气流辅助高速投种精量播种机压种装置设计与试验

气流辅助高速投种能够减小种子在导种管内因与管壁碰撞而产生的株距变异，但气流作用增大了种子落地的初速度，导致落地后弹跳对株距均匀性产生影响。为此，设计了一种适于气流辅助高速投种的精量播种机压种装置，在种子落地时，利用压种轮与土壤双向挤压作用实现种子精准定位。将压种装置安装在大豆精量播种机上进行了田间试验，结果表明，作业速度、导种管末端与压种轮的水平距离对株距合格指数、变异系数影响均显著，种子投射角对株距合格指数影响不显著、对株距变异系数影响显著。采用压种轮、压种舌和无压种条件下的对比试验表明，压种轮能够显著减少种子落地弹跳，采用压种轮的株距合格指数、变异系数明显优于采用压种舌和无压种条件，压种轮最优工作参数组合为作业速度9.5km/h、投射角30°、导种管末端与压种轮的水平距离75mm，在此工作条件下株距合格指数、变异系数分别为95.68%、10.32%。     

基于DEM的强制清种器清种性能研究

为提高精量播种机播种的均匀性,基于离散元法对2BMJ系列播种机的强制清种器进行研究。采用Isight软件的RSM优化模块设计试验,以闭气阀位置与水平方向夹角α、强制清种器斜边与水平方向夹角β为因素,在ω=15~30 r/min参数范围下,以变异系数cv≤15%进行寻优求解,得到最佳参数组合为:α=20°,β=75°。根据结果3D打印进行台架试验,台架试验所得种子变异系数为16.78%、合格指数98.28%、漏播指数0.53%、重播指数1.19%,结果表明了闭气位置及强制清种组合设计的合理性,验证了仿真优化设计的可行性。     

基于Bezier曲线的油菜旋转盘式精量集排器设计与试验

针对现有油菜机械离心式集排器分种机构种子流分配不均导致各行排量一致性较低的问题,设计了一种基于Bezier曲线模型的旋转盘式精量集排器。阐述了集排器的工作原理,利用Bezier曲线切矢性及无曲率突变特性构建了其分种装置导叶曲线参数方程,建立种子在旋转盘上的力学模型,确定了影响分种性能的关键结构参数及范围。运用EDEM离散元仿真软件开展了导叶各结构参数对各行排量一致性变异系数影响的二次正交组合试验,结果表明：影响各行排量一致性变异系数的因素主次顺序为导叶入口角、导叶出口角、导叶叶片数及导叶包角,且较优参数组合为导叶入口角36°、出口角26°、包角55°、叶片数8。基于较优参数组合开展集排器在不同转速下的排种性能台架验证试验,结果表明：集排器可根据播量需求适应不同转速范围,当转速为60～100 r/min时,油菜各行排量一致性变异系数低于3.9%、单行排量稳定性变异系数低于4.6%、破损率低于0.5%。田间试验表明,机组作业速度为4.15 km/h时,油菜各行植株分布一致性变异系数低于14%,满足油菜播种要求。     

玉米高速精量播种机正压气流辅助吹送导种装置研究

玉米播种机高速、精量作业时,投种点高,种子因剧烈碰撞,而导致粒距均匀性差,为此基于文丘里原理,设计一种利用正压气流辅助输种的导种装置,确定了导种装置的主要结构和关键参数。分析了气流辅助输种,实现“零速投种”的机理。采用DEM-CFD耦合仿真方法模拟导种装置的工作过程,通过对比分析气流场、种子的出射速度,确定进气室收缩角为70°、进气室收缩段长度为8.2 mm。利用排种器性能测试平台进行速度匹配试验、弹跳试验、作业性能试验和对比试验,结果表明：作业速度为8～16 km/h、粒距为20～25 cm时,合格指数不小于85.7%;粒距变异系数不大于15.8%。与重力式导种管相比,作业速度越高,正压气流辅助导种装置的优良作业性能越突出,作业速度为16 km/h时,粒距合格指数增加13.6个百分点,粒距变异系数减少7.4个百分点,满足高速条件下精量输种的要求,有利于提升高速精量播种机整体作业性能。     

旋耕灭茬施肥播种联合作业机导种管设计

针对旋耕灭茬施肥播种联合作业机高位排种、低位投种的作业特点,进行了排种器导种管曲线形状的设计研究。为减小种子与管壁的碰撞,根据排出口种子作向后抛射运动情况,将导种管前段曲线设计成抛物线;为使种子在管内滑行时间最短,同时又具有合适的着地角和着地速度,导种管后段曲线设计成一摆线。台架试验证明:排种轮转速在20～30r/min工作范围内,播种均匀性变异系数最高为13.2%,明显低于国家标准,达到了预期效果。     

JOHN·DEERE 7000型精密播种机的导种管分析

本文根据实测数据,找出JOHN·DEERE 7000型精密播种机的导种管曲线的回归方程,推导出种子在导种管内的运动的速度公式,并求出在导种管出口处的速度V_K及V_K的水平分量V_(KS)。验证了该导种管能适应的最佳播种速度,供设计导种管时参考。     

链式玉米精量播种机的设计与试验

针对播种过程中出现的投种点高、种子与排种器和开沟器碰撞致使种子下落位置随机、播种均匀性差的问题,设计了一种链式玉米精量播种机。该播种机主要由外槽轮式排种装置、链式送种装置、传动装置及镇压装置等组成,窝眼轮式排种器精量取种与勺链式穴播器定点投种联合完成播种作业。为研究播种机前进速度、投种包角及投种高度对投种装置性能的影响,以播种株距合格率为指标进行了正交试验。结果表明:投种高度对株距合格率的影响显著,播种机前进速度对株距合格率有一定影响,投种包角对株距合格率的影响不显著;当播种机前进速度为1.5~2m/s、投种包角为30°~45°、投种高度为25~30mm时,株距合格率为96.79%~99.6 7%。田间试验表明,该玉米精量播种机的株距合格率大于9 5%,单粒率≥9 0,空穴率小于5,满足玉米精量播种的要求。     

玉米、大豆精量半精量播种技术

玉米、大豆精量半精量播种技术可根据播种株距分为全株距精量播种、半株距精量播种、半精量播种。全株距精量播种:适用于土地水、肥条件好,所用的种子纯度高,发芽率高,病虫害防治较好的地块。半株距精量播种:播种株距为正常农艺要求株距的一半,发生缺苗,可采取前后借苗的方法补缺。此法保苗率高,间苗省工。半精量播种:每穴播1～3粒种子,每穴单双子粒占70%以上。常用机具有2B Q系列气吸式播种机、2B F侧充式播种机等。气吸式播种机适用垄上和平地的全株距、半株距精量播种,同时深施化肥。特点:排种装置采用垂直圆盘气吸式排种器,不损伤种子…     

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。     

手扶式玉米精量播种机的设计与试验

针对南方山地丘陵玉米种植区,受地域条件限制,大型农业机械作业困难,而小型农机发展相对不足,设计一种由电机驱动,能调节株距满足玉米不同的种植密度要求的手扶式玉米精量播种机,该播种机主要由铲式穴播器、塔型链轮、调速手把、操作面板、电机驱动装置等组成。对铲式穴播器进行一体化结构参数设计,使排种器、成穴铲、鸭嘴拨块协调工作完成排种、打穴和投种的穴播过程,通过调速手把和操作面板对成穴铲和播种机进行速度匹配,从而实现株距可调功能。田间试验结果表明:漏播率为1.1%,重播率为10.1%,平均株距合格率为96.4%,平均株距变异系数为10.1%,工作性能稳定,满足精量播种的要求。     

离散元模拟导种管高度对排种性能的影响

排种系统是免耕播种机的重要组成部分,其性能直接影响到免耕播种机整体工作质量。导种管为排种系统最后一个环节,主要作用是将排种器排出的种子导入开沟器并使种子能够顺利落入种沟内,其投种位置和速度对排种系统的排种均匀性有较大影响。本文用离散元软件,对导种管施加直线运动和正弦振动,模拟玉米种子由颗粒工厂生成后,经过导种管下落到土地的过程。同时,经离散元后处理模块得到玉米种子在土地上的分布图、种子的运动轨迹及种子在导种管内运动的最小速度和种子离开导种管时的速度;并用origin软件得到种子在导种管内运动的最小速度与导种管高度的拟合曲线、种子离开导种管时的速度与导种管高度的拟合曲线。模拟结果表明:当免耕播种机作业速度为1.389m/s时,最佳导种管高度应为500mm。     

气吸式小麦电控播种系统的设计与试验

传统的小麦播种机在播种作业中,地轮为排种器提供动力,其会受到田间复杂环境的影响而产生打滑现象,降低了播种均匀性,小麦播种质量受到较大影响。为实现小麦精量播种,结合气吸式小麦排种器设计了电控排种系统。系统利用旋转编码器测得机具行进速度,控制器依照预先设定的株距参数,分析得出合理的排种器转速并对电机进行控制,实现可控株距的小麦单粒精量播种。试验台排种试验结果表明:排种器的排种合格指数为88.05%,重播指数为3.64%,漏播指数为6.96%,合格粒距变异系数为23.07%,播种质量指标符合JB/T 10293-2013《单粒(精密)播种机技术条件》,满足小麦精量播种的农艺要求。     

播种机气送式集排器增压管内种子流运移特性研究

播种机气送式集排器增压管是种子颗粒输送过程中的重要组成部分,其结构直接影响到播种机的作业性能。本文运用理论分析与EDEM-Fluent耦合相结合的方法来研究增压管内种子流运移特性。经过理论分析后,得出影响种子颗粒的因素主要有增压管结构、输送气流和装置材料等。由于装置材料和输送气流均是外部因素,本文主要以油菜种子为例,研究增压管结构对种子颗粒运动状态的影响。耦合分析得出：常用增压管中V型波纹式的增压管对种子流有较好的扰动分散等作用;在气流速度为16m/s时,增压管直径为30mm、长度为100mm、宽度为10mm、深度为2mm时出口种子流质量较为均匀,其变异系数为17.32%。开展台架试验验证了耦合参数和模型选择的正确性。     

精量播种机内部信号处理与传输智能化分析

为进一步提高农作物播种机的精量化水平,针对其信号监测控制系统进行智能化分析。选取精量播种机为研究对象,将作物播种信号分解为漏种、堵种与多种3种情形,根据其作业特性设计信号检测流程,搭建监测控制模型,考虑播种株距、单行播种量、作业速度、报警系数等性能参数进行硬件配置选型,利用高效智能滤波的无线传输技术进行软件控制模块设计,从而实现内部信号实时监控管理。进行了控制系统信号监测仿真试验,结果表明:设置不同的播种量,系统检测准确率可达95.3%以上,调整不同的播种株距,系统检测的精量播种机株距合格率为93.54%,重播率及漏播率在信号智能监测方式下整体提升度为33.47%与27.85%,满足我国精量播种机相关设计优化要求。     

地膜上直插穴播式党参种子播种机设计与试验

针对覆膜条件下党参育苗过程中的无机械化问题,设计一种基于电机驱动且可更换式取籽装置,可实现不同株距和深度作业要求,可一次完成精量取籽,实现直插穴播等工序的多功能穴播直插式党参种子播种机。并运用ADAMS对机具的直插式成穴装置进行运动仿真,分析在前进速度一定(0.15 m/s)和曲柄转速一定时(30 r/min),成穴杆上一点的垂直位移、垂直速度、水平位移,结果显示这一点垂直速度曲线测得成穴杆在入土段(0.2～0.64 s)与出土段(1.2～1.64 s)垂直速度等速运动速度为0.15 m/s,且入土段与播种机前进速度一致,方向相反,实现绝对速度为零,满足直插式设计要求。运用SolidWorks Motion对机具模型进行运动仿真实验,分析当车速一定时(0.15 m/s),机具在不同曲柄转速的成穴杆最低点的运动轨迹,得出曲柄的转速在30～240 r/min时,可使播种机正常有序工作。运用MATLAB对曲柄转速与理论株距和仿真株距进行曲线拟合,分别得出二者之间的关系式,同时验证该机具理论株距S_1和仿真株距S_2非常接近。同时田间试验表明,电驱动直插穴播式党参种子播种机作业时有序平稳,播种后穴粒数合格率为98.2%,播种深度合格率为95.1%,行距合格率98.7%,空穴率为0.8%,膜下播种深度合格率为94.8%,孔穴错位率为0.6%,地膜采光面机械破损程度为48.6 mm/m~2,符合NY/T987—2006《铺膜穴播机作业质量》标准评价指标要求。     

小粒径种子气力自适应排种系统设计与试验

针对气力式排种器适宜工作负压与工作转速、种子尺寸等因素有关，而现有气力式播种机排种系统实际作业时工作气压为定值设置，不能适时优化调整的问题，以正负气压组合式小粒径种子排种器为对象，设计了一种气力自适应排种系统。该系统采用STM32单片机控制，通过随速调整排种器工作转速、实时监测排种性能，动态调整排种器工作负压，保证了排种器实际工作负压持续保持在实时工况条件下的最优值，实现排种性能的较优控制。台架试验结果表明，气力自适应排种系统在不同作业速度、种子尺寸工况下，排种合格指数均大于92%,漏播指数均小于6%,相较于固定气压设定和开环控制气压调节方法，排种合格指数分别提高9.02、3.84个百分点，重播指数分别降低8.44、1.99个百分点，漏播指数分别降低0.58、1.86个百分点。田间试验结果表明，搭载气力自适应排种系统的播种机实际田间作业时株距稳定性变异系数为14.27%,各行苗数一致性变异系数为7.03%,田间作业性能良好。该研究可为气力式播种机持续稳定单粒精量播种能力提升提供技术参考。     

基于EDEM的玉米精播高位投种着床位置影响因素研究

玉米精量播种机多采用高位投种，种子着床过程弹跳移位，粒距一致性变差的问题突出。为了探明高位投种着床位置影响因素，利用三维激光绝对臂测量机，扫描真实种沟外形，通过逆向建模方法构建种沟三维数字模型，采用正向测量和逆向验证组合标定种子与土壤接触参数：滚动摩擦因数0.22，滑动摩擦因数0.727，碰撞恢复系数0.16。基于标定参数的仿真试验与真实试验相比，着床种子与导种管出口距离误差为4.7%，仿真种子着床过程与真实过程接近。以播种作业速度、粒距和投种角为因素，以种子着床点与第1落点的纵向偏移量为指标，基于种沟三维数字模型，开展单因素仿真试验和两因素四水平仿真试验，单因素试验结果表明：高位投种过程中，粒距对种子纵向偏移量影响不显著（P＞0.05），投种角和作业速度对种子纵向偏移量有显著影响（P＜0.01）；两因素四水平试验表明：相同投种角条件下，纵向偏移量随着作业速度的增大而增大；相同作业速度条件下，纵向偏移量随投种角的增大而增大；着床时种子与种床的纵向速度（种子速度沿作业方向的分量）与纵向偏移量呈线性相关关系，作业速度和投种角通过影响种子与种床的纵向速度影响种子着床分布。田间试验表明：随纵向速度增加，粒距合格指数先增大后减小，变异系数先减小后增加；粒距合格指数最大值出现在纵向速度为0.14m/s时，粒距变异系数最小值出现在纵向速度-0.18m/s时，说明纵向速度越接近零，播种效果越好，进一步验证了仿真试验结论。     

气送式播种机气压平衡装置设计与试验

针对气送式播种机输种管长度影响排种性能的问题,设计了一种槽轮式气压平衡装置。装置进种口与上端输种管连接,出种口与下端输种管连接,且各行上端输种管长度相同。台架试验证明,采用所设计的槽轮式气压平衡装置后,总排量稳定性变异系数为0.56%,各行排量一致性变异系数由12.79%减少至2.12%,种子破损率为0.38%,满足相关标准要求。      

锥盘式荞麦精量排种器试验研究

为优化锥盘式荞麦精量排种器的最佳排种结构参数(排种盘型孔直径、型孔数量、锥形排种盘转速),降低荞麦播种时各行排量的一致性变异系数、总排量稳定性变异系数、种子破损率和排种均匀性,提升荞麦播种机械化水平,设计了9种不同型孔直径和不同孔数的排种盘,并采用L₂₇(3¹³)正交试验法设计试验方案,进行排种台架试验,研究3个参数对各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数、种子破损率、排种均匀性变异系数的影响,得到最优参数组合。台架试验结果表明：在4个指标同样重要的情况下,确定了当型孔直径为8mm、型孔数量为50孔、排种盘转速为25r/min时,排种性能最好,各行排量一致性变异系数为0.98%,总排量稳定性变异系数为0.58%,破损率为0.25%,排种均匀性变异系数为8.6%。     

种绳捻制机导种装置试验研究

利用高速摄影仪对种绳捻制机导种装置进行试验研究.结果表明,种子纵向理论落点与实际落点之间位置差异的平均值为2.08 mm,变异系数为14.64%,达到种子纵向位置准确性要求;种子下落对纸带冲击引起的纸带振动曲线呈抛物线形,振幅最大值0.58mm;种子在纸带上的穴距平均值为26.76mm,穴距变异系数为15.72%,达到<精量半精量机械化播种实施技术要点>中的播种均匀性要求.