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浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)文獻(xiàn)綜述報(bào)告
班 級(jí)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化09級(jí)(4)班
姓 名
李宇通
課題名稱(chēng)
單行蔬菜缽苗自動(dòng)移栽機(jī)的設(shè)計(jì)—取苗裝置設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述
目 錄
1 前言
2 國(guó)外蔬菜自動(dòng)移栽機(jī)的發(fā)展和研究成果
3 國(guó)內(nèi)蔬菜自動(dòng)移栽機(jī)發(fā)展和研究成果
4 國(guó)內(nèi)外蔬菜自動(dòng)移栽機(jī)動(dòng)態(tài)與趨勢(shì)
5 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
(報(bào)告全文附后)
指導(dǎo)
教師
審批
意見(jiàn)
簽名:
年 月 日
單行蔬菜缽苗自動(dòng)移栽機(jī)的設(shè)計(jì)—取苗裝置設(shè)計(jì)
李宇通
(機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化09級(jí)4班 B09300414)
1 前言
據(jù)FAO統(tǒng)計(jì),2006年中國(guó)已成為世界上最大的蔬菜生產(chǎn)國(guó),蔬菜產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的49.6%[1]。改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)蔬菜產(chǎn)量每年呈持續(xù)增長(zhǎng)的勢(shì)頭,發(fā)展迅猛。據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)資料顯示,我國(guó)蔬菜播種面積在上世紀(jì)80年代年均增長(zhǎng)近10%,90年代年均增長(zhǎng)14.5%,本世紀(jì)前7年平均增長(zhǎng)1.9%,到2007年達(dá)到2.94億畝,總產(chǎn)量6.41億噸。其中,蔬菜2.6億畝,5.65億噸,人均占有量427公斤。蔬菜已經(jīng)成為我國(guó)農(nóng)業(yè)中僅次于糧食的第二重要農(nóng)產(chǎn)品,近年來(lái),浙江省在種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和效益農(nóng)業(yè)的發(fā)展上取得了顯著成效,蔬菜生產(chǎn)面積、總產(chǎn)量、總產(chǎn)值逐年增加。浙江省已成為長(zhǎng)江三角洲地區(qū)重要的蔬菜生產(chǎn)基地,基本培育形成沿杭州灣兩岸及沿海設(shè)施出口蔬菜產(chǎn)業(yè)帶。同時(shí),蔬菜種植業(yè)也逐步成為發(fā)展我國(guó)和我省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的重要組成部分[2]。
2 國(guó)外蔬菜自動(dòng)移栽機(jī)的發(fā)展和研究成果
20世紀(jì)初期,歐洲一些國(guó)家開(kāi)始大最種植蔬菜和經(jīng)濟(jì)作物,出現(xiàn)了早期的近代秧苗栽植機(jī)具。這些機(jī)具仍為手動(dòng)栽植,只是減輕了栽秧者肢體反復(fù)屈伸的繁重勞動(dòng):到20世紀(jì)30年代后期,出現(xiàn)了栽植機(jī)構(gòu)或栽核器代替人上直接栽秧,使送秧入溝過(guò)程實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化;自20世紀(jì)50年代開(kāi)始,歐洲國(guó)家開(kāi)展作物壓縮土缽育曲及移栽的生產(chǎn)技術(shù)研究,研制出多種不同結(jié)構(gòu)型式的半自動(dòng)移栽機(jī)和制缽機(jī);至20世紀(jì)70年代,前蘇聯(lián)蔬菜栽植機(jī)械化水平為58%,國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)已達(dá)67%;到20世紀(jì)80年代,半自動(dòng)移栽機(jī)已在曲方國(guó)家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用,制缽、育苗和移栽已形成完整的機(jī)械作業(yè)系統(tǒng)。到目前為止,作物壓縮十缽成型、缽上單粒精密播種和相應(yīng)的自動(dòng)化移栽設(shè)備在技術(shù)上基本達(dá)到了完善,亦廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。歐洲的幾個(gè)主要國(guó)家(如法國(guó)、德國(guó)、荷蘭、兩班牙、丹麥等)大部分的蔬菜生產(chǎn)和幾乎全部的大地花卉生產(chǎn)都采用育苗移栽生產(chǎn)工藝。
從上世紀(jì)末到本世紀(jì)初,日本的井關(guān)、久保田、洋馬、野馬等幾大主要農(nóng)機(jī)公司都進(jìn)行了取苗機(jī)構(gòu)的研究和開(kāi)發(fā)[3],也研制出了多種樣機(jī),并進(jìn)行了田間取苗試驗(yàn),效果良好,現(xiàn)已在日本國(guó)內(nèi)推廣使用。但是這些機(jī)器的取苗機(jī)構(gòu)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計(jì)制造成本較高,且單行移植效率只有60~70株/分鐘,相對(duì)于自動(dòng)移栽機(jī)而言,其取苗效率并不是很高,
并且日本的自動(dòng)移植機(jī)都在中國(guó)申請(qǐng)了專(zhuān)利保護(hù)。
圖1 半自動(dòng)移栽機(jī) 圖2 全自動(dòng)移栽機(jī)
國(guó)外半自動(dòng)插秧機(jī)與旋轉(zhuǎn)木馬托盤(pán)架,旋轉(zhuǎn)杯式種植單元,雙直跑式開(kāi)溝器、雙型斜籠輪子,座椅,水箱。(機(jī)械插秧機(jī)模型5000 wd)[4]。如圖3
圖3 國(guó)外半自動(dòng)插秧機(jī)
3 國(guó)內(nèi)蔬菜自動(dòng)移栽機(jī)發(fā)展歷史及研究成果
目前國(guó)內(nèi)外的蔬菜移栽機(jī)都是以沒(méi)有取苗機(jī)構(gòu)的半自動(dòng)的為主,從已有的取苗機(jī)構(gòu)來(lái)看,這些機(jī)器的取苗機(jī)構(gòu)要么結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計(jì)制造成本高,要么工作可靠性差,最關(guān)鍵的是,日本的取苗機(jī)構(gòu)在中國(guó)都申請(qǐng)了專(zhuān)利保護(hù)。目前在我國(guó),蔬菜取苗機(jī)構(gòu)的應(yīng)用還處于空白,而針對(duì)蔬菜取苗機(jī)構(gòu)的研究才剛剛起步,未見(jiàn)系統(tǒng)的理論研究,這將制約我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的蔬菜取苗機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)。而且,實(shí)現(xiàn)蔬菜缽苗順利并可靠的自動(dòng)取苗是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,建立適宜的系統(tǒng)化蔬菜缽苗自動(dòng)取苗技術(shù)體系,將涉及多個(gè)研究領(lǐng)域,如園藝、植保、農(nóng)學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、自動(dòng)控制等,這就需要進(jìn)行多學(xué)科的聯(lián)合攻關(guān)。從我國(guó)國(guó)情及農(nóng)村狀況考慮,要形成我國(guó)特有的蔬菜缽苗取苗技術(shù)體系,需要將農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝、栽植機(jī)械與育苗技術(shù)相結(jié)合,應(yīng)對(duì)蔬菜缽苗栽培工藝的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化,深入研究取苗機(jī)構(gòu)工作原理及與蔬菜缽苗相適應(yīng)性的關(guān)系,而不能僅限于仿制國(guó)外引進(jìn)的取苗機(jī)械。我們應(yīng)該積極發(fā)展全自動(dòng)蔬菜移植器械,同時(shí)走專(zhuān)用的蔬菜缽苗取苗機(jī)械與通用的蔬菜缽苗取苗機(jī)械相結(jié)合的發(fā)展道路,以通用蔬菜缽苗取苗機(jī)械為主,并向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)格化方向發(fā)展,同時(shí)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、秧苗栽植質(zhì)量可靠[5]。
實(shí)現(xiàn)取苗作業(yè)機(jī)械化已成為我國(guó)蔬菜種植迫切需要解決的問(wèn)題。蔬菜育苗取苗機(jī)械化是推廣普及蔬菜育苗移栽技術(shù),提高蔬菜產(chǎn)量和季節(jié)性供應(yīng)蔬菜,以及提高蔬菜經(jīng)濟(jì)作物經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的必要途徑。通過(guò)提高種植技術(shù)的機(jī)械化水平,達(dá)到進(jìn)一步完善與取苗機(jī)械相配套的育苗設(shè)施及相應(yīng)的配套技術(shù),使育苗和取苗有機(jī)的結(jié)合,就可以降低種植成本,達(dá)到增加產(chǎn)量,提高經(jīng)濟(jì)效益的目的[6],從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,蔬菜取苗機(jī)械具有良好的發(fā)展趨勢(shì)和廣闊的發(fā)展前景。
比如圖為江蘇大學(xué)開(kāi)發(fā)的一種取苗機(jī)構(gòu)[5]該取苗機(jī)構(gòu)的取苗軌跡如圖中右上角所示,該軌跡也有一段尖嘴形的軌跡,即有一段尖嘴形伸進(jìn)缽苗盤(pán)內(nèi)取苗的軌跡,只不過(guò)該段軌跡的開(kāi)口較大,平直性較差,另外在蔬菜缽苗落苗位置取苗爪的位置可能不是很好。
圖4江蘇大學(xué)開(kāi)發(fā)的取苗機(jī)構(gòu)的取苗軌跡 圖5中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的取苗機(jī)構(gòu)的取苗軌跡
圖1.2(b)為中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的一種缽苗取苗機(jī)構(gòu),該取苗機(jī)構(gòu)的取苗軌跡兩端比較尖,比較利于缽苗的移取,但該取苗機(jī)構(gòu)同樣存在落苗位置不是很理想[7]。
浙江理工大學(xué)也設(shè)計(jì)出一種新型蔬菜移栽機(jī),其在分析現(xiàn)有蔬菜缽苗取苗機(jī)構(gòu)的最新進(jìn)展的基礎(chǔ)上,提出一種應(yīng)用于自動(dòng)蔬菜移栽機(jī)的新型取苗機(jī)構(gòu),基于橢圓一不完全非圓齒輪傳動(dòng)的行星系蔬菜缽苗取苗機(jī)構(gòu)[8]。
4 國(guó)內(nèi)外蔬菜自動(dòng)移栽機(jī)動(dòng)態(tài)與趨勢(shì)
目前國(guó)內(nèi)外的蔬菜移栽機(jī)都是以沒(méi)有取苗機(jī)構(gòu)的半自動(dòng)的為主,從已有的取苗機(jī)構(gòu)來(lái)看,這些機(jī)器的取苗機(jī)構(gòu)要么結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計(jì)制造成本高,要么工作可靠性差,最關(guān)鍵的是,日本的取苗機(jī)構(gòu)在中國(guó)都申請(qǐng)了專(zhuān)利保護(hù)。目前在我國(guó),蔬菜取苗機(jī)構(gòu)的應(yīng)用還處于空白,而針對(duì)蔬菜取苗機(jī)構(gòu)的研究才剛剛起步,未見(jiàn)系統(tǒng)的理論研究,這將制約我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的蔬菜取苗機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)。而且,實(shí)現(xiàn)蔬菜缽苗順利并可靠的自動(dòng)取苗是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,建立適宜的系統(tǒng)化蔬菜缽苗自動(dòng)取苗技術(shù)體系,將涉及多個(gè)研究領(lǐng)域,如園藝、植保、農(nóng)學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、自動(dòng)控制等,這就需要進(jìn)行多學(xué)科的聯(lián)合攻關(guān)。從我國(guó)國(guó)情及農(nóng)村狀況考慮,要形成我國(guó)特有的蔬菜缽苗取苗技術(shù)體系,需要將農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝、栽植機(jī)械與育苗技術(shù)相結(jié)合,應(yīng)對(duì)蔬菜缽苗栽培工藝的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化,深入研究取苗機(jī)構(gòu)工作原理及與蔬菜缽苗相適應(yīng)性的關(guān)系,而不能僅限于仿制國(guó)外引進(jìn)的取苗機(jī)械。我們應(yīng)該積極發(fā)展全自動(dòng)蔬菜移植器械,同時(shí)走專(zhuān)用的蔬菜缽苗取苗機(jī)械與通用的蔬菜缽苗取苗機(jī)械相結(jié)合的發(fā)展道路,以通用蔬菜缽苗取苗機(jī)械為主,并向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)格化方向發(fā)展,同時(shí)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、秧苗栽植質(zhì)量可靠[9]。
實(shí)現(xiàn)取苗作業(yè)機(jī)械化已成為我國(guó)蔬菜種植迫切需要解決的問(wèn)題。蔬菜育苗取苗機(jī)械化是推廣普及蔬菜育苗移栽技術(shù),提高蔬菜產(chǎn)量和季節(jié)性供應(yīng)蔬菜,以及提高蔬菜經(jīng)濟(jì)作物經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的必要途徑。通過(guò)提高種植技術(shù)的機(jī)械化水平,達(dá)到進(jìn)一步完善與取苗機(jī)械相配套的育苗設(shè)施及相應(yīng)的配套技術(shù),使育苗和取苗有機(jī)的結(jié)合,就可以降低種植成本,達(dá)到增加產(chǎn)量,提高經(jīng)濟(jì)效益的目的[10]。因此,從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,蔬菜取苗機(jī)械具有良好的發(fā)展趨勢(shì)和廣闊的發(fā)展前景。
5 總結(jié)
綜上所述,國(guó)外蔬菜移栽機(jī)的發(fā)展已經(jīng)有了一定的技術(shù)和發(fā)展,而國(guó)內(nèi)發(fā)展較晚,技術(shù)還不純熟,以半自動(dòng)為主。而國(guó)內(nèi)外的移栽機(jī)或多或少存在一些問(wèn)題,我們所應(yīng)該做的就是取長(zhǎng)補(bǔ)短,同時(shí)認(rèn)真分析其不足,加以改進(jìn),從實(shí)際出發(fā),根據(jù)我國(guó)蔬菜取苗的農(nóng)藝要求,提出蔬菜缽苗取苗機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的目標(biāo)和方法,分析參數(shù)變化對(duì)蔬菜缽苗取苗機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的影響,利用自主開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)輔助分析軟件,采用人機(jī)交互式的優(yōu)化方法,優(yōu)化出蔬菜缽苗取苗機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。能夠使取苗爪在取苗、推苗時(shí)達(dá)到所要求的角度和軌跡,力爭(zhēng)完美。
參考文獻(xiàn)
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