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玉米直插穴播机强排-强启排种装置设计与试验

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农业机械学报 2018年第2期49卷 41-47页

作者：石林榕赵武云杨小平孙步功孙伟甘肃农业大学机电工程学院兰州730070

在玉米直插穴播机的基础上,针对被动鸭嘴开启过程播种性能受地面高低起伏影响较大的问题,设计了强排-强启排种装置,主要由共轭凸轮、强排-强启排种器等组成。对前进速度补偿机构进行了分析,确定了穴播过程关键时间点,重点对强排-强启排... 详细信息

在玉米直插穴播机的基础上,针对被动鸭嘴开启过程播种性能受地面高低起伏影响较大的问题,设计了强排-强启排种装置,主要由共轭凸轮、强排-强启排种器等组成。对前进速度补偿机构进行了分析,确定了穴播过程关键时间点,重点对强排-强启排种器的取种轮取种和鸭嘴强制开启2个动作实现进行了位移计算,反求法计算确定共轭凸轮的主凸轮轮廓;取种轮匀速转动能提高取种率,通过计算确定了凸轮从动件运动规律。试验结果表明:该装置传动运行平稳,能完成取种和排种动作,鸭嘴无夹土、无提早排种现象;鸭嘴膜孔较小,鸭嘴播种期间无挑膜、撕膜等问题;玉米直插穴播机的空穴率为1.8%、穴粒数合格率为95.3%、膜下播种深度合格率为88.1%,设计的玉米直插穴播机强排-强启排种装置满足设计要求和玉米播种的农艺技术要求。

关键词：玉米直插穴播机排种装置共轭凸轮

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棚用智能精量播种机的设计研究

棚用智能精量播种机的设计研究

作者：程辉兰州理工大学

学位级别：硕士

依据甘肃地区的地形和种植特点,结合大棚农作物的播种特性,尤其是小籽粒农作物的播种特点,在播种间距的一致性和播种深度的稳定性上做了相关的指标要求,设计制作了一种棚用智能精量播种机,主要进行以下的设计研究:(1)大棚农作物种子以... 详细信息

依据甘肃地区的地形和种植特点,结合大棚农作物的播种特性,尤其是小籽粒农作物的播种特点,在播种间距的一致性和播种深度的稳定性上做了相关的指标要求,设计制作了一种棚用智能精量播种机,主要进行以下的设计研究:(1)大棚农作物种子以小籽粒居多,根据小籽粒种植工艺及小籽粒播种技术要求,为了播种机的整体设计需要,根据大多数大棚农作物的种植特点,设计了棚用智能精量播种机。针对小籽粒的播种质量,对部分机械进行了设计优化。(2)在设计过程中,我们采用无刷直流电动机驱动地面轮系,通过PWM调节电动机速度,实现播种频率与行走速度的相匹配,从而做到播种籽粒的均匀分布。同时我们采用行走电动机、覆盖轮推杆电动机、开沟机推杆电动机、施肥排种电动机、旋转编码器、PS2遥控及电源模块的PID控制,并实现直线行走。(3)对电动机调速方法进行验证;计算出不同工作长度的条件下不同排种量得到了不同的转速,进一步确定其数学关系。同时精度方面也要进行实验,随着作业状态不同,偏差最大为6.83%,最小偏差0.31%。能稳定运行在中等速度和中高等速度下,平均偏差维持在2.5%以内。把机器放到农田中测试,由于装了导航设备行距偏差控制在4CM和6.5%的变异系数,切换播种模式,播种均匀性在5%-%6之间,播种合格率达到要求。播种机可以方便的调整播种量,稳定性和控制精度也能达到要求。(4)研发智能精量播种机多功能变量作业控制系统,系统采用远程控制模式完成对智能精量播种机的多功能变量作业控制,还包括对智能精量播种机的主动力电机控制检测与驱动,播种器步进电机控制与驱动、施肥器电机控制与驱动、播种机开沟电机控制与驱动、覆土轮电机控制与驱动、图传云台控制等。通过远程控制实现智能精量播种机的前进、后退、转向、开沟、覆土、播种、施肥等工作,并且能够通过PWM脉冲调宽程序设计对自行改进的数控可调式排种器进行控制,实现种子的株距进行有效调节,通过PID模糊算法,控制行距调节,以达到株距行距可调目的。

关键词：智能电动控制精量播种电驱动排种装置

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谷子精少量流体排种装置的设计与试验

农业工程学报 2017年第12期33卷 20-27页

作者：张燕青崔清亮王丰侯华铭胡席忠山西农业大学工学院太谷030801 山西农业大学信息学院太谷030800

为解决中国北方旱地谷子播种难、播后出苗率低的问题,根据谷子免间苗精少量播种农艺要求,采用农用保水剂和水配制了谷子种粒混合悬浮液(mixed suspension),并针对其设计试制了谷子精少量流体排种装置。该文设计确定了输送泵滚轮数为6个... 详细信息

为解决中国北方旱地谷子播种难、播后出苗率低的问题,根据谷子免间苗精少量播种农艺要求,采用农用保水剂和水配制了谷子种粒混合悬浮液(mixed suspension),并针对其设计试制了谷子精少量流体排种装置。该文设计确定了输送泵滚轮数为6个及分合式排种管组合结构与尺寸参数,其中泵管、长弯排种管、短弯排种管、末端排种管的内径分别为4.8、4、4、4 mm,长度分别为700、100、74.4、20 mm;并阐述了流体排种装置吸种、输种、排种工作过程。以种粒数变异系数为指标对配制的谷子种粒混合悬浮液的均匀性和稳定性进行了试验测定;以种粒破碎率、穴距合格率、穴粒数合格率、空穴率为指标对流体排种装置进行了室内排种试验;以穴距合格率、穴株数合格率、出苗率为指标进行了田间播种试验。结果表明,谷子种粒混合悬浮液中保水剂、谷子种粒、水的质量比为1.1∶10∶200,其静置0.5 h后种粒数变异系数为9.8%,谷子种粒混合悬浮液在静置5 h内的种粒数变异系数为9.7%~10.4%,谷子种粒未发生沉降现象;室内排种试验种粒破碎率小于0.01%、穴距合格率大于86%、穴粒数合格率大于75%、空穴率小于4.0%;田间播种试验穴距合格率大于77%、穴株数合格率大于74%、出苗率大于87%。该研究可为小颗粒种子精少量流体播种技术与装备的研发提供参考。

关键词：农业机械设计试验排种装置播种流体谷子保水剂

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平贝母皮带窝眼式排种装置的设计与试验研究

平贝母皮带窝眼式排种装置的设计与试验研究

作者：孙霖生黑龙江八一农垦大学

学位级别：硕士

平贝母属于密集型种植作物,种子具有大小、形状各不相同、瓣层明显、易破损等的特异性,导致现有的排种器无法实现平贝母机械化栽培,仍以人工撒播为主。为解决平贝母机械化栽培问题,本文拟设计一种适合平贝母种植农艺技术要求的皮带窝眼... 详细信息

平贝母属于密集型种植作物,种子具有大小、形状各不相同、瓣层明显、易破损等的特异性,导致现有的排种器无法实现平贝母机械化栽培,仍以人工撒播为主。为解决平贝母机械化栽培问题,本文拟设计一种适合平贝母种植农艺技术要求的皮带窝眼式排种装置,通过三维设计、虚拟仿真以及样机试验等方法对排种装置进行关键部件设计、理论分析及试验研究,获得该装置最佳的结构与工作参数。具体研究内容与结果如下:(1)依据平贝母种子分级规范确定以小贝为研究对象,并对其进行物料特性与力学试验,测得小贝种子平均三轴尺寸为长×宽×高:15.5mm×14.4mm×12.8mm,自然休止角为36.4°;对排种带进行选型及试验,测得小贝与橡胶板的静摩擦角、滑动摩擦角、滚动摩擦角分别为28.4°、29.5°、35.2°。利用万能材料试验机测得小贝三轴方向的极限压力载荷分别为X×Y×Z:64N×129N×72N。上述参数为整机的参数设计提供理论依据。(2)根据平贝母栽培农艺技术要求,确定了皮带窝眼式排种带,锥柱形半球底式型孔,并对皮带窝眼式精量排种装置进行三维设计。通过充种、清种、投种试验以及EDEM离散元仿真验证了所设计型孔与整机的合理性,确定影响排种性能的主要因素的取值范围:前进速度为0.36～2.16km/h、型孔直径为20～30mm、投种高度为40～140mm,为室内与室外试验奠定模型基础。(3)以前进速度、型孔直径、投种高度为试验因素,以播种的合格率、重播率和漏播率为检验排种性能的评价指标进行室内、外试验。通过单因素试验验证了离散元仿真结论,并得出各因素的最佳取值范围。基于单因素的试验结果,采用三因素三水平正交试验的方法进行室外多因素试验,结果表明,各因素对合格率、重播率和漏播率影响程度顺序依次为:投种高度>型孔直径>前进速度;型孔直径>投种高度>前进速度;型孔直径>前进速度>投种高度。运用Design-Expert10.0软件对结果进行分析和优化得出:当前进速度为0.88km/h、型孔直径为24mm、投种高度为75mm,合格率为93.16%、重播率为4.22%、漏播率为2.62%,各指标最优且符合精量播种标准。

关键词：平贝母皮带窝眼式排种装置锥柱形半球底式型孔离散元

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花生种子颗粒离散元仿真参数标定与试验

农业工程学报 2020年第23期36卷 30-38页

作者：吴孟宸丛锦玲闫琴朱彤彭心怡王怡苏石河子大学机械电气工程学院石河子832003 石河子大学水利建筑工程学院石河子832003 农业农村部西北农业装配重点实验室石河子832003

由于花生排种装置在优化设计过程中缺乏准确的仿真模型参数,从而造成仿真与理论计算结果存在较大误差,一定程度上制约了花生排种装置的发展。该研究系统测定了花生种子的三轴尺寸、颗粒密度、弹性模量、泊松比等本征参数及其静摩擦因数... 详细信息

由于花生排种装置在优化设计过程中缺乏准确的仿真模型参数,从而造成仿真与理论计算结果存在较大误差,一定程度上制约了花生排种装置的发展。该研究系统测定了花生种子的三轴尺寸、颗粒密度、弹性模量、泊松比等本征参数及其静摩擦因数、滚动摩擦因数、恢复系数。通过开展花生种子颗粒堆积试验,标定得到花生种间静摩擦因数为0.213,种间滚动摩擦因数为0.035。为检验标定参数的可靠性,开展了花生堆积角仿真与物理试验对比,结果表明花生物理堆积角和仿真堆积角相对误差为0.22%。通过开展机械式花生精量排种器的仿真与台架排种性能的对比试验,得到排种性能中漏播指数、重播指数相对误差分别为8.24%、5.12%,结果表明花生标定参数具有可靠性。该研究结果可为排种装置的优化设计与仿真研究提供理论参考。

关键词：试验离散元法排种装置堆积角滚动摩擦

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水稻育秧机械的研究和进展

农机化研究 2023年第6期45卷 264-268页

作者：杨家豪房欣马浏轩周成邵超凡湖州师范学院信息工程学院浙江湖州313000 佳木斯大学机械工程学院黑龙江佳木斯154000 黑龙江省农垦科学院农业工程研究所哈尔滨150000

在水稻生产环节中,育秧流程一直是制约水稻生产效益提高和水稻生产机械化快速发展的瓶颈之一。我国水稻种植面积稳定维持在30万km 2以上,虽有旱直播和育秧移栽两种模式,但育秧移栽仍在水稻种植中占主导地位,机械化高效育秧始终是重中之... 详细信息

在水稻生产环节中,育秧流程一直是制约水稻生产效益提高和水稻生产机械化快速发展的瓶颈之一。我国水稻种植面积稳定维持在30万km 2以上,虽有旱直播和育秧移栽两种模式,但育秧移栽仍在水稻种植中占主导地位,机械化高效育秧始终是重中之重。育秧质量直接影响插秧质量,优质的育秧不仅能够提升水稻产量,而且可以降低人工在水稻生产中的劳动强度。为此,介绍了近年来国内育秧常用的排种装置的种类和相应水稻育秧设备,并综述了国内水稻工厂化育秧方法和自走式育秧机的研究进展。

关键词：水稻育秧机械排种装置水稻工厂化育秧自走式育秧机

免耕播种机气吸式排种装置振动特性的测试与分析(英文)

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农业工程学报 2012年第S2期28卷 78-83页

作者：赵满全胡永文刘月琴内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010018 公安海警学院机电管理系宁波315801 内蒙古机电职业技术学院机电工程系呼和浩特010020

为了确定免耕播种机的作业速度并合理设计其气吸式排种器,该文对免耕播种机气吸式排种装置在实际作业过程中所受的地面振动激励进行了实地测试与正交试验。经过测试获得了播种机所受地面振动激励的特性和主要参数。研究结果表明,地面的... 详细信息

为了确定免耕播种机的作业速度并合理设计其气吸式排种器,该文对免耕播种机气吸式排种装置在实际作业过程中所受的地面振动激励进行了实地测试与正交试验。经过测试获得了播种机所受地面振动激励的特性和主要参数。研究结果表明,地面的振动激励可以用主频进行模拟,其中主频的频率范围大约是 35～70 Hz,主频的加速度范围为 0～39.49 m/s2。正交试验分析表明,机器作业速度是影响振动频率与振幅的主要因素。

关键词：农业机械气吸式振动测量免耕播种机排种装置频率振幅

基于EDEM的勺带式马铃薯排种器充种性能仿真研究

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江苏农业科学 2021年第12期49卷 181-185页

作者：张涛张万枝陈志伟王鑫海徐颖崔心杰山东农业大学机械与电子工程学院山东泰安271018 农业农村部南京农业机械化研究所江苏南京210014 山东省滕州市农业农村综合服务中心山东滕州277500

为提高勺带式马铃薯排种器充种性能,基于EDEM仿真软件建立了马铃薯离散元颗粒模型,通过跌落冲击试验与斜面法确定了马铃薯充种仿真试验关键参数;选取排种器倾斜角度、种勺运动速度以及供种速度进行单因素充种仿真试验。结果表明,当排种... 详细信息

为提高勺带式马铃薯排种器充种性能,基于EDEM仿真软件建立了马铃薯离散元颗粒模型,通过跌落冲击试验与斜面法确定了马铃薯充种仿真试验关键参数;选取排种器倾斜角度、种勺运动速度以及供种速度进行单因素充种仿真试验。结果表明,当排种器倾斜角度75°、排种带速度0.5 m/s及供种速度15个/s时,充种性能最好,此时单粒充种比例为17.5%、2粒及2粒以上比例为83.5%、未充种比例为0。后续工作可在此基础上设计清种装置,以进一步增大单粒比例、减小多粒比例,更好地达到马铃薯精量播种要求。

关键词：马铃薯排种装置 EDEM 仿真排种效果

预切种式甘蔗精准种植机的虚拟设计与实验研究

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预切种式甘蔗精准种植机的虚拟设计与实验研究

作者：王梦萍广西大学

学位级别：硕士

目前国内现有的使用最多的甘蔗种植机大都为实时切种式甘蔗种植机,这种甘蔗种植机所需人工多,且人工劳动强度大、费用较高,实时切种式伤芽率高,导致出芽率低,耗种量大。现阶段各个相关研究机构及高校正在研究预切种式甘蔗种植机构,与实... 详细信息

目前国内现有的使用最多的甘蔗种植机大都为实时切种式甘蔗种植机,这种甘蔗种植机所需人工多,且人工劳动强度大、费用较高,实时切种式伤芽率高,导致出芽率低,耗种量大。现阶段各个相关研究机构及高校正在研究预切种式甘蔗种植机构,与实时切种式对比,很大程度上减少了人工成本,且甘蔗种经预先切好并筛选后均为良种,提高了出芽率。但由于种植过程仍不可控,导致甘蔗排种过程不均匀,甘蔗种落地姿态不一,导致蔗地甘蔗出芽、生长不均匀,且用种量较大。本文结合广西重点科技攻关项目,与企业合作,在已研制出的预切种式甘蔗种植机的基础上,采用虚拟样机技术与试验相结合的方法,结合甘蔗的种植情况对其结构进行创新设计,以使甘蔗种植均匀有序、过程可控,以实现精准种植。本文以企业已开发的预切种式甘蔗种植机为研究对象,提出创新设计方案,并利用虚拟样机技术对设计结构方案进行运动学仿真,并利用实验室自行开发的物理试验平台进行试验研究,验证虚拟仿真试验的结果,并通过试验得到主要结构的最佳参数。本文主要研究和工作如下:(1)在转向装置上增加转向柱。运用ADAMS对转向装置结构进行运动学、动力学仿真,仿真结果为:有91.4%的甘蔗完成转向;在自行开发的转向装置物理试验平台上进行试验,采用摄影技术对转向装置进行性能试验,实验结果表明:有94%甘蔗可完成转向。并研究了甘蔗的物流特性,为后续工作奠定了基础。虚拟仿真试验与物理实验结果表明,转向装置结构具有较好的设计合理性及有效性。(2)进行了二级储蔗箱装置的创新设计,二级储蔗箱增加倒V形导流板,侧板改为双曲面拼接面板,并在侧板上增加弹性装置。运用ADAMS对二级储蔗箱结构进行运动学仿真,仿真结果为:通过导向机构,有约88.9%的甘蔗均匀排列于二级储蔗箱内;在自行开发的二级储蔗箱实验平台的试验表明:约95.3%的甘蔗均匀排列于二级储蔗箱内,与仿真结果较为一致,表明二级储蔗箱倒V形导流板及箱体的结构具有较好的有效性。此外对二级储蔗箱侧板结构进行单因素试验,试验结果表明双曲面拼接面板对排种效果最好,漏种率最低。弹性装置在单因素试验中起到了有效作用,减少了卡种堵塞的机率。(3)创新设计了两种排种装置,排种装置包括有排种辊、弹性装置。运用ADAMS对排种辊进行性能仿真试验,对排种装置进行优化设计,得到最佳结构尺寸组合为圆周耙齿12个,耙齿长度85mm,耙辊中心距为175mm。对排种辊单排辊及双排辊结构(齿轮传动)进行仿真对比分析,实验结果表明单排辊结构排种均匀性更好。在自行开发实验平台的实验中,单排辊结构漏种率为1.33%,平均时间间隔为1.256s,时间间隔的标准偏差S值为0.416,排种均匀性较好,表明了单排种结构的有效性。物理实验中,对排种辊转速进行了单因素试验,试验结果表明排种辊转速对排种均匀性有显著性影响,转速越高,漏种率越高。(4)对储蔗箱侧板结构、侧板夹角、排种辊转速采用正交试验,试验结果验证了上述单因素试验的结果,且各影响因素的主次顺序为:排种辊转速>侧板1结构方式>侧板夹角,并得到了最佳结构及尺寸组合,最佳结构及尺寸为二级储蔗箱侧板结构为双曲面拼接面板,侧板间角度为105°,耙辊转速为6r·min-1。本文的上述相关研究为智能种植机的深入开发奠定了一定的理论基础和技术开发的参考。

关键词：预切种式甘蔗种植机排种装置运动学仿真虚拟样机技术摄影技术