Supporting Seeder and Planting Technology for Spring Corn in Arid Areas

The annual rainfall is low and the fresh water resources are scarce for the rainfed farming in dry zone of northern China,which seriously affects the sowing and growth of spring corn. In order to solve this problem,the technology of ridge-mulching and side-sowing of spring corn is put forward,the supporting compound operation seeder is developed,and the effect of different speed on the quality of sowing is tested and analyzed. Under the test conditions described in this paper,the seeding operation with a high speed( up to 6 km/h) can be realized,and the quality of the seeding operation can meet the requirements of the national standards. The application of this machine can solve the problem of " drought damage at the booting stage" for spring corn,thereby realizing the deep fusion of farming machine and agronomy in dry farming of northern China,and achieving the integration of farming machine and agronomy.

基于智能逆变技术的玉米精播机性能优化

为进一步提升我国玉米精播机的综合作业效率,以性能优化提升作为研究目标,基于智能逆变技术的深度应用展开分析。以电控逆变处理与调速机制相融合为出发点,建立正确的电控模块逆变应用数学模型,通过控制分析与硬件优化,进行整机作业试验。结果表明:基于智能逆变技术应用的玉米精播机性能优化效果明显,排种精准率与播深合格率分别可提升至94.46%与94.05%,满足精量播种机的设计要求;同时,种子的重播率与漏播率可降低至3.83%与3.06%,整机作业运行稳定,各零部件指令执行协同性好,综合效率相对提升了5.88%,充分体现了智能逆变应用的准确性与适应性,可为类似农机播种装备优化提供参考。

玉米免耕播种机振动特性及对排种器排种性能的影响

为研究玉米免耕播种机振动特性以及振动对排种器漏播指数和重播指数的影响,搭建一套由振动加速度传感器、电荷放大器、USB采集卡组成的播种作业振动测试系统,在玉米免耕播种机免耕地表作业时进行振动测试采集播种作业的振动信号。因田间工作环境复杂,使用经典滤波法中的IIR滤波器滤除所采集振动信号中其他高频干扰信号,对田间采集振动信号进行时域分析,均方值作为时域分析指标值。结果表明:振动加速度均方根随着作业速度和旋耕机转速的增加呈线性增加,旋耕机转速和作业速度是引起玉米免耕播种机振动的主要因素,影响顺序为:旋耕机转速>作业速度。使用二次积分法对田间采集信号进行分析,得出播种机作业时最大振动位移为16.004mm,对振动信号进行频域分析,使用直接法求出功率谱密度。结果表明:玉米免耕播种机振动频率主要在0~100Hz之间,频率分布与旋耕机转速影响较大。根据田间振动信号所得工作参数搭建振动试验台,以播种机振动频率、振动幅值、作业速度为试验因素,合格指数、漏播指数为评价指标进行3因素3水平响应面试验。结果表明:作业速度、振动幅值和振动频率对合格指数和漏播指数影响较为显著。各因素对合格指数影响顺序为:振动幅值、作业速度、振动频率;各因素对漏播指数影响顺序为:振动幅值、振动频率、作业速度。研究结果可为降低玉米免耕播种机振动和优化指夹式排种器提供理论参考。

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%。

玉米精密播种机漏播监测器研制与试验

为有效监测玉米播种质量,减少漏播、断行的发生,设计了一套基于光电法原理的玉米漏播监测器。采用3mm红外发光管和硅PIN光电二极管作为感测元件,利用光伏效应原理设计了传感器,以检测种子是否通过。以STM32F103单片机为核心,设计了主控制器。主控制器通过中断方式接收传感器的信号,种子通过时即触动内部相应定时器工作或复位,定时计数超过3 s时产生报警信号并在屏幕上显示。田间试验表明,在播种机正常排种频率范围内,计数准确率>97%、漏播监测率达到95%,光照强度、机具振动对漏播监测器工作无影响。

玉米播种机智能控制系统设计与试验

针对传统玉米播种机播种深度不均匀、人工劳动强度大等问题,基于传感器技术、嵌入式系统和自动化控制算法,提出基于电气自动化技术下玉米智能播种机控制系统设计方案,该系统以西门子S7-200 PLC控制器为核心,通过实时监测土壤条件和作物需求,能够自动调整播种机工作参数,确保播种深度均匀且适合不同地块的土壤特性。此外,该系统使操作更加便捷,减少了人工劳动强度。田间试验结果表明,应用该系统后播种深度的均匀性明显提高,作物生长状况更为一致,产量有显著提升。研究结果旨在提高玉米种植的效率和质量,减轻农民的工作压力。

玉米精量播种机播种质量监测与调控系统设计

玉米是我国主要粮食产物,播种质量对玉米产出量和经济效益影响很大,随着农业机械的普及,玉米的机械化播种率显著提高,但同时播种设备粗放性特征明显,播种精度不足,作业过程中重播、漏播、播深不足等问题较多。为进一步提高玉米播种质量,分析了玉米播种质量检测的典型技术及理论,结合我国玉米生产实际需求设计了监测系统功能,并进行了软硬件设计选型与适配,研究结果对玉米精量播种机技术升级具有借鉴意义。

玉米精量播种机播深及漏播漏施监测系统功能设计

玉米产业是农业生产的重要组成部分,随着产业向机械化发展,玉米播种大面积应用播种机进行作业,显著提高了播种效率。为进一步提高播种质量,结合玉米播种机技术现状,预防漏播漏施问题,保障播深合理性,开发了播深及漏播漏施监测系统,说明了该系统设计的关键指标及技术要求,介绍了监测功能的设计细则与逻辑特征,强调了该系统的合理性与推广价值。

2BSQF-6型大豆玉米带状复合种植旋耕起垄施肥播种机设计

为突破大豆玉米复合种植模式受到播种机机械化水平低的限制并减少硬粘土及多雨条件对大豆玉米复合种植的不利影响,设计一款集旋耕、起垄、施肥、播种等作业功能于一体的2BSQF-6型大豆玉米带状复合种植播种机。首先结合大豆玉米带状复合种植的农艺要求,提出2BSQF-6型大豆玉米带状复合种植播种机整体结构设计方案。然后对旋耕、起垄、播种以及仿形等关键部件进行设计并确定关键参数。最后在灌云县大豆农场种植基地展开大豆玉米带状复合种植的播种试验。经田间试验表明,在作业速度为4.7 km/h时,大豆玉米播种深度合格率均为93.3%,大豆和玉米的粒距合格率分别为85%和95.2%,漏播率均控制在8%以下,机具各项指标均满足大豆玉米带状复合种植的农艺要求。

玉米高速精量播种机正压气流辅助吹送导种装置研究

玉米播种机高速、精量作业时,投种点高,种子因剧烈碰撞,而导致粒距均匀性差,为此基于文丘里原理,设计一种利用正压气流辅助输种的导种装置,确定了导种装置的主要结构和关键参数。分析了气流辅助输种,实现“零速投种”的机理。采用DEM-CFD耦合仿真方法模拟导种装置的工作过程,通过对比分析气流场、种子的出射速度,确定进气室收缩角为70°、进气室收缩段长度为8.2 mm。利用排种器性能测试平台进行速度匹配试验、弹跳试验、作业性能试验和对比试验,结果表明:作业速度为8~16 km/h、粒距为20~25 cm时,合格指数不小于85.7%;粒距变异系数不大于15.8%。与重力式导种管相比,作业速度越高,正压气流辅助导种装置的优良作业性能越突出,作业速度为16 km/h时,粒距合格指数增加13.6个百分点,粒距变异系数减少7.4个百分点,满足高速条件下精量输种的要求,有利于提升高速精量播种机整体作业性能。

带式玉米高速导种装置旋夹纳种机理分析与参数优化

针对玉米在高速(12~16 km/h)播种时籽粒脱离种盘初速度大,与带式导种装置种腔内壁碰撞弹跳,发生碰撞异位,导致籽粒进入种腔精准度低等问题,以具有纳种机构的带式玉米高速导种装置为研究对象,建立籽粒夹取、转运和排放动力学模型,提出在拨指表面添加人字形纹路的改进方法,明确影响纳种稳定性与籽粒进入种腔精准度的主要因素。利用高速摄像与图像目标追踪技术进行单因素对比试验及多因素优化试验。单因素试验结果表明,播种速度较快时,有人字形纹路拨指轮纳种合格指数和种腔间隔变异系数均明显优于无人字形纹路拨指轮。为获得拨指轮改进后的纳种机构最佳性能参数,以轮心距、拨指轮转速及拨指长度为试验因素,以纳种合格指数与种腔间隔变异系数为评价指标,进行三因素五水平二次正交旋转组合试验,采用多目标优化方法,确定当轮心距为36.8 mm,拨指轮转速为584.97 r/min,拨指长度为10.8 mm时,纳种合格指数为98.23%,种腔间隔变异系数为0.24%。对优化结果进行验证试验,验证结果与优化结果基本一致。在相同条件下进行台架对比试验,结果表明,有带式玉米高速导种装置的作业性能远优于不安装带式玉米高速导种装置的作业性能。

玉米电控排种系统的设计与试验

目前玉米播种设备智能化水平相对较低,由地轮及链条驱动排种器会出现地轮打滑、链条跳动等问题,导致播种不均匀,漏播和重播指数增大,播种合格率降低;现阶段播种控制策略精度相对较低,有待提高。针对上述存在的问题,设计了一款电控播种系统,选择AT89C52单片机作为控制核心,采用雷达测速仪采集播种机前进速度,有效地减少所采集到的信息误差,根据设定株距以及播种机前进速度等信息,通过控制器计算并自动调节电机转速。系统设计了自动报警系统,可以对重播、漏播、堵塞、故障等现象进行监测。为提高电控系统的控制精度,系统采用双闭环控制方法,利用粒子群算法和模糊算法结合对PID参数进行整定优化,通过Matlab/Simulink软件建立仿真模型,通过仿真及试验证明该方法有着更加良好的控制精度及响应速度。田间试验表明,该排种系统平均播种合格指数为93.99%,较传统PID控制方法提高3.19%,播种效果良好。

玉米大豆间作播种机排种器的研究与试验

精量播种是玉米大豆间作的关键环节,排种器作为播种机的关键部件,其性能直接影响着播种质量。以实现机具结构轻量化为目标,以勺轮式排种器为研究对象,以排种轴转速为试验因素,以排种量和排种均匀性为试验指标,在JPS-12排种性能试验台上进行了单因素性能试验。试验结果表明,使用勺轮式排种器作业,当机具前进速度为2.4km/h、排种轴转速为14r/min和18r/min时,排种量可分别满足玉米、大豆播种要求,且排种性能符合国家标准。

玉米全膜双垄沟直插式精量穴播机设计与试验

为适应我国西北地区旱地玉米全膜双垄沟播作业需求,解决传统膜上播种机具作业存在挑膜、撕膜、种穴与幼苗错位等问题,设计了一种玉米全膜双垄沟直插式精量穴播机。该机采用凸轮-曲柄滑块机构、运动放大机构实现了成穴器的投种控制与定点强制开启。仿真分析与田间验证试验表明,直插式精量穴播机在覆膜垄沟播种作业时,成穴器位于播种段与出土段的水平分速为零,播种株距可在一定范围内调节,穴孔布置、成穴器运动轨迹均合理,满足玉米全膜双垄沟播作业的农艺技术要求。

玉米免耕精量播种机排种质量监测系统

为实现玉米免耕精播作业质量实时监控,设计了基于反射式红外光电感应的播种机排种监测系统。以红外发射二极管、光电二极管为信号发射、接收端的监测探头,并通过对监测盲区评估计算,优化了探头结构及安装参数。为提高监测系统对多尘作业环境的适应性,设计了以旋转式透明防尘罩为核心的自清洁除尘装置,可保护探头免受尘土侵蚀。开发了集种粒信号拾取、车速采集、防尘电机控制和报警显示等功能的硬件电路,研究了以落种时差为关键参数的测算方法,实现对播种量、重播、漏播等性能指标的判定。播种监测系统台架试验结果表明,系统对播种总量、漏播量、重播量的监测精度分别为98.5%、95.1%、85.6%;模拟灰尘粘附工况,系统对播种总量监测精度达98.1%,具备良好的抗尘效果。该系统满足免耕精量播种机排种质量实时监测要求,有助于提升机具作业性能。

基于近等速机构的玉米全膜双垄沟穴播机设计与试验

针对传统膜上播种机具作业存在的撕膜、挑膜、穴孔错位等问题,通过应用转动导杆机构与正弦机构进行串联,结合强排播种机构、直插播种装置及排种系统,设计了基于近等速机构的玉米全膜双垄沟直插式电动穴播机,并对其关键部件结构参数进行了设计。田间试验表明,通过近等速补偿机构与放大机构相配合,对直插播种装置进行控制、协调,实现了成穴器位于播种段与出土段的水平分速为零,穴孔布置及播种作业运动轨迹合理;强排播种机构能够实现成穴器扎入覆膜种床后的准确开启投种、快速闭合,可有效缓解膜下播种多粒、空穴与成穴器堵塞问题。作业机田间播种性能试验指标均达到了国家相关作业质量评价技术规范要求,与一代样机作业性能相比有较大改进与提升,符合玉米全膜覆盖双垄沟播的农艺技术要求。

我国玉米播种机现状及发展趋势

我国现已成为世界上第一大玉米种植国、第二大玉米生产国,年产量亿余吨,约占世界总产量的20%左右。由于地域气候、土壤等条件的不同,各地对玉米播种机的要求差异较大。为此,依托国家玉米产业体系项目,经过多年的调研,以我国面积最大的玉米种植区—东华北春玉米区为基点,系统阐述了可持续农业发展理念下我国玉米播种机的现状与发展趋势。

玉米垄作深施肥免耕播种机关键部件设计与试验

针对免耕播种条件下,播种机易于拖堆、堵塞,难以保证播种均匀性和深施肥,设计玉米垄作深施肥免耕播种机。该机利用切割圆盘刀对土壤及秸秆切割开沟,锐角入土施肥铲利用该沟开沟施肥,双圆盘开沟器利用施肥铲开出沟带,再次开沟,可有效增加开沟器入土能力且减小开沟阻力。田间试验结果表明,在秸秆全量还田地和垄体深松免耕地作业速度为4 km·h-1,播种过程中无堵塞,通过性好;播种深度合格率均达到86.8%以上,变异系数小于7.5%,种肥间距合格率均大于91.3%,变异系数均小于23.8%,播种均匀性变异系数小于8.8%,秸秆全量还田地与垄体深松免耕地晾种情况分别为0.34、0粒·m-1,平均出苗速率为0.49、0.58棵·d-1·m-1。

山地小型玉米播种机机架有限元模态分析

为了解决山地小型玉米播种机机架在播种过程中产生复杂振动变形而影响播种株距均匀性的问题,以自主研发的2BFQ-2型山地小型玉米播种机为研究对象,基于UGNX7.5建立机架的三维模型和有限元模型,应用NASTRAN求解器分析机架的各阶模态,计算出机架的固有频率、总振幅和主振型,并输出各阶频率位移云图。研究结果为机架后续的设计和减振分析提供了理论基础,对提高播种株距的均匀性和稳态播种具有重要的理论意义。

脚踏式玉米播种机摆动前推机构的设计与试验

针对北方播种玉米的垄作区内存在一些不适合全机械化播种机工作的特殊地块,设计了一种脚踏式播种机,核心部件是摆动前推机构。根据不同垄宽和株距,设计了由摆动前推杠杆和限位槽组成的摆动前推机构;通过分析摆动前推机构的运动特点,建立空间笛卡尔坐标系,求解摆动前推杠杆两端点的相对坐标,确定杠杆长度和限位槽关键结构参数。田间试验表明:在垄株距分别为350mm×270mm、380mm×300mm和400mm×3 3 0 mm时,垄距误差因脚踏式播种机结构的对称性及播种机支撑装置与垄形状的相似性而相互抵消,株距误差分别为7.44%、5.13%和1.91%。脚踏式玉米播种机摆动前推机构的设计满足了农艺要求,可为便携式脚踏播种机的设计提供参考。