基于数学建模方法的精量播种机设计分析

基于数学建模原理,对气吸式谷物精量播种机关键功能装置进行分析,以解决播种机作业过程中存在的问题,并设计了一种谷物精量播种机。田间试验数据表明:精量播种机作业测试株距合格率均值为87.67%,空穴率均值为4.89%,株距变异系数均值为23.89%,各项指标可以满足谷物精量播种相关农艺要求。

新型旋耕开沟施肥播种机的设计与研究

针对播种施肥难的问题,结合垄作区作物种植的农艺要求,设计了一款新型旋耕开沟施肥播种机。机具适用于小麦、大豆和玉米垄上栽培技术,可实现精确深施肥、精密播种、开沟、覆土和镇压等作业,为小麦、大豆和玉米的规模化、机械化作业提供了一定的技术支撑。试验结果表明:设计的新型旋耕开沟施肥播种机对降低漏播、提高播种深度和植株距离的合格率具有重要意义,大大提高了作业质量和效率。

数学偏微分控制下的精量播种机系统优化分析

为进一步提升我国精量播种机的综合作业效率,提出以数学偏微分方程控制理念为切入点的方法,针对其作业系统展开性能优化研究。通过科学搭建用于实现精准播种的数学偏微分控制模型,以排种、播种、状态监测为主程序设计软件控制架构,以系统主控装置、导种部件、开沟装置为主优化硬件执行结构,形成完整合理的偏微分控制精量播种机。试验结果表明:数学偏微分方程控制下的精量播种机各项评定参数得到显著提升,播种精度与系统稳定度分别提高了7.95%和6.90%,种子破损率可控制在0.50%以下,整机作业效率提升至94.73%,作业效果良好。研究结果将数学控制模型思维与系统设计思维相结合,具有较好的推广应用前景。

安徽省旋耕施肥播种机的调查思考

机械化播种质量直接关系作物出苗质量和单产水平。截至2024年1月,安徽省共有30多家企业生产条播机、穴播机、单粒(精密)播种机和旋耕播种机等产品,有效期内推广鉴定证书共336个,其中,条播机46台、穴播机95台、单粒(精密)播种机17台、旋耕播种机178台,旋耕播种机占比达53%。旋耕施肥播种机主要用于小麦条播,可一次性完成耕地、施肥、播种和整地等作业环节,是秋种中主要农机具之一。

冬小麦机械播种技术

小麦是我国北方大面积种植的农作物,小麦磨出的面粉是人们餐桌上不可或缺的主食,2021年河北省小麦的种植面积达到3350万亩,是农民重要的经济来源。想要提高小麦的产量,机械播种技术非常关键。1控制好播种深度机械播种,其播种深度可以提前设置,一般适宜的播种深度为3~5 cm。小麦种子播种的深浅,会直接影响小麦是否能出全苗以及日后苗子长的是否健壮。播种过深,麦苗根系变少,出苗期延长,麦苗出土后叶芽细弱,有的容易形成弯曲苗而埋在土里,直接影响出苗率;而播的过浅,虽然出苗较早,但根基不稳固,容易失墒落干,导致根小苗弱,麦苗抗冻能力弱,不利于安全过冬。

小麦小区播种机田间试验研究

为解决江苏农垦小麦小区播种人工劳动强度大、作业效率低以及播种质量不均衡影响小区试验的准确性、科学性、普遍性的问题,本文引进了一种小麦小区播种机,分别在沙质土和黏质土地区进行田间试验。试验结果表明:该机可通用于沙质土和黏质土播种,且作业效率高、播种技术指标一致,可有效提高小麦小区播种工作效率,节约作业成本,具有较好的推广应用前景。

水稻育秧播种流水线操作与维保要点

水稻育秧播种流水线结构简单、布局紧凑,播种质量稳定,播种速度达每小时2000盘以上,适用于规模化集中育秧,已在沅江市等洞庭湖区示范推广应用。整套播种流水线仅需操作人员5~6人,大大减少了人工劳动力,有力提升了水稻工厂化育秧的效率。水稻育秧播种流水线主要由送盘轨道、自动摆盘装置、底土铺撒装置、扫土装置、播种装置、洒水装置、覆表土装置、自动叠盘装置、运秧轨道等组成,能一次性自动完成送盘、摆盘、铺底土、扫平底土、洒肥水、播种、洒药水、覆表土、叠盘及秧盘运转等作业工序。

气吸式播种机的优势与使用维护

农业生产离不开农业机械化,播种机是农业机械化作业的基础性机械,优良的播种机、优质的播种操作是农作物丰产丰收的基础。近年来,随着我国农业机械研发能力的提高与加强,新型农机具不断投放市场,播种机的种类也在不断更新换代。气吸式播种机是目前国内技术领先的农作物播种设备之一,播种精准、效率高,近一段时期在农业生产上应用较多,普及率较高,深受广大农户的欢迎。由于气吸式播种机是采取气体负压力方式对种子进行捡拾和播种,对种子伤害较小。气吸式播种机对各类农作物不同规格的种子都有较好的适应性,更换合适的排种盘就能够实现对各种农作物的播种作业。相比传统播种机,气吸式播种机播种精度高、效率大幅提升,节省种子,优势明显,但许多农机作业者在操作气吸式播种机时,由于对其结构原理、使用要求、养护维修等内容了解不全面,使用中时有作业效率低下、合格率较低甚至机械故障发生,因此,农机作业者全面熟练掌握气吸式播种机的结构原理、操作要领、养护维修内容是十分必要的。

黄淮海夏玉米播种存在问题与对策

黄淮海夏玉米是全国最大玉米主产区,近年播种面积稳定在2亿亩左右,总产量保持在8000万吨以上,均占比全国30%左右。夏玉米生产有“七分种、三分管”之说,因此,提高播种质量,对于持续提高产量和稳定全国粮食供给意义重大。

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。

基于IWHO-EKF的高速免耕播种机播种深度监测系统研究

为解决免耕播种机高速(12~16 km/h)作业时因地势起伏造成机械振动与传感器测量误差导致的播种深度监测系统精度降低,以及单一传感器监测可靠性较差的问题,研究了一种基于改进野马算法(Improved wild horse optimizer,IWHO)优化扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman filter,EKF)中关键参数Q_(sigma)、R_(sigma1)、R_(sigma2)、R_(sigma3)的多传感器数据融合算法(IWHO-EKF)的高速免耕播种机播种深度监测系统。首先,建立以激光、超声波与角度传感器为多传感器监测单元的播种深度监测模型;其次,通过卡尔曼滤波算法对3个单一传感器分别滤波;最后,提出一种加入莱维飞行与高斯变异的IWHO-EKF算法,将滤波后的3个单一传感器进行数据融合,从而解决机械振动干扰与传感器测量误差降低的问题,同时充分发挥多传感器融合信息,确保免耕播种机高速作业时实现高精度、高可靠性播种深度实时监测。为验证其优越性,通过IWHO-EKF算法与单一传感器监测、单一传感器滤波和WHO-EKF算法进行仿真对比试验与田间试验。仿真试验表明:基于IWHO-EKF的高速免耕播种机播种深度监测算法平均绝对误差为0.073 cm,均方根误差为0.090 cm,相关系数为0.983,实现了高精度监测,且精度相较于传感器原始监测值、滤波值与WHO-EKF算法均显著提升。田间试验结果表明:基于IWHO-EKF算法的高速免耕播种机播种深度监测系统相较于3个单一传感器监测值,平均绝对误差和平均均方根误差分别降低0.063 cm和0.067 cm,同时平均相关系数提升0.027,该系统能够提高播种深度监测系统的精确性和可靠性。

基于PID控制的小麦智能播种机研制与试验

针对小麦播种机工作时地轮打滑和手动播量调整不精准等问题,研发了基于PID控制的小麦智能播种机。该播种机控制系统工作时,由速度传感器获取播种机行进速度,根据行进速度、单位面积播种量及播种机相关参数,计算排种轮转速的给定值,利用PID控制器实现对排种轮转速的控制。室内试验结果表明,播种机在不同作业条件下实际单位面积播种量与设定单位面积播种量误差均<2%,满足小麦精量播种的农艺要求。在中速和中高速作业条件下,智能排种系统控制精度较高、稳定性好。田间试验结果表明,小麦播种机的实际单位面积播种量与设定单位面积播种量之间最大误差2.33%,略大于室内试验结果,主要是由田间作业环境等因素造成的。基于PID控制的小麦智能精量播种机能有效提高播种精度。

面向多播行协同作业的精量播种监测系统研究

针对传统的气吸式播种机在作业过程中常常因导种管堵塞、种箱缺种以及机械故障造成的漏播、重播等现象,设计并开发一套支持12条播行协同作业的精量播种监测系统。该系统包括红外光电监测单元、车速监测单元、控制器单元、中控仪表单元以及故障报警单元的设计。试验结果表明,所设计的监测系统可以实时监控12条播种行的协同作业情况,当出现漏播、重播现象时能够及时、准确地识别播种行行号并进行故障报警,报警成功率达到100%,且平均响应时间在0.5 s以内。且在4~12 km/h的正常作业速度下,系统对不同体积大小的农作物种粒播种数量监测精度平均值超过98.5%。能够实现对多路播行同时作业的实时监测需求,对提高播种质量、降低生产成本具有重要意义。

一种迭代优化的联合播种机作业振动研究

为进一步提升我国联合播种机的综合播种效率,基于迭代计算模型理论针对其整机核心结构组件展开优化研究。通过搭建用于深度实现整机作业性能参数迭代优化的数学模型,考虑作业过程中部件振动与结构之间的关系,进行合理化的三维机构设计与振动仿真,并实施此迭代优化下的联合播种机实地作业试验。试验结果表明:经迭代优化后的联合播种机关键作业效能均得到明显改善,播种合格率和种子利用率分别相对提高了6.72%和8.79%,最佳作业频率阈值为14~16Hz,播种系统的作业稳定性与作业效率均提升至92%以上,可为种植装备的改进提供思路与方法。

育种播种机钢索复卷测程装置的结构设计与试验

目前,小区育种播种机定长获取方式主要通过人工测量,效率低且作业强度大,严重制约了小区育种机械的快速发展。为此,设计了一种钢索复卷测程装置,采用自动收放式测程,通过探测装置检测钢索固定的钢制或橡胶等材质球体获取小区育种播种机区间位置数据信号。为了确定不同前进速度下钢索复卷测程装置连续工作的合理参数范围,通过样机试验对装置进行参数优化。试验结果表明:往复导线轮V型角度在10°~20°之间,往复丝杠长度在400~450mm之间,装置运行稳定且无钢索缠绕和收排线集中等问题,带有触点式的行程开关的信号传输和控制运行稳定可靠,达到了育种播种机测程的要求。

俯仰式播种单体仿形性能检测试验台设计与试验

为解决播种单体仿形机构性能难以检测的问题,设计了俯仰式播种单体仿形性能检测试验台。阐述了试验台组成结构与工作原理,对其高速传动系统、液压升降系统、监控系统以及关键部件参数进行设计。应用ANSYS软件对台架整体和关键部件进行静力学分析和模态分析,验证结构设计的合理性。为检验俯仰式播种单体仿形性能检测试验台的实际检测效果,以德邦大为1205型牵引式免耕精量播种机播种单体为研究对象,先以液压杆伸出量与传送带速度为试验因素,以监控系统误差为评价指标进行试验。试验得出,在液压杆伸出量为0~200 mm范围内,监控系统角度传感器最大误差为0.69 mm;在传送带速度8~19 km/范围内,光电编码器最大误差为0.18 km/h。确认监控系统准确性后,再以单体速度为试验因素,采集速度8、10、12 km/h下地块的起伏数据为目标曲线,以地形起伏模拟曲线的绝对误差平均值为指标进行单因素试验,试验得出,所设计的试验台可有效模拟田间地面的起伏频率与起伏量,绝对误差平均值为1.86 mm,满足播种单体仿形性能检测需求。

马铃薯整地施肥播种联合作业机的研制与试验

依据现阶段马铃薯播种机械发展现状,结合本地农民对播种机的现实需求,设计了一款马铃薯整地施肥播种联合作业机。对机具进行总体结构设计和主要参数确定,在对关键部件进行详细设计计算的基础上,制作了马铃薯联合作业机的试验样机,并进行大量田间试验。试验结果表明,设计的马铃薯联合作业机各项指标满足国家标准要求。

基于电驱动的智能播补一体化马铃薯播种机设计研究

马铃薯是我国重要的粮食和经济作物,在西南丘陵山区受限于地势条件,现有马铃薯播种机在作业时均不同程度的存在株距误差大、漏播及重播率高、土壤条件适应性差的问题。为此,设计了以AT89S51单片机为运算核心的播补薯一体机,主要由漏播监测、播补薯、株距控制模块组成。其中,漏播监测模块主要由红外线发生和接收装置组成,播补薯模块主要由步进电机驱动的取种勺根据系统命令执行指定作业,株距控制模块则通过设定的株距指令控制电机的转速及修正;同时,以步进电机作为动力取代了传统的地轮驱动以减小株距误差,步进电机驱动的单链取种勺集成播补薯功能于一体。试验表明:机具作业行走速度在0.6~1m/s时,补薯成功率为73%~81%,总播种成功率为97%~98%,播种株距误差为2.52%~4.83%,整体播种性能完全满足马铃薯播种农艺要求。

基于四行精密播种的玉米直播机设计与试验

为了解决播种玉米种子精度低的问题,设计了一款基于四行精密播种的玉米直播机,可实现玉米种子快速、精准播种。试验表明:该玉米直播机移动性能好、播种速度快、种植深度和每穴种子数量更加准确,封土情况也大幅改善,符合设计需求,具有较高的可靠性和可行性。

不同播种处理对桐花树胚轴萌发和生长的影响

为筛选出较适合桐花树(Aegiceras corniculatum)胚轴萌发的处理方式,设置种皮(去皮、留皮)、播种角度(水平、垂直)和浸种(0、24、48、72和96 h)3种不同播种处理,分析不同处理对桐花树胚轴萌发和生长的影响。结果表明,浸种处理显著提高保留种皮胚轴的发芽率,大部分情况下降低去种皮胚轴的发芽率;留种皮垂直点播处理下,除48 h浸种处理外,其他浸种处理的胚轴发芽率均高于留种皮水平播种处理;三因素方差分析表明,3种处理对胚轴发芽后生长的影响是相对独立的,种皮和播种角度处理主要影响叶片和根系生长。隶属函数分析表明,在保留种皮情况下,浸种96 h并水平播种,桐花树胚轴萌发和生长效果较好;在去种皮情况下,不浸种并垂点直播,效果较好。