水稻移栽机有序行抛机构的虚拟研究
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摘要
水稻机械行栽技术具有浅栽、秧苗无返青期等诸多使水稻增产的优点，而且克服了水稻抛秧所产生的秧苗杂乱无序、疏密不均、后续工作困难以及不适合较小田块作业等弊端。因此，该技术的推广应用有着广阔的前景。2ZB-8小型水稻移栽机是适用于丘陵地区的小型水稻行栽机械，在实际应用中，该机存在各行摆秧量不一致，摆秧不够均匀等问题，因此，有必要对其核心工作部件—有序行抛机构进行虚拟研究，以提高整机的工作性能。
本文测定了三种土壤钵苗的主要特征参数，并根据这些参数建立了水稻钵苗的虚拟模型；分析了影响有序行抛机构工作性能的主要参数，构建了有序行抛机构的参数化虚拟模型，并通过物理试验和仿真试验结果的对比，对虚拟模型进行了精度验证；通过正交仿真试验研究，对有序行抛机构进行了优化。优化结果表明：(1)当分行板水平倾角为45°，夹角为90°时，分行板的工作性能较好。(2)喂秧斗斗口宽度为80mm，倾斜板的水平夹角为45°时，可以较好地满足喂秧要求，并克服钵苗堵塞的问题。(3)将现有水稻移栽机振动排秧盘前端弹簧在振动排秧盘底板上的安装位置由现在的35mm调整为85mm，V型槽的厚度由0.5mm加厚到0.65mm，可以使振动排秧盘的横向和纵向振动一致性变异系数分别降低61.04％和39.85％，从而提高了水稻移栽机的摆秧一致性和均匀性。
The row orderly transplanting technology can plant rice seedlings lowly without re-green period, which can increase the output of rice greatly. This technology can avoid many disadvantages brought by rice seedling cast technology. Rice seedling cast technology transplants rice seedlings disorderly and unevenly which makes the later work difficult to do, and is unfit for working in small fields. So, it has a bright future for the row orderly transplanting technology to spread and apply 2ZB-8 mini-type rice seedling transplanter is a mini-type seedling row -transplanted machine fitting for the hill area. But in practical application, the quantities of transplanted seedlings of each row are different and the seedlings are uneven in the same row, also there are some other problems with this machine. So, it is necessary to make a virtual study on it's core component-ordinal casting mechanism, to improve the working performance of the whole machine.
In this dissertation, rice seedlings of three different kinds of soils were measured for their main characteristic parameters. Main parameters that affect the working performance of the ordinal casting mechanism were analyzed. A parameterized virtual prototype model of the ordinal casting mechanism was built and validated by comparing physical experiments results and virtual experiments ones. Through interacted virtual experiments, the structure of
ordinal casting mechanism was optimized. Optimizing results indicate that:
1) When the row separating board's horizontal inclination is 45 degree and the contained angle is 90 degree, the working performance of the row separating board is much better.
2) The rice seedling feeding bim can meet the feeding need of the rice seedling better, when the entrance width of the rice seedling feeding bim is 80mm and the horizontal inclination of the inclined board is 45 degree.
3) Adjusting the installation site of the front springs on the vibratory seedling feeding plate of the existing machine from 35mm to 85mm, and the thickness of the V form slots from 0.5mm to 0.65mm, can make the horizontal and vertical variation coefficient of the vibration consistency of the vibratory seedling feeding plate reduced by 61.04% and 39.85% respectively, thus can improve the seedlings consistency and homogeneity of the rice seedling transplanter.
本文测定了三种土壤钵苗的主要特征参数，并根据这些参数建立了水稻钵苗的虚拟模型；分析了影响有序行抛机构工作性能的主要参数，构建了有序行抛机构的参数化虚拟模型，并通过物理试验和仿真试验结果的对比，对虚拟模型进行了精度验证；通过正交仿真试验研究，对有序行抛机构进行了优化。优化结果表明：(1)当分行板水平倾角为45°，夹角为90°时，分行板的工作性能较好。(2)喂秧斗斗口宽度为80mm，倾斜板的水平夹角为45°时，可以较好地满足喂秧要求，并克服钵苗堵塞的问题。(3)将现有水稻移栽机振动排秧盘前端弹簧在振动排秧盘底板上的安装位置由现在的35mm调整为85mm，V型槽的厚度由0.5mm加厚到0.65mm，可以使振动排秧盘的横向和纵向振动一致性变异系数分别降低61.04％和39.85％，从而提高了水稻移栽机的摆秧一致性和均匀性。
The row orderly transplanting technology can plant rice seedlings lowly without re-green period, which can increase the output of rice greatly. This technology can avoid many disadvantages brought by rice seedling cast technology. Rice seedling cast technology transplants rice seedlings disorderly and unevenly which makes the later work difficult to do, and is unfit for working in small fields. So, it has a bright future for the row orderly transplanting technology to spread and apply 2ZB-8 mini-type rice seedling transplanter is a mini-type seedling row -transplanted machine fitting for the hill area. But in practical application, the quantities of transplanted seedlings of each row are different and the seedlings are uneven in the same row, also there are some other problems with this machine. So, it is necessary to make a virtual study on it's core component-ordinal casting mechanism, to improve the working performance of the whole machine.
In this dissertation, rice seedlings of three different kinds of soils were measured for their main characteristic parameters. Main parameters that affect the working performance of the ordinal casting mechanism were analyzed. A parameterized virtual prototype model of the ordinal casting mechanism was built and validated by comparing physical experiments results and virtual experiments ones. Through interacted virtual experiments, the structure of
ordinal casting mechanism was optimized. Optimizing results indicate that:
1) When the row separating board's horizontal inclination is 45 degree and the contained angle is 90 degree, the working performance of the row separating board is much better.
2) The rice seedling feeding bim can meet the feeding need of the rice seedling better, when the entrance width of the rice seedling feeding bim is 80mm and the horizontal inclination of the inclined board is 45 degree.
3) Adjusting the installation site of the front springs on the vibratory seedling feeding plate of the existing machine from 35mm to 85mm, and the thickness of the V form slots from 0.5mm to 0.65mm, can make the horizontal and vertical variation coefficient of the vibration consistency of the vibratory seedling feeding plate reduced by 61.04% and 39.85% respectively, thus can improve the seedlings consistency and homogeneity of the rice seedling transplanter.
引文
[1]夏春华，何生保，我国水稻机械化市场前景分析，农业机械学报，2002(8)：34-35
[2]王懋华主编，农业机械化工程技术，河南科学技术出版社，2002
[3]国家统计局，中国统计年鉴，1998
[4]杨坚，吕坤业，劳天源等，中国水稻机械化道路的探讨，广西农业机械化，1996(04)：3-6
[5]郑铁志等，吉林省水稻机械行栽技术推广前景分析，种植机械专辑，2000(8)：93-95
[6]杨坚，阳潮声，陈兆耀等，2ZB-8电磁振动式小型水稻钵苗移栽机的研究，农业工程学报，2002(6)：84-87
[7]宋建农，庄乃生，21世纪我国水稻种植机械化发展方向，中国农业大学学报2000．5(2)：30-33
[8]高连兴，赵秀荣，机械化移栽方式对水稻产量及主要性状的影响，农业工程学报，2003(3)：45-48
[9]吴崇友，金诚谦，卢宴等，我国水稻种植机械发展问题探讨，农业工程学报，2000(2)：21-23
[10]袁钊和，陈巧敏，论我国水稻抛秧、插秧、直播机械化技术的发展，农业机械学报，1998．29(3)：181-183
[11]袁钊和，杨新春，中国水稻种植机械化的发展与前景，中国农机化，2000(3)：8-11
[12]周超，张地，我国水稻种植机械化现状及发展趋势，农村机械化，1997(6)：9-10
[13]张琳，吴华聪，中国水稻种植机械化的现状与发展思路，信息中心网
[14]杨庚，苑荣，焦世纯，水稻抛秧栽培技术，北京农业出版社，1994
[15]夏俊芳，王树才等，水稻抛秧机械的现状与发展趋势，农业机械，2001．000(011)：35-36
[16]魏文军，宋建农，王立臣，水稻抛秧机钵苗运动分析及参数确定，农业机械学报，1998(4)：46-50
[17]宋建农等，旋转锥盘式水稻抛秧机的试验研究，农业机械学报，1996(2)[增刊]：96-101
[18]桂根生，水稻钵苗行栽机研制成功，北京农业，1999(3)：33
[19]高连兴，李宝筏，辛明金等，水稻气力抛秧原理与方案研究，沈阳农业大学学报，1998(2)：166-168
[20]吴崇友，钟伟民，涂安富等，一种钵型水稻浅栽机械，中国农机化，1998(1)：41-42
[21]陈恒高，宋来田，田金和，水稻机制钵苗抛秧机的研究，农业机械学报，1966(3)：47-51
[22]陈兆耀，2ZB-8电磁振动式小型水稻摆秧机的研究，广西大学，2001
[23]王国强，张进平，马若丁编，虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践，西北工业大学出版社，2002
[24]刘贤喜，机械系统虚拟样机仿真软件的实用化研究，中国农业大学，2001
[25]Leaning ADAMS/ViewBasic,Mechanical Dynamics Inc.,2002
[26]Dave Riesland Mechanical Dynamics Inc Ann Arbor,Aircraft Engine Analysis Using ADAMS,2000 European ADAMS User Conference:1～9
[27]宋培林，虚拟模型：机械工程的一门新兴技术，美国机械动力学公司
[28]孟祥伟，耕整机扶手架振动机理及减振措施的虚拟研究，广西大学，2003
[29]Bianchi.F,Agusta,Sp.a.Helicopter,Tail Rotor Analysis:Experience,In Agusta With ADAMS 15th European ADAMS User Conference Technical Papers:1-10
[30]孙一源，高行方，余登苑编著，《农业土壤力学》，农业出版社，1985
[31]中国农业机械化科学研究院编，实用机械设计手册(下)，中国农业机械出版社，1985
[32]郑建荣，ADAMS虚拟样机技术入门与提高，机械工业出版社，2002
[33]李军，邢俊文，覃文洁等，ADAMS实例教程，北京理工大学出版社，2002
[34]屈维德，机械振动手册，机械工业出版社，1992
[35]季文美等，机械振动，科学出版社，1985
[36]李庆华，材料力学，西南交通大学出版社，1990
[37]吴德和，利用ADAMS分析引擎运转对摩托车车架振动之影响，2002第二届台湾地区ADAMS论文研讨会
[38]刘延庆，双筒液压减振器ADAMS虚拟样机开发，美国MDI公司2001年中国用户年会论文集
[39]汪荣鑫著，数理统计，西安交通大学出版社，1986
[40]袁志发，周静芋主编，试验设计与分析，高等教育出版社，2000
[41]Andrew S.Elliott,Mark H,Richardson,Virtual Experimental Modal Analysis (VEMA),1998 North American ADAMS User Conference
[42]谭建国编著，使用ANSYS6.0进行有限元分析，北京大学出版社，2002
[43]刘涛，杨凤鹏，精通ANSYS，清华大学出版社，2002
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