电驱式玉米高速作业播种机控制系统设计与试验

我国市面上流行的玉米播种机多数采用指夹式排种器和气吸式排种器,依靠地轮传递带动排种器排种,在一定程度上提高播种粒距均匀性,但排种仍然会受到地轮打滑的影响。针对以上问题,设计电驱式玉米高速作业智能播种机控制系统,以STM32F103芯片作为主控器核心,该系统由地轮安装速度传感器测量机具速度,根据智能车载终端设置的作业参数,通过算法计算目标排种电机转速,实现播种株距与机具前进速度实时匹配,采用红外光电式传感器进行实时播种监测。室内试验和田间试验结果表明：该系统转速控制精度高,播种计数和漏播监测精度较高;设置株距为25 cm时,作业速度分别为8 km/h、10 km/h、12 km/h进行3组重复试验,在3种作业速度下,平均合格指数分别为95.18%、94.36%、91.24%;变异系数分别为15.36%、16.83%、18.24%。     

基于卫星测速小麦精量电驱式播种控制系统

设计一款基于卫星测速并随速控制播种量的电驱式精量播种施肥机,以卫星接收模块单机接收地表速度数据,并调控排种排肥电机转速,驱动采用步进电机,从而实现精确的前进速度测量及随速度变化进行精确的排种控制;设计4种前进速度,以实测排种排肥量与计算值进行对比;试验结果表明:卫星测速控制和闭环步进电机驱动排种排肥时,排种实测值与计算值比较误差未超5%,可以保证不同前进速度时播种均匀,并且在前进速度提高时有着更高的播种精度,可以适用于高速播种。     

玉米精量播种机适应性试验与分析

玉米精量点播技术可提高玉米产量,省工节本,增加经济效益,而京郊地区此技术应用较少。为了在北京地区推广玉米精量播种技术,开展了玉米精量播种机适应性试验,明确适宜推广应用的播种机型。根据京郊地块特色选择库恩MAXIMA-6、迪尔1030-4和2BMF-4型玉米精量播种机参与试验,试验结果表明,3种机型均可达到NY/T 1628—2008《玉米免耕播种机作业质量》要求,库恩MAXIMA-6、迪尔1030-4适宜成方连片大型地块播种作业,2BMF-4适宜小型地块作业。     

2BYM-2型玉米免耕精量播种机

该机采用气吸式精量播种,主要用于保护性耕作地的玉米免耕精量播种作业,可对留茬地、秸秆、覆土、镇压等工序,既省种,又可减少风蚀、水蚀。主要参数:配套动力:22kW作业行数:2行行距:350～600mm播种深度:40～60mm生产率:0.17～0.3hm2/h2BYM-2型玉米免耕精量播种机     

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。     

小型气吸式精量播种机值得大力推广

1　小型气吸式精量播种机概况近几年 ,在全区推广使用较为普遍的是2 BQ- 3型气吸式精量播种机 ,该机结构紧凑、整机重量轻、配套动力为 1 2马力或 1 5马力小四轮拖拉机 ;可一次性完成开沟、施肥、播种、覆土、镇压等五项作业 ;行距、施肥、播种深度均可调 ,适播玉米、高粱、豆类、谷物等 ;现阶段在我区的生产厂家主要分布在通辽、赤峰、巴盟等地。2　推广小型气吸式精量播种机的意义2 .1　符合国家政策　气吸式精量播种能以其先进的技术手段取得农作物种子在田间的科学分布 ,进而达到节约种子 ,增产增效的目的 ,是一种高质量、高效能的先进…     

2 BJZ-2型指夹式玉米单粒精量播种机设计与试验

玉米是我国第一大粮食作物,黑龙江省是我国玉米种植面积最大的省份,玉米播种质量是影响玉米产业发展的主要问题,迫切需要性能优良的单粒精量播种机。为此,设计了2BJZ-2型指夹式玉米单粒精量播种机,创新开发了指夹式排种器、同位仿形播种单体等先进部件,与22~33k W拖拉机配套,适合在玉米秸秆粉碎还田翻埋、混拌整地条件下,完成玉米的圆盘开沟、侧深施肥、单粒播种、电子监控、种床压实及覆土镇压等项作业,即可垄作又可平作。该机具通过了省级产品性能检测,各项技术指标匀优于国家行业标准要求,对提高玉米单粒精量播种机械化技术水平具有重要意义。     

玉米双行高速精量播种机的研制

按照北方寒地玉米种植的农艺要求,为满足玉米生产密植高产、提质增效,基于品字型双行玉米播种高产种植技术,研制一种品字型双行玉米高速精量播种机,并对播种机关键部件进行设计与分析。设计的播种机采用双盘气压式排种器品字型双行密植交错播种结构,利用EDEM离散元仿真软件对不同截面形状导种装置进行分析,对比确定最优形式的导种装置。通过田间播种作业对播种机性能进行试验,结果表明播种机能够在12～16km/h速度下稳定作业,播种平均粒距合格指数97.78%、重播指数1.06%、漏播指数0.84%,播种机作业效率高、作业稳定可靠性高,基本满足品字型双行高速精量播种作业的使用要求。     

3种新型玉米精量播种机

2BYM-2型玉米免耕精量播种机由内蒙古农牧业机械化研究所研制开发，已通过内蒙古科技厅鉴定。该成果在国内具有创新性，受到专家的肯定和好评，是中小型玉米免耕精量播种机的优选机型。     

玉米免耕精量播种机关键技术研究

通过对玉米免耕精量播种机关键技术及结构特点进行阐述,指出目前玉米免耕精量播种机技术发展存在的主要制约条件,并给予相应的发展建议,提出未来玉米免耕精量播种机的主要发展趋势与研究重点,以期为提升免耕播种机的工作性能提供技术参考.     

基于Android和CAN总线的玉米播种机监控系统研究

设计了一种基于Android和CAN总线的玉米精量播种机监控系统,通过GPS接收器采集播种机速度,采用CAN总线分布式控制方式完成主控制器和各个播种单体之间的指令传输,通过Android智能设备进行人机交互,实现播种行数任意拓展、拖拉机位置实时监控、播种作业参数在线调整、作业面积实时统计等功能。台架试验结果表明,系统人机交互功能正常,排种器驱动电机调速相对误差小于0.46%。与eTrex209x手持式GPS+北斗双星接收机的田间作业面积对比试验表明,本系统作业面积统计平均相对误差为0.81%,略高于eTrex209x的0.29%,测量标准差为0.06hm2,优于eTrex209x的0.11hm2;与地轮驱动播种对比试验的结果表明,随着作业速度的提高两种驱动方式的作业质量整体都呈下降趋势,但本系统播种合格指数、变异系数受速度影响较小,当作业速度达到12km/h时,变异系数为18.92%,合格指数为90.05%,分别优于地轮驱动方式的22.17%、83.25%。     

折叠式免耕玉米播种机液压系统设计

针对折叠式玉米播种机对机架和划行器的工作性能要求,分析了机架和划行器的折叠与平放的工作过程,设计了玉米播种机的机架与划行器的液压控制系统。通过对液压控制系统的分析,确定了系统的最大压力和流量,并对液压系统的执行机构折叠液压缸进行了设计计算,同时对液压系统的控制元件进行了选型。试验表明:设计的液压系统结构紧凑、工作平稳可靠,能够满足玉米播种机的使用要求。     

电控玉米排种系统设计与试验

传统精量玉米播种机作业时,排种器的动力由地轮提供,针对由于田间作业工况复杂导致地轮打滑而造成漏播率增加等问题,设计了电控玉米排种系统。该系统在田间播种作业时,由雷达测速仪采集播种作业速度,结合所需粒距得到排种器理论转速;通过编码器采集排种器实时转速,利用控制器控制策略,进行转速的最优控制,从而得到目标排种转速,提高排种精度。田间试验结果表明:应用该电控排种系统进行田间玉米播种作业时,排种合格指数平均值为92.40%,与传统排种相比提高3.63个百分点;漏播指数平均值为4.82%,与传统排种相比降低2.04个百分点;不同播种作业工况下粒距变异系数均小于4.20%,播种效果好。     

支持转速现场标定的玉米精密排种器电驱控制系统研究

针对现有玉米精密电驱排种控制系统无法快速适应多类型排种器排种控制的问题,在玉米CAN总线电动排种的基础上,设计了一种对玉米排种器排种驱动进行现场标定的电驱控制系统。系统在排种驱动电动机控制信号与排种盘转速之间的对应关系中,采用分段线性插值的方法现场获取排种器驱动曲线,实现排种盘转速标定与控制。以国产气吸式玉米精密排种器和指夹式玉米精密排种器为试验对象,在模拟车速下,对系统排种盘转速现场标定的控制准确性进行试验。电驱气吸式排种器排种盘转速控制性能试验中,株距设定为25 cm,车速设定为3~12 km/h(间隔3 km/h),结果表明,系统调节时间最长为0.80 s,稳态误差最大为0.81 r/min,控制精度最低为97.42%。电驱指夹式排种器排种盘转速控制性能试验中,株距分别设定为20、25、32 cm,车速设定为4~9 km/h(间隔1 km/h),结果表明,总体排种盘转速平均调节时间为1.09 s,标准差为0.26 s;总体平均稳态误差为0.38 r/min,标准差为0.23 r/min;总体平均控制精度为98.30%,标准差为1.01%。与分段PID排种转速控制系统控制性能进行对比得出,支持转速现场标定的系统具有更好的适应性,平均调节时间减少0.51 s,平均稳态误差增大0.16 r/min,平均控制精度降低0.63个百分点。选用指夹式排种器,进行了播种均匀性田间试验,株距为20 cm,车速范围为4~7 km/h(间隔1 km/h),结果表明,播种合格指数大于等于84.26%,变异系数小于等于18.29%,说明系统能够完成对玉米精密排种器排种转速控制曲线的高控制精度现场标定,能够精准控制电驱排种转速。     

电驱式玉米膜上直插穴播机前进速度补偿机构参数优化

为提高电驱式玉米膜上直插穴播机膜孔合格率和播种深度合格率,对前进速度补偿机构和限深机构进行了计算,应用Matlab仿真前进速度补偿机构各参数对穴播轨迹的影响,筛选出主曲柄角速度、中心距和副曲柄长度对膜下播种深度合格率和膜孔合格率影响较大;采用三因素三水平响应面法进行多因素方差分析,结果表明:影响播种深度合格率的因素主次顺序为:中心距、副曲柄长度和主曲柄角速度;影响播种深度合格率的因素主次顺序为:副曲柄长度、主曲柄角速度和中心距;以播种深度合格率为主,兼顾膜孔合格率最大为优化目标,优化结果为:当主曲柄角速度为89.10 rad/s、中心距为58.55 mm、副曲柄长为95.1 mm时,播种深度合格率和膜孔合格率的5次均值分别为94.89%、93.61%。试验表明前进速度补偿机构运行平稳可靠,试验效果满足玉米播种机相关标准要求及甘肃省玉米播种农艺要求。     

基于ADAMS的精密播种机的运动仿真研究

介绍应用Pro/E软件和ADAMS软件联合进行精密播种机单体虚拟制造和运动仿真的过程。首先应用Pro/E的参数化设计功能建立各零部件三维实体模型,通过约束装配,完成精密播种机单体的虚拟制造过程。利用接口软件Mech/Pro将模型导入ADAMS后进行运动仿真。仿真结果表明,平行四杆仿形机构仿形效果好,满足精密播种机对播深控制的要求,提高了设计效率和准确性,为精密播种机的系列化设计和制造奠定基础。     

气送式玉米高速精量排种器供种系统设计与试验

针对气送式玉米高速精量排种器进行高速精量播种时排种器内存种量波动较大,无法维持最佳作业状态的问题,提出通过改进供种装置结构、优化供种控制模型的技术思路。设计了一种智能供种系统,采用可替换轮片的新型供种轮结构和以正弦函数为基础的波动变量供种方式,根据供种效果实时调节供种速度波动幅度,从而使排种器内的存种量保持在较好区间,确保排种器在较高作业性能下进行持续性工作。对关键零部件进行了结构参数设计,通过离散元仿真和台架试验获取并验证了不同结构的供种轮较优工作区间,同时对波动变量供种模型性能进行了试验验证。试验结果表明,新型供种轮能够通过改变自身结构在供种速度250~1500g/min范围内将供种速度变异系数保持在20%以下。优化后新型波动变量供种控制模型将使供种速度以波动变量供种的方式进行平滑变化,在供种速度500~1500g/min范围内围绕供种需求进行100g/min左右幅度的波动供种,满足玉米精量播种的技术要求。     

玉米播种机智能监控系统研发进展

针对当前玉米播种机存在的主要问题,从提高作业效率和保证作业质量的角度,分析研制玉米播种机智能监控系统的必要性,总结玉米播种智能监控系统方面取得的主要成果和研究进展,为提高玉米播种机智能监控水平提供理论借鉴。     

玉米播种机播深和压实度综合控制系统设计与试验

提高玉米播深合格率和一致性,并保持适宜的压实度,可以确保种子和土壤的良好接触,从而促进玉米苗期生长,有利于提高产量。本文对播深和压实度控制过程进行了分析,通过实时调节施加在四连杆仿形机构上的液压力调节下压力,实现播深的间接控制,通过实时调节镇压机构处的弹簧伸长量调节镇压力,从而间接控制压实度。从播深和压实度综合控制角度出发,设计了播深和压实度电液控制系统,主要包括测控系统、液压系统和机械部分等。控制系统的阶跃响应测试结果表明:下压力控制系统的调节时间均值为2.69 s,稳态误差均值为91.5 N,超调量均值为22.95%;镇压力控制系统的调节时间均值为1.44 s,稳态误差均值为30 N,超调量均值为1.83%。田间试验表明,当设定播深为50 mm、目标下压力为3 000 N、目标镇压力传感器测量值为400 N、播种机作业速度为6～10 km/h时,电液主动调节方式下的播深合格率均值为91.33%,播深变异系数均值为8.98%,机械调节方式下的播深合格率均值为82.67%,播深变异系数均值为16.73%。基于电液主动调节方式的播种机的试验指标优于基于机械调节方式的指标。     

玉米播种单体下压力控制系统设计与试验

针对机械式仿形压力调节机构的不足,开展了基于力反馈的播种深度一致性控制方法研究,研制了播种单体下压力控制系统。本系统由安装在播种单体平行四连杆仿形机构上的下压液压缸、电液减压阀、下压力感知传感器,以及控制器、车载计算机组成。在播种作业过程中,控制器实时采集力传感器信息,与设定的下压力阈值相比较,计算并输出控制量到液压阀组驱动液压缸实时调整平行四连杆仿形机构,使限深轮与地表的压力值在设定的阈值区间内,从而保证播种深度的一致性。田间试验结果表明,在播种深度判定标准为(5.0±1.0)cm时,下压力机械调节方式和下压力电控调节方式下的播种深度合格率均值分别为77.04%和90.37%,下压力电控调节方式下的播种深度合格率均值比机械调节方式高13.33个百分点。将播种深度判定标准提高至(5.0±0.5)cm后,对应播种深度合格率分别为31.11%和56.30%,下压力控制装置的播种深度合格率比机械调节方式高25.19个百分点。可见,下压力电控系统能保持种子播种深度的稳定性,提高了种子深度一致性。