南京农业大学郑恩来教授等:设施菊花移栽机三针式聚心取苗爪性能分析与优化

为解决设施菊花移栽机在取苗过程中抓取不稳、穴苗损伤严重等难题，该研究设计了一种三针式聚心取苗爪。首先，针对传统穴苗模型多以穴苗基质为研究对象，通常忽略根系的紧固作用，基于L系统理论生成了菊花穴苗三维复杂根系模型。然后，基于离散元-多体动力学理论，构建了穴苗复杂根系-基质-取苗爪的EDEM-RecurDyn耦合模型，并在通过取苗试验验证所提模型有效性的基础上，分析了不同针型结构、取苗深度、取苗速度以及推板行程等关键因素对菊花穴苗力学特性与损伤程度的影响规律。最后，以取苗深度、取苗速度和推板行程为设计变量，基于响应面法构建了穴苗的破碎率与穴苗完整度的多元回归方程，确定了取苗爪的最佳工作参数，并通过田间试验验证了优化结果的有效性。

研究结果表明，取苗深度、取苗速度和推板行程都对菊花穴苗损伤有显著影响，且当取苗深度为20 mm、取苗速度为200 mm/s、推板行程为5 mm时，菊花穴苗完整度最优，此时取苗成功率为84.3%、穴苗基质完整度可达93.10%。研究结果可为菊花移栽机自动取苗机构的设计提供参考。