新型自动制钵机自动取土机构的研究与设计

【摘要】营养钵育苗技术因具有种苗健壮、田间整齐度好、移栽成活率高等优点被广泛用于花卉、蔬菜、棉花等作物移栽上。制钵机是将营养土压制成一定形状、强度的钵体的一种农业机具。但目前制钵机基本都是固定式，需人工装土、移钵、排钵，劳动强度高且生产效率低。为此，本文对移动式自动制钵机进行了探讨，提出了一种可在大棚或田间自走的新型自动制钵机，其自动取土机构是将田中旋耕后的营养土进行自动收集并输送到制钵土箱的机构，是该新型制钵机的核心机构之一，其性能直接影响整机的成败。故本文进行了详细地研究，主要研究内容与结果如下：1.对自动取土机构进行理论分析，建立抛土刀、被抛营养土的运动学和动力学模型，确定抛刀切土、抛土过程中的主要工作参数并推导其方程，基于MATLAB编程分析摩擦系数μ24、加速度a24、抛刀刀柄与刀口切线夹角γ、抛刀转速ω等参数对被抛营养土运动特性的影响。研究发现：（1）当ω大于12rad/s时，营养土可在刀轴正上方90度位置附近被抛出刀片，抛出轨迹和水平位移s满足输送机构要求；（2）当ω在6～12rad/s之间时，被抛营养土加速度a24增加缓慢；（3）当ω大于12rad/s后，a24快速增加，且a24大于10m/s2。2．对抛土运动进行数值模拟和模拟结果分析，建立营养土与抛刀的数值模型，分析营养土的特性，模拟表明，当ω=13.35rad/s,νm=0.06m/s,t=0.5s时，（1）单把抛刀受到的最大压强为0.217MPa，此时抛刀还处于挖土阶段；（2）在一个旋抛周期内，功耗约为40J，最大功率为0.17kw，最大功率出现在抛刀开始进入空行程阶段；（3）营养土被旋抛的距离足够远，符合输送带输送要求。3.提出了营养土变速旋抛机构，对该机构抛土运动进行了数值模拟。当变速旋抛机构中主动椭圆齿轮的转速设为11rad/s时，数值模拟的结果为，（1）单把抛刀受到的最大压强为0.135MPa，此时抛刀还处于挖土阶段；（2）在一个旋抛周期内，功耗约为38J，最大功率为0.16kw，最大功率出现在抛刀开始空行程阶段；（3）营养土被旋抛的距离足够远，符合输送带输送要求。4.对自动取土机构试验台进行了三维建模、虚拟装配和干涉检验，研制了抛土试验台，进行了初步试验。试验结果表明，抛刀旋抛营养土的方案是可行的。
【作者】卢志达；
【导师】张国凤；
【作者基本信息】浙江理工大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】制钵机；自动取土机构；运动学分析；数值模拟；样机试验；

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