播量可调式水稻穴播排种器的设计与试验

【目的】解决水稻穴播排种器播量连续调节的难题.【方法】设计了一种播量可以连续调节的水稻穴播排种器,主要结构有排种轮与调节机构两部分.设计了以排种轮型孔、排种器转速、水稻品种3个变量为试验因素的全因素试验,测试排种器排种均匀性与总播量的一致性.【结果】排种器每穴播种粒数为4-12粒;穴粒数合格率在80%以上;排种器穴粒数变异系数在14.40%~44.27%之间;播量一致性变异系数小于2.6%.【结论】采用播量可调式水稻穴播排种器播种的水稻产量比广东省水稻种植平均产量高21.83%~25.55%.     

气吸式辣椒精量穴直播机的研制与试验

【目的】针对辣椒种植育苗移栽方式存在的成本高、劳动强度大和生产效率低等问题,结合南方辣椒种植模式和农艺要求,研制一种气吸式辣椒精量穴直播机。【方法】该机具由主机架、仿形机构、风机、传动系统、变速器、气吸式排种器、开沟装置和镇压装置等组成,可一次完成开沟、播种、覆土和镇压作业。利用负压取种和断压排种的原理,根据辣椒种子物理特性和播种要求,确定了气吸式排种器排种盘尺寸、排种孔数量和大小,满足播种精度和播种量要求。播种部分通过平行四杆仿形机构与主机架连接,可实现播种单体对地仿形,保证开沟和播种深度。【结果】播种量1～3粒/穴的平均合格率为91.16%,平均漏播率为0.18%,平均重播率为8.66%。不同穴距试验的播种穴距合格指数均大于89%,重播指数均小于4.85%,漏播指数均小于11%,穴距变异系数均小于23.77%,播深合格率为86%。【结论】整机工作性能满足辣椒种植要求,本研究可为蔬菜精密播种机的研制和开发提供参考。     

稻麦精准追肥机执行机构的设计与试验

【目的】适应精准追肥机械在稻麦生长过程中的实时变量追肥要求.【方法】设计了一种新型轴分段式变量追肥机执行机构,阐述了该变量追肥机执行机构的总体结构及田间作业原理,分析并确定了其关键部件结构和参数.以氮肥为试验对象,进行排肥性能试验和田间追肥试验.【结果和结论】试验结果表明,该精准追肥机执行机构可实现常规槽轮排肥器槽轮转速和开度的双调节控制,整体系统控制精度90%以上,实时地调整施肥量有利于肥料的管理和充分利用,能够实现精确农业意义上的精准追肥作业,达到了设计要求.     

关中原区油菜机械直播技术研究

【目的】对气吸式、窝眼式和海绵式3种具有不同排种器形式的油菜播种机的作业质量进行对比研究。【方法】在关中原区油菜大面积种植区域选择具有代表性的试验区,采用单因素试验和大田试验,对3种播种机的作业质量和可靠性等进行检测,并对机械播种和人工撒播的作业成本进行经济核算。【结果】油菜机播的适宜土壤含水率为20%～30%,适宜播深为1cm。气吸式播种机的最佳播量为1.5～2.0kg/hm2,窝眼式播种机的最佳播量为3.0～3.5kg/hm2,海绵式播种机的最佳播量为4.5～5.0kg/hm2。气吸式播种机的作业质量最好,最节约种子;其次是窝眼式和海绵式。油菜机播较人工撒播节约种子,降低成本达50%以上。【结论】建议小规模的农户选用窝眼式油菜播种机,合作社、种植大户适宜选用气吸式油菜播种机。     

油菜精量集中排种器电驱控制系统设计与试验

为适应丘陵区油菜机械化精量播种要求,针对地轮驱动致使传动系统复杂或滑移影响播种精度的问题,设计了一种油菜电驱排种控制系统。该系统集成无线蓝牙传输模块、单片机模块和Android终端平台开发,采用优化PID算法,实现集排器转速随作业速度的同步控制和自动调节播种穴距。台架试验研究了油菜电驱排种控制系统的控制精度和排种性能,当集排器转速为10～55 r·min~(-1)时,实际转速与理论转速的平均偏差均小于1.5%,且转速的变异系数均小于2.0%,稳定性较好;当穴距和作业速度分别为60～180 mm和1.6～3.2 km·h~(-1)时,穴距均匀性变异系数均低于15.0%。该系统实现了集排器电驱条件下播种穴距的同步调节,为油菜轻简化精量播种机的排种控制系统设计提供了参考。     

水稻水直播机在小麦生产应用上的可行性分析

为缓解不利气候因素造成土壤墒情差、导致常规小麦播种机械作业质量差的问题,自2017年秋播开始连续3年开展水稻水直播机在小麦生产上应用的研究。结果表明,水稻水直播机作为水稻特有的播种方式在小麦生产上应用,能够提高小麦播种作业效率,日播种面积约53.3 hm~2,是常规播种机械的2.5～4.0倍;水稻水直播机播种受土壤墒情影响较小,具有提高抗灾应变的能力;水稻水直播机播种能够提高小麦播种质量,小麦出苗质量更易达到"匀、壮、齐、全"的农艺性状,并通过提高出苗质量促使小麦穗数、穗粒数、千粒重的产量结构更加协调,从而进一步提高小麦产量;水稻水直播机播种小麦出苗率提高,节省种子成本,作业费降低,利于控本增效。     

悬挂式水稻田间育秧播种机设计与试验

为解决现有水稻育秧方式存在的用工多、劳动强度大、生产效率低的问题,设计了一种悬挂式水稻田间育秧播种机,参考水稻工厂化育秧技术要求等相关行业标准开展试验测试,分析育秧播种机的铺土均匀性、播种均匀性和机具的整体作业质量。结果表明,该机在播种作业过程中只需驾驶员和辅助人员两人即可完成,每小时可播种4 000盘以上,具有用工少、生产效率高、播种质量高等特点。该机采用直径为160 mm的大直径外槽轮式排土辊和直径为110 mm的大直径、大窝眼式排种辊,满足了水稻育秧底土量和播种量较大的要求。田间试验结果表明,育秧盘内不同点的底土铺土厚度变异系数均小于6%,每盘播种均匀度和总播种均匀度均在90%以上,按插秧时对应切块位置测得的每格播量合格率均≥85%,作业流畅、性能稳定,各项指标符合相关标准和实际生产要求。研究表明,悬挂式水稻田间育秧播种机挂接在插秧机底盘后,可一次完成在水稻育秧盘内均匀铺底土和播种作业。     

稻麦兼用螺旋槽式排种器的设计与试验

为满足苏北稻麦轮作区小麦条播、水稻旱穴直播的种植需求,解决外槽轮排种器播种不均匀、稻麦兼用性不良的问题,设计了一种稻麦兼用螺旋槽式排种器。该排种器主要工作部件为手轮、播量调节装置和排种轮,通过旋转手轮推动播量调节装置改变排种轮工作长度,进而控制排种轮槽大小,实现不同播量条件下的稻麦兼用。设计确定了排种器的螺旋角范围、排种轮槽的直径和高度、排种轮直径等关键结构参数,根据苏北地区稻麦种植的播量要求,划分了排种器的工作区段。为获得最佳螺旋角度,选取小麦开展试验,得到排种器最佳螺旋角为30°;最佳螺旋角条件下,以转速和工作长度为变量,开展水稻和小麦排种性能试验。结果表明:排种器播种小麦的最佳转速为34.93 r/min,最佳工作长度为1.28 cm;播种水稻的最佳转速为35 r/min,最佳工作长度为0.6 cm;构建了小麦排量预测模型,该模型决定系数R~2为0.987。对排种器播种宁麦13、苏麦11和水稻南粳46、苏秀867适用性进行验证,结果播种小麦的破碎率分别为0.24%和0.27%,变异系数分别为1.71%和1.66%,排种量与预测值间的偏差分别为7.14%和7.78%;播种水稻的合格指数分别为92.40%和91.73%,漏播指数分别为3.73%和4.26%,重播指数分别为3.87%和4.01%,变异系数分别为3.11%和3.84%。排种器对稻麦品种的适用性良好。     

气吸式玉米播种机播种智能电控系统的设计

由于传统玉米播种机采用地轮驱动所有排种器同步工作,作业模式单一,地轮打滑影响播种质量。为提高播种机作业灵活性和播种质量,设计了气吸式玉米播种机播种智能电控系统。系统以微处理器为核心,采用光电编码器实时采集机车作业速度,通过直流电机驱动排种器,每个排种器独立工作,微处理器根据作业速度与设置的播种参数实时调节电机转速,完成按需播种。同时,系统还具有作业数据显示、存储及查询,播种单体的智能控制,故障监测报警等功能。实验结果表明,电控播种机播种粒距合格指数为95.9%,播量控制精度为98.18%。该系统实现了播种作业模式多样化,提高了播种效率和播种质量。     

水稻直播机螺旋槽轮排种器设计与试验

目前常用的水稻旱直播机械排种器以播种小麦的外槽轮排种器为主,外槽轮排种器存在脉冲现象、播种不均匀、对于水稻适应性差。为达到水稻旱直播的播种量可调范围大、播种均匀稳定的要求,在现有外槽轮排种器的基础上,设计一种适于水稻直播要求的螺旋槽轮排种器,并对螺旋槽轮排种器进行了试验,研究了排种轴转速与播种量之间的相关关系,并对螺旋角度对排种均匀性影响、螺旋排种轮开度对播种量的影响、稻种对播种量的影响等进行了试验。试验结果表明:排种轮转速与播种量之间存在极显著的线性相关关系,相关系数R~2=0.986;螺旋槽轮开度与播种量之间存在极其显著的线性相关关系,相关系数R~2=0.995,说明通过调节螺旋槽轮开度和排种轴转速能调节播种量,当拖拉机行走速度3.25m·s~(-1),每公顷播种量最大能达到439.35kg、最小达到103.35kg,实现了105~435kg大范围播量调节高速作业。该研究为进一步的样机设计制造和优化改进提供了一定的依据。     

基于GIS的油菜播种控制系统设计与试验

针对江苏稻油轮作模式下由于水稻土壤湿黏导致地轮打滑而造成的漏播等问题,设计一套电控排种系统,对现有机械式油菜复式播种机进行自动化改造。播种作业时,该系统可根据计算机加载的播种作业信息、地图数据和实时获取的GPS位置信息确定当前播种参数,并发送到主控制器,经处理后,运用比例积分微分控制算法结合目标穴距和播种机前进速度,使用直流电机控制排种轴的旋转速度,实现油菜精准播种。试验结果表明,该系统控制电机转速的变异系数最大值为4.85%,台架试验中穴距变异系数的最大值为15.28%,较传统播种精度明显提高,且系统工作响应及时。     

水稻液体肥变量施用调节系统设计与试验

目的 设计一种机电式流量调节阀，与已研制的气力引射式施肥器集成构建液体肥变量施用调节系统，实现水稻近根部微小流量液体肥精准施用。方法 通过试验标定了系统质量流率理论模型，建立控制系统传递函数模型，设计了基于模糊推理的PID控制器结构、规则和初始参数；通过仿真试验，分析了PID和模糊PID控制的调控响应能力。结果 仿真试验结果表明，模糊PID控制阶跃信号响应超调量、调节时间和稳态误差分别为0.12%、2.51 s和0.007， 与PID控制的对应值42.90%、4.44 s和0.010相比均较低，表明模糊PID控制动态调节和稳定性更好；在幅值为0.5、持续时间为0.1 s的脉冲信号干扰下，模糊PID控制的调节时间为0.61 s，比PID控制(1.67 s)更短，具有更强的抗干扰能力。性能试验结果表明，10种目标质量流率条件下，模糊PID控制的质量流率绝对误差均低于PID控制，控制精度为93.93%～96.88%，高于PID控制(90.00%～95.21%)；在施肥量变化时，模糊PID控制的超调量为12.2%，上升时间、调节时间和峰值时间分别为1.5、10.7和1.7 s，均低于PID控制的17.4%、2.1 s、13.3 s和2.3 s。结论 基于模糊PID控制的水稻液体肥变量施用调节系统具有较高的质量流率控制精度和跟踪性能，为研制水稻田液体肥变量施肥装备奠定了基础。     

气力滚筒式蔬菜播种机控制系统的软件设计

根据气力滚筒式蔬菜播种机播种精度要求以及穴盘进给速度与排种器播种速度的匹配要求,提出了以单片机ATmega16为控制系统的核心硬件,采用逐盘定位检测的控制策略和模块化设计的方案,研究开发了一种基于单片机C语言的气力滚筒式蔬菜播种机专用控制系统.该系统解决了播种机在连续工作时因排种滚筒线速度与穴盘输送速度的差异所产生的累积误差对播种效果的影响,使播种机能够迅速达到正常工作运行状态,防止从高速运行状态快速制动停止时产生过冲的现象,保证了播种精度不变的条件下排种器能够高速稳定的运行.试验结果表明,不同生产率下排种滚筒和穴盘输送装置的运行转速测量值与理论值的误差最大为2.01%.排种滚筒线速度和穴盘输送速度的差值最大为0.1 m/min,远远小于14.4 m/min的理论许可值,满足播种机的工作要求.     

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%。     

自动变量播种机控制系统设计

设计了以AT89S52单片机为核心的自动变量播种控制系统,将播种决策信息代码通过RS232从PC上位机传输到单片机、以反射式光电传感器检测播种机前进速度,以此通过控制输出给步进电机驱动器的脉冲频率来实现自动变量播种.试验结果表明:单片机可将播种决策信息代码、播种机前进速度进行综合处理控制步进电机转速.在前进速度为3.3～5.8km·h-1.决策信息代码为1～5时,控制步进电机转速误差小于4%.     

播种量对少蘖型水稻群体光合作用的影响

以少蘖型水稻(Oryza sativa L.)品种为研究对象,选择人工撒播播种方式,设置了2(Z1)、3(Z2)和4kg/667 m2(Z3)3种不同的播种量,研究不同播种量对水稻生理生态指标的影响。结果表明,分蘖数随播种量增加而递减。光合作用方面,在孕穗期,随着播种量增加,高密度群体净光合速率显著降低,Z3和Z2处理比对照Z1分别减少34.08%和9.44%;在齐穗期,高密度群体Z3和Z2处理净光合速率显著低于对照Z1,Z3和Z2分别比Z1降低9.50%和6.70%,表明高密群体具有较强的自身调节能力。建议少蘖型水稻品种直播可以通过增加密度的方式获得高产。     

油菜播种质量监测系统设计与试验

目的 为了获取油菜播种质量信息,并实现信息的显示、远程传输与云存储,提出了一套油菜播种质量监测系统。方法 该监测系统由油菜籽传感检测装置、播种监测终端、播种质量信息云存储平台组成。采用多种形式小粒径种子传感检测装置实现对播种质量信息的实时获取,基于射频通信模块实现与播种监测终端的数据交互;监测终端完成信息显示,并通过北斗定位单元对播种质量信息位置进行精确定位;通过无线传输模块,实现油菜播种质量信息数据的远程传输和云存储。搭建油菜播种质量监测系统试验台,通过田间试验验证系统的稳定性和可靠性。结果 设计的油菜播种质量监测系统能通过内嵌的北斗定位单元获取播种机经、纬度信息,同时可利用4G无线传输模块将播种质量信息及定位信息传输至云存储平台。台架试验结果表明,当排种器落种频率为16.5~26.2 Hz时,检测准确率不低于97.1%,采集的油菜播种质量信息均能够传输至播种监测终端并进行显示;播种质量信息均准确上传至云存储平台数据库,传输时长不超过2 s,且与终端显示数据一致。田间试验验证结果表明,排种频率为17.4~25.5 Hz时,检测准确率不低于96.6%,且系统运行正常。结论 该系统为油菜播种过程智能化提升、播种状态图生成及产量预测提供了技术支撑。     

稻麦两用螺旋舀种式排种器排种性能试验

设计了一种稻麦两用螺旋舀种式排种器,确定了该排种器关键部件的结构和参数;运用Design-Expert软件进行数据分析,得到最优参数组合,采用响应面试验方案,进行台架验证试验。结果显示:播种水稻时,在转速为45 r/min、倾斜角度为3°、出种孔长度为9 mm情况下的合格率为78.20%,重播率为3.71%,空穴率为1%,穴距合格率为97.93%,穴距变异系数为16.17%;播种小麦时,在转速为60 r/min、倾斜角度为1°、出种孔长度为9 mm,此组合下的合格率为93.37%,重播率为3.44%,空穴率为3.19%,穴距合格率为93.60%,穴距变异系数为25.50%。