一种新型地轮驱动式甘蔗种植机关键部件设计

根据甘蔗种植的农艺要求,结合农业机械上拖拉机与旋耕机用可伸缩万向联轴器连接的方式,以及车辆减震装置,对现有的地轮驱动式甘蔗种植机的行走主轴机构、机架及切种装置进行部件设计,并对机架进行有限元分析。研制的新型地轮驱动甘蔗种植机可以一次性完成开沟、切种、施肥、覆膜及培土等作业,解决了地轮驱动式甘蔗种植机在山地、斜坡地工作时会出现地轮悬空或打滑的问题。试验结果表明:新型地轮驱动式甘蔗种植机工作性能稳定,切出的甘蔗种符合农艺要求。     

油菜旋耕移栽联合作业机穴距电液比例控制系统研究

油菜旋耕移栽联合作业机以拖拉机为动力，由于拖拉机动力输出为定值，故栽植速度不能随拖拉机前进速度而变化，导致栽植穴距不稳定。针对上述问题设计了穴距控制系统，以STM32为主控制器，通过地轮测速编码器检测前进速度，通过电液比例液压系统实时调节驱动栽植系统的液压马达转速，从而实现栽植速度与前进速度的实时匹配。穴距控制系统台架试验表明：液压马达转速与地轮转速变化趋势一致，滞后时间在600ms内，左右两个移栽单元的液压马达同步性好，转速平均误差为0.7%。将穴距电液控制系统安装于油菜旋耕移栽联合作业机上，并进行了整机田间试验，4种理论穴距（150、160、170、180mm）、4种作业速度（2、3、4、5km/h）的对比试验表明：穴距稳定性好，理论穴距、作业速度均对穴距一致性变异系数影响显著，其中理论穴距影响最显著，在穴距160mm和4种作业速度下，穴距一致性变异系数均能保持较小值，说明160mm为最佳穴距。     

油菜精量联合直播机随速播种控制系统设计与试验

针对传统油菜精量直播机多采用被动式地轮驱动排种器,高速时地轮易打滑,导致漏播、断条等现象,影响高速作业精量播种效果,且手动变速箱调整播量难以实现播种粒距、播量的精准调节等问题,设计了一种以STM32为主控器,通过蓝牙模块与手机端微信小程序进行实时数据交互的油菜随速播种控制系统。该系统采用地轮编码器和北斗接收器两种模式分别获取拖拉机低速和中高速作业时的前进速度,主控器分析各传感器数据并生成电机控制指令驱动闭环步进电机带动排种轴转动,实现排种轴转速与拖拉机前进速度匹配及无级播量调节;同时利用微信小程序设置目标粒距、传动比、地轮直径等参数以适用于不同类型播种机,并显示总播量、播种面积等关键参数;分析得出吸附种子临界负压为1477Pa,切换测速方式临界速度为3.7km/h,测速范围为1.44~12.77km/h,电机调速频率为5Hz。台架试验结果表明：随速播种控制系统播种性能优于恒定转速播种,播种速度2.6~7.8km/h时粒距合格指数大于87%。田间试验结果表明：本系统搭载一器双行正负气压组合式油菜精量排种器在作业速度为1.44~7.99km/h时播量误差小于3.9%、粒距合格率不低于84%,满足随速播种要求。     

小型竖直螺旋式精量条施机的设计

为了解决我国人工施肥劳动强度大、施肥均匀性较差和施肥机存在的地区适用性差、控制精度低的问题,设计了一种小型竖直螺旋式精量条施机。通过建立竖直螺旋排肥器的数学模型,得到螺旋叶片主要参数为内径18mm、外径45mm、螺距20mm。该条施机由竖直螺旋排肥机构、行走轮速度检测装置和控制系统3部分组成,控制系统根据行走轮速度检测装置检测的条施机行走速度,并结合当前设置的施肥量控制步进排肥电机的转速,从而达到精量施肥目的。试验结果表明:施肥量设置一定时,小型竖直螺旋式精量条施机的排肥量与条施机行走距离成线性关系;条施机控制系统的最大偏差为6.76%;变速行走时不断条,且变异系数远小于标准的1 3%。该条施机为丘陵山区的精量施肥机的设计提供了参考,提高了农业机械的机电一体化程度。     

电动气吸式排种器的电机转速特性研究

为了能够实现电动排种器的精量播种,提高播种的均匀性和产量,针对电动气吸式排种器转速与电机转速之间的问题,提出了一种双闭环控制系统配合转矩计算的新方法。该方法在无刷直流电机特性研究与负载转速、转矩计算的基础上,确定各个参数与相应函数,通过PID控制策略对电机转速进行控制,并在Mat Lab/Simulink软件上对电动机的双闭环控制系统建立了仿真模型并进行仿真。结果表明:系统能够较好地监测转子转速,具有良好的稳定性,且系统反馈转速与排种器转速计算吻合。搭建了连接电动气吸式排种器的无刷直流电机控制系统试验平台,结果表明:试验数据和仿真结果较为接近。该方法能够良好地调节电机转速同步排种器转速,验证了该方法的有效性与实用性。     

花生一体种植机的常见故障及排除

正花生起垄、播种、喷药、覆膜一体种植机主要由悬挂装置、机体、起垄装置、整形装置、播种装置、施肥装置、传动机构、喷药装置、覆膜覆土装置等零部件组成,工作时由小四轮拖拉机牵引行走,起垅犁耕翻土壤起垄,整形装置整理成花生垅。地轮转动驱动播种装置的排种轮转动和施肥装置的排肥轮运转,种子从种子箱经排种轮、排种管和开沟器种到土壤下方20-50mm;肥料从排肥轮、排肥管、开沟器深施土壤下方80-110mm。拖拉机的气泵经压     

谷子条播排种器排种性能试验研究

谷子排种器是谷子播种机的核心部件,其性能直接影响播种机的播种性能。为此,针对我国北方寒地谷子条播种植特点,设计了一款槽轮式谷子排种器,为得到排种器的最佳播种参数,根据国家标准进行了试验研究。以排种量和排种均匀度变异系数作为目标函数,采用单因素试验确定排种器作业段长度、排种轴转速和播种带作业速度最优数值,采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合设计方法,得到最优的排种作业参数组合。结果表明:当排种器作业段长度为10mm、排种轴转速为50r/min、播种带作业速度为4.0km/h时,排种器满足排种量要求且排种均匀度变异系数最优。     

预切种式宽窄行甘蔗种植机单辊排种系统设计与试验

针对目前预切种式宽窄行甘蔗种植机排种系统存在排种不均、合格率低、漏种率高、耗种多、卡种堵塞严重等问题，通过ADAMS进行仿真虚拟试验分析及试验研究，设计了一种由转向导流有序集蔗机构和单辊排种器构成的甘蔗预切种排种系统。通过自行搭建的试验平台,研究了转向导流有序集蔗机构和单辊排种器的集蔗箱弹性控流板结构形式、侧板夹角及排种辊转速等参数对排种性能的影响。研究结果表明：自动转向导流有序集蔗合格率为95.1%；单辊排种器的集蔗箱弹性控流板结构对排种合格率具有极显著影响，侧板夹角和排种辊转速对排种合格率具有显著影响；单辊排种器优化参数组合为：两段圆弧式集蔗箱弹性控流板结构、集蔗箱两侧板夹角为105°、排种辊转速为6r/min（理论排种速度：0.83s/根）。最后进行了优化组合参数的验证试验，结果表明：排种平均合格率为91.0%、平均漏种率为4.5%、平均堵塞率为0.5%，排种均匀性显著提高。     

小区播种机排种器伺服控制系统设计

针对小区播种机格盘排种器扭矩较大的特点,选用永磁同步电动机驱动排种盘转动,降低了整机质量。为提高控制精度,设计了速度伺服控制系统。针对永磁同步电动机矢量控制算法复杂的问题,采用相电流直接控制方法实现了电流/转矩闭环,控制算法简单,易于实现。试验结果表明:所设计的排种器伺服控制系统具有较高的控制精度,且驱动器价格低廉,具有应用推广价值。     

基于卡尔曼滤波PID控制的精量排种器优化设计与试验

针对设施蔬菜种植过程存在漏播、重播问题,设计基于卡尔曼滤波PID控制技术的精量排种器。分别对排种器关键组件和监测装置进行结构设计,建立传感器实时监测车速信号的控制系统,同时以不同作物株距值共同作为控制依据,补偿融合卡尔曼滤波的PID控制方法,通过调控电机保持转速的稳定性,从而实现精量播种。仿真结果表明：卡尔曼滤波的引入,对噪声干扰起到良好抑制作用,可提高系统稳定性。以排种盘转速和行走速度为变量,以株距合格率、重播率、漏播率和株距变异系数为指标,进行两因素五水平的二次回归正交旋转组合试验。台架试验表明：在不同车速下,株距变异系数均在规定的≤35%指标范围内,排种盘转速为10 r/min,行走速度为1.6 km/h时,株距合格率为95.9%,重播率为29%,漏播率为1.9%,株距变异系数为12.1%,满足设施蔬菜的精量播种要求。     

果园有机肥深施机分层变量排肥控制系统设计与试验

果园不同深度的土壤养分不同，果树根系分层吸肥能力不同，有机肥分层变量深施可以解决传统施肥存在的养分分布不均和肥料利用率低等问题。针对有机肥分层变量深施的排肥控制问题，本文设计了排肥控制系统，可以根据用户设置的各层理论排肥量和作业速度，实时计算液压马达的理论转速，并采用PID算法控制比例流量阀开度，调节马达转速驱动螺旋输送器排肥，实现分层变量排肥。将AMESim中建立的液压系统模型与在Matlab/Simulink中建立的控制模型进行联合仿真，整定PID参数。液压马达转速调节性能试验中最大超调量为14r/min，达到稳定转速的时间最大为6s，控制性能较好，表明通过AMESim-Matlab/Simulink联合仿真，能够快速便捷地整定PID参数，结果准确可靠。排肥控制性能试验中排肥量相对误差最大6.20%，变异系数最大8.69%，排肥量准确性和均匀性均达到要求。设计的控制系统具有较好的性能，能为果园有机肥分层变量深施提供技术支撑。     

巨菌草播种机漏播补种系统设计

针对缓坡地预切种式菌草种植机存在的漏播现象,提高菌草播种机械作业的质量和自动化水平,提出一种基于stm32的漏种补播系统,该系统采用光电对射传感器和编码器分别监测漏种和排种器转速,在监测到排种器漏种时驱动补种器步进电机执行补种动作,播种发生故障时自动报警。为验证系统的可靠性,对试验样机进行测试。结果表明,排种速度在1～6 km/h时,播种机的漏种率较低,漏种后的补种率高,提高了巨菌草种植机的播种质量。      

精密播种之电子驱动系统设计

本文研究的排种自动控制系统是依据前轮转速控制排种,在排种量、粒距和前轮转速之间建立关系,并以单片机为核心,配以测速装置、驱动装置及处理电路,输出合理驱动脉冲驱动步进电机的转动,进而带动排种器轴转动达到均匀排种目的的一种电子驱动系统方案.     

气吸式电驱动排种器的电机控制系统

为了提高气吸式电驱动排种器的电机控制系统特性,在分析无刷直流电机数学模型的基础上,采用滞环控制与SMC滑膜控制策略结合的方法,对电机转速进行控制,并在MatLab/Simulink软件上对驱动电机的控制系统建立了仿真模型。仿真结果表明:驱动电机控制系统可在0.2s内快速响应,0.4s时突加负载,驱动电机的转速基本没有变化,启动与加载时运行平稳。     

2CZD-1型段茎式甘蔗种植机设计与试验

研制了2CZD-1型段茎式甘蔗种植机,可一次性完成甘蔗种植的开沟、施肥、自动取种、自动排种、覆土和覆膜等工序,适用于宽窄行甘蔗种植。设计了机架、取送种机构、转盘施肥机构、旋耕覆土机构、覆膜机构和液压传动系统等结构,其中取送种机构采用排冗结构实现均匀排种。利用有限元分析软件ANSYS对甘蔗种植机的机架进行模态分析,并通过田间试验获得甘蔗种植机的覆土厚度合格率、种植密度、伤芽率、漏植率及总排肥量稳定性变异系数等性能参数。模拟结果表明,当激励频率为8~80 Hz时,机架容易发生共振,且最大位移可达28.12 mm。田间试验表明,该种植机的种植密度为142325芽/hm^2,覆土厚度合格率为93.6%,伤芽率为2.8%,漏植率为4.7%,种植深度合格率为89.3%,总排肥量稳定性变异系数为5.8%,工作生产率为0.32 hm2/h,符合甘蔗种植机的设计要求,能够显著提高甘蔗种植的效率。     

基于排种频率实时反馈的油菜排种器设计与试验

以电机转速作为控制目标的电控排种器,在复杂工况下存在实时播种量不稳定、难以达到农艺要求播量的问题,为此设计了一种可根据实时播量信息进行反馈控制的油菜排种器。油菜排种器由螺管排种机构、小粒径种子感知模块、检测及控制模块和驱动模块组成。为使种子有序通过小粒径种子感知模块传感区域,对导种管进行了结构设计,使其能够与传感器模组匹配,从而有效减少播量漏记。对排种器进行转速-排种频率测定及播量准确率测试,基于测试结果构建了播量检测准确率补偿模型,从而降低播量检测误差。以小粒径种子感知模块中传感器模组获取的实时播量信息作为〖JP3〗排种控制器控制输入,设计了排种器控制系统。台架试验表明,油菜排种器排种频率在10.1~60.4Hz范围内,排种器播量检测准确率达到98.75%,不同转速下的排种量稳定性变异系数不超过1.16%。田间试验表明,在拖拉机不同前进速度下,播种量误差率不超过2.55%,排种量稳定性变异系数不超过0.98%。该油菜排种器可为小田块精量播种提供技术支撑。     

基于液压马达集中驱动的玉米免耕播种机设计与试验

针对不同品种玉米对粒距的农艺要求,为克服现有播种机有级调节粒距连续性及地轮驱动粒距均匀性差的问题,研制基于液压马达集中驱动的排种、排肥新型驱动方式,实现粒距无级调节。研究基于导航测速的液压马达转速自适应系统及基于速度反馈的液压马达转速自动补偿系统,实现了液压马达转速与机具前进速度的精确匹配,保证了粒距均匀一致。在此基础上,设计了适宜黄淮海两熟区的玉米免耕播种机,并进行试验。结果表明:在秸秆覆盖量40%的条件下,机器通过性好,粒距均匀性合格率≥95%,播种深度、施肥深度及种肥间距合格率分别为88.82%、90.32%、90.17%,邻接行距误差为2.8cm/100m,符合设计要求。     

支持转速现场标定的玉米精密排种器电驱控制系统研究

针对现有玉米精密电驱排种控制系统无法快速适应多类型排种器排种控制的问题,在玉米CAN总线电动排种的基础上,设计了一种对玉米排种器排种驱动进行现场标定的电驱控制系统。系统在排种驱动电动机控制信号与排种盘转速之间的对应关系中,采用分段线性插值的方法现场获取排种器驱动曲线,实现排种盘转速标定与控制。以国产气吸式玉米精密排种器和指夹式玉米精密排种器为试验对象,在模拟车速下,对系统排种盘转速现场标定的控制准确性进行试验。电驱气吸式排种器排种盘转速控制性能试验中,株距设定为25 cm,车速设定为3~12 km/h(间隔3 km/h),结果表明,系统调节时间最长为0.80 s,稳态误差最大为0.81 r/min,控制精度最低为97.42%。电驱指夹式排种器排种盘转速控制性能试验中,株距分别设定为20、25、32 cm,车速设定为4~9 km/h(间隔1 km/h),结果表明,总体排种盘转速平均调节时间为1.09 s,标准差为0.26 s;总体平均稳态误差为0.38 r/min,标准差为0.23 r/min;总体平均控制精度为98.30%,标准差为1.01%。与分段PID排种转速控制系统控制性能进行对比得出,支持转速现场标定的系统具有更好的适应性,平均调节时间减少0.51 s,平均稳态误差增大0.16 r/min,平均控制精度降低0.63个百分点。选用指夹式排种器,进行了播种均匀性田间试验,株距为20 cm,车速范围为4~7 km/h(间隔1 km/h),结果表明,播种合格指数大于等于84.26%,变异系数小于等于18.29%,说明系统能够完成对玉米精密排种器排种转速控制曲线的高控制精度现场标定,能够精准控制电驱排种转速。     

积分不等式应用于播种机作业速度研究

以播种机作业速度为研究对象,通过分析播种机排种轴转速与播种机行进作业速度的匹配性,建立了播种机作业速度与排种器转轴之间的数学关系,设计了一种能够根据播种农艺和播种机作业速度需求,进行排种轴转速精确调节的PID转速控制系统,并利用积分不等式对系统的鲁棒稳定性进行判断。试验结果表明:随着播种机作业速度的提升,排种器主轴转速随之变大,播种作业开始时,排种器主轴转速迅速上升,达到期望目标值;排种器主轴实际运行转速与理论期望转速之间存在一定的偏差,作业速度越高,二者之间的偏差越高。     

免耕播种机的十种故障及处理方法

正一、整体排种器不排种。主要原因有:种子箱可能缺种子;传动机构不工作;驱动轮滑移。可采取如下措施:加满种子;检修、调整传动机构;排除驱动轮滑移因素。二、单体排种器不排种。主要原因有:排种轮卡箍;键销松脱转动;输种管或下种口堵塞。可采取如下措施:重新紧固好排种轮;清除输种或下种口堵塞物。三、播种量不均匀。主要原因有:作业速度变化大;刮种舌严重磨损;外槽轮卡箍松动;工作幅度变化。可采取如下措施:保持均匀