挠性夹盘式移栽机移栽过程中钵苗运动分析

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1、晓性夹盘式移栽机移栽过程中钵苗运动分析孙荣国，李成华，张伟（沈阳农业大学工程学院，沈阳110161）摘要：挠性夹盘式移栽机工作过程屮，钵芮在绕夹盘轴心转动的同时，随牵引动力沿水平方向匀速运动，由此可知，钵苗的运动是沿水平方向运动和圆周运动的合成。为此，分析了挠性夹盘式移栽机钵苗运动轨迹及其翻转运动规律；求证了翻转运动方程；探讨了合理的钵苗投苗区间，证实了特征系数A〉1是挠性夹盘式栽植器设计及保证移栽质莆的基本依裾和正常工作的必要条件。艿H的是为挠性夹盘式移栽机移栽部件（夹盘角度）的设计及钵苗运动分析提供理论依据

2、。关键词：农业工程；挠性夹盘式移栽机；运动分析；钵苗中图分类号：S223.94文献杯•识码：八1钵苗的运动分析1.1钵苗翻转运动分析移栽用钵苗的营养钵由草炭、蛭石和壤土制成，具有粘性和塑性。在分析钵苗K落与地面塑性碰撞时，忽略钵苗的弹跳和振动，将钵苗（试验用钵苗为德制pcrfect2000育苗机育植）落地后的运动简化为立方体刚体模型运动过程。钵体长度35mm、宽度35mm,高度35mm（可调），钵苗质心位置为0,加上秧苗质ffl，测得钵体和钵苗总体的质心髙度为30mm,如阁1所示。文章编号：1003—188X（

3、2006）02—0045—036=04=34.70^。在重力作用下，钵苗落地后运动过程的力学平衡方程为mR2=mgRsin（0-0）初相角（17.5/30）=30.3°初始角速度（=tan-1———°/?,COS^0整理得/?,^=,g（sin^cos^0-cos^sin^0）⑴式中6e[0°,120.3°]令3=cct,L（3）=F（5）,对方程（1）两侧取拉氏变换，并将初始条件代入（1）式得/?,L（3）=g[cos^0Lsin（or）-sin^0Lcos（or）J按拉氏变换展幵得Rs2F(s)-sO

4、-3T即F(s)=^-cos^Eco0)-sin沒052+

5、金项教育部离等学校种干教师资助项M作者简介：孙荣国（1981-）,男，辽宁东港人，硕士研宂生，（E-mail）sunrg@163.com。1[6/—sin(6/)]—sin沒[l-cosfe/)]^.+/9(0)+^(0)r(4)R，破T通讯作者：李成华（1958-），男，辽宁兴城人，教授，（E-mail）chenghuali@hotroai1.com。O_怀闬移栽运动分析钵苗在绕夹盘轴心转动的同时，随牵引动力沿水平方向匀速运动。移栽时，钵苗的运动是沿水平⑹当又U)开沟器与投苗点的相对位踅(c)«点投苗的结果

6、(b)4点投苗的结果(d)c点投苗的结果方向运动与沿夹盘圆周运动的合成，钵苗的运动轨迹参数方程为Ix=Il［6/+2cos(1(°y=H-Rs(d(Jt)式屮V，一拖拉机前进速度，m/s；69—夹盘转动角速度，rad/s；t一时间，s;H—夹盘转动轴距离沟底的商度，mm;/?一钵苗转动半径，mni;A—特征系数，2=^vt钵苗运动轨迹的形状取决于A值的大小。时，不能形成余摆线环扣，如图2所示。钵苗运动轨迹曲线上各切点的方IH就是钵苗运动的绝对速度方向。由图2可知，当时，在轨迹曲线上不存在与移栽机前进方向相反

7、的水平速度分量，要实现零速投苗是不可能的；当/1〉1时，余摆线环扣的下半部分具有与移栽机前进方向相反的水平速度分量，才能实现零速投苗。因此，2>1是挠性夹盘式栽植器正常工作的必要条件。2投苗点的选择己有的试验结果表明，为了保证钵苗移栽时直立，从夹盘上向下投苗时，钵苗在水平方向的分速度应当为零，称为“零速投苗”原理［1］。按照这一原理，由式(5)得vx=-/?

8、，式(7)只有1个解，为摆线的拐点，也是最低点，其水平速度分景为零(有些研究认为这是理想的投苗点)。不同投苗点的钵苗投放情况如图3所示。图3投苗点的位罝当2〉1时，有两个解，即图3U)中的4点和C点。理论上，只有A点和C点能够实现零速投苗。如果在A点投苗(如图3(b)所示)，此时夹盘虽然为的“零速投苗”，但此时的投苗点太高，不利于钵苗的站立。即使钵苗直立，由于钵苗在A点以后存在向后的