勺式取种与活塞扎穴组合式水稻排种器的设计与试验

针对现有水稻旱直播排种器存在问题,设计一种勺式取种与活塞扎穴组合水稻旱直播排种器,分析排种器总体结构与工作原理,建立传动机构数学模型,通过分析排种器关键部件取种勺取种性能,建立勺头直径数学模型并确定影响取种勺取种性能试验因素。运用EDEM软件以排种轴转速、种勺深度、勺头倾角、勺颈倾角为试验因素,排种合格率、重播率、漏播率为试验指标作虚拟正交试验,分析排种器作业过程中重播、漏播问题主因,得到排种性能优化水平组合为排种轴转速20 r·min-1、种勺深度8 mm、勺头倾角150°、勺颈倾角118°。室内试验验证优化水平组合:排种合格率89.73%、重播率7.61%、漏播率2.66%,满足精密播种要求。     

基于我国北方地区农艺要求的马铃薯播种机设计

为了减小马铃薯播种机体积,提高设备的通用性,并适应我国北方地区种植作业的农艺要求,采用勺链式排种、外槽轮式排肥、圆锥式凹型镇压轮、可横向移动和上下调节的开沟器装置设计了小体积马铃薯播种机。该设计以机械设计基础知识为理论依据,结合农艺要求,利用CAD软件绘制了整机和主要零部件的结构图,分析了整机及相关装置的运动过程。该马铃薯播种机整机外形尺寸缩减到1.6 m×1.1 m×1.1 m(长×宽×高),并实现了行距、株距、播种深度可调的功能。性能测试表明,该播种机变异系数为16%,漏播率小于6.6%,重播率小于7.4%,效果良好并符合行业要求,非常适合我国北方地区小面积马铃薯播种作业。     

一种马铃薯漏播检测及补偿装置的研制

针对现有的链勺式排种器马铃薯播种机作业过程中普遍存在的漏播现象,以PIC16F877单片机为核心,提出了一种由漏播检测启动信号生成电路、红外漏播检测电路和窝眼轮式排种系统构成的漏播检测补偿新方案。漏播检测启动信号生成电路主要由永磁铁和干簧继电器电路构成,每当固定于取种勺底板上的永磁铁略过干簧继电器时,都会触发系统进行一次基于红外信号发射、接收的漏播检测工作,系统软件基于PIC16F877特定引脚上一定时间段内发生电平变化的次数做出是否漏播的判断;如果确定漏播事件发生,PIC16F877将迅速发出补种指令,窝眼轮式排种器在步进电机带动下迅速旋转90°将待补薯种排入导种槽,从而实现漏播补偿。试验结果表明,该系统漏播检测的准确率99.8%,补种成功率75%,总播种成功率96.5%,链勺式排种器马铃薯播种机的漏播被有效抑制。     

振动对勺轮式排种器排种性能的影响试验

针对排种器在垂直方向的振动特性,搭建垂直振动试验台。以勺轮式玉米排种器为研究对象,优先进行工作速度单因素试验,确定勺轮式排种器在工作速度为2～5 km·h~(-1)排种性能较好;以播种机振动频率、振动幅值、工作速度为试验因素,排种合格率、重播率、漏播率、变异系数为评价指标进行3因素3水平响应面试验。试验结果表明,振动幅值和工作速度对4个评价指标均有显著影响,振动频率对除重播率外其他3个因素均有显著影响。各因素对重播率影响程度为振动幅值工作速度振动频率;各因素对漏播率影响程度为振动幅值振动频率工作速度,各因素对合格率均有极显著影响;各因素对变异系数影响程度为振动幅值工作速度振动频率。     

2CMF一2型马铃薯播种机的设计

马铃薯是我国主要的农作物之一,近年来种植面积不断扩大。当前,马铃薯种植采用一种排种勺式马铃薯播种机,这种播种机节省了大量的劳动力,提高了生产率。但由于种薯块大小、形状不一,增加了马铃薯播种机的机械化种植难度,播种作业时经常发生种薯块在种箱下部堵塞、架空现象等。充种率低、补种难和漏播等问题一直是马铃薯机械化种植的难题。     

高速玉米精密排种器的研究

针对勺轮式玉米排种器作业速度较低、高速作业时漏播率和重播率较大的问题,以勺轮式玉米排种器结构和工作原理为切入点,重点分析种子在舀种区、清种区、递种区的受力情况,对现有的勺轮式玉米排种器进行改进,采用双勺轮结构设计一种新型的高速精密排种器,并对其进行性能试验。结果表明,单排勺轮式排种器和双排勺轮式排种器在不同的作业速度下,其粒距合格率分别为作业速度为2 km/h时的91.24%、93.02%,作业速度为4 km/h时的86.02%、91.34%,作业速度为6 km/h时的83.73%、89.34%,作业速度为8 km/h时的76.34%、86.34%。随着作业速度的提高,双排勺轮排种器的作业效果明显优于单排勺轮排种器。综上,双排勺轮式玉米排种器的作业性能较好,可以广泛应用于高速玉米播种机上。     

基于PVDF双压电薄膜的油菜播种监测系统的设计与试验

针对苏南地区油菜播种一体机作业过程中种子监测困难的问题,设计了一种基于PVDF双压电薄膜的油菜单粒精密播种机播种性能监测系统。系统通过播种机安装在测速轮上的编码器采集机具作业速度,结合设定的目标播量,得到理论排种间距,采用聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜监测装置,采集油菜种子落粒数。为了滤除机器振动信号干扰,设置参照压电薄膜,通过逻辑运算模块降低振动干扰,采用施密特电路迟滞原理消除比较器抖动干扰。系统采用STM32F103VBT6单片机作为中央处理器,结合设定的理论株距、相邻脉冲电压信号的时间间隔与播种机前进速度,计算得出播种量、排种速度、漏播率与重播率等性能指标。试验台试验表明,在26.5~42.2 r/min排种轴转速下,系统对排种量的检测精度不低于96.4%,漏播检测精度高于95.8%,重播检测精度高于98.4%;振动频率8~16 Hz条件下,系统播量检测精度高于95.2%。     

基于光电传感器的精密播种机排种性能监测系统的研究

【目的】针对玉米、大豆等作物单粒精密播种过程中出现的漏播、重播以及播种量不精准的问题,设计一种基于光电法的单粒精密播种机排种性能监测系统。【方法】采用红外检测装置获取种子下落时的脉冲信号,脉冲信号经单片机处理后统计种子下落时间间隔,并与设定理论时间间隔相比较,计算漏播率、重播率及播种量。以垂直勺轮式排种器为对象,对监测系统进行单粒漏播、重播及播种量监测试验。【结果】该监测系统的单粒监测精度达到98.8%;与排种器性能检测试验台架检测结果相比,监测系统的漏播率监测误差小于0.3%,重播率监测误差小于0.6%;播种量监测精度大于94.4%。【结论】此监测系统工作稳定,监测精度较高。     

同步铺膜铺管旱作水稻播种机的设计与试验

针对目前旱作水稻不易大规模推广的难题,研制开发一种旱作水稻铺膜铺管播种机。根据旱作水稻种植农艺要求,采用滑刀式开沟器,在距种行水平距离110~130mm处开出宽45mm,深20mm的沟,将滴灌带铺设于沟内;地膜通过随动仿形机构铺设于地表;通过改变容腔容积调整机械翼勺式排种器下种量大小;螺旋导土板将土壤送至种行完成覆土。以杂交稻种"秋田小町"为播种对象,采用3因素4水平的正交试验设计方法,研究播种机前进速度、容种腔长度和种面高度对播种性能的影响。试验结果表明,影响合格指数和重播指数的主次因素为:播种机前进速度容种腔长度种面高度;影响漏播指数的主次因素为:容种腔长度播种机前进速度种面高度;当播种机前进速度1.0m/s,容种腔长度14mm,种面高度140mm时,播种机播种性能最为优良,此时合格(6~8粒/穴)指数为86.5%,漏播(6粒/穴)指数为10.2%,重播(8粒/穴)指数为3.3%,满足旱作水稻农艺种植要求。     

基于EDEM的自扰动内勺式大豆精密排种器的设计与试验

为提高大豆精密排种器的充种性能，研究了一款自扰动内勺式大豆精密排种器，通过搅动杆随排种轴的转动提高了排种器勺轮孔内的充种率。研究测量了黄淮海地区常见大豆品种的物理参数，并应用EDEM软件对自扰动内勺式大豆精密排种器进行了仿真试验。结果表明，单粒率最大为97.15%,最小为94.81%;重播指数最大为3.84%,最小为1.95%;漏播指数最小为0.52%,最大为3.64%。台架试验结果显示，单粒率最小为93.31%,重播指数最大为3.92%,漏播指数最大为4.03%,与仿真结果的最小单粒率误差为1.01%,最大重播指数误差为2.08%,最大漏播指数误差为9.68%。说明应用EDEM软件分析自扰动内勺式大豆精密排种器的工作过程是可行的，可以为排种器的优化提供理论基础。     

智能控制马铃薯精密播种机的研制

针对现有马铃薯播种机播种精度低、株距和振幅调整麻烦等问题,在现有马铃薯播种机的基础上设置了智能株距控制装置,当检测到播种机的行驶速度等信息发生变化时,将控制电液伺服阀实时自动修正液压马达转速,保证播种株距合格率始终控制在允许范围内;设置了智能重种漏种控制装置,当检测到的薯种信号多于1枚或未检测到薯种信号时,控制步进电机实时调整输送带及其薯种碗的振动强度,结果表明,实际漏种率ξls为6.4%~7.9%,实际重种率ξcs为8.2%~10.1%,较佳的允许漏种率ξly的设定范围为6.0%~8.0%。该智能控制马铃薯精密播种机有效地提高了播种精度和作业效率,提高了马铃薯播种机对不同地区、不同马铃薯品种的适应能力。     

气力式水稻旱直播机气力系统负压特性试验

以风机转速、排种盘转速和播种行数为试验因素,对气力式水稻旱直播机气力系统进行排种器负压影响因素的台架试验研究。结果表明,排种器负压随风机转速的增大而增大,随排种器数量的增多而减小;排种盘转速对排种器负压影响不显著;各行排量一致性变异系数为2.10%~5.04%,气力系统排种器的排种量稳定性还有待进一步提高。分别建立气力系统的风机特性模型和排种器负压特性模型,决定系数在0.92以上,模型验证相对误差分别为-15.92%~12.12%和-2.70%~5.40%。     

水稻气压滚筒式集中排种器设计与试验

为提高水稻集排式精量穴直播的排种性能，采用正压气流充种、携种和投种原理，设计一种水稻气压滚筒式集中排种器。基于杂交稻机械物理特性参数和精量穴播农艺要求，提出一种气流孔均布于“碗状”型孔的结构，确定其主要结构参数，构建种子在充种和投种过程的力学模型。台架试验研究气流孔直径、滚筒转速和气流孔数量对排种性能的影响，并分析集中排种器对杂交稻品种的适应性。试验结果表明:影响排种性能的主次因素依次为气流孔数量、气流孔直径和滚筒转速；当排种滚筒转速为20 r/min、气流孔数量为7、直径为1.7 mm时，排种合格率为93.33%，漏播率2.50%，重播率4.17%，空穴率0.58%，各行排量一致性变异系数为2.08%。繁优609、F优 498和天优华占3个品种的排种合格率均达到90.00%，漏播率和重播率分别不高于6.00%和5.00%，种子破碎率低于0.20%，各行排量一致性变异系数低于3.00%，说明该排种器对不同杂交稻品种具有较好的适应性。田间试验结果表明，单穴平均播种量为3.56粒，播种合格率89.33%，平均穴距190.3 mm，达到水稻精量穴播排种要求。该研究可为水稻气压滚筒式集中排种器设计提供参考。     

番茄气吸滚筒式排种器的优化设计与试验

针对番茄种子粒径小、质量轻、形状不规则、难以实现精量排种的问题,设计了一种气吸滚筒式排种器,主要由正压吹种装置、凸形滚筒、种箱、激振器等部件组成。排种器凸形滚筒内负压产生吸附力,吸附番茄种子随滚筒转动,至投种位置时在正压气吹的作用下完成排种。确定滚筒直径142 mm、长度345 mm,吸种孔数10个×20个、孔距33.3 mm、孔径1.2 mm。以吸种负压、滚筒转速和振动频率为试验因素,单粒率、重播率和漏播率为性能评价指标,进行正交旋转组合试验,建立回归模型,采用多目标优化方法,得到排种器的最优工作参数为吸种负压530 Pa、滚筒转速5 r/min、振动频率68 Hz,此时排种器漏播率为3.7%,重播率为3.2%,单粒率为93.1%。     

吸盘式排种器几个基本参数的试验研究

本文介绍了一种适于茄子、青椒、西红柿、黄瓜等4种蔬菜种子精密播种的吸盘式排种器。通过正交设计的试验方案对其中几个基本参数进行了试验研究,并分析得出了各因素的最优组合。经试验验证,该排种器具有单粒率高、空穴率低、重播率低等优点。     

2CM-4型马铃薯播种机设计与试验

针对我国黄淮海地区马铃薯种植模式特点和农艺要求,设计了一种两垄四行马铃薯播种机.该机主要由机架总成、整地装置、地轮动力驱动装置、施肥装置、排种装置、覆膜装置、开沟器等组成,可一次性完成开沟、施肥、播种、起垄和覆膜等作业.通过对关键零部件的研究分析,确定了其相关结构和工作参数.样机田间试验结果表明,该机性能稳定、作业效果较好,种薯间距合格指数为95.0%,重种指数为2.7%,漏种指数为2.3%,种植深度合格率为91.1%,各行排肥量一致性变异系数为6.5%,总排肥量稳定性变异系数为5.2%,各项性能指标均优于马铃薯播种相关要求.     

带有蓄土装置的胡麻精量穴播联合作业机的设计与试验

针对西北地区胡麻播种机旋耕取土装置取土不均匀导致膜上覆土不均匀的问题,设计一款带有蓄土装置的胡麻精量穴播联合作业机。该机具由旋耕装置、地膜覆土装置、滴灌带铺设装置、地膜铺设装置和播种装置组成。根据农艺种植要求对机具的关键装置进行理论分析和功率计算,确定满足覆土工作时运土带线速度、双向螺旋输送器转速、双排取种勺式穴播器的半径及整机配套拖拉机功率。采用EDEM软件对地膜覆土装置覆土过程进行仿真,验证蓄土装置的可行性。田间试验结果表明:机具前进速度为0.6 m/s时,其空穴率为1.2%、穴粒数合格率89.3%、播种深度合格率86.5%、膜孔错位率5.1%、膜边覆土厚度合格率95.7%、邻接行距合格率92.4%。田间播种性能试验相关指标均达到覆膜穴播机作业质量要求,田间试验覆土结果与仿真结果基本一致。     

舀勺型孔轮式水稻精量排种器设计与试验

针对现有水稻排种器采用被动充种存在充种性能差、高速排种精度低的问题,设计了一种舀勺型孔轮式水稻精量排种器。阐述了该排种器的基本结构和工作原理,确定了排种轮、舀勺、型孔、护种板等关键零部件的结构参数,建立了排种器充种过程的力学模型。以冈优898 种子为试验材料,利用离散元法,选取排种轮转速、型孔倾角为试验因素,以排种合格率、重播率和漏播率为评价指标,进行单因素试验、对比试验和二因素五水平正交旋转组合试验,建立排种性能指标与试验因素之间的回归模型,利用响应面法分析了各试验因素对排种性能的影响规律,并采用多目标优化方法,确定了最佳参数组合。优化结果表明:排种轮转速为25.94 r·min ^-1、型孔倾角为34.75°时,排种器的排种性能最佳,排种合格率、重播率、漏播率分别为87.55%、9.79%、2.66%。为验证仿真结果的可靠性和排种器的适应性,以丰两优3948、冈优898、冈优3551 3个水稻品种种子为试验材料,对排种器进行台架性能试验和田间播种试验。试验结果表明:台架试验与仿真结果基本一致,丰两优3948、冈优898、冈优3551种子的排种合格率分别为84.40%、84.53%、83.74%;田间播种合格率分别为81.34%、82.13%、80.67%,3个水稻品种种子排种性能皆满足水稻精量播种要求。研究结果可为舀勺型孔轮式水稻精量排种器的结构优化和性能提升提供参考。     

三七种子的大小对窝眼轮排种器充种性能的影响

【目的】探究窝眼轮排种器型孔尺寸与分级后三七Panax notoginseng种子的适配性对充种性能的影响规律,确定各级三七种子与适配型孔尺寸之间的关系。【方法】将三七种子分为4级,设计了4种不同型孔尺寸的窝眼轮排种器,利用离散元软件EDEM模拟各级种子在不同型孔尺寸排种器中的充种过程,分析各级种子在不同型孔尺寸排种器中的充种性能,得到各级种子适配排种器型孔尺寸,并进行了试验验证。【结果】各级三七种子均有适配型孔排种器,5.0～5.5和6.5～7.0 mm分级段的种子适配排种器型孔尺寸为7.5和8.5 mm;5.5～6.0和6.0～6.5 mm分级段的种子适配排种器型孔尺寸为8.0 mm。各分级段的种子在其适配排种器中充种时,合格指数均大于95.83%,漏播指数均低于2.00%,重播指数均低于2.17%。确定了种子长轴(l)与孔径(L)之间以及高轴(h)与孔深(H)之间的线性关系方程分别为L=0.58l+4.28和H=0.75h+3.96。【结论】排种器充种性能满足了三七播种的农艺要求,为窝眼轮排种器型孔尺寸的设计提供了理论依据。