高速精密播种机（精选7篇）
高速精密播种机 篇1
1.播种作业前调整
(1)与拖拉机联结。①与拖拉机采用三点悬挂式联结。联结时,先挂两下悬挂点,后挂上悬挂点;调整上悬挂杆长度,使机架在工作状态下处于水平;插上安全销,拉紧限位链。②用万向节把拖拉机的动力输出轴和风机大胶带轮轴联结起来,注意插好安全销,挂好动力输出轴转速挡次(540r/min),在水平状态下先使风机低速试运转1 min、高速试运转2 min。试运转时,人员要远离机具观察风机工作是否正常。
(2)种子。可播不分级的大豆、玉米种子,但种子必须籽粒饱满,发芽率高。种子要经直径5mm圆孔筛去杂质,种子应不湿、不粘,不得混有破碎的种子、土块、铁屑、石块、杂草、绳头及碎秸秆等杂物。
(3)株距调整。可根据农艺要求调整株距。换挂中轴上的四联链轮改变株距,四联链轮的齿数分别是12、15、17和20齿。株距对应种子的齿数见表1。
(4)风量调整。首先将种箱加满种子,并注入适量的水于测压计塑料管中,然后结合动力输出轴(540 r/min),控制油门位置到播种状态。使测压计针头插入其中的一个风管中(风嘴端),将测压计垂直于地面放置,调整风机出气孔卡子,使气压保持在300～350mm水柱高。气压稳定后可将测压计垂直固定在驾驶室内,正常播种时观察水柱,气压值应一直保持在300～350mm水柱之间。
(5)播深调整。①播深调节范围是3～8cm。在机架水平条件下转动镇压轮丝杠调整播深,顺时针方向转动可减小播深,逆时针方向转动则可加大播深,特殊情况可改换镇压轮臂固定孔。②旋转地轮丝杠改变支臂角度,以适应播种机播种状态。
(6)施肥量调整。该系列机的排肥器适于排流动性好、未结块的化肥,如二胺、尿素及复合肥等。①排肥轮工作长度的调整。松开锁紧螺母,旋转丝杠改变排肥轮工作长度。需要增加肥量则增大排肥轮工作长度,相反即缩短排肥轮工作长度。初调时,最好由小逐渐增大,要注意将各行调整一致,调好后将锁紧螺母旋紧。②活门位置调整。排肥活门有2个位置,根据肥料的颗粒大小和流动情况调整。排肥舌的不同位置决定了排肥口开度,一般放在中间位置,清理肥时可将活门完全打开。③排肥调整。按下式计算地轮每转一圈排肥器应排出的肥量Q。
Q=πDa100Q/666.7
式中:Q一施肥量(kg),D—地轮直径(m),a—行距(m)
(7)行距调整。出厂时行距为65cm,根据农田自然条件和耕作方式的不同,在平地上调整,行距为63～70cm。①将机器垫起,地轮和施肥开沟器离开地面50～80mm,使机器处于稳定水平状态。②将排种单组中前支架、地轮支臂及左右纵梁等紧固螺栓松开。③把方轴上的排种器被动链轮顶丝和各孔挡圈顶丝松开。④取主梁中点为中心,按行距要求将上述部件向左右移动,起垄等部件也做相应调整。⑤调整后,应再次对行距进行校对,然后把螺母全部旋紧,并注意各紧固螺栓旋紧扭矩要一致。
(8)施肥深度调整。
按图1所示,将螺栓1松开后,施肥开沟器铲柄就可以上下串动,完成施肥深度调整。
(9)划行器的使用和调整。划行器的作用是播种时,在地面划出一条小沟,作为驾驶拖拉机行走的基准。先计算划行器长度Lr,之后调整划行器长度。
①轮式拖拉机正位驾驶。驾驶员的驾驶目标在拖拉机中央,左右划行器等长,即
L r=LI=A/2+C
式中:A—左右两最外侧开沟器间距离;C—行距。
②偏位驾驶。驾驶员的驾驶目标是拖拉机右前轮(或右前灯、右链轨板等),划行器左长右短,即
LI左=(A+a)/2+C,Lr右=(A-a)/2+c
式中:L一划行器圆盘中心与左右最外侧开沟器铧尖间的距离;A—左右两最外侧开沟器间距离;C—行距;a—拖拉机前轮距(或前灯距、链轨距)。
这里必须强调指出,计算出的划行器长度应从驾驶员的视线在拖拉机上选定的基础(前灯、前轮、链轨等)在地面上的投影点算起,否则划行器长度将出现基准点与驾驶员视线通过基准点在地面上投影之间的距离偏差。划行器长度确定后,还要进行试播,并进行必要的校正,直到确认邻接行距准确无误后,方可进行播种作业。
(10)调整排种轮(图2)。根据不同的作物更换不同的排种轮。①打开清种盖,把种箱的种子放出。②旋下固定排种器盖的3个螺栓。③将推种轮的调整螺母松开,把推种片调到最高位置,使推种片从排种轮的槽内脱离出来。④取下排种器盖。⑤取下排种轮(在转动排种轮时向外拉),若取不下来,应把机具抬升起,转动地轮几圈以使排种轮型孔中的种子全部排出后,再取下排种轮。不得在型孔内插入硬物向外撬排种轮,避免损坏排种轮。⑥取下风嘴。⑦按拆卸的相反顺序把要换的排种轮装好。如果新装的是玉米风嘴应使风嘴端部距排种轮外缘1～2mm。装配后,应检查推种轮是否确实在推种槽内,以及由槽内伸入型孔中的高度是否合适。转动排种轮时如感到有间断性的阻力,说明伸出高度太大;若型孔内易夹住种子,说明伸出高度太小。松开排种器盖上的推种轮轴固定螺栓后,就可调整推种轮的位置。调整后一定要旋紧螺栓,以保证推种片位置不发生变动。⑧种箱内加容积的1/3以上种子。⑨提升机具使地轮离地。⑩用手转动地轮,并力求均匀转动,且不得反向转动。11逐行检查各排种器的排种情况。
(11)起垄犁。①松开起垄装置固定在主梁上的螺栓,调整起垄犁在主梁上的位置,实现行距调整。②上下移动铧柄调节起垄深度。
(12)播种玉米时零部件的更换及安装。播种玉米时,排种器内要换装玉米排种轮、推种轮和吹嘴等,施肥铲要由中线位置换到侧边位置固定。
高速精密播种机 篇2
目前,我国已经进行高速精量播种技术的试验和研究,并取得了一定成果。根据研究得出大豆高产主要有3个途径:品种、土壤改良、均匀的植株分布。均匀的植株分布一般可提高产量5%~30%,精密播种是实现植株均匀分布的首要条件。大豆精密播种,尤其是8km/h以上的高速精密播种是一个高难技术,即要保证高速投种,又要使种子在种沟内粒距误差控制在2.5cm内,就需要从精确供种、精确输种和严格控制种子着地后产生的弹跳滚动等3个环节来解决。2BDY-9型高速气吹式精密播种机是针对大豆高产的农艺技术要求,采用了气吹式充种和清种、精确输种管和零速投种的技术,解决了上述难题。
2BDY-9型高速气吹式精密播种机经过成果鉴定,结论为:各项作业指标均达到国家标准要求, 生产率高,作业性能很好,是国内最先进的大豆高速精量播种机。
1 整机的主要结构及工作原理
2BDY-9型高速气吹式精密播种机主要由机架、地轮、传动系统、播种单体、风机系统、施肥装置、起垄部件、划行器等组成,如图1所示。
2BDY-9型高速气吹式精密播种机工作原理如下:该机与拖拉机采用三点悬挂方式连接后,调整上悬挂拉杆长度,使机器在工作状态下处于水平,通过调节地轮丝杠、镇压轮丝杠达到播种要求的深度后,由拖拉机牵引前进,开沟器在已耕地上开出一定深度的种(肥)沟,滚动着的地轮通过链传动驱动排种器和排肥器,将种子与化肥排出,通过排种排肥管导入种肥沟内,随后镇压轮进行覆土镇压。播种量通过更换地轮中轴上的链轮来调节,排肥量通过排肥轮的长度进行调节。工作中,该机通过更换排种单体可播种大豆、玉米。
2 整机的主要工作部件的设计
2.1 机架
机架的主梁(单梁式)为方形钢管,主梁上装有下悬挂座和上悬挂架,以实现与拖拉机的三点悬挂。机具的其它部件均用卡板和螺栓固定在主梁上,调整非常方便。
2.2 地轮
该机有两个地轮,均为橡胶轮胎。地轮用来支撑整机,并作为排种和排肥的动力源。在地轮一侧装有传动链轮,通过链条与排种方轴和排肥的链轮连接,从而驱动排种器和排肥器工作。更换中间轴上的链轮即可改变排种量。
2.3 播种单体
该机有9个播种单体,如图2所示。播种单体主要由前支架、平行四连杆、后支架、单体纵梁、排种器、播种开沟器、施肥覆土器、镇压轮和链轮传动装置等部分组成。
1.播深调节手柄 2.单体纵梁 3.后支架 4.平行四连杆 5.主梁 6.支架 7.施肥开沟器 8.施肥覆土器 9.圆盘开沟器 10.排种管 11.排种器 12.镇压轮
1)前支架。播种单体的前支架与卡板用螺栓固定在主梁上,其上安装施肥开沟器。
2)单体纵梁。后支架、排种器、播种开沟器、镇压轮和施肥覆土器等都固定在单体纵梁上。
3)排种器。排种器由排种盒、排种壳体、排种轮、排种器盖、推种片和风嘴(分大豆风嘴和玉米风嘴)等部分组成,如图3所示。
1.排种壳体 2.风嘴 3.种盒 4.排种轴 5.排种盘 6.清种轮 7.排种壳体盖 8.压风片
排种器用来从种箱中将种子单粒排出,所播种的作物不同,需要更换不同的排种轮,风嘴装机时已调试完好,使用中不得随便拆卸,更不能串换。
4)平行四连杆机构。平行四连杆由上拉杆、下拉杆、下拉板及平衡弹簧等组成,通过轴、销由平行四连杆把前后支座连接起来。播种单体通过平行四连杆作上下仿形运动,从而保证播深一致。
5)播种开沟器。播种开沟器用螺栓固定在四连杆后体上,从排种器排出的种子落入种沟后,由开沟器本身的自覆土作用和覆土器一起用湿土把种子覆盖好。播种开沟器有两种:双圆盘开双沟的开沟器可以进行大豆的双条播;双圆盘开单沟的开沟器可以进行玉米的单条播种。
6)镇压轮。镇压轮由轮毂、镇压轮轴和支架等组成。镇压轮通过螺栓安装在支架上,并可以通过调节装置调节其高度以实现播深控制。它还兼仿形轮,用来控制播种单体上、下仿形。
7)播深调节器。播深调节器为丝杠式,扭动调节丝杠即可改变播深。
2.4 风机
风机采用漩涡式离心风机,正常工作转速4500~4700r/min,风压80kPa(约800mmH2O)。风机通过万向节由拖拉机动力输出轴经二级三角带传动装置驱动,风机出风口通过主风管和支风管与排种器进风口联结。
2.5 施肥装置
施肥部分由排肥器、肥箱支架、输肥管和传动链轮等组成。排肥器固定在肥箱底部。肥箱用支架固定在主梁上。安装在中轴上的排肥链轮用链条(节距12.7,滚子外径8.51)与施肥装置上的链轮连接起来,从而带动排肥盒排肥。输肥管用来把排肥器和施肥开沟器联结起来,完成肥料的输送任务。
施肥开沟器固定在播种单体的前支架上,安装位置和开沟深度可以调节,从而可以实现侧深施肥。
3 主要技术参数
作业速度/ km·h-1:7~9
工作幅宽/mm:5850~6300
轮距/mm:4826~4976
生产效率/hm2·h-1:3.75~5.25
整机质量/kg:000
作业行数/行:9
行距/mm:650~700
播深/mm:30~50(填压后)
种箱容积/m3:0.45
肥箱容积/m3:0.67
外型尺寸/mm:2400×6700×2150
动力输出轴转速/r·min-1:540
4 2BDY-9型高速气吹式精密播种机的特点
2BDY-9密型高速气吹式精密播种机可与103kW(140马力)以上动力、三点后悬挂的拖拉机配套使用,包括约翰·迪尔的7820,7830,4450;凯斯MXM190,195;纽荷兰M160;芬兰维美德T180等拖拉机。其适用于春季干旱少雨地区精播大豆、玉米,垄作平作兼用,也可单独进行起垄、中耕等作业。该机有以下主要特点:
1)结构紧凑,坚固耐用,工作可靠。可以实现双条播大豆及单条播玉米;可一次完成开沟、下种、覆土、镇压、起垄和双施肥等作业。
2)采用了深侧施肥方式,可依农业技术要求,进行种下30~140mm,种侧50mm 侧深施肥。播种开沟器采用双圆盘开双沟(可以双条播大豆)或双圆盘开单沟(可以单条播玉米)。
3)排种器为气力窝眼轮式高速精密排种器,它适用高速精密作业。作业速度达9km/h,其排种合格率为88%。播种单组采用了平行四连杆仿形机构,可保证播深一致。
4)增产10%~30%。零速投种设计,播下的种子位置精确、精度高,实现了高速度下的精密播种,达到合理密植,利于苗期生长,克服了条播、穴播苗期争肥、争水、争光的弊端;通风透光性好,能够充分利用土壤的营养、水分,苗期发育好,苗齐、壮、全,抗早衰,增产效果特别明显。
5 结论
1)研制的2BDY-9型高速气吹式精密播种机采用气吹式排种器,播种大豆速度达高速9km/h。
2)2BDY-9高速气吹式精密播种机在黑龙江垦区的建三江分局、新疆生产建设兵团等地试验均效果明显,具有如下优点:
①生产效率高,播种速度快;
②地头、地尾中间停车没有断条、漏播现象;
③株距、行距准确,出苗均匀;
④故障少,可靠性高。
参考文献
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[4]李保国,王占合,徐献忠,等.2BD-4型组合式精密播种机试验研究[J].河南职技师院学报,1995(2):44-49.
高速精密播种机 篇3
1 播种前的调整
1.1 株距
株距调整通过更换中轴上的链轮来实现。中轴上链轮的齿数分别为12、15、17、20齿, 播大豆时对应的每米下种粒数为20、24、28、33粒。
1.2 风量
首先将种箱加满种子, 并注入适量的水于测压计的塑料管中, 然后挂上动力输出轴 (540 r/min) , 控制油门到播种状态, 此时将测压计的针头插入其中的一个风管中 (风嘴端) , 将测压计垂直于地面放置, 调整风机出气孔卡子, 使气压保持在2.9~3.4 kPa。气压稳定后可将测压计垂直固定在驾驶室内, 以便在播种作业中随时观察气压值是否在要求的范围内。
1.3 播深
该机播种深度可在30~80 mm范围内进行调节, 其调节方法是在机架水平条件下转动镇压轮的丝杠调整播深。顺时针转动可减小播深;逆时针转动则可加大播深, 特殊情况可改换镇压轮臂固定孔;同时旋转地轮丝杠改变支臂角度。
1.4 施肥量
本机的排肥器适于排流动性好、未结块的化肥, 如二胺、尿素或复合肥等。
(1) 排肥轮工作长度的调整。首先松开锁定螺母, 旋转丝杠改变排肥轮的工作长度。需要增加肥量即增大排肥轮工作长度, 同理需要减少肥量即缩短排肥轮工作长度。初调时, 最好由小逐渐增大。调整时要注意将各行调整一致, 调好后应将锁定螺母锁紧。
(2) 更换排肥链轮。本机出厂时排肥链轮为26齿, 如果需要增大排肥量, 可以将地轮中轴的排肥链轮更换为34齿的, 从而增加排肥轮转速, 增大排肥量。如果需要减少排肥量, 可以将地轮中轴的排肥链轮更换为18齿的, 从而减小排肥轮转速, 减少排肥量。
(3) 肥量的调整。按如下公式计算地轮每转一圈排肥器应排出的肥量q:
式中q——地轮每转一圈排肥器应排出的肥量, kg;
Q——施肥量, kg/hm2;
D——地轮直径, m;
a——行距, m。
1.5 行距
出厂时行距为700 mm。根据各地栽培要求, 行距可以调整为650 mm等规格。松开单体固定装置在主梁上的螺栓, 即可调整行距。
1.6 施肥深度
松开调整螺栓后, 施肥开沟器铲柄就可以上下串动, 从而实现施肥深度调整。
1.7 划印器
轮式拖拉机正位驾驶, 驾驶员的驾驶参照目标在拖拉机中央, 左右划印器等长, 划印器长度为c/2+a, 其中c为左右两最外侧开沟器间的距离, a为行距。按照计算出的长度调整划印器后, 还要进行试播, 并进行必要的校正, 直到确认邻接行距准确无误, 方可进行正式播种作业。
1.8 起垄犁
(1) 松开起垄装置固定在主梁上的螺栓, 即可调整起垄犁在主梁上的位置, 从而实现行距调整。
(2) 上下移动铧柄可调节起垄深度。
2 播种作业中的注意事项
(1) 必须在播种机落地后再接通动力输出轴, 以免相关部件发生干涉而损坏。
(2) 落下机具的速度不得过快, 以免损坏机具。
(3) 播种时应先启动风机, 并把手油门放在记号处, 且在作业过程中风机不得中断工作。
(4) 作业到地头后, 应停车, 首先断开输出轴, 升起划印器后再提升机具。
(5) 工作部件入土后, 严禁倒退、转弯。
(6) 播种大豆时, 若出现风机不能正常工作的情况, 可通过降低拖拉机行走速度到4 km/h以下, 继续进行临时应急播种, 但作业必须缓慢、平稳。
(7) 填加种肥必须停机进行。
(8) 如发现施肥开沟器、播种开沟器或起垄犁前有拖堆现象, 应及时用铁钩清理, 必要时可提升机具清理。不得在机具前进时用脚蹬踩来排除拖堆现象, 以防导致人身伤害。
(9) 作业时, 拖拉机液压分配器手杆应放在浮动位置。
3 常见故障及排除方法
精密播种机数字监测器 篇4
黑龙江省勃农兴达机械有限公司为系列精密播种机配套生产了精密播种机数字监测器。该监测器采用先进的微计算机控制电路技术, 具有耗电小、使用可靠、集成化程度高、体积小、重量轻、抗震、抗灰尘等特点。使用本精密播种机数字监测器可以节省播种时的看护人员, 大大提高播种作业质量。该监测器在播种时, 能够准确计算出播种量和施肥量, 可监测播种时种子和化肥的流动情况, 对漏播、漏肥、断条、堵塞等现象及时发出声光报警, 监测的具体内容是:播种 (施肥) 量;排种 (肥) 轮不转;输种 (肥) 管堵塞;导种 (肥) 管下口堵塞;种箱 (肥箱) 内无种 (肥) 。
一、工作原理及构造
首先种肥在流经导种管时, 会对传感器内的光信号产生周期性的影响, 传感器将信号反馈给微计算机控制电路, 若种肥流动正常, 微计算机控制电路发出控制信号, 报警电路不报警, 在显示板上显示种子的流量数和下肥量, 若种肥流动出现异常时, 微计算机控制电路能够识别出错误信号, 并控制报警电路、声音报警的同时, 在显示板上显示出相对应的排种 (肥) 器所出现故障的排种 (肥) 轮。
二、
主要技术参数 (见表)
三、安装
1.首先将右侧排种 (或排肥) 器的右端盖卸下, 换装带有光电感应开关的右端盖, 电感应开关的凹型口置于20齿链板的两侧, 调整光电开关的凹型口, 使其三面均有间隙, 装上链轮和护罩等即可。
2.将传感器的支架放入排种 (排肥) 器下面的导管内, 分别把两个排种 (排肥) 器下面的传感器插头与微计算机控制盒上相对应的插座相连接。
3.将微计算机控制盒固定在中间轴的轴支座U型卡丝上, 微计算机控制盒上共有四个三种不同芯数的插座, 两个七芯插座与两个排种器下面的传感器插头相接, 一个五芯插座与主机控制线插头相连接, 一个四芯插座与排种器右端盖上光电感应开关接线插头相接, 在联接两个传感器插头时注意对应连接, 以方便观察相对应的排种 (排肥) 器的排种肥情况。
4.本监测器使用的均为高性能航空插头, 在安装和拆卸时请按照正确的方法操作, 否则会损坏相关零件。在安装时首先要选择芯数相同的插头和插座, 先将插头芯部的凹槽与插座外缘上的凸起对准, 用手轻轻推动插头后端, 插头向前移动同时听到“咔”一声响, 此时为安装完毕。在拆下插头与插座连接时, 首先要用拇指和食指将插头上有花纹的外套向外移动, 然后才能拔下插头。
5.将主机安装在方向盘导向管上。
6.连接电源, 红色接线柱为正极, 黑色接线柱为负极。
7.当播玉米等垄上单条作物时, 需换上单条导种管和单条传感器, 并根据排种轮型孔把主机上的作业选择开关置于相应的单条单排位置, 然后接通电源开关, 作相应的测试。
高速精密播种机 篇5
随着农业机械化水平的不断提高,精密播种机已经广泛应用于大面积播种作业中。精密播种机可实现一穴一粒,不仅节约种子、减少定苗工作量,而且能增加作物产量[1],提高了播种效率和质量。播种机的导种管安装在两个开沟器中间,排种器也是封闭设计的,作业过程中无法观察其工作情况; 另外,精密播种机都是多行同时作业,田间情况恶劣,会出现导种管管口被杂物堵塞或种子在导种管内部堆积造成堵塞、种箱排空等问题,如果无法及时发现故障并排除,会造成大面积漏播,严重影响粮食产量。因此,研究一套播种机播种计量监测系统对提高农业生产水平具有重要意义。
国外对精密播种机监测系统研究起步较早,技术比较成熟[2],如美国内布拉斯加大学研究出一种快速测量播种机排种间距的光电传感器系统[3]。国内对播种机监测技术的研究起步较晚,华中农业大学王树才等采用压电传感器,将单粒种子下落的物理量转化为电量,通过信号转换检测其排种性能参数[4]。国内多数研究为种管堵塞及种箱排空的监测[5,6,7,8,9],在重播、漏播的技术上不完善,且光电传感器监测盲区较大;在株距和作业面积两个参数测量上,常常通过测量机具作业距离来计算。以往的距离测量常采用超声波测距法[10],但由于田间空旷,没有参照物,无法实现。随着GPS技术的发展和广泛使用,GPS被用来测量各种作业面积[11,12,13,14],但精度不高。为了弥补上述的不足,设计了一套精密播种机播种计量监测系统,将3对光电传感器并排安装在导种管中部[15,16],有效地减少了监测盲区; 通过安装在地轮的编码器间接测量机具的作业距离,提高了精度,降低了成本; 系统可显示播种机作业过程中的各项参数,发现故障并及时报警,并可适用于不同类型的播种机,性能稳定。
1 监测系统的构成
监测系统结构如图1 所示。系统由上位机系统和下位机系统组成,上位机系统主要完成接收数据显示、人机通信及播种机作业距离采集等。编码器安装在播种机的地轮上,由上位机进行信号采集,计算出的作业距离和传上来的播种量经计算后得出平均株距,作业面积由播种机作业距离与作业幅宽计算后获得,最终显示在LCD液晶屏上; 农户通过按键设定监测系统的工作范围( 4、6、9、12 行) ; 通过无线模块,上位机可以向下位机发送控制指令、接收信息并显示,下位机根据不同的指令向上位机传送数据。下位机主要完成播种量的测量、种箱与种管状态的监测,并及时将信息传送到上位机。由光电传感器对种子下落信号进行采集和导种管空、堵的监测,正常工作状态下采集到的落种信号经调理电路和逻辑判断后送入单片机运算处理,将播种量传输到上位机。如果发生导种管排空或堵塞的故障,立即向上位机发送报警信息。安装在种箱内的电容式接近开关会实时监测种箱内的状况,一旦发生故障,向上位机发送报警信息。上位机接到报警信息后会在显示屏上显示故障区域,启动报警器通知驾驶员停车排除故障。
2 上位机系统硬件设计及测量原理
上位机系统由微处理器模块、无线模块、旋转编码器、按键开关及报警模块组成,主要是完成系统监测范围的设定、作业面积和株距的计算、与下位机之间的无线通信,以及对接收到的数据进行显示。当下位机传上来报警信号时,及时处理并在显示屏上显示出故障区域,同时启动报警。
2. 1 作业面积及株距测量原理
GPS定位和测量作业面积的方法已应用到农业生产中,但市场上大部分廉价的GPS模块定位精度不高、误差较大,影响监测系统的准确性。精度高的GPS模块价格非常昂贵,会大大增加成本,无法应用到实际生产中。考虑到成本和测量精度的问题,选择在精密播种机的地轮上加装旋转编码器,由上位机的T0 工作在计数器模式下采集编码器的脉冲数,通过编码器的脉冲数间接测量机具的作业距离。
监测系统使用PKT1030 - 512 - G05C型号的编码器,1 圈512 个脉冲,抗干扰性强、分辨率高。根据播种机地轮周长,计算出1 个脉冲机具的行进距离,通过采集到的脉冲数和作业幅宽计算出作业面积,则
其中,L为机具的作业距离( m) ; N为编码器的脉冲数; M为机具作业幅宽( m) ; S为作业面积( ㎡) 。将机具作业距离与相应下位机传上来的播种量相除,即得到该单体作业的平均株距。
2. 2 人机通信模块设计
上位机系统电路图如图2 所示。上位机系统一共设计安装8 个人机对话按键,分别定义为向上按键S1、向下按键S2、确定按键S3、返回按键S4、下位机启动按键S5、数据采集按键S6、正常停止按键S7、异常停止按键S8。系统开始工作后,通过按键对不同行数的播种机进行监测范围的设定,范围确定后,先按下S5 键向下位机发送启动指令,启动下位机工作,然后按下S6 键进行数据采集; 下位机将采集的播种量、种箱状态上传,按下正常停止按键S5 后,会显示当前的总播种量、作业面积。显示屏选用带有汉字库的QC12864B液晶显示模块,可以显示4 行,每行可以显示8 个汉字,蓝色背光,与微处理器采用并行的控制方式。
3 下位机系统硬件设计
下位机主要完成播种量的采集,实时监测导种管和种箱的工作状态,将数据传送到上位机。系统以微处理器为核心,光电传感器为播种量采集和导种管工作状态监测器件,将电容式接近开关安装在距离种箱底部5cm的位置,监测种箱状态。
3. 1 光电传感器模块
为减少监测盲区,系统将3 对并列排布的光电传感器安装在导种管中部,相比于只安装1 对光电传感器,3 对并列安装方式可以监测到在导种管中发生弹跳的种子,实现无盲区监测,且可以监测到重播。发射端使用穿透性强、光束集中的红外发光二极管,接收端使用可减少日杂光干扰的黑胶体光敏三极管。调理电路使用CD401106BE型施密特触发器,内置6个反相器。逻辑判断电路使用74LS10 型3 路3 输入与非门,将整形后的信号经过逻辑电路2 次逻辑判断后,将信号传送给微处理器。电路图如图3 所示。
3. 2 微处理器模块
微处理器是监测系统的核心,主要完成数据的传输处理、按键控制、液晶屏的显示及控制指令的发送等。系统使用STC12C5A60S2 单片机作为控制芯片,该单片机具有60k的用户应用程序空间、3 个时钟输出口、2 个串口,有独立波特率发生器,具备EEPROM功能; 相比于传统的8051 单片机,运行速度提高8 ~12 倍,稳定性强。
3. 3 箱空检测电路
由于田间播种作业距离较长,一个种箱的种子无法完成整个作业过程,需要不断添加种子。如果种箱排空未被及时发现,会造成大面积漏播,影响粮食产量。测量种箱的剩余种量常用压力检测法,将压力传感器放入种箱内,测量压力传感器在箱空时的阻值大小,计算出加上5V电压后的输出值,输出电压值经过AD转换后设为箱空标定值。当微处理器检测到传感器达到箱空值时,发出报警信号; 但是,压力传感器的敏感区域较小,种子在种箱内会不断晃动,使传感器的输出电压不断变化,容易发生误报警现象。因此,设计了一种电容式接近开关箱空检测电路,系统使用LJC30A3 - H - Z / BY型电容式接近开关,PNP常开型,工作电压5V,接近距离可调范围1 ~ 25mm。当种量充足时,输出高电平; 当种量不足时,种子离开关距离超出范围,输出低电平,微处理器根据接近开关的输出电平判断种箱状态。相比于压力检测法,此方法受外界干扰更小,准确性更高。
4 系统软件设计
软件的设计主要是控制硬件的稳定运行和进行高效率的工作,系统使用C语言进行程序的编写。软件设计分为上位机软件设计和下位机软件设计。上位机上电初始化后,进行监测范围的选择,范围确定后,按下启动按键启动下位机工作,然后按下数据采集键; 上位机以1s的间隔依次向监测范围内的下位机循环发送采集指令,下位机接收到指令后,将播种量和种箱状态上传; 上位机将计算出的作业面积、株距与下位机上传的播种量、种箱状态一同显示到液晶屏上; 如果接收到报警信号,则启动报警器,在液晶屏上显示故障区域。上位机软件流程图如图4 所示。
下位机上电初始化后,等待主机发出启动指令,当接收到上位机的启动指令后,先检测种管和种箱状态是否正常,确认正常后,启动计数器工作; 当接收到上位机数据采集指令后,将采集的播种量和种箱状态上传; 如果发现故障,通过无线模块将报警信息传送到上位机处理。下位机软件流程图如图5 所示。
5 试验方法与结果
为验证系统工作的可靠性和准确性,于2015 年9月20 - 22 日在黑龙江省曙光农场进行田间试验。试验作物为玉米,使用黑龙江八一农垦大学研制的2BJM - 6 型大马力气吸式精密播种机,行距650mm,分别进行了播种量、作业面积及报警准确性的测试。
5. 1 田间试验方案
将12 行播种机的前10 个导种管与种箱作为试验设备,按顺序设定为1 ~ 10 号。播种量的监测为选取2 000 粒玉米种子,分成10 等份,分别放入10 个种箱中,让拖拉机以6km /h的速度将其播完,将系统测量的值与实际值相比较; 机具的作业面积为机具的作业距离和作业幅宽的乘积,作业幅宽为定值。所以,通过机具作业距离的测量就可以估算出作业面积测量的精度,取5、10、15、20m距离进行试验测量,每段距离进行3 次试验。导种管空、堵及种箱排空检测试验采用人为设置故障的方法,导种管排空检测试验为先将少量种子放入1 号种箱内,2 ~ 5 号导种管与种箱的监测设备关闭,让拖拉机以6km /h的速度进行作业,依次试验5 次,观察报警信息显示是否与实际相符。导种管堵塞检测方法与导种管排空检测方法大体相同,不同点就是用物体将导种管堵住。箱空检测试验是观察种子与接近开关的距离超出设置的范围( 10mm) 后是否报警,显示信息是否准确,测试10 组。
5. 2 试验结果
播种量测量结果如表1 所示。播种量测量值最大误差5% ,准确度较高,满足生产需求。有些种子尺寸偏大,同时挡住3 对光电传感器,影响到逻辑判断,系统误认为下落2 粒种子,从而导致测量结果比实际值偏大。
机具作业距离的测量结果如表2 所示。测量值比实际值偏小,原因是地轮打滑、测量土地不平整等产生的误差。因此,应该通过不同地段多次试验,计算出较准确的误差系数,在微处理器计算时加入误差系数,提高监测系统的精度。
播种防堵、防排空10 组实验中,监测系统均能及时发现故障报警,且显示的故障区域与实际的故障区域相符。种箱防排空10 组试验中,电容式接近开关能够准确地监测出种箱内的状态,一旦种子距离开关达到报警距离( 10mm) ,及时发出报警信号。
6 结论
蔬菜精密播种机的应用效果初探 篇6
关键词：精密播种,小粒种子播种机,推广,应用
0 引言
播种是农业生产中关键作业环节, 必须在较短的播种农时内, 根据农业技术要求, 将种子播到田地里去, 使作物获得良好的发育生长条件。播种质量的好坏, 将直接影响到作物的出苗、苗全和苗壮, 因而对产量的影响很大。精密播种可以保证种子在田间最合理分布, 播种量精确, 株距均匀, 播深一致, 为种子的生长发育创造最佳条件, 可以大量节省种子, 减少田间间苗用工, 保证作物稳产高产。
粮食作物生产目前的机械化程度高, 基本上可以实现生产的全程机械化, 而在蔬菜生产方面, 由于我国种植品种和规模的原因很难实现生产的全程机械化, 特别是小粒种子的播种和蔬菜作物的收割环节, 目前机械化程度不高, 而为实现蔬菜生产的全程机械化, 首先就得先解决旋耕平整地和播种, 目前平整地有激光平地等, 本论文主要讨论小粒蔬菜种子的精密播种, 节省人工、提高效益的同时为后期机械化收割做准备。
播种机优点是一次可以完成多项作业, 作业效率高, 不延误农时, 保证及时播种, 使作物获得良好的发育生长条件。由于播种可以保证种子在田间合理分布, 播种量精确, 株距均匀, 播深一致, 为种子的生长发育创造最佳条件, 可以大量节省种子, 减少田间间苗用工, 保证作物稳产高产。因此, 现代农业对精密播种机械的要求越来越迫切。
1 蔬菜精密播种机的发展历程及现状
精密播种机械是实现精密播种的主要手段, 目前在欧美国家, 精密播种已达到相当完善的程度, 其排种装置多采用新的工作原理, 以保证单位精密播种。
在我国, 目前的蔬菜播种主要仍以手工和简单的劳动工具为主, 费时费力, 效率低。尤其到了播种季节, 需要在几天内抢时播种, 否则就会影响新鲜蔬菜上市期。而且人工撒播种子密度不均匀, 有缺苗或移栽的麻烦, 由于撒播无法保证种子与泥土的稳定的结合率以至于导致了出苗率也不是很高。
国内机械企业生产的播种机在实现玉米、大豆、小麦的播种上能实现机械化, 对于蔬菜的播种则存在以下问题:一是效率低, 工作速度慢。有时需2~3人操作一台小机器;二是播种的精密度不高。近几年, 国外不同类型精密播种机相继引入中国, 类型分皮带式或是气力式的, 国别有英国的播种机、意大利的播种机和美国的播种机, 其中欧美国家的播种机为大型播种机械, 比较合适北方大面积的播种, 而日本、韩国的机械较适合南方露地和设施作物的规模化生产, 本论文中的播种机为韩国进口的播种机。
2 蔬菜精密播种机的发展前景
面对当今社会劳动力严重短缺的情况, 一款自动化程度高并且能实现精密播种的播种机将会为提高蔬菜种植业的作业效率大有帮助。能解决蔬菜种植过程中, 面临着种植人员老龄化及人员难找的现象, 在蔬菜种植区, 3个人的年龄和超过200岁的现象普遍, 合作社对于蔬菜种植机械化的呼声也越来越高, 特别是单一品种的规模化生产区, 已经具备了生产机械化的硬件条件, 与此同时, 随着人工成本的不断上升, 机械化是降低种植成本、提高产量的关键因素, 因此蔬菜种植机械化是农业的革命, 而在整个机械化过程中, 蔬菜播种是首先要做的革命。
与人工作业相比, 使用蔬菜播种机进行播种, 播量、播深均匀一致, 有利于以高出苗质量、减轻劳动强度、减少人工播种造成的试验误差和提高试验的准确性, 从而解决目前对小颗粒种子的适应性差、播种精度不高的现状。
以上分析, 蔬菜精密播种机有远大的发展前景。
3 市场上各类播种机的分类
播种机类型很多, 有多种分类方法。精密播种机按配套动力可分为小型 (11~18.4k W) 、中型 (36.8~58.8k W) 和大型 (73.5k W以上) 精密播种机;按排种器的形式又可分为机械式和气力式精密播种机两大类, 其中机械式又可分为水平圆盘式、立式圆盘式、窝眼式和带夹式精密播种机等, 气力式分为气吸式、气吹式和气压式精密播种机。按播种方法可分为撒播机、条播机、点 (穴) 播机;按联合作业可分为施肥播种机、播种中耕通用机、旋耕播种机、铺地膜播种机;按播种的作物种类分为谷物播种机 (主要适用于小麦类作物) 、中耕作物播种机 (主要适用于玉米和豆类等作物) 、马铃薯播种机、棉花播种机、牧草播种机、蔬菜播种机等;按作业组合分为施肥播种机、旋耕播种机、铺膜播种机、播种中耕通用机;按牵引动力分为畜力播种机、机引播种机、悬挂播种机、半悬挂播种机;按应用条件分为普通播种机、免耕播种机 (也称硬茬播种机或贴茬播种机) 、沟播机等。按排钟原理可分为气力式播种机和离心式播种机 (本文中的播种机为自走式小粒种子精密蔬菜播种机) 。
4 蔬菜精密播种机的结构及外观
蔬菜精密播种机 (见图1) , 主要解决蔬菜种子的机械播种。
其结构包括框架、发动机、变速箱、前后滚筒、行走轮、开沟器、覆土刮片和播种器, 所述的前后滚筒是机器前后的两个转筒, 分别安装在机架的前后端;在机架上安装有发动机和变速箱, 发动机通过链条连接后滚筒传动, 然后后滚筒带动前滚筒运动, 前滚筒再通过链条带动播种器上的齿轮来进行播种作业;在机架的上方安装有扶手和两个离合器杆, 一个是行走离合器杆, 一个是播种离合器杆。本实用新型播种机工作时压平、开沟、播种、覆土、压实一次性完成, 多个播种器一起作业, 株距行距都可调节。机械传动灵活, 使用方便, 适合播多种大小的种子, 播种方式主要有直播和穴播两种, 播种质量和效率远远大于传统的手工播种方式。
1.框架2.辅助轮3.上下调节螺栓4.开沟器5.保险杠6.前滚筒7.调节固定座8.播种器齿轮9.播种器10.后滚筒11.播种离合杆12.发动机13.扶手14.油门杆15.变速箱16.引擎离合杆17.链条盒18.传动轴19.前滚筒传动轴20.滚筒传动轴21.覆土刮片
5 蔬菜精密播种机的应用效果
蔬菜精密播种机可播所有的十字花科绿叶菜, 本文主要论述榨菜、韭菜、香菜、广东菜心的播种和应用及能节省的人工成本, 经过对比发现, 采用蔬菜精密播种机能够显著提高工作效率, 此外还具有以下优点:播种方式可按种植生产要求选择点播 (穴播) 或是条播;播种的效率高, 可达0.2~0.33hm2/h;按种植的需求直接调好下种子数, 可播单粒种子、双粒种子、或是多粒种子;播种后无需间苗;同样的下种及管理生长环境下, 机播可提高播种作物的质量和产量, 有更高的商业价值 (见表1、2、3、4) 。
6 总结
该蔬菜精密播种机已在上海、江苏、浙江、河南、河北、宁夏、广东、湖北、湖南、四川、安徽、北京等20个省份使用。从以上的实际数据分析, 本文中的蔬菜精密播种机在农业生产的实际应用中, 起到省工、省种、提高产量并能在很短的农时生产中及时播种, 产品得到用户的强烈认可, 特别是需间苗的作物, 节省大量的人工, 给用户带来经济效益。对于我国的农业生产有很大的应用推广价值。
备注:数据来自浙江余姚榨菜产区, 产量以不受自然灾害影响的情况下。
备注:数据来自上海、江苏韭菜种植区。
备注:数据来自河北香菜种植区。
备注:数据来自广东菜心种植区。
参考文献
[1]陈佳琦.滚筒气力式蔬菜播种机的设计与试验[D].华南农业大学, 2006.
勺轮式玉米精密播种机的设计 篇7
玉米精密播种具有省种、省工、省时、高产、经济等诸多优点,是保苗壮苗的重要措施和增产的前提[1,2,3,4]。一般农民受传统观念的束缚,为了保证正常密度,采用常规播种,每穴2~3粒,或者半株距播种[5],用种量最少是精播的2~3倍。常规播种一般播种量大,出苗后挤苗现象严重,不利于间苗及培育壮苗。大量使用良种的播种方式进一步加剧了良种价格和农民经济条件承受能力之间的矛盾。与此同时,无论是多粒穴播,还是半株距播种,在间苗之前的阶段,待拔苗一直和待留苗争水、争肥、争光,无形中会造成资源浪费,也不利于后期植株的生长。另外,采用传统播种方式播种的玉米,在后期的田间管理上还要增加间苗农艺过程。间苗不但增加了农民的劳动投入,还会由于在拔出淘汰苗的同时破坏欲留苗的根系和根系周围的土壤结构,进一步影响其生长,在增加生产成本的同时,影响到玉米的产量和质量。因此,生产上在选择优良种子的同时,创造种子发芽出苗的优良土壤环境,采用单粒点播是一项经济有效的措施[6]。为此,设计了采用机械式精密排种器为核心部件的勺轮式玉米精密播种机。
1 设计依据及总体结构1.1 设计依据
河北省大部分是以小麦—夏玉米为主要作物的一年两茬轮作地区,夏玉米免耕覆盖施肥播种技术在河北省已推广多年,推广面积已达到全省播种面积的80%以上。冀中南平原夏播玉米区是发展玉米生产的优势区域,地势平坦,土壤肥沃,灌溉条件较好,占总播种面积的70%;冀东平原和太行丘陵山区夏播区,热量资源相对短缺,约占总面积的10%;春播玉米区,生态、生产类型多样,约占总面积的20%。
根据2009年河北省夏玉米种植模式的调研情况,分析确定每公顷播种粒数在64500粒(行距600mm,株距260mm),72000粒(行距600mm,株距230mm)和79500粒(行距600mm,株距210mm)之间,能够满足河北省常用品种和种植农艺的要求。因此,确定播种机的株距分3档:260mm,230mm,210mm。参照玉米精密播种技术国家标准,设定播种株距与理论株距误差≤25%,当种子粒度在8mm~10mm之间时,播种单粒率≥70%,空穴率≤5%。
1.2 总体结构
勺轮式玉米精密播种机主要结构如图1所示。采用勺轮式精密排种器排种,仿形兼镇压轮获得驱动排种、排肥所需动力,并配有多级变速齿轮箱调节株距(播量),以适应不同地区、不同品种对株距的要求。该播种机结构简单,购置成本相对较低,适合我国农民的经济条件。
2 关键部件设计
为了保证播种机单粒精播性能指标,不漏播空穴,对本研究机型采用了三维设计和协同仿真分析研究方法,针对排种器、种肥开沟器、变速机构、覆土和镇压机构等进行了精确的三维参数化特征建模、运动仿真分析、动态干涉检测等深入研究,确定了核心部件和重要机构的尺寸参数和结构形式,寻求到机组作业速度、排种轮转速的最佳配比,保证玉米种子实现“零速投种”最佳时刻与位置,确保株距稳定。根据三维装配建模的设计规则,建立“勺轮式玉米播种机”项目,以自动组织数字化模型之间的数据关联,保证设计建模与仿真分析的数据统一,确保基于模型关联产生工程图纸等。该项目关联的文件夹组织结构如图2所示。
1.施肥开沟器 2.机架 3.肥箱 4.种箱 5.变速器6.地轮 7.排种器 8.覆土器 9.播种开沟器
2.1 勺轮式排种器结构
勺轮式排种器是玉米精密播种机的核心部件,其结构参数直接影响着玉米精密播种的质量。勺轮排种器由排种器壳体、排种轮、护种板、勺轮、轴、轴承、透明盖等零部件组成,如图3所示。
1.链轮 2.排种器壳 3.轴和轴承 4.排种轮 5.护种盒6.护种板 7.勺轮 8.透明盖 9.卸种口
其中,排种轮、勺轮和护种板的配合决定着播种质量。工作中,勺轮“舀取”1粒玉米种子,保护运送种子进入排种轮窝孔,从排种口排出。为避免啃伤和漏舀种子,对勺结构和窝孔结构进行了精确匹配和参数优化,勺窝孔采用内球面结构,排种轮窝孔由带圆角的圆柱面与棱台面组合而成。前者勺窝容积尺寸参数依据玉米种子统计学外观参数设计,后者窝孔容积为勺窝容积的5倍。勺窝负责在种子群中分离一粒种子并舀取提升至排种轮窝孔内,较大的排种轮窝孔容积可使种子轻松释放在其中,在护种板保护下运送至投种口。
排种器作业时,其旋转运动与机组前进运动的配合保证了播种农艺要求的株距。保证株距要求的转速计算公式为
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机组前进速度υm为4~6km/h,株距t=200~300mm,型孔数Z=18,则计算n=14.2~26.5r/min。
2.2 开沟器
开沟器的工作性质直接影响到播种质量,因此要求开出的种沟深浅一致、幅宽合适、沟型整齐。本机型开沟器分为施肥开沟器和播种开沟器两种,均采用锄铲式开沟器。其中,施肥开沟器在前,要求开沟阻力小,且有自动滑草防堵能力;播种开沟器在后,要求有一定的自行回土能力,并且干湿土不混,细湿土先覆盖种子,以利于种子发芽。
为了减小开沟器工作阻力,优化入土分土性能,根据一般开沟器设计方法设计了普通椭圆弧面开沟器表面和后掠型椭圆弧面表面,如图4所示。显然,后掠型椭圆弧面更利于土壤后滑,即利于开沟器入土前进。为节约制造成本,本机型两种开沟器的主体铸件均采用后掠型椭圆弧面。
3 试验与结果分析
3.1 试验条件
夏播玉米播种试验在河北省高阳龙化乡进行。试验时地表情况为:在带有秸秆粉碎的小麦联合收获机收获后的地表,根茬高度15~25cm,其余秸秆抛撒于地表,粉碎后的麦秸长度≤15cm。其中,5~10cm以下的秸秆>85%,抛撒均匀,不漏切,不成堆,不成垄。试验用的玉米种子为郑单958。
3.2 试验方法
根据农业部农机试验鉴定总站制定的对玉米免耕播种机播种质量的检测指标,播种性能试验测试内容包括常规的播种质量和播种机的通过性测试,主要检验依据为《免耕播种机选型试验大纲》和玉米免耕播种机性能检测项目与检测方法。
3.3 试验结果
经测定机组作业速度为5.1km/h,地轮滑移率为10.9%,播种机作业过程中没有因秸秆堵塞或者土壤在开沟器前而造成壅堵而停止作业的现象。播种质量试验结果如下:
种子破损率/%:0.2
粒距合格指数/%:91.3
单粒率/%:83.4
空穴率/%:3.1
地轮滑移率/%:10.9
机具通过性/%:无堵塞
4 小结
1)设计了一种玉米精密播种机,能够适应小麦收获后的带茬地表的免耕作业和春玉米播种。
2)播种机田间性能指标高于指标要求,种子破损率为0.2%,单粒率大于83.4%,空穴率小于3.1%,播种株距与理论株距误差小于18.1%,穴距合格率大于91.3%。
摘要：玉米精密播种具有省种、省工、省时、高产和经济等诸多优点,是保苗壮苗的重要措施和增产的前提。精密播种机是实现玉米精密播种机械化技术的主要手段,对播种质量起决定作用。目前,玉米生产中应用的播种机主要以穴播为主,精密播种机较少。为了推广精密播种技术,保证精密播种质量,研制了一种与农村小动力拖拉机配套的勺轮式玉米精密播种机。该机能够一次完成开沟、播种、施肥和覆土镇压等多项作业,种子破损率为0.2%,单粒率大于83.4%,空穴率小于3.1%,穴距合格率大于91.3%,对玉米精密播种技术的实施推广具有重要意义。
关键词：精密播种机,勺轮式排种器,玉米
参考文献
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