油菜排种器的设计与试验研究

北方春油菜多数以条播为主,但此播种方法浪费种子,不能达到油菜的播种要求。为此,以北方油菜种子杂303号油菜种子为试验材料,通过对油菜种子物理特性的研究,设计了窝眼轮式排种器,并对排种器进行静态试验,研究了转速、种子盒内种子容积对排量和破损率的影响。试验表明:窝眼轮转速和种子盒内种子容积对排量和破损率影响显著;窝眼轮转速为35.73r/min时,窝眼轮的排种量随种子盒内种子容积的增加而增大,种子的破损率随种子盒内种子容积的增加而增大;当种子盒内种子的容积占种子盒容积的2/3时,窝眼轮的排种量随窝眼轮转速的增大而减少,种子的破损率随窝眼轮转速的增大而增大。该排种器播种精度高,可满足春油菜的播种要求。     

外槽轮式播种机播量控制系统设计与试验

为提高外槽轮式排种器播量调节范围与控制精度,设计了一种外槽轮式播量自动控制系统,该系统通过采集机组行进速度信号,同时控制槽轮转速与槽轮长度,实现播量调节与控制。通过试验,建立了播量与槽轮转速、有效工作长度的数学模型,分析了槽轮转速、有效工作长度对播量变异系数与模型精度的影响。结果表明:模型最大误差小于5%,平均误差为3. 2%,满足精度要求;槽轮有效工作长度在14～30mm范围内、转速为40～60 r/min时,变异系数小于0. 5%。上述参数范围是所设计外槽轮式排种器播量自动控制系统适宜的控制范围。研究为外槽轮排种器的播量自动控制策略提供了理论依据。     

三七超窄行气吸式精密排种器设计与试验

三七播种行株距均为50 mm左右,属于密集型精密播种。为实现三七超窄行精密播种,设计一种超窄行气吸式精密排种器。通过理论计算与数值模拟,确定主要结构参数;以云南文山三七种子为播种对象,基于EDEM离散元软件,对水滴形窝眼孔加工倾角影响充种性能进行仿真模拟试验,得出较佳加工倾角为50°;以吸孔负压、排种轮转速和种层高度为影响因素,以合格指数、重播指数、漏播指数和各行排量一致性变异系数为试验指标,进行三因素二次回归正交旋转组合试验。试验结果表明:影响合格指数的主次顺序为吸孔负压、排种轮转速、种层高度;当种层高度为50 mm、排种轮转速为34～48 r/min、吸孔负压为560～660 Pa时,合格指数大于93. 0%,重播指数小于3. 5%,漏播指数小于3. 5%,各行排量一致性变异系数小于3. 0%,满足三七播种要求。     

窝眼轮式油菜排种器排种性能的研究

油菜是中国主要的粮油作物之一。到目前为止,中国对油菜排种器研究特别是对其排种性能的研究还不够深入,排种器的工作效率不高。为此,设计了一种窝眼轮式排种器,介绍了对其播量、均匀性、破碎率和每转排量的试验方法。通过试验得到了油菜排种器转速与播量、均匀性和破碎率之间的关系曲线,分析了转速对播量、均匀性和破碎率的影响,得到了该型排种器各行排量的一致性和总排量的稳定性,探索出了适宜排种器工作的转速范围。     

宽苗带勾型窝眼轮式小麦精量排种器设计与试验

为解决宽苗带小麦精密播种排种器排种均匀性差的难题,结合小麦精量排种技术提出一种勾型窝眼轮式宽苗带小麦精量排种器,使种子行内分布均匀,行间种子不散乱。对关键参数进行了设计和理论分析,通过EDEM离散元软件完成了种层厚度调节板水平距离、窝眼布置形式、窝眼个数、窝眼倾角、种箱底板倾角对充种性能影响的单因素试验。在此基础上以勾型窝眼轮转速、种层厚度调节板垂直高度和窝眼长度为试验因素进行了多元二次回归旋转正交组合试验并应用Design-Expert 8. 0. 6软件对试验数据进行分析,得到回归模型和因素对指标影响关系,确定了影响单粒率重要性大小依次为窝眼长度、种层厚度调节板垂直高度和排种轮转速,排种轮转速与窝眼长度间交互作用不可忽视;影响合格率重要性由大到小依次为种层厚度调节板垂直高度、排种轮转速和窝眼长度。基于回归模型进行多目标参数优化,结果表明:排种轮转速为23. 05 r/min、窝眼长度为7. 00 mm、种层厚度调节板垂直高度为25. 00 mm时,合格率为98. 59%。对该优化参数组合下的排种器进行充种性能和排种性能台架试验,结果表明:充种合格率为98. 01%,试验验证结果与仿真优化结果相吻合,验证了仿真优化结果的可靠性,此时排种器4行间充种合格率变异系数仅为1. 20%,宽苗带各行间变异系数较小;排种合格率为90. 03%,行间排种合格率变异系数为1. 50%,行内均匀性变异系数达到16. 54%,排种性能明显优于常用外槽轮排种器。     

变容量型孔轮式排种器设计与试验

为了解决针对型孔轮式排种器播量调节困难的问题,在偏心轮型孔轮式排种器的基础上,设计了一种由型孔轮和调节环（舌）组成的变容量型孔轮式排种器,以排种器的转速、调节舌类型、播量调节档位、行进速度、调节舌宽度为变量对油菜种子进行了单因素和多因素试验。试验结果表明：影响排种均匀性、各行排量一致性和种子破碎率的主要因素为排种器的转速、调节舌类型和型孔大小。变容量型孔轮式排种器的转速以30～50 r/min为宜,调节舌类型凹圆头优于平头,型孔长度增大对提高排种均匀性和各行排量一致性及降低破碎率有利。在所设计的结构尺寸条件下,该排种器适应于各类小粒度种子的条播。     

新型荞麦排种器排种性能

研制一种荞麦播种专用排种器，通过单因素台架试验，探究排种轴转速、阻种套单排孔数量及种床带速度对平均排量、各行排量一致性变异系数、总排量一致性变异系数、种子破碎率和播量均匀性变异系数的影响规律。当排种轴的转速为150～190 r/min时，各行排量一致性变异系数、总排量一致性变异系数、破碎率分别为0.22%～2.67%、0.69%～1.31%、0.27%～0.35%；阻种套单排孔数量为3、6和12时，总排量一致性变异系数分别为1.45%、1.00%、0.95%；种床带速度为4～9 km/h时，播量均匀性变异系数为28.87%～42.26%。当排种轴转速为150～190 r/min时，各行排量一致性变异系数、总排量一致性变异系数、种子破碎率符合性能指标要求；当阻种套单排孔数量为3、6和12时，总排量一致性变异系数符合性能指标要求；当种床带速度为4～9 km/h时，播量均匀性变异系数符合性能指标要求。排种轴转速、阻种套单排孔数量、种床带速度对排量有极显著的影响。      

基于麻类作物的型孔轮式排种器排种性能试验

为探究型孔轮式排种器对麻类作物种子的适应性关系,并为设计多功能精量播种机提供理论依据,在排种性能试验台上分别进行了亚麻、大麻、红麻和黄麻种子的排种性能试验。研究了排种器转速与播量、排种均匀性之间的关系,建立了排种器单位时间的排量与转速的数学模型。试验表明:该排种器适合麻类作物的排种作业,在排种亚麻时,转速应控制在20～60 rmin;排种大麻时,转速控制在10～30 rmin;排种红麻时,转速控制在10～30 rmin;排种黄麻时,转速控制在5～25 rmin。研究结论对采用型孔轮式排种器的多功能精量播种机的设计具有指导意义,并为研究通过转速来控制型孔轮式排种器变量排种提供了理论依据。      

型孔轮式排种器排种性能的仿真分析——基于离散元法

为探明偏心型孔轮式排种器适宜的工作转速、降低试验成本,建立型孔轮式排种器的离散元模型,对5种型孔轮转速下排种器中油菜籽的运动过程进行仿真分析。同时,录制籽粒囊种-清种-护种-投种的运动轨迹,探究种子箱中活动籽粒的分布规律,研究排种器的排量、排种均匀性、各行排量一致性和型孔轮转速之间的关系。仿真结果表明:型孔轮搅动的籽粒主要集中在靠近型孔轮表面的内面3层;排种器每分钟的排种量随着转速的增大而增大,单圈排种量随着转速的增加反而减小;型孔轮转速为20~60r/min时,排种均匀性变异系数为14%~31%,3行排种的一致性变异系数为2.94%~4.6%;转速超过80r/min后,开始出现漏播。该研究为确定播种器的工作参数提供了依据。     

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。     

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。     

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。     

稻油兼用型成条飞播装置设计与试验

针对水稻和油菜飞播普遍采用漫撒播方式而造成的落种散乱无序等问题，设计了一种可同时适应水稻和油菜条播农艺要求的无人机播种装置。以成条飞播排种系统的兼用化、轻量化、电驱化和模块化为设计目标，采用电驱、工作长度可调的外槽轮组件作为排种器，以舵机带动连杆驱动的自动折叠导种管为投种部件，通过台架试验、场地泥盒飞播试验和田间试验3种方式，确定结构参数和工作参数并验证作业效果。试验结果表明，排种系统在排种电机额定转速及扭矩范围内，能够满足5 m/s以内飞行速度下，油菜播量6～7.5 kg/hm²、杂交稻播量15～45 kg/hm²及常规稻播量60～105 kg/hm²的农艺要求，且各行一致性变异系数、总排量一致性变异系数等性能参数优于行业标准要求，在作业高度1 m、作业速度4 m/s时，泥盒中油菜和水稻种子平均条带宽度分别为6.7、3.8 cm,播后30 d田间幼苗成条效果明显。     

油莎豆窝眼排种轮低位集穴排种器设计与试验

结合油莎豆物料特性和黄淮海区域油莎豆种植农艺要求,针对油莎豆种子表面凹凸不平、形状不规则导致的流动性差、充种性能不佳和每穴3粒种子投种时轴向分散等问题,设计了一种油莎豆V形凹槽窝眼排种轮低位集穴排种器。通过对窝眼排种轮直径、型孔以及其表面增设的V形凹槽进行设计,提高了精量分离充种性能;在窝眼排种轮下方加设低位投种集穴装置,既可降低投种高度,又可将分散下落的种子向中间聚集,提高了成穴效果。利用EDEM软件对排种器进行了运动特性仿真,分析了不同结构参数对充种效果的影响,确定了窝眼排种轮的结构参数;以窝眼排种轮转速、种层高度和型孔宽度为试验因素,以合格指数、漏播指数和重播指数为试验指标,进行了二次回归正交旋转组合仿真试验。仿真试验结果表明：影响合格指数的主次顺序为窝眼排种轮转速、型孔宽度、种层高度;当窝眼排种轮转速为22.10r/min、型孔宽度为14.23mm、种层高度为52.59mm时,合格指数为92.11%、漏播指数为2.24%、重播指数为5.65%。最后进行了台架试验,对仿真结果进行了验证,得出油莎豆低位集穴排种器的充种和集穴性能较好,满足油莎豆精密播种要求。     

稻油兼用型气力式直播排种装置研究现状和发展趋势

排种装置是影响播种机整机作业性能的核心工作部件,精量播种近些年来在油菜的种植方面得到普遍的认可。排种装置按播种原理一般可分为气力式排种器和机械式排种器。通过对比国内外气力式直播排种装置研究现状,分析得出国内外水稻和油菜机械化直播技术和排种装置的发展趋势。稻油直播的兼用型气力式排种装置有广阔的发展前景。      

齿勺气送式芝麻精量集排器设计与试验

针对芝麻种子球形度低、流动性差导致排种过程充种稳定性差,难以实现精量播种的实际问题,基于芝麻的机械物理特性和播种农艺要求,设计了一种采用倾斜齿勺式型孔充种、气送辅助导种的芝麻精量集排器,确定了其主要结构参数,构建了充种、携种和投种环节中芝麻种子颗粒群的力学模型。应用EDEM开展了排种器排种性能仿真试验,采用三因素三水平正交试验与Box-Behnken响应面分析了型孔高度、型孔右壁倾角和齿勺倾角对排种性能的影响,结果表明,型孔高度为1.92 mm、型孔右壁倾角为8.4°、齿勺倾角为28.6°时,各行排量一致性变异系数和平均排种量分别为1.69%、3.7 g/min。以排种轴转速、种层充填高度为试验因素,以各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数为试验指标,进行排种性能二因素三水平试验,试验结果表明：排种轴转速15 r/min、种层充填高度10 mm时,各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数分别为1.62%、0.40%,排种性能较优。田间试验表明,机组作业速度为2.9 km/h时,芝麻平均种植密度为36株/m²,播种均匀性变异系数低于4%,满足芝麻田间播种要...     

基于BLDCM的智能播种控制系统设计

针对地轮驱动的玉米排种工作方式存在地轮打滑而造成漏播率增加的问题,设计了基于无刷直流电机驱动(Brushless Direct Current Motor,BLDCM)的智能播种控制系统。该系统以STM32单片机作为PID控制器的核心处理器,利用无刷直流电机作为排种器驱动源,并通过增量式编码器实时采集排种器的转速,同时利用霍尔传感器获取播种作业速度。为实现PID控制的最优化,在Simulink环境下建立无刷直流电机的仿真模型,并结合PSO(Particle Swarm Optimization,粒子群优化)算法对PID参数进行优化设计。仿真结果表明:经PSO整定后,PID控制器的阶跃响应效果良好,超调量为4%,调节时间为0.12s。田间试验结果表明:在低速、中速、高速和变速作业条件下,本电机驱动系统较传统地轮驱动系统在漏播指数方面分别降低了0.9%、1.1%、1.4%和1.3%,在播种合格指数方面分别提高了1.8%、3.8%、2.8%和1.7%。     

气力滚筒式蔬菜播种机控制系统的设计

气力滚筒式蔬菜播种机控制系统的性能直接影响播种的效果。为此,以单片机ATmega16为控制系统核心,采用光电传感器检测穴盘与播种原点,实现穴盘检测以及排种器的原点定位、启动与制动,采用THB6064与LMD18200集成芯片分别驱动步进电机和直流电机工作,以C语言编程实现穴盘进给速度与排种器播种速度的匹配。该系统能满足播种机的工作要求,通过硬件与软件的结合实现精确的原点定位及穴盘进给速度与排种器播种速度的准确匹配,播种效率可调节,同时该系统具有集成度高、成本低和操作便捷等特点。     

双轨道弹射式水稻精量直播排种器设计与试验

针对现有排种器存在投种不顺及大播量成穴性较差等问题,本文设计了一种双轨道弹射式水稻精量直播排种器。基于理论分析设计了关键部件,利用DEM-MBD耦合仿真技术得到了弹簧力参数及因素取值范围,明确了转速超过35 r/min后排种器的性能显著下降。以合格率、漏播率及重播率为性能评价指标开展台架正交试验,研究转速、调节深度及稻种球度对排种器工作性能的影响,建立排种性能评价指标的回归预测模型。试验结果表明：排种轮转速为23.06 r/min、型孔深度为8.99 mm、稻种球度为52.7%时,排种器合格率为88.58%、漏播率为4.43%、重播率为6.99%,排种器工作性能最佳。为验证排种器工作性能及优化后参数的准确性,开展了田间试验,试验结果与优化后结果保持一致,回归方程预测结果误差小于2%,验证了试验可行性及参数准确性,在最优参数下排种器穴径合格率为100%、平均穴径为3.62 cm、穴径变异系数为18.45%、平均穴距为22.98 cm、穴距变异系数为8.43%、平均穴粒数为11.08、穴粒数变异系数为17.56%。所设计的排种器具有较好的播种性能、较高的穴径合格率及较低的变异系数,表明该排...