基于EDEM的双排型孔轮式油菜排种器的排种性能分析

基于离散单元法和EDEM软件,建立了双排型孔轮式油菜排种器的离散元模型,对不同排种轴转速下种群扰动强度进行分析,研究排种轴转速和不同排型孔对排种器排种量和排种均匀性变异系数的影响。结果表明:当排种轴转速为30~90 r/min时,单独使用第一排型孔排种,排种均匀性变异系数为42.75%~54.17%,单独使用第二排型孔排种,排种均匀性变异系数为38.46%~44.1%;排种器使用双排型孔同时排种,排种均匀性变异系数为28.2%~40.1%,双排型孔工作较单排型孔工作排种均匀性提高。该排种器种子充入型孔的极限转速为60 r/min,当转速为0~60 r/min时,单位时间的排种量呈线性变化,当排种器转速超过极限转速时,单位时间的排量相对减小。

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。

光纤计数式油菜精量排种器种子流检测系统研究

针对油菜精量播种作业速度提高导致种子流检测精度下降的问题,设计了一种光纤计数式油菜精量排种器种子流检测系统,由光纤计数式传感器、核心控制模块、降压模块、无线通信模块和网页终端组成。阐述了光纤计数传感器的种子流检测原理,运用质点运动学理论构建了种子与导种管接触运动力学模型,明确了该传感器的响应时间。系统工作时,通过光纤传感器检测下落的种子流对光纤进行遮挡产生的电压信号,通过不同模块对信号进行降压、收集、传输并结合终端进行实时显示与储存。选用华油杂62油菜种子为试验材料,以六度空间振动台为试验平台搭载油菜精量排种器,以振动频率、种盘转速和工作负压为试验因素,各行排种量及各行排量一致性变异系数的相对偏差为评价指标,开展了传感器精度试验、检测系统性能试验及田间试验。试验结果表明:单、双粒检测试验结果相对偏差最大为3.67%;各行排种量的实际值与检测值的相对偏差不超过4.0%;各行排量一致性变异系数的相对偏差不超过1.0%。田间试验表明油菜种子的播种量检测相对偏差不超过8.0%,系统整体误差较小,可为进一步开展油菜精量播种作业质量评价系统研究提供参考。

油菜精量排种器种子流传感装置设计与试验

针对油菜精量播种过程中缺乏小粒径种子流传感而导致播量监测困难的问题,设计了一种油菜精量排种器种子流传感装置。运用高速摄影技术及碰撞动力学模型,记录并分析油菜种子与聚偏氟乙烯压电薄膜的碰撞轨迹,为传感装置的导管、压电薄膜倾角、出种口位置等关键结构参数提供依据。基于油菜种子与压电薄膜的碰撞信号特征分析,设计了沉槽基板-压电薄膜感应结构,将碰撞信号的衰减时间从9缩短至1 ms,提高了对高频种子流检测的时间分辨率,同时能够有效抵抗机械振动带来的干扰影响。对微弱碰撞信号进行放大、半波整流、电压比较、单稳态触发转化为单脉冲信号,通过单片机定时计数采集处理,实现油菜种子流排种频率与排种总量的实时检测,并利用无线收发模块定时发送给监测显示终端,实现播量数据的实时显示与保存。油菜精量排种器台架及数粒仪高频排种试验表明:在排种频率8.1~32.9 Hz范围内,检测准确率不低于99.5%。田间播种试验表明传感装置能够实时检测精量排种器的排种频率与排种总量,在无排种时计数为零,正常播种状态时检测准确率不低于99.1%,机械振动及粉尘对传感装置没有影响。该传感装置为油菜精量播种过程播量监测、漏播检测以及补种提供有效支撑。

油菜精量排种器变量补种系统设计与试验

针对油菜精量排种器的漏播问题,该文设计了油菜精量排种器变量补种系统。该补种系统由漏播检测装置、排种盘测速装置、变量补种装置及补种监测显示装置组成,各装置间指令和数据采用无线方式进行有序实时传输。漏播检测装置采用压电原理感应排种种子流序列,并利用MSP430单片机时间捕获中断功能实时采集排种种子流时间间隔序列和周期内排种数序列,接收排种盘测速装置测得的理论排种频率并确定检测周期,结合基于时变窗口的漏播实时检测方法计算漏播系数等参数,并根据变量补种策略获得对应补种转速,将其发送至变量补种装置及补种监测显示装置。变量补种装置由螺管式补种器、直流减速电机、单片机控制系统、PWM(pulse-width modulation)电机驱动系统、无线模块和电源组成,接收补种转速指令,并通过对应的占空比驱动电机实现变量补种。补种监测显示装置滚动刷新显示最近10个检测周期的漏播补种参数,便于对变量补种系统调试及监测系统运行状态。变量补种系统试验表明:在正常播种速率范围内,补种装置补种量与排种器当量漏播量比值稳定在1.2~1.4,补种后无漏播存在。该变量补种系统可为油菜等小粒径种子漏播补种技术与装置提供有效支撑。

油菜多功能精量排种器的设计

根据对3种油菜品种物理特性的对比试验及分析,得出油菜多功能精量排种器是一种较为实用的油菜免耕直播排种器,论证了该排种器的排种性能及其应用于油菜免耕直播的可行性,并进行了油菜籽粒物理性状对比试验,通过台架试验对籽粒三维尺寸和型孔进行对比,确定同一排种轴上设定3种不同尺寸的椭圆腰型窝眼型孔,并通过研究和分析排种器的功能结构,对排种器的护种盒进行护种板材质与排种孔坡度的改型。试验表明:该排种器大大减少了籽粒滞留于排种器内的现象,充种效果良好。

光电感应式油菜种子流监测装置设计与试验

针对油菜气力槽齿盘式精量排种器高速排种过程中种子流不易准确监测的问题,设计出一种光电感应式油菜种子流监测装置,对排种器的落种数量进行实时监测。该监测装置调用ARM嵌入式系统的中断,定时器资源,在时间窗口中采集回归反射型光纤传感器的输出脉冲,计算得到排种器双路各自落种数量以及落种总数,并在液晶屏上显示。选用华油杂62号作为试验对象,以排种盘转速和吸室真空度作为试验变量,以落种数量的监测值和实际值的相对误差作为试验指标,在油菜气力槽齿盘式精量排种器上进行该监测装置的实时监测试验,得到落种数量的监测值;再利用数粒仪计算落种数量的实际值,求出监测的相对误差。试验数据表明,监测值的相对误差不大于5.21%。该装置能够有效实现油菜种子的实时监测,对提高油菜气力槽齿盘式精量排种器排种性能的监测水平,推进油菜排种监测装置的研究具有重要意义。