同步膜上开孔插秧装置运动学仿真与参数优化试验.pdfVIP

第 32 卷 第 11 期 农 业 工 程 学 报 Vol.32 No.11 2016 年 6 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2016 25 同步膜上开孔插秧装置运动学仿真与参数优化试验 陈海涛，赵 阳，侯守印，从光波，徐 源 （东北农业大学工程学院，哈尔滨 150030） 摘 要：为解决秸秆基纤维地膜敷设后直接插秧造成的秧苗根系损伤的问题，设计了一种同步膜上开孔插秧装置，并对 装置进行运动学仿真分析及试验研究。根据秧针尖点与纵向开孔刀尖点轨迹方程，通过数学模型推导计算，从理论上分 析装置设计的可行性，应用 ADAMS 进行了运动仿真，得到秧针及纵向开口刀关键点的运动轨迹，应用三因素三水平虚 拟正交试验方法，以分插机构旋转速度、纵向开孔刀长度、纵向开孔刀与秧针夹角为影响因子，以膜孔长度、膜孔与秧 针偏差为响应函数，对纵向开孔刀的结构参数进行优化试验研究及试验台验证。结果表明：当作业速度≤1.4 m/s，在 120、 140 和 160 mm 3 种株距条件下，纵向开孔刀长为 65 mm、纵向开孔刀与秧针夹角为 0°时，所开膜孔长度为 31.8～42 mm， 膜孔与穴口偏差 0.21～0.78 mm，膜孔合格率达 92%以上。研究结果为水稻秸秆基纤维地膜敷设插秧机同步膜上开孔装置 的设计提供了参考。 关键词：农业机械；优化；运动学；正交试验；覆膜插秧机；同步膜上开孔装置；水稻 doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.11.004 中图分类号：S223.91+2 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2016)-11-0025-06 陈海涛，赵 阳，侯守印，从光波，徐 源. 同步膜上开孔插秧装置运动学仿真与参数优化试验[J]. 农业工程学报，2016， 32(11)：25－30. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.11.004 Chen Haitao, Zhao Yang, Hou Shouyin, Cong Guangbo, Xu Yuan. Kinematics simulation and parameter optimization experiment for transplanting synchronous puncher[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(11): 25 － 30. (in Chinese with English abstract) doi ： 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.11.004 0 引 言 水稻覆膜栽培技术解决了有机稻米生产过程中的除 草难题[1-3]。应用秸秆基纤维地膜覆盖种植不仅能起到节 水、抑草、增产的效果，而且在水稻收获之前地膜完全 降解，无残留，避免环境污染[4]。覆膜插秧机械化是实现 高质、高效覆膜插秧栽培技术的关键环节。国外对于覆 膜水稻栽培的研究较早，在上世纪 90 年代末已有配套机 具出现[1,3,5-7]。国内的研究多集中在农学与农艺方面，覆 膜栽培水稻的优势已被广泛认可，不过覆膜插秧机械还 不成熟[8-9]。现有国内外研究成果已实现覆膜、插秧一次 作业完成，但通过插秧爪直接划开地膜栽植秧苗会造成 本已受损根系的二次损伤，延长返青时间，甚至发生死 苗现象[10]。现有提及插秧前膜上开孔的机型均采用带打 孔钉或切膜刀轴辊的方式预先打出膜孔，但由于切膜刀轴 辊与地膜之间存在相对滑动，使所开膜孔与穴口产生偏差 错位，后续栽植秧苗时依然存在伤苗伤根的现象[11-13]。因 此，同步膜上开孔插秧装置是保证膜孔规整，减轻秧苗 根系受损的关键。 本文通过理论分析及虚拟仿真，利用正交试验优化 收稿日期：2015-12-15 修订日期：2016-03-26 基金项目：“十二五”科技支撑计划课题“秸秆基农用膜成型工艺与设备研 究”（2012BAD32B02-5） 作者简介