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。     

油菜精量播种机气力式排种器设计与试验

根据油菜精量播种技术的农机、农艺要求,提出了气力式油菜精量播种机排种器的设计方案,对排种器结构和工作过程进行了分析。以秦油10号为试验用种,种子发芽率在85%左右,设计播量为0.63~4.41 kg/hm2,取播量为1.8 kg/hm2、拖拉机行进速度为2.6 km/h进行田间试验。结果表明,油菜播种机田间实际出苗数与设计播量之间播种均匀性变异系数为2.4%,说明该播种机排种器播种均匀性好,达到播种质量标准。     

2BZ-4型棘轮振动式油菜播种机设计与性能测试

为适应小田块油菜种植机械化的需求,利用振动破坏散粒体架空的原理,设计一种棘轮振动式油菜播种机,确定其主要结构和运行参数,得出在满足油菜播种各行稳定性和均匀性条件下,其排种单元最大的排种频率为6.3Hz,最大理论作业速度为0.55m/s;分析棘轮转速与排种装置单行排种量稳定性、各行排种量一致性和总排种量稳定性之间的关系。性能测试结果表明:当棘轮转速为20~45r/min时,排种装置具有良好的排种稳定性和均匀性;当棘轮转速为40r/min时,总排种量稳定性变异系数和各行一致性变异系数最小,分别为1.08%和2.74%,且种子破损率为0.38%,能够满足播种机标准JB 6274.1-2001的技术要求。     

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。     

小区播种机充种装置工作性能试验

为提高小区播种作业各排种环节的排种性能,以小区播种机充种装置为研究对象,采用通用旋转组合试验设计方案,研究小区播种机前进速度v、充种装置转动速度ω、充种装置锥体母线长度l和充种装置锥体底角角度α,对油菜和小麦种子充种均匀性变异系数的影响。通过DPS 7.05数据处理系统获得了4个试验因素对油菜、小麦种子充种均匀性变异系数的影响回归方程,确定了各因素的影响顺序:1)油菜种子,充种装置锥体母线长度>充种装置锥体底角角度>小区播种机前进速度>充种装置转动速度;2)小麦种子,充种装置锥体底角角度>充种装置锥体母线长度>充种装置转动速度>小区播种机前进速度。确定了针对油菜、小麦种子的充种装置结构及工作环境的最佳参数,即小区播种机前进速度0.4 m/s、充种装置转动速度0.25 rad/s、充种装置锥体母线长度0.1 m、充种装置锥体底角角度50°;在最佳参数条件下,油菜和小麦种子播量分别为5和180 g时,充种装置最适合育种试验的长度为10 m,充种均匀性变异系数分别为5.68%和7.85%。     

气力式谷子精量排种器结构设计及性能试验

针对现有气力式排种器对谷子等小粒径种子难以实现精量播种问题,根据谷子形状等物理特性,通过优化排种器结构,设计一种舀勺-气吸组合式谷子精量排种器,研究排种器关键部件结构与参数对谷子精量排种性能的影响。应用JPS-12排种器性能检测试验台,以排种轴转速、舀种勺位置夹角和舀种勺圆心角为试验因素,以穴粒数合格指数、穴距合格指数、空穴指数及穴距变异系数为试验指标,进行三因素三水平正交试验,分析各试验因素对于性能指标影响的显著性。结果表明:排种器较优的工作参数为,舀种勺圆心角45°、舀种勺位置夹角-15°、排种轴转速10 r/min;优化定型后舀勺-气吸组合式谷子精量排种器综合性能试验指标为,穴粒数合格指数88.7%,穴距合格指数87.7%,空穴指数1.3%,穴距变异系数12.3%。该排种器作业性能满足小粒径作物精量播种和农艺要求。     

基于压力传感器的油菜排种量控制系统的设计与试验

对2BYD–6型油菜浅耕直播施肥联合播种机上采用的偏心轮型孔轮式排种器,设计制作了变量播种控制系统。该控制系统主要由排量检测系统和排量调控系统两部分组成。排量检测系统借助压力传感器直接检测排种箱的质量变化,实现油菜排种量的检测;排量调控系统依据检测系统的检测结果转变为电信号,由单片机控制驱动排种轴电机转速来实现排量调控,达到所需的排种量。台架试验表明:控制系统能够精确检测排种器单位时间的排种量,实现变量播种;对油菜排种量检测每分钟积累误差可控制在3.5%以下,排种均匀性变异系数低于7%。     

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%。     

2BX-6型小杂粮播种机的研制

为解决山西省小杂粮机械化播种问题,确定了与8.8～14.7kW轮式拖拉机配套的2BX-6型小杂粮播种机的总体方案,完成了排种机构、开沟器等部件的选择和参数确定。试验及示范应用结果表明:播种和施肥深度变异系数分别为3.9%和5.8%,种、肥总排量稳定性变异系数分别为2.2%和2.1%,种、肥各行排量一致性变异系数为4.1%和1.4%,种子破碎率0.5%。该播种机一次可实现开沟、侧深位施肥、播种、覆土、镇压等功能,适用于谷黍等种型为小颗粒的杂粮作物的播种作业。     

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。     

基于EDEM的双排型孔轮式油菜排种器的排种性能分析

基于离散单元法和EDEM软件,建立了双排型孔轮式油菜排种器的离散元模型,对不同排种轴转速下种群扰动强度进行分析,研究排种轴转速和不同排型孔对排种器排种量和排种均匀性变异系数的影响。结果表明:当排种轴转速为30～90r/min时,单独使用第一排型孔排种,排种均匀性变异系数为42.75%～54.17%,单独使用第二排型孔排种,排种均匀性变异系数为38.46%～44.1%;排种器使用双排型孔同时排种,排种均匀性变异系数为28.2%～40.1%,双排型孔工作较单排型孔工作排种均匀性提高。该排种器种子充入型孔的极限转速为60 r/min,当转速为0～60 r/min时,单位时间的排种量呈线性变化,当排种器转速超过极限转速时,单位时间的排量相对减小。     

基于响应曲面法的窝眼轮式三七精密排种器性能试验

【目的】优化三七窝眼轮式排种器的结构参数,提高排种器的排种性能。【方法】以三七种子为研究对象,选取排种器的型孔数量、型孔直径、型孔深度和窝眼轮转速4个因素进行2次正交旋转组合试验;利用自制土槽试验台测试试验组排种合格指数、重播指数和漏播指数;通过响应曲面法对试验结果进行分析;建立各因素和试验指标的二次回归模型;分析各因素、各因素交互项和二次项对合格指数的影响规律;优化试验因素,并进行试验验证。【结果】影响排种器合格指数的因素主次顺序为型孔直径、型孔深度、型孔数量和窝眼轮转速。当型孔深度为5.4mm,窝眼轮转速为35 r·min-1,型孔数量为12~14,型孔直径为7.7~8.2 mm时,排种合格指数大于90,重播指数和漏播指数均小于5。优化参数后的验证结果与优化结果基本一致。【结论】可通过响应曲面法优化排种器性能。该研究可为三七播种机设计提供理论依据,为三七机械化种植奠定基础。     

一种油菜浅耕直播机排种排肥系统的改进

针对油菜浅耕直播机在作业过程中出现漏种、漏肥等问题,对湖南农业大学研制的2BYD6型油菜浅耕直播施肥联合播种机排种排肥系统进行了改进,将排种排肥动力系统由被动传动改为伺服电机主动驱动,电机转速同步机具前进速度,于种、肥箱下方与排种管末端设计并安装监控报警装置,对肥料箱底部进行了改进设计,同时增设覆土镇压装置。田间试验结果表明,改进后的播种机生产率提高15.4%,并能对非正常排种、排肥进行自动报警。     

油麦兼用斜锥型孔轮式集排器设计与试验

为满足长江中下游地区油菜和小麦播种要求、提高播种机作业效率、简化播种机结构并有效控制机械式排种方式的种子易破损和堵塞型孔等问题,设计一种无需清种与护种装置的油麦兼用斜锥型孔轮式集排器,提出一种油菜双圈、小麦三圈型孔交错排布以及斜锥形型孔结构。构建充种、携种、投种和输种等过程的力学模型,分别确定排种器充种时的最小充填高度比基准高度低10 mm、验证该集排器结构的合理性、得到油菜小麦型孔后倾角分别低于30°和15°时,油菜和小麦的最大投种角分别可达40.8°、34.4°以及油菜和小麦输种管与水平面夹角需不小于33°。正交试验结果显示,油菜型孔后倾角20°、充填高度为基准高度、转速20 r/min,小麦型孔后倾角5°、充填高度20 mm、转速15 r/min,油菜、小麦各行排量一致性变异系数分别低于6.00%、6.32%,总排量稳定性变异系数分别低于1.25%、1.00%,破损率均低于0.5%。田间试验表明,油菜、小麦播种试验出苗效果良好。     

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%。     

搅种型孔式水稻穴播排种器的性能模拟与试验

针对水稻种子表面粗糙导致的充种区种子流动性差、充种困难问题,设计了一种具有辅助充种搅种的双腔水稻精量穴播排种器.该排种器利用凸于排种盘外的搅种型孔对充种区种子进行扰动,增加种子在充种区的流动性;在搅种型孔首段设置搅种侧板,引导种子流向并辅助充种.EDEM仿真结果表明,该搅种型孔能增加充种区种子流动性,实现辅助充种作用....     

基于PID算法的水稻直播机播量控制系统的设计与试验

【目的】为了解决现有的机械式水稻直播机镇压轮传动播种导致的漏播以及播量无法同步均匀调节的问题,实现水稻直播机播量自动精准调节。【方法】对现有苏南地区传统机械式水稻直播机进行自动化改造,设计了基于PID调速算法的水稻直播机播量控制系统。该系统在田间播种作业时,由设计的测速轮采集机具作业速度,结合设定的目标播种量和机具作业速度,依据播量控制策略得到排种轴理论转速;利用PID调速算法和编码器测到的排种轴反馈转速对直流电机进行闭环控制,可在线无极调节播量,从而实现精准播种。【结果】该系统排种电机空载时转速调整时间小于0.63 s,最大超调量8.21%,施加12.5 N·m负载时,排种电机最长回调时间为0.32 s。目标设计播量对应转速范围内,转速控制误差最大值小于7.21%,转速误差小于5.21%,田间播量误差小于4.92%。田间车速阶梯变化时,排种转速跟随响应及时,具有较高的排种同步性,与传统机械式水稻直播机相比播量调节性能显著提高。【结论】该系统自动化改造简便,重点改进了播量调节机构,提高了传统播种机播种性能,对传统机械直播机具有较高适配性。