小型果樹移栽機(jī)及其鏟斗組件的仿真分析【棗樹移栽機(jī)】【說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】
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小型果樹移栽機(jī)
一、 課題研究的目的和意義
棗樹在栽植過程中都是沿用傳統(tǒng)的人工栽植的方法,傳統(tǒng)栽植法勞動(dòng)力大、強(qiáng)度大,機(jī)器的機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性低,能耗高、效率較低等問題。要實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)栽植技術(shù)向現(xiàn)代栽植技術(shù)的轉(zhuǎn)變。需因地制宜,大力發(fā)展棗樹栽植機(jī)械化。為了充分利用資源減少自然災(zāi)害,爭取高產(chǎn),機(jī)械化移栽是有效途徑。這樣可以解決人工栽植過程中的栽植勞動(dòng)強(qiáng)度大,所需勞動(dòng)力較多,產(chǎn)品粗大笨重,成本高、效率低,質(zhì)量難以保證的問題。紅棗種植過程機(jī)械化程度的提高,大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,大量解放勞動(dòng)生產(chǎn)力向二三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,有助于農(nóng)村城市化、工業(yè)化,對(duì)提高農(nóng)民素質(zhì)和生活質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有重要的作用。紅棗生產(chǎn)中的移栽是棗樹撫育機(jī)械之一,是實(shí)現(xiàn)棗業(yè)全程機(jī)械化的一個(gè)重要一環(huán)。因此移栽機(jī)研究的目的毋庸置疑。
生態(tài)果業(yè)機(jī)械化發(fā)展已經(jīng)步入新的歷史起點(diǎn),生態(tài)果業(yè)機(jī)械化作為發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的主要內(nèi)和主要標(biāo)志,適合地區(qū)生產(chǎn)需要的栽植機(jī)植種類較少、單一,科技含量不高,不能滿足果業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的要求。因此在此大好的趨勢之下發(fā)展小型果樹移栽機(jī)是非常有意義的。
二、現(xiàn)狀及分析
1、國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析
國內(nèi)對(duì)農(nóng)作物的機(jī)械化育苗移栽技術(shù)的研究早在20世紀(jì)50年代未60年代初就已經(jīng)開始。由于沒有突破育苗移栽機(jī)械化過程中的技術(shù)難題.使這一技術(shù)擱淺。
近年來由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn),為移栽機(jī)具的發(fā)展提供了很好的發(fā)展前景,20世紀(jì)80年代以后近年來由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,移栽機(jī)具發(fā)展迅速,從不到l 000臺(tái)上升到將近8 000臺(tái)。東北等大型農(nóng)場多采用工廠化營養(yǎng)缽苗和機(jī)械化栽植技術(shù),總體水平相對(duì)較高。
我國長期以來,樹苗栽植一直沿用傳統(tǒng)的手工勞動(dòng)方式,勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率低。由于棗樹種植面積的增加和農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移,移栽技術(shù)落后、效率低已成為棗樹生產(chǎn)的制約因素,棗樹移栽機(jī)械化和自動(dòng)化已成為農(nóng)民越來越迫切的要求。與小麥、水稻、玉米生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展速度相比,棗樹移栽機(jī)械化的發(fā)展比較緩慢。這種狀況與當(dāng)前加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的形式要求不適應(yīng)。有關(guān)資料顯示,英國、法國、美國和日本等國在自動(dòng)栽植機(jī)的研制方面均取得了很大的成績。我國從在20世紀(jì)60年代開始研制移栽機(jī),初期主要用來移栽玉米和棉花等作物,我國在這方面的研究起步晚,技術(shù)進(jìn)步緩慢,目前整體技術(shù)水平還較低。植樹造林方面的機(jī)械也是很少,我國于1953年開始引進(jìn)移栽植樹機(jī),在東北地區(qū)西部營造防護(hù)林。1960年開始設(shè)計(jì)和制造拖拉機(jī)牽引式半自動(dòng)投苗植樹機(jī)。為了適應(yīng)沙區(qū)防風(fēng)固沙植樹造林的要求,國家不斷投資科研經(jīng)費(fèi)來研制植樹機(jī),2001年研制成功的深栽造林鉆孔機(jī)在我國西部、特別在干旱和半干旱地區(qū)造林具有廣闊和特殊的應(yīng)用前景。2001年填補(bǔ)我國機(jī)械化造林空白的新型液壓植樹機(jī)(JYZ-80)在內(nèi)蒙古達(dá)拉特旗白土梁林場研制成功并投入批量生產(chǎn)。這種植樹機(jī)由履帶式拖拉機(jī)牽引,采用液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)耕深,開溝深度隨意調(diào)節(jié),最大開溝深度為80cm,主要適用于沙區(qū)、荒漠地區(qū)栽植帶根苗、扦插苗、沙柳等。
我國的移栽技術(shù)剛剛處于起步試驗(yàn)階段,目前仍以人工移栽為主。人工移栽難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模種栽植,從而導(dǎo)致生產(chǎn)規(guī)模小,生產(chǎn)效益低,不利于移栽技術(shù)的推廣。從長遠(yuǎn)來看,機(jī)械化移栽可以實(shí)現(xiàn)育苗移栽一體化。現(xiàn)階段我國移栽技術(shù)發(fā)展極不平衡。我國針對(duì)不同的果樹及其它作物分別研制了相應(yīng)的栽植機(jī),由于栽植作業(yè)質(zhì)量與農(nóng)藝要求還有一定差距,未能大面積推廣。隨著林果業(yè)種植面積和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,在有人工作業(yè)方式使用,已不能滿足林果產(chǎn)業(yè)化的步伐。我國在引進(jìn)國外技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)自己的產(chǎn)品,以緩解勞動(dòng)力緊張和提高生產(chǎn)效率。
在我國,棗樹的栽植具有季節(jié)性和區(qū)域性特點(diǎn),機(jī)具作業(yè)時(shí)間短,單一性能機(jī)具的年使用率降低,因此在今后的設(shè)計(jì)中,應(yīng)盡量考慮一機(jī)多用的問題。具體要改進(jìn)的措施:一是研制適用不同的土壤條件和工作條件的機(jī)具,二是設(shè)計(jì)通用機(jī)架,在更換其他工作部件后即可完成其他果樹林作業(yè)項(xiàng)目,提高其使用率。三是要考慮人—機(jī)的工程學(xué)原理,要讓人舒服,健康的工作,提高安全性能?,F(xiàn)在我們國家的技術(shù)還不夠成熟,好多還是借鑒他國的,單一的機(jī)械不能通用到其他地區(qū)的工作,有待機(jī)械多樣化,不僅能夠適用種植棗樹苗還要適用其他的樹種,更要發(fā)展到植樹造林的機(jī)械上一樣可以通用。種種的原因、地理位置及技術(shù)條件證明我們加大力度發(fā)展機(jī)械化勢在必行。
2、國外研究現(xiàn)狀及分析
世界上移栽技術(shù)發(fā)展較早的發(fā)達(dá)國家和地區(qū)主要是歐美和日本等國,該技術(shù)在早期主要應(yīng)用于蔬菜和經(jīng)濟(jì)作物的移栽,隨后逐步用于玉米等糧食作物的移栽。早在上世紀(jì)20 年代初期就開展了缽苗移栽的生產(chǎn)工藝研究,研制出結(jié)構(gòu)簡單的秧苗移栽機(jī)具,在一定程度上減輕了人工移栽勞動(dòng)強(qiáng)度;到上世紀(jì)30 年代出現(xiàn)手工喂苗的移栽機(jī)械,移栽技術(shù)得到實(shí)質(zhì)性發(fā)展,使秧苗送入溝中這一過程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。上世紀(jì)50 年代開始,歐洲國家研制出不同結(jié)構(gòu)形式的半自動(dòng)移栽機(jī)和制缽機(jī);到了上世紀(jì)70 年代和80 年代,半自動(dòng)移栽機(jī)在歐美、前蘇聯(lián)等農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)得到廣泛應(yīng)用,使制缽、育苗、移栽技術(shù)有機(jī)結(jié)合。目前,國外的移栽技術(shù)已基本成熟,栽植后的農(nóng)作物達(dá)到農(nóng)藝要求,工作可靠性也較高。歐美一些農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)的國家,如法國、德國、荷蘭、美國等國家,大部分的蔬菜生產(chǎn)和幾乎全部的大地花卉生產(chǎn)都采用育苗移栽種植模式和生產(chǎn)工藝。日本在20 世紀(jì)80 年代,90%的甜菜已實(shí)現(xiàn)移栽種植,移栽機(jī)自動(dòng)化程度較高。從移栽機(jī)的工作過程看,這些農(nóng)業(yè)機(jī)械水平較高的國家多采用缽體苗半自動(dòng)移栽機(jī)械,作業(yè)過程中采用人工喂苗,并根據(jù)作業(yè)對(duì)象的不同通過更換或調(diào)節(jié)栽植器來實(shí)現(xiàn)機(jī)械移栽,擴(kuò)大機(jī)械移栽的作業(yè)范圍,提高其通用性。
三、任務(wù)要求及預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
任務(wù)要求
樹苗移栽的工藝過程主要包括開溝、送苗入溝、植苗和覆土壓實(shí)等工序。為了提高樹苗栽植后的成活率,樹苗移栽應(yīng)具有以下要求:
①栽植樹苗根系的栽植深度應(yīng)一致,并保持直散狀態(tài),避免前后左右彎曲。
②栽植樹苗的株距應(yīng)均勻一致,地上莖稈應(yīng)保持直立狀態(tài),前后傾斜不超過45°。
③栽植時(shí)開溝的深度、覆土質(zhì)量及壓實(shí)程度應(yīng)滿足農(nóng)藝要求。
④移栽機(jī)各部機(jī)構(gòu)在栽植過程中不應(yīng)損傷苗木。
栽植作業(yè)過程中,由于地形,土壤條件以及樹苗本身的差異性,樹苗的運(yùn)動(dòng)存在隨機(jī)誤差,影響栽植作用質(zhì)量。任務(wù)重點(diǎn)對(duì)送苗、開溝、覆土、打埂、鎮(zhèn)壓,及栽植過程中影響株距和秧苗直立狀態(tài)的主要因素進(jìn)行研究分析,重點(diǎn)應(yīng)該在設(shè)計(jì)的送苗、開溝、覆土、打埂、鎮(zhèn)壓裝置機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上,對(duì)影響因素分析不應(yīng)該是主要的目的吧?。
預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
我國的移栽機(jī)的發(fā)展特點(diǎn)是起步晚、發(fā)展比較慢;在研制過程中農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝難以有效結(jié)合;移栽機(jī)功能比較單一、通用性較差;沒有形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)格化;缺乏完善、科學(xué)的對(duì)移栽機(jī)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)的方法;移栽成本依舊較高;作業(yè)穩(wěn)定性、可靠性等性能距發(fā)達(dá)農(nóng)業(yè)國家還有一定差距。
縱觀國內(nèi)外移栽機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用情況,加上對(duì)各種不同類型移栽機(jī)的對(duì)比,總結(jié)未來移栽機(jī)的發(fā)展方向和趨勢:
(1)栽植質(zhì)量更加優(yōu)良。設(shè)計(jì)出的移栽機(jī)能夠具有更好的工作質(zhì)量、滿足農(nóng)藝要求、理想的栽植深度、直立度、較低的漏苗率和傷苗率等。
(2)栽植速度進(jìn)一步提高。目前市場上的移栽機(jī)多數(shù)為半自動(dòng)化機(jī)具,栽植速度受人工限制,勞動(dòng)強(qiáng)度仍然較大,移栽機(jī)在解決好此類問題的同時(shí)能更好的適應(yīng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的要求。
(3)功能更加完善,機(jī)型更加齊全。目前多數(shù)移栽機(jī)僅具有單一的移栽功能,未來將集鋪膜、施肥、除草、鋪膜等多種功能于一體,并形成多機(jī)型、多系列的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。在移栽機(jī)的通用性方面也將進(jìn)一步提高,通過局部的更換調(diào)整便能方便地實(shí)現(xiàn)不同作物及同一作物不同移栽苗的移栽,具有明顯的一機(jī)多用功能。
(4)機(jī)具的質(zhì)量更加可靠。隨著設(shè)計(jì)手段和加工制造技術(shù)的不斷提高,移栽機(jī)的零部件及裝配將
更加合理,降低機(jī)具的損壞率和返修率,保證移栽機(jī)的連續(xù)作業(yè)能力。
(5)設(shè)計(jì)的移栽機(jī)將更加合理。隨著人性化設(shè)計(jì)水平的不斷提高,在對(duì)移栽機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中將更加注重移栽工作人員的作業(yè)姿勢和勞動(dòng)強(qiáng)度,將人工作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度將至最低。
(6)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合的更加合理。農(nóng)藝將更適應(yīng)于農(nóng)機(jī),農(nóng)機(jī)將更好地為農(nóng)藝服務(wù),實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的緊密結(jié)合。
綜上所述我認(rèn)為小型果樹移栽機(jī)的要達(dá)到的預(yù)期任務(wù)要求(①栽植樹苗根系的栽植深度應(yīng)一致,并保持直散狀態(tài),避免前后左右彎曲。②栽植樹苗的株距應(yīng)均勻一致,地上莖稈應(yīng)保持直立狀態(tài),前后傾斜不超過45°。③栽植時(shí)開溝的深度、覆土質(zhì)量及壓實(shí)程度應(yīng)滿足農(nóng)藝要求。④移栽機(jī)各部機(jī)構(gòu)在栽植過程中不應(yīng)損傷苗木)及實(shí)現(xiàn)對(duì)送苗、開溝、覆土、打埂、鎮(zhèn)壓應(yīng)該是切實(shí)可行的。其實(shí)現(xiàn)過程應(yīng)該是一個(gè)綜合的過程,它應(yīng)該有開溝裝置,覆土裝置,動(dòng)力裝置以及實(shí)現(xiàn)其功能的其他裝置。
四、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路
本課題重點(diǎn)研究棗樹果苗的挖掘,移栽,運(yùn)送,栽培,其關(guān)鍵的問題就是移栽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其他輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。具體的解決的思路如下:查找相關(guān)資料進(jìn)行方案的確定,進(jìn)行機(jī)構(gòu)的構(gòu)想和可行性分析,最后做出總體設(shè)計(jì)。
五、工作條件及解決方法
(1)萬方數(shù)據(jù)庫和圖書館查閱相關(guān)資料,了解紅棗移栽機(jī)機(jī)及移栽機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。
?。?)從了解的信息中確定設(shè)計(jì)方案。
(3)查閱相關(guān)資料,了解移栽機(jī)構(gòu),以確定方案中所需的移栽機(jī)構(gòu)。
(4) 遇到關(guān)鍵性的問題向老師請教
?。?)畫出裝配圖。利用AutoCAD軟件繪制二維裝配圖和零件圖。
(5)參考資料中的計(jì)算方法及公式等進(jìn)行計(jì)算校核。
六、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
擬定工作進(jìn)度
第1周—第2周 通過查找文獻(xiàn)資料,了解國內(nèi)外現(xiàn)狀。
第2周—第5周 設(shè)計(jì)總體方案。
第6周—第9周 結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
第10周—第12周 撰寫設(shè)計(jì)說明書,對(duì)部分問題修改、調(diào)整。
第13周—第14周 整理資料準(zhǔn)備答辯。
七、主要參考文獻(xiàn)
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