小麦小区条播机电控排种系统设计与试验

针对小麦小区条播机排种系统智能化水平低的问题,本文基于差分定位原理设计了一套小麦小区条播机电控排种系统。该系统主要由北斗差分定位系统、STM32F4主控系统、锥体格盘驱动系统、离心分种驱动系统和人机交互系统等组成,主控系统采集北斗差分定位信息计算锥体格盘匹配转速,控制格盘电机和分种电机运转,并显示作业信息。通过正交试验法优选了离心分种器结构参数,建立了播种机车速和锥体格盘转速控制模型。试验结果表明：各行排量一致性变异系数为5.69%,均匀性变异系数为20.77%,验证了本电控排种系统的可行性。     

谷子条播排种器排种性能试验研究

谷子排种器是谷子播种机的核心部件,其性能直接影响播种机的播种性能。为此,针对我国北方寒地谷子条播种植特点,设计了一款槽轮式谷子排种器,为得到排种器的最佳播种参数,根据国家标准进行了试验研究。以排种量和排种均匀度变异系数作为目标函数,采用单因素试验确定排种器作业段长度、排种轴转速和播种带作业速度最优数值,采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合设计方法,得到最优的排种作业参数组合。结果表明:当排种器作业段长度为10mm、排种轴转速为50r/min、播种带作业速度为4.0km/h时,排种器满足排种量要求且排种均匀度变异系数最优。     

六行同步小区条播机的研制

根据我国田间小区育种种植模式的特点,研制了六行同步小区条播机。该机由排种装置、投种装置、抬起装置、覆土装置、开沟装置、悬挂装置及电控装置等组成,可以进行6行同步播种,并能保证小区和小区之间不混种。在机器研制过程中,通过对电控系统和部分关键装置配合工作的分析,将带盘组合周期自净时序控制排种技术、相位导向种盒整体提升技术分别应用到排种装置及抬起装置上,实现播种作业异行异种、异区异种连续播种作业,使播种操作自动化、智能化;将弹性回转限位杆控种盒同步投种技术应用到投种装置上,降低了劳动量、提高了播种质量和效率。田间试验表明:该机排种装置的转速最大为0.34rad/s,皮带打滑率趋近于0,排种孔直径至少6.7mm,可提高播种精度、排种均匀性,降低伤种率、漏种率,满足小区条播机的播种作业要求。     

小区播种机锥体投种器分种均匀性的试验研究

为了提高小区播种机锥体分种器分种均匀性和自动化水平，解决传统小区播种机作业时分种不均匀、人工投种作业强度大、投种器水平度难以持续稳定调节等问题，设计了一种基于现有手动调节水平的自动调平投种装置。首先，为确保投种器分种均匀性与作业的稳定性，对投种器的结构进行设计；然后，对种子的落种过程进行理论分析，确定了关键部件结构；最后，利用SPSS25.0软件设计三因素三水平试验，分析了影响投种器分种均匀性的主要因素，结果表明：各因素对投种器分种均匀性影响程度的主次顺序为锥体角度、导种管直径、漏斗口直径。最优参数条件下分种时，投种器分种均匀性较好，能够满足小区播种机投种器分种作业的需求。研究结果可为小区播种机分种均匀性问题的深入研究提供参考。     

小区育种条播机落种部件的试验研究

为提高小区育种试验条播机播种作业的均匀性能,重点对影响小区播种机落种部件的相关运动进行理论分析,优化播种机落种部件的结构及参数,解决育种试验条播机中落种部件对育种自净性能影响及落种部件对锥体分种均匀性影响的问题,以提高育种试验的播种精度。     

小区株行条播机弹匣式上种装置的设计与试验

针对现有小区株行条播机手动上种人工劳动量大、工作效率低下的情况,设计了一种株行条播机弹匣式上种装置。上种装置包含直流电机、接近开关、种盒导梯、种子导流部件、种盒插板、种盒组、种盒推块、机架、护板、链轮传动机构及插板锁紧机构。为此,阐述了弹匣式上种装置的构造特点及工作原理,对极易卡滞的种盒推块入轨环节进行了对比和力学分析;研究了多种电控传感器与检测方案,并对电控部分的工作流程进行了设计。通过对弹匣式上种装置的可靠性试验表明:装置各项指标合格率达到93%以上,上种最终作业合格情况达到98.6%,装置的连续作业可靠性及上种准确性符合小区育种精密性要求。     

离心排种器试验研究

运用动力学分析的方法,研究了种子在排种锥筒内的运动规律,并通过试验测定,找出了离心排种器主要部件的较佳设计参数及因转速变化而影响播种质量的解决办法。     

锥体离心式排种装置理论研究

针对国内自主研发的育种试验条播机械的使用情况,对中国农业大学上庄育种试验基地、扬州农科院等多家育种单位进行调研。我国自主研制的锥体离心式排种装置已经较广泛地应用于现有的小区条播机械上,但由于国内对排种装置的研究时间较短,对锥体离心式排种装置工作过程的理论分析方面的研究较少。为此,通过研究小麦种子流在排种装置中的运动状态,分析种子在锥体分种及离心分配装置工作过程中的受力和运动规律,从而改进排种装置的结构,以提高锥体离心式排种器的排钟均匀性,改善育种试验条播机的工作性能。     

电磁振动排种器的试验研究

对排种盘上的种子进行了运动分析,论述了电磁振动排种器的工作原理。通过试验,找出了振动式排种器各运动参数对排种器排种量的影响规律。对不同形状的中、小粒种子进行了条播和精播台架试验,并对水稻、小麦种子进行了田间试验,结果表明:该排种器适用于各种形状复杂的中、小粒种子,播种精度高,不损伤种子。     

玉米精播机圆管式气吸排种装置试验研究

提出了一种适用于玉米精播机的圆管式气吸排种装置,介绍了结构和原理.通过实验研究分析了吸种管转速、吸种孔孔径和真空度对排种效果的影响.与目前普遍采用的垂直圆盘气吸排种器相比,圆管式气吸排种装置结构简单、转动力矩小,可降低滑移率,简化了气路结构,减少了气压损失环节,可以降低负压风机功率.     

锥向离心式排种器的设计与数值模拟及试验

为满足高速精量排种作业要求、提高机械式排种器作业效率、改善排种质量,设计了一种锥盘离心式高速精量排种器,阐述了其基本结构和工作原理,并运用数值模拟方法对排种性能进行分析研究。通过采集的不同尺寸分布的玉米籽粒,运用EDEM软件进行排种性能仿真,探究了充填过程中籽粒重播、漏播的形成姿态及产生原因。仿真结果表明:籽粒到达末端的出种口时的3种姿态出现的平均概率为平躺21%、侧卧66%、横立13%;当工作转速为45~75 r/min时,排种器对大圆粒形玉米籽粒排种性能最优,合格率大于92. 4%;对小圆粒和楔形籽粒排种性能次之;对马齿形和小球形籽粒排种性能较差,其合格率大于82%;随工作转速增加,排种器对各尺寸等级籽粒的排种性能皆呈下降趋势,满足精密播种要求。其籽粒运动规律与结论可为离心锥盘式排种器的改进及优化提供理论基础和实践依据。     

气力离心组合式小麦精量排种器设计与试验

针对传统小麦播种以无序种流、不定量排出的方式存在脉动性高、均匀性差的问题,设计了一种气力离心组合式小麦精量排种器,采用气力充种和离心清种的方式,种子有序均匀排出。对排种器的关键参数进行设计,建立充种和排种过程的动力学模型,确定充种角和落种角的初始范围。利用气固耦合仿真分析方法DEM-CFD进行排种器单因素试验,仿真结果表明,当充种角范围进一步缩小为36°～56°时,其携种性能较好;落种角范围进一步缩小为43°～63°时,其排种性能较好。在此基础上,以充种角、落种角、排种盘转速为试验因素,以漏播率、重播率、直线落种率为响应指标,进行正交旋转组合试验。试验结果表明,当充种角为47.75°、落种角为52.48°、转速为635.5 r/min时,排种器工作性能最优,此时,漏播率为2.78%、重播率为3.73%、直线落种率为93.46%,验证试验结果与优化结果基本一致。田间试验结果表明,当设置排种盘型孔内侧面充种角为47.8°、下侧面落种角为52.5°、排种盘转速在552～800 r/min范围内时,漏播率低于8.9%、重播率低于4.3%、排种合格率高于88.6%,符合小麦精量播种要求。     

油菜高速机械离心式集排器设计与试验

针对传统油菜机械离心式集排器高速作业时供种及投种能力不足,导致排种量与作业速度不匹配、排种性能不稳定等问题,设计了一种被动式供种、“圆孔+渐变孔柱”组合式型孔投种的油菜高速机械离心式集排器。构建了供种、投种过程中的力学模型,分析确定了影响排种性能的关键结构参数;利用EDEM离散元仿真开展了供种调节高度对供种速率调节量影响的试验,结果表明当供种调节高度为3~8mm时,供种速率在64.95~357.54g/min范围内可调;采用两因素三水平正交试验分析了限种套筒下摆高度及倾角对初始种量、临界转速及环状种层最大高度的影响。通过台架试验确定了较优限种套筒结构参数,结合高速摄影对比了5种型孔结构下动锥体转速与排种量关系,确定最优型孔结构为“圆孔+渐变孔柱”组合式型孔。较优参数组合集排器排种性能验证试验结果表明：当转速为115~205r/min时,排种速率为60.96~355.76g/min,油菜各行排量一致性变异系数均低于5.2%,总排量稳定性变异系数均低于1.3%,破损率低于0.5%,满足作业速度6~12km/h时的排种量要求。田间试验结果表明,当机组作业速度为7.89、11.98km/h时,油菜各行植株均匀性变异系数低于11%,种植密度为43~58株/m2,满足油菜精量播种要求。     

锥盘排种器离心推送结构设计与充种机理分析

针对机械式排种器高速作业时存在的排种稳定性问题,提出了一种离心锥盘推送式充种方式,分析了影响籽粒在种腔内部充填性能的应力种类与力学规律,建立复合充填应力数学模型,通过理论分析找出提高充填力的有效方式,并借助Matlab与ORIRIN逐步修整数学模型,从而确定关键结构最优参数值。采用离散元仿真软件EDEM虚拟仿真并通过单体台架试验,对有离心推送结构和普通空腔结构的离心锥盘排种器进行对比试验,验证了附加离心推送结构的优越性。试验结果表明,在7~13 km/h高速作业区,其平均漏播指数降低了2.52%,同时,利用后处理功能所测得的标记颗粒充填力数值变化规律与预测值变化趋势基本一致,验证了理论模型的可行性,最大限度发挥了种层离心力对预充填籽粒的作用,且进一步扩大了有效充种区域。     

气送式油菜播种机集排器供种装置设计与试验

针对现有气送式播种机集排器供种装置在油菜种植区域地表坡度变化范围大时供种量稳定性不足等问题,设计了一种采用调节弹簧调节清种毛刷与外切圆弧型孔轮距离,从而控制充种及清种量、实现坡地播种、稳定供种的供种装置.阐述了供种装置的工作原理,确定了外切圆弧型孔曲线方程、主圆弧偏转角及种量调节机构结构参数,分析了种量调节机构与型孔轮...     

气力式杂交稻精量穴直播排种器设计与试验

为实现杂交稻大田精量穴直播,解决杂交稻直播时因芽种流动性差和细长形状造成种箱中芽种架空或堵塞的问题,设计了一种气力式杂交稻精量穴直播排种器。阐述了其基本结构和工作原理,分析了梳种条对芽种的助吸作用;研究了充种区芽种的受力情况,建立了芽种不同姿态被吸附时吸室真空度方程。试验研究了有无梳种装置,排种盘转速以及排种盘群组吸孔直径、排种盘转速、吸室真空度3因素综合作用对排种性能的影响。试验结果表明:梳种条对芽种起到搅动、梳理作用,有利于提高排种器的充种性能;当排种盘转速为15 r/min,吸室真空度为3.5 k Pa,排种盘群组吸孔直径为1.6 mm时,气力式杂交稻排种器的排种性能最好,其合格率为86.5%。田间试验结果表明,排种器田间播种能够满足杂交稻大田精量旱穴直播的农艺要求。     

基于EDEM的离心式排种器排种性能数值模拟

建立了离心式排种器的离散元仿真模型,对离心式排种器工作过程中油菜籽的运动过程进行了仿真分析,确定了油菜籽的运动规律并研究了内锥筒中种量与临界转速的关系、排种器转速与总排量的关系。仿真结果表明:随着内锥筒中的种子质量增多,临界转速呈递减趋势,而随着转速的增加,总排量呈增加趋势。仿真与台架试验验证结果一致,表明采用离散元法分析离心式排种器性能是可行的。     

指夹式马铃薯精密排种器设计与试验

针对舀勺式马铃薯排种器携种过程中种薯易受外界扰动脱离舀勺而造成漏播、清种过程清种振动强度与种薯质量不匹配而影响排种性能等问题,设计一种指夹式马铃薯精密排种器,通过控制夹板的开合与摆动进行排种作业,在携种过程中实现对种薯的可靠夹持,在清种过程中通过改变夹板对种薯的约束条件实现单粒夹持。为提高排种器作业性能,选取种床带速度、清种位移、夹板长度为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标,采用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法进行了参数优化试验,建立了各指标的回归模型,分析了各因素对合格指数、重播指数、漏播指数的影响规律。试验结果表明,当种床带速度为6.0km/h、清种位移为9.5mm、夹板长度为72mm时,排种器合格指数为90.3%、重播指数为6.1%、漏播指数为3.6%,满足播种技术要求。