水稻精量施肥喷药同步机插控制系统的设计与试验

研究了一种水稻精量侧深施肥、喷药除草同步机插控制系统,以单片机STM32为控制核心硬件,基于FreeRTOS多线程任务,获取插秧机的作业速度,根据插秧施肥、喷药除草的农艺措施要求,确定同步作业数据模型,控制螺旋施肥电机和喷药泵电机的转速,实现施肥量和喷药量与插秧的实时调控,同时开展了不同作业速度、施肥和喷药量条件下的控制系统静态试验。结果表明:各行排肥量稳定性变异系数为1.94%~6.46%,总排肥量稳定性变异系数为3.34%~5.27%,各行喷药量稳定性变异系数为5.21%~7.63%,控制系统性能稳定;田间试验结果表明,施肥准确率为97.61%,喷药准确率为94.47%,能够满足水稻精量侧深施肥和喷药除草同步机插的技术要求;与常规机插种植相比,作业35 d后的杂草防效均在98.00%以上;在减少20%氮肥量、50%除草剂的情况下,能确保水稻产量,提高水稻种植效益。

小型高地隙植保喷药机研制

针对现有植保机械使用维护成本较高、驾驶员易出现农药中毒等问题,研制了一种遥控式小型高地隙植保喷药机。喷药机主要由具备四轮转向、四轮驱动的高地隙行走系统和精量喷药系统组成;高地隙底盘行走系统由底盘框架、驱动总成、转向总成组成,用以固定安装控制装置、蓄电池和精量喷药装置,前桥采用铰接式悬浮机构使底盘具备良好的行驶稳定性和田间通过性。精量喷药系统由精量控制器、测速模块、药箱、液泵、喷杆和喷头组成,能够根据作业行驶速度实时调节液泵流量,保证喷药量的均匀一致。测试结果表明:该高地隙植保喷药机能够在人工遥控模式下沿直线路径和田间道路自动行走,横向偏差小于20cm,行驶速度能够根据作业需要实时调节,喷杆喷幅为6.5m,喷药量调节范围为4.2~18 L/min。

寒地黑土区水稻秸秆还田机设计及最优耕作参数试验

针对寒地黑土区水稻秸秆还田机消耗功率大、秸秆腐解速度慢的问题,设计具有腐解剂精量喷施功能的秸秆还田机,并探究刀轴扭矩最小时的耕作参数组合。对还田机的自动升降平地装置、菌剂喷洒装置、秸秆量识别系统和还田弯刀进行设计:菌剂喷洒装置采用由PLC驱动的电磁阀控制喷施量;秸秆量识别系统可分别对粉碎堆积秸秆和留茬秸秆进行数量评估并将数据信息传递至菌剂喷洒装置;还田弯刀设计采用Workbench 2022 R1软件进行仿真分析,得到弯刀最佳参数结果:弯刀刃长240 mm、刃宽80 mm、弯折角115°;采用三因素三水平旋转正交试验,建立刀轴扭矩与试验因素的关系。采用Design-Expert软件进行方差分析处理,结果表明,因素对指标影响的顺序关系为:耕深>旋转速度>单位面积秸秆量>耕深的二次项>耕深与旋转速度的交互作用>旋转速度与单位面积秸秆量的交互作用,并得到交互作用的响应曲面图以及最优参数组合为耕深20 cm、旋转速度为240 r/min、单位面积秸秆量为3.5 kg/m^(2)。进行验证性试验,得到扭矩平均值为24.32 N⋅m,与模型预测值的相对误差为0.7%,预测模型可靠,且秸秆翻埋率达96.8%。