谷子穴播机勺链式导种装置设计与试验

针对谷子播种时在导种管内弹跳严重,导致谷子落地后成穴性差的问题,设计了一种谷子穴播机勺链式导种装置。其工作原理为通过约束种子运移轨迹提高其落地后成穴性,对关键零部件进行了设计,对纳种与投种过程进行了运动分析,确定了影响导种性能的重要因素。为获得最佳参数组合,分别以圆形勺、方形勺、方形平嘴勺3种种勺型式和ABS、橡胶、亚克力3种材料为因素进行单因素试验,试验结果表明方形平嘴勺和橡胶材料效果最佳。在此基础上,以纳种角度、纳种高度和链轮转速为纳种试验因素,以纳种合格率为评价指标;以投种高度、投种角度和链轮转速为投种试验因素,以穴径合格率、穴粒数合格率及穴距变异系数为投种评价指标,通过EDEM离散元仿真软件分别进行纳种过程与投种过程的三因素五水平二次正交旋转组合仿真试验。纳种过程最佳参数组合为:纳种角度45.95°、纳种高度74.05 mm、链轮转速1.76 r/s;投种过程最佳参数组合为:投种角度53.51°、投种高度25.96 mm、链轮转速1.98 r/s。为进一步验证导种装置性能,在最佳参数组合下进行台架验证试验与对比试验,验证试验中纳种合格率为95.53%、穴径合格率为93.29%、穴粒数合格率为94.73%、穴距变异系数为7.46%,台架验证试验结果与仿真试验结果基本一致,相对差值均小于5%;对比试验结果表明,安装勺链式导种装置的播种效果明显优于安装导种管的播种效果,穴径合格率、穴粒数合格率、穴距变异系数最大可提高2.75、3.43、3.25个百分点。

油豆角穴播器的设计与试验

针对油豆角穴播器作业过程中容易出现鸭嘴撕膜、挑膜造成的“连筋”现象,导致播种质量差、地膜漏风、播种合格率不高等问题,设计了一种油豆角鸭嘴式穴播器,并确定了穴播器的内部结构、工作原理和关键技术参数。利用EDEM软件进行单因素仿真试验,确定影响排种合格率的相关因素;以穴播器转速、种层高度和毛刷轮与排种轮线速比为试验因素,以穴播器排种的合格率、漏播率、重播率为试验指标,进行二次回归正交旋转组合试验,并对试验结果进行参数优化;进行穴播器台架性能试验,验证仿真结果可靠性。试验表明:当穴播器转速为34.7r/min、毛刷轮与排种轮线速比为1.4、种层高度为180mm时,穴播器排种的合格率为98.2%,漏播率为0.64%,重播率为0.94%。研究结果可为油豆角穴播器播种性能研究及提高油豆角播种机作业质量提供参考。

直插式播种机的研究——Ⅰ.直插式成穴器

为适应少耕、免耕及地膜覆盖播种作业要求,提出并研究了直插式播种机基本工作原理与总体结构形式。通过对直插式播种机关键部件一成穴器进行诸结构方案对比与运动分析,选定并设计出可实现入土、出土直插运动的成穴器及其辅助工作部件。

免耕播种机精量穴施肥系统设计与试验

为实现玉米精量穴施肥农业技术要求,提高穴施肥质量,设计了一种穴施肥控制系统。应用颗粒系统仿真软件EDEM对穴施肥控制装置成穴性能进行了仿真研究,表明穴施肥装置在播种速度3~7 km/h时,鸭嘴阀成穴性能较好,成穴性能随着播种机速度增加逐渐减弱。通过穴施肥控制算法,调节种子脱离排种口与肥料脱离排肥口的时间间隔t_3,控制穴施肥料与穴播种子水平距离a,实现穴施肥位置控制;调节排肥轴转速和鸭嘴阀开合频率,实现穴施肥量控制。采用正交旋转组合试验,以播种机行进速度、鸭嘴阀旋转角、穴施肥装置安装高度为试验因素,穴距精度和穴施肥量精度为试验指标,应用响应面分析法,进行三因素五水平正交试验,结果表明,在播种机行进速度为7 km/h,最佳参数组合为:旋转角33.37°,安装高度17.30 cm。田间试验结果表明,在播种机行进速度3~7 km/h,旋转角33.37°,安装高度17.30 cm时,穴距精度可达84.76%,穴施肥量精度可达87.20%,满足玉米精量穴施肥控制技术农业要求。

播种机械土壤工作部件基本特性的研究

近年来,国内外对播种机的研究正向着精密播种方向发展。然而,尽管播种机已从条播、穴播发展到现在的精密播种,其播种方式仍然采用开沟——播种——覆土这一传统的形式。本文综合分析了一般播种机械土壤工作部件以及近年来出现的滚筒式穴播成穴器等部件的工作方式,根据需要提出了直插式播种机成穴器这一新的概念,并进行了初步的研究与探讨。

花生覆膜穴播机成穴机构研究

针对我国花生覆膜穴播机大都采用先播种后铺膜的传统作业方式,对土壤扰动大,不利于土壤保墒问题,设计了一种适合先铺膜后播种的小型花生穴播机的回转式成穴机构。对该机构的运动过程进行分析得到了成穴机构的穴宽、穴距和成穴深度的表达式;采用计算机模拟方法分析曲柄半径、机器前进速度和曲柄转速对成穴机构工作性能的影响,优化后的设计参数为:传动比6.5,曲柄半径4.5 cm,播种机前进速度0.25 m/s(λ=1.95),此时成穴深度约4.5 cm,穴宽约3 cm,穴距约14.42 cm,满足花生穴播的农艺要求。与目前广泛使用的轮式鸭嘴成穴器相比,其结构简单、膜孔小。

玉米精量施水播种机的研制

研制了一种适合在干旱和半干旱地区种植玉米,又能同时施水、施肥的小型播种机。该机的特点是可以根据土壤墒情和农业技术要求,调节每穴施水量、施肥量和播种量;种子和肥料分开,避免了肥料烧苗;开沟器开出的种沟具有鼠道特征,实现了自动覆土,防止了土壤水分的蒸发。

覆膜穴播机三刚一柔成穴机构的设计及仿真

针对我国覆膜玉米穴播机采用的平行四杆成穴机构作业时垂直入土扰动大、撕膜严重的问题,设计了三刚一柔成穴机构,主要将平行四杆机构从动杆换装为弹簧阻尼杆。基于Adams建立三刚一柔成穴机构和平行四杆机构仿真模型,并在相同条件下进行仿真,结果表明:三刚一柔成穴机构的成穴杆在x轴水平方向较平行四杆机构位移变化较小且平滑,在y轴垂直方向趋势一致;三刚一柔成穴机构的成穴杆对前后土型均有扰动,但扰动力均较小,而平行四杆机构只对前边的土壤有扰动,但扰动力是三刚一柔机构的9.4倍。因此,所设计的三刚一柔成穴机构较平行四杆机构对土壤扰动小,有利于种子发芽,成穴杆不受力时又可恢复至垂直入土的状态,对地膜破坏较小。

井窖式烟草移栽机设计与试验

针对井窖式烟草移栽人工栽植劳动强度较大、现有机械化装备作业效率和可靠性不高等问题,结合“井窖式烟草移栽技术”提出的农艺要求,设计一种用于井窖式烟草移栽的专用移栽机。在确定整机的结构和工作原理的基础上,对成穴移栽注水机构和栽植器进行设计,建立成穴移栽注水机构的运动学模型,以此建立其人机交互辅助界面,通过人机交互的方式获取成穴移栽注水机构的最佳参数组合。建立栽植器的数学模型,获取其最优结构和工作参数。在此基础上,研制了井窖式烟草移栽机样机,并进行了田间试验。试验结果表明,株距变异系数为7.1%,栽植深度合格率为94.6%,满足井窖式烟草移栽的农艺要求和作业质量要求。

滚筒式穴播器成穴原理

本文对铺膜播种机主要工作部件穴播器的成穴原理进行了理论分析,为成穴器设计提供了理论依据,解决了现有成穴器普遍存在的一些问题,使穴距、穴长、播深合格率高.

间歇式投种玉米穴播装置的设计与试验

针对传统滚轮穴播器膜上播种时存在撕膜、挑膜、穴位错孔等问题,为满足旱地全膜双垄沟机械化播种要求,设计间歇式投种玉米穴播装置。该机利用槽轮机构行进过程中的间歇式停顿,曲柄滑块机构做往复直线运动进行直插播种,成穴器在曲柄滑块机构带动下垂直入土、出土,并在入土最低端强制开启,实现零速投种,穴孔位置准确,减少放苗等后续作业。田间试验结果表明:整机作业性能优异,空穴率为0.79%,穴粒数合格率为93.2%,播种深度合格率为94.1%,穴位错孔率为1.3%,作业质量符合行业技术标准要求。

四川丘陵旱地玉米穴灌覆膜施肥播种机设计与参数优化

四川丘陵地区冬干春旱,玉米播种时需浇水造墒、覆膜防旱,生产中常因缺水、水资源浪费严重、工序繁多等问题,严重制约玉米生产。研究设计一款集开沟施肥、精量播种、精准穴灌、盖土覆膜于一体的穴灌覆膜施肥播种机。通过盆栽试验确定土壤水分含量为13%(±0.5%)、15%(±0.5%)和17%(±0.5%)时,最低穴灌量分别为0.20、0.16和0.14 L时玉米可获得较高出苗率并保证苗期正常生长。结合推广玉米-大豆带状套作模式确定水箱容积为0.4 m3,播种机主要由水箱、肥箱、穴播排肥器、种箱、精量玉米播种盘、开沟器、智能穴喷控制器、地膜轮等核心构件组成。播种时,智能穴喷控制器接受精量玉米播种盘排种红外传感信号,通过间歇性通电和通电时间精确控制灌水位置和灌水量。大田试验表明,样机播种符合农业部制定播种机质量评价技术规范,样机灌水量为每公顷4.5 m3,常规灌溉用水为每公顷22.5 m3。与常规灌溉不覆膜机播相比,样机水分利用率提高31.03%,产量提高30.13%。研究结果可为四川丘陵旱地播种机研制和应用提供参考。

舵轮气吸式双入土器精密穴播施肥器的设计

针对精量播种的发展需求,设计开发了舵轮气吸式双入土器精密穴播施肥器。鉴于原有舵轮式穴播器机构的复杂性,应用新的鸭嘴开启机构,简单、有效地实现了入土成穴;进行了舵轮穴播技术与气吸排种原理的一体化研究和结构参数的设计,将气吸排种器内置于舵轮穴播器内,实现气吸排种和成穴点播技术的结合,并通过设计吸种孔的尺寸和大小,实现了一穴两粒精播玉米;借助双入土器结构和外槽轮式排肥器,一次性完成播种和施肥作业,实现了侧深施肥。

基于LabVIEW的穴播器排种自动监测系统

针对目前棉花穴播器播种过程中人工监测难度大、现有播种监测系统较少的问题,设计了一种采用LabVIEW视觉运动图像处理技术对棉种排种性能自动监测的系统,并对棉花精量穴播器播种监测系统进行试验验证。试验结果表明:总穴播播种量的的实际值与测量值的误差为0.5%~6.0%,穴播总量可以满足实际工作;实际穴粒数合格率为93.5%~98.0%,重播率为1.0%~3.5%,空穴率为1.0%~3.5%。LabVIEW视觉系统监测穴粒数合格率为91.5%~97.0%,重播率为2.0%~4.5%,空穴率为1.0%~4.0%,合格率监测的最大相对误差为2.7%。由此表明:该视觉系统性能稳定,监测精度高,能够对棉花精量穴播器播种的合格率、空穴率和重播率进行自动监测,为穴播器的自动监测提供了理论依据。

2BFG-6型气吸式谷子精量穴播机的设计与试验

针对现有谷子播种机播种量大、谷种表皮易损伤的问题,设计了1种气吸式谷子精量穴播机,并对其整体结构及关键部件进行了分析。通过理论分析确定了传动系统、仿形机构、肥箱等部件的相关参数,利用Solidworks三维设计软件对机架进行静态应力分析。结果表明,机架最小安全系数为2.00,最大应力为1.18e+10 N/m2,最大应变为4.05e-4,最大位移量为1.42 mm。采用样机田间试验和静态试验检验了播种性能。结果表明,谷苗株距合格率为86.67%~91.33%,株距变异系数为15.84%~29.42%,空穴率为1.33%~4.67%,种子破损率为0.43%,各指标均满足播种机质量评价标准和谷子农艺专家要求。

膜上马铃薯开穴播种覆土一体机的设计与试验

马铃薯是世界第四大粮食作物,我国陕甘宁地区是马铃薯主产区之一,但该地区干旱少雨。为了保持土壤水分,农学专家结合当地实际研究出一种“早覆膜—膜上穴播”的马铃薯种植模式,解决了播种期土壤水分不足的“卡脖子旱”问题。为此,基于农机与农艺相结合,在分析该种植模式的基础上,设计了一种膜上马铃薯开穴、播种、对穴覆土一体机,并进行了理论分析与计算,开展了田间试验。结果表明:该机播种合格率为88.51%,重播率为6.42%,漏播率为5.07%,符合《GB/T 25417-2010马铃薯种植机技术条件》的有关要求,为膜上马铃薯开穴播种覆土一体机的推广和应用提供了技术支持。

覆膜穴播成穴器方案设计与理论分析

提出了3种覆膜穴播成穴器的设计方案,分别建立了其参数方程,描述了其入土端轨迹曲线,分析了其成穴理论,比较了3种方案的基本参数,确定了其中最优的成穴器设计方案。

地膜上直插穴播式党参种子播种机设计与试验

针对覆膜条件下党参育苗过程中的无机械化问题,设计一种基于电机驱动且可更换式取籽装置,可实现不同株距和深度作业要求,可一次完成精量取籽,实现直插穴播等工序的多功能穴播直插式党参种子播种机。并运用ADAMS对机具的直插式成穴装置进行运动仿真,分析在前进速度一定(0.15 m/s)和曲柄转速一定时(30 r/min),成穴杆上一点的垂直位移、垂直速度、水平位移,结果显示这一点垂直速度曲线测得成穴杆在入土段(0.2~0.64 s)与出土段(1.2~1.64 s)垂直速度等速运动速度为0.15 m/s,且入土段与播种机前进速度一致,方向相反,实现绝对速度为零,满足直插式设计要求。运用SolidWorks Motion对机具模型进行运动仿真实验,分析当车速一定时(0.15 m/s),机具在不同曲柄转速的成穴杆最低点的运动轨迹,得出曲柄的转速在30~240 r/min时,可使播种机正常有序工作。运用MATLAB对曲柄转速与理论株距和仿真株距进行曲线拟合,分别得出二者之间的关系式,同时验证该机具理论株距S_(1)和仿真株距S_(2)非常接近。同时田间试验表明,电驱动直插穴播式党参种子播种机作业时有序平稳,播种后穴粒数合格率为98.2%,播种深度合格率为95.1%,行距合格率98.7%,空穴率为0.8%,膜下播种深度合格率为94.8%,孔穴错位率为0.6%,地膜采光面机械破损程度为48.6 mm/m^(2),符合NY/T987—2006《铺膜穴播机作业质量》标准评价指标要求。

马铃薯覆膜播种膜沟扎孔刀的运动分析与试验

膜沟扎渗水孔是提高旱作马铃薯地膜覆盖种植区对雨水充分利用的有效措施之一。为此,就马铃薯覆膜播种膜沟扎孔装置扎孔刀的设计问题,应用SolidWorks软件对其进行结构建模,确定合适的工作参数后,通过Autocad软件对扎孔刀进行运动分析。结果表明:扎孔刀所扎渗水孔长度、宽度可以满足扎孔装置的使用要求。田间试验表明:扎孔装置运行稳定,扎孔刀划口长度与理论值一致;划膜后扎孔刀恢复到原始位置过程中无挂膜现象。研究结果可为有膜沟的地膜覆盖种植区利用雨水提供技术支持。

1YC—50液压植树成穴机的研制与试验

1YC—50液压植树成穴机是一种与FCIA翻斗车配套,适用于道路两侧、城郊绿化带树木移植作业的液压植树成穴机。该机选用液压传动、前置式作业,可实现升降、伸缩回转等功能。试验结果表明:与其他类型的成穴机相比,具有功耗省、转速低、扭矩大、操作方便的优点,提高了作业质量和机组生产率。