【论文精选】河南农业大学董奥辉,田辉,等:全自动移栽机送苗装置的优化设计与试验

随着中国蔬菜种植面积的不断增加，传统种植方式已经难以适应种植需求。育苗移栽是一种省时省力的种植方法，能够提高幼苗成活率，增强蔬菜品质，提高蔬菜产量，但是受国内现有移栽技术的影响，还存在诸多问题。

在秧苗移栽过程中，送苗的精准与否是决定移栽质量的关键因素。欧美等国移栽机向大型化自动化发展，且造价较高，并不适用于地形复杂的作业区域；日韩等国移栽机向小型机械化发展，结构复杂，维修成本较高。

中国目前市场上常见的移栽机是半自动移栽机，通过人工送苗，时常会面临效率低、质量不一等情况；少量全自动移栽机仅适用于软质苗盘，对苗盘规格要求较高，由于泡沫苗盘其不可弯曲等特性，市场上并没有适用于硬质苗盘的全自动移栽机。

本研究结合秧苗移栽工作的特性，设计了钵苗自动输送装置，该装置由气缸推动棘轮实现送苗间歇往复运动，以解决目前硬质苗盘自动送苗技术不成熟、苗盘定位不精准以及送苗效率低等问题。

为了实现对硬质苗盘的输送，本研究设计龙门架全自动移栽机。龙门架全自动移栽机由龙门架、无杆气缸、取苗装置、送苗装置等组成。取苗装置固定在龙门架上，取苗装置能够通过无杆气缸进行前后左右移动，传动带固定在右方。送苗装置总体结构主要包括纵向输送机构，传送带机构和定位机构。

纵向输送机构采用气缸推动棘轮实现间歇往复运动，主要由滚筒连杆、气缸连杆、主动棘爪、止动棘爪、棘轮、滚筒轴、可调行程气缸、连接件、气缸支架、行程控制螺母组成。纵向输送机构采用偏置曲柄滑块机构，棘轮、滚筒连杆可以看作曲柄，气缸杆可以看作滑块，气缸连杆两端分别连接滚筒连杆和气缸杆。

本研究采用adams对纵向输送机构进行动力学仿真分析，在气缸杆行程一定时，分析棘轮稳定时的角位移和角速度变化，以及棘爪走过齿数变化，验证纵向输送机构的结构合理性和送苗准确性。

在仿真过程中，为了消除误差，需要气缸行程增加一个单齿行程，并在主动棘爪处添加扭簧，使主动棘爪紧压棘轮，能够在主动棘爪回退时带动棘轮回退，保证止动棘爪贴合棘齿。

对纵向输送机构进行了结构简化，采用SolidWorks对纵向输送机构简化模型进行三维模型建立，并进行模拟。根据研究结果，对输送装置关键零部件进行加工和装配。将自动送苗机构固定在牵引式移栽机上，配合龙门架全自动移栽机进行移栽作业试验。试验对象为蔬菜穴盘，规格为8穴×17穴，330 mm×660 mm。以送苗精度为试验指标来验证钵苗输送装置的可行性。

优化后的纵向输送机构气缸行程为73.80 mm，角位移为48°，棘轮齿数为60；优化后的仿真结果表明，单次输送，气缸推动棘爪走过8个齿，棘轮转动角度为48°，连续输送时，误差控制在允许范围内。对送苗装置进行输送试验，得到机器的平均送苗精度达98.90%，单次送苗最大误差为-0.91 mm，单盘累计误差最大为-2.48 mm。优化后的送苗装置能够完成硬质苗盘钵苗自动输送任务，误差控制在允许范围内，能够实现精准送苗，满足农业生产需求。