数，试验结果：植苗频率为50株/min 时，取苗、投苗成功率分别为93.16%和93.42%，回带率仅为1.31，基质损伤率为1.57%。.5）虚拟样机仿真与台架高速摄影表明该栽植机构有理想的“梭形”静轨迹，能实现有效零速度植苗。移栽机作业性能试验结果：最佳植苗频率是50株/min，钵苗移栽合格率高达94.56%，漏苗率2.07%，露苗率1.67%，钵苗直立度高达98.31%，且地膜破损程度最低，具有较好的作业性能。