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链夹式大葱移栽机的设计开题报告
文章来源:www.biyezuopin.cc   发布者:学生毕业作品网站  

一、本课题来源及研究的目的和意义

大葱在我国已有3000多年的栽植历史,大葱富含多种微量元素,有特殊的辛辣味道,具

良好的调味和医疗功效。大葱在我国不仅栽植历史悠久,而且栽植面积大,尤其是在我国北方,形成了许多具有地方特色、全国知名的大葱品种,其中较为著名的有天津的高脚白、陕西的赤水孤葱以及山东章丘的大梧桐等。随着国家对“三农”问题的关注度越来越大,以及农业种植结构的调整,许多地方将大葱种植作为特色产业发展,使得大葱的种植面积进一步扩大,如山东章丘、天津宝坻和安徽临泉等地区的大葱种植面积甚至超过10万亩。而且大葱的种植是在6至7月份,天气炎热,人工作业环境差,效率低。所以农民对实现大葱移栽机械化的要求越来越迫切,同时对移栽机的性能要求也越来越高,因此设计一款高性能的大葱移栽机对实现农业机械化有着十分重要的意义。可以提高大葱栽植过程中人力和物力资源的利用率,降低成本,同时也提高了劳动生产率和大葱栽植质量。

二、本课题所涉及的问题在国内(外)研究现状及分析

对于移栽机的研究无论是国外还是国内都取得了一定的研究成果。目前,市面上流行的移栽机有吊杯式、导苗管式、挠性圆盘式以及链夹式。任何一种移栽机都有其自身的特点,能够适应某种或某些作物的移栽,但是都不具有普遍使用性。目前国内现有的移栽机主要适用于玉米、棉花、烟苗等大株距、小株高作物移栽。对于大葱移栽机,国内研究较少,国外研究主要在日本,日本的大葱移栽机产品需要与相应的农艺相配合,不适应我国大田育苗的现状。

1.吊杯式移栽机

吊杯式移栽机,如图2-1所示,主要由栽植圆盘、偏心圆盘、导轨、吊杯等组成。作业时,吊杯始终垂直地面,并随着圆盘转动,当吊杯转动到上部时,人工将秧苗放入吊杯中,当转动到预定位置时,吊杯底部的鸭嘴在导轨的作用下被压开,秧苗落入穴内,随后覆土镇压装置进行覆土镇压,完成栽植。吊杯脱离导轨后,在弹簧的作用下重新闭合,以此循环。吊杯式移栽机在栽植过程中使秧苗不受冲击,            图2-1吊杯式移栽机

但喂苗速度低,适合适合于株距较大的钵苗移栽。

2.导苗管式移栽机

导苗管式移栽机,如图2-2所示,主要由喂入器、导苗管、扶苗器、开沟器、覆土镇压轮和苗架等组成。作业时,人工将秧苗投入到喂入器的喂苗筒内,当喂苗筒转到导苗管的上方时,活门打开,秧苗依靠自身重力作用,落入导苗管内,由导苗管将秧苗引入苗沟内,通过扶苗器的作用,秧苗保持直立状态,然后覆土镇压,完成栽植。导苗管式移栽机不伤苗、较好保持秧苗移栽后的直立性,栽植频率在 40~60 株/min。

图2-2导苗管式移栽机                                图2-3挠性圆盘式式移栽机

3.挠性圆盘式移栽机

挠盘式移栽机,如图2-3所示,主要由供苗输送带、挠性盘、镇压轮、以及传动系统组成。作业时,人工将秧苗放入供苗输送带上,供苗输送带上等距安装橡胶块。输送带将秧苗味入挠盘内,秧苗随挠盘旋转到合适位置,挠盘打开,秧苗进去开好的沟内,然后覆土镇压,完成栽植。挠盘式移栽机对秧苗株距的适应性较好,但栽植深度不稳定,无法保证秧苗的高直立性。

4.链夹式移栽机

链夹式移栽机,如图2-4所示,主要由机架、导轨、苗夹、镇压轮等组成。作业时,人工将秧苗放到苗夹上,秧苗被苗夹夹持,在链条带动下转动,当秧苗转至苗沟时,苗夹在导轨作用下被打开,秧苗落入苗沟中,然后覆土镇压,完成栽植。现有的链夹式移栽机栽植株距准确,栽植后秧苗的直立度较好,喂苗送苗稳定可靠。但零速投苗效果不好,易伤苗,容易造成秧苗的漏栽。

图2-4链夹式移栽机

三、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析

1. 任务要求:大葱栽植深度较深一般为 15cm 左右,并在后期进行层层覆土,葱白的质量直接影响大葱的质量,因此要杜绝葱苗移栽时窝根。国内虽也有对大葱移栽机的研制,但是葱苗入沟时不能保证零速投苗,会造成葱苗的倾斜、窝根,直接影响大葱的质量。因此,根据以上大葱移栽的特性,设计了一款链夹式大葱移栽机。

2.可行性分析:

(1)移栽机的整体机构设计,为了实现大葱移栽时的零速投苗,选择合适的传动方案,进行理论计算。

(2)移栽机核心部分为喂苗和投苗机构两个部分,输送链的运行平稳性直接影响到苗夹取苗的准确性。

(3)对于移栽机主要的零部件进行动力学分析,如苗夹、开沟器、夹紧导轨、限位导轨等,保证机构设计的合理性。

(4)根据分析结果,对方案进行改善,进行样机试制,进行田间试验。

四、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路

本课题研究的重点是投苗机构:主要问题是“零速投苗”。对于大葱特殊的要求:高直立性、小株距、覆土深等,设计了链夹式大葱移栽机,包括四部分:喂苗机构、投苗机构、机架和传动系统。

1. 喂苗机构:该机构主要部分是输送带和苗槽,输送带根据移栽作业要求设计合理,苗槽安装在输送带上,大葱移栽的株距等于苗槽之间的距离。该装置主要起到一个衔接作用,操作人员将盛放在苗箱中的裸葱苗一棵一棵放入每个苗槽之中,葱苗随着苗槽由水平转为竖直运动,到达合适位置后,被安装在投苗机构的苗夹夹取。

2. 投苗机构:该机构主要包括限位导轨、夹紧导轨、苗夹和输送带。苗夹安装在输送带的每个链节上,其间距等于苗槽的间距即大葱株距,限位导轨主要对链条摆动起到限制作用。夹紧导轨主要控制苗夹的开闭,通过两导轨之间的距离来实现苗夹进入夹紧导轨后逐渐闭合,夹紧葱苗,然后在合适的位置逐渐打开完成投苗。夹紧导轨使苗夹逐渐闭合,是为了避免葱苗被夹取时造成的损伤,同时也减小了由于突变引起的机构运动冲击。

通过对喂苗机构和投苗机构的合理设计和安装,实现苗夹在竖直方向,与对应的苗槽高度一致,保证准确夹取苗槽中的葱苗;在喂苗机构、投苗机构和拖拉机之间通过合理的传动方案,实现苗夹和苗槽在竖直方向运动的同步,以及苗夹在作水平方向运动时速度与移栽机前进的速度大小相等、方向相反,实现零速投苗。

操作人员向苗槽放苗是在苗槽的水平运动段,随即苗槽转为竖直运动,当葱苗随着苗槽转为竖直运动后,相应的苗夹也进入竖直轨道,在适当位置,苗夹逐渐夹紧,夹住对应苗槽中的葱苗。喂苗机构和投苗机构的继续运动,当苗槽的运动方向偏离竖直运动时,葱苗和苗槽分离。苗夹随投苗输送带继续运动,当苗夹转过90°后,转为水平运动,其速度与移栽机前进的速度大小相等、方向相反,实现在一段时间内的葱苗相对于地面速度为零,在这期间完成对葱苗的覆土和镇压,之后苗夹在夹紧导轨的控制下,逐渐打开放开葱苗。由于苗夹作水平运动有一个时间段,覆土镇压装置有充分时间在葱苗相对地面速度为零的情况下对葱苗覆土压实,因此移栽后的葱苗直立性好、株距均匀等。

五、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法
  1.  利用万方数据库和中国知网查阅相关资料,了解大葱移栽机的发展现状。
  2.  确定设计方案。
 3.  查阅相关资料,了解大葱移栽机,以确定方案中所需的机构。
 4.  遇到关键性的问题向老师请教。
 5.  利用二维软件CAD、SW软件绘制三维装配图和零件图。
 6.  参考资料中的计算方法及公式等进行计算校核。

六、完成本课题的工作方案及进度计划
   第1周—第2周     通过查找文献资料,了解发展现状。
   第3周—第4周     设计总体方案。
   第5周—第9周      结构进行具体设计。
   第10周—第13周     撰写设计说明书,对部分问题修改、调整。
   第14周               整理资料准备答辩。

七、主要参考文献

[1]  黄于明,赵章忠编著.葱蒜类蔬菜栽培技术[M].上海科学技术出版社,1996.

[2]  蹼良贵,纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2001.6.

[3]  成人先.机械设计手册第 3 卷[M].北京:机械工业出版社,2008.1.

[4]  李宝筏.农业机械学[M].北京:中国农业大学出版社,2003.7.

[5]  哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学第六版[M].北京:高等教育出版社,2002.

[6]  杨可桢,程光蕴,李仲生.机械设计基础第五版[M].北京:高等教育出版社,2007.

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[13] 潘启明.杨树速丰林扦插作业技术装备的设计与研究[D].东北林业大学,2010.

[14] 肖卫兵.烟草移栽机栽植器的设计与试验研究[D].湖南农业大学,2010.

[15] 胡军.挠性圆盘式大葱移栽机的优化设计与试验研究[D].中国农业大学,2003.

[16] 章世秀.油菜移栽机的研制[D].南京农业大学,2009.

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