现代农业装备课程结业论文Word文档下载推荐.docx
《现代农业装备课程结业论文Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代农业装备课程结业论文Word文档下载推荐.docx（6页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
electro—hydrauliccontrolled;
profilinginstitutions.[2]
1、引言
大豆既是蛋白质作物，又是油料作物，是人们日常生活中必不可少的粮食作物之一。
我国的大豆种植广阔，尤以黄淮海平原和松辽平原最为集中，东北的黑、吉、辽二省和华北及豫、鲁、皖、苏、冀等地，长期以来是我国大豆的生产中心。
为了提高生产效率，传统的人工播种不再合适，大豆生产机械在保证大豆增产、推动种植业发展和农业科技进步中，具有极其重要的地位和作用。
而在相当长的一段时间内，山于地块小、分布不均匀，小型农业机械还是替代不了的。
因此，小型大豆播种机的设计和研发很有必要。
播种机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。
在我国东北地区，适合旱地耕作的大豆精播机的发展与应用越来越广泛。
农业部大力提倡推广精密播种技术，就是使用精密播种机械将确定数量的作物种子按栽培农艺要求的位置（行距、株距和深度）播入土壤，并随即适当镇压的一种机械化种植技术，是一项效果显著的节本增效工程技术，可以节省优良种子，节省间苗用工，增加粮食产量[3]。
种植物料
的深度稳定性是种植机械工作性能以及质量检测内容最主要的技术指标之一[4],如何精确控制播种深度，是设计精播机仿形机构的难点，现利用电液仿形机构实现播深的控制。
2、播种机的概述
2.1大豆播种机的现状分析
播种机的设计开发向大型机械化和小型专业化两个方向发展。
在发展大功率拖拉机的地区趋向于进一步增大播种机的工作幅宽和作业速度，改善高速作业下的播种质量。
对不同种了、播量、株距以及各种土壤和地面条件的通用性和适应性正进一步扩大同时各种联合作业机和免耕播种机也在继续发展。
小型专业播种机将更广泛地被应用于玉米、甜菜、棉花、豆类和某些蔬菜作物。
排种器零件的制造精度将不断提高，并更多地采用可以在发生异常情况下及时发出报警信号的电子监视装置。
此外，播种方法也在不断改进，如采用蠕动泵排种的胶液播种法，可免除不良土壤条件对种子发芽的影响，还能同时施用农药、肥料等。
大豆的播种工作是整个大豆生产过程中十分重要的一环，而播种机的选用是播种工作中的关键环节，因此大豆播种机是播种过程中最重要的机具。
大豆播种作业是一项繁重的劳动，无论在单季或多季作物地区，都占用着大量的劳动力。
播种的质量直接影响着大豆的生长与收获状况，人工播种不仅劳动强度大，花费劳力多，而且容易造成播深不均匀，种子破碎率高及种了间的行距和株距不均匀
等缺点，为了提高生产率，避免这种情况的发生，做到播深均匀，应广泛采用机械进行播种。
随着农村经济社会的发展，在现代交通工具日趋普及、畜力减少、农民纷纷外出打工、农民工工资提高、农户可支配收入增加等因素的共同作用下，在耕地以梯田、坡地、小块田地为主，现代化大型农耕设备施展不开的农村地区，已经呈现并且进一步放大着一个市场空白。
因此，小型自走式大豆播种机有着广泛的市场，满足广大农民的需要。
2.2播种机的分类
播种机主要有谷物条播机、中耕作物穴播机、撒播机、精密播种机、及联合作业播种机。
这几种机型的辅助部件基本相同，只是其核心工作部件一排种器有较大差异。
C1）条播机
主要用于谷物、蔬菜、牧草等小粒种子的播种作业，常用的有谷物条播机。
作业时，山行走轮带动排种轮旋转，种子自种子箱内的种子杯按要求的播种量排入输种管，并经开沟器落入开好的沟槽内，然后由覆土镇也装置将种子覆盖压实。
出苗后作物成平行等距的条行。
用于不同作物的条播机除采用不同类型的排种器和开沟器外，其结构基本相同，一般山机架、牵引或悬挂装置、种子箱、排种器、传动装置、输种管、开沟器、划行器、行走轮和覆土镇压装置等组成。
其中影响播种质量的主要是排种装置和开沟器。
常用的排种器有槽轮式、离心式、磨盘式等类型。
开沟器有锄铲式、靴式、滑刀式、单圆盘式和双圆盘式等类型。
C2）穴播机
按一定行距和穴距，将种子成穴播种的种植机械。
每穴可播1粒或多粒种子，分别称单粒精播和多粒穴播。
主要用于玉米、棉花、底菜、向日葵、豆类等需要中耕的作物，通常又称中耕作物播种机。
针对中耕作物行距较宽且需调整的特点，穴播机常采用单体形式,每一个播种单体包括一整套工作部件,能完成开沟、排种、覆土、镇压等整个作业过程。
多个单体按所需行距装在同一横梁上，即构成不同行数和工作幅宽的穴播机，与不同功率等级的拖拉机配套。
国内还发展了播种中耕通用机，即在同一通用机架上可以按所需行距安装成组的播种或中耕部件。
C3）撒播机
使撒出的画在播种地块的整个地面均匀分布的播种机。
常用的机型为离心式撒播机,附装在农用运输车的后部，由种子箱及其下方的一个高速旋转的撒布轮构成。
撒布轮由运输车的地轮通过链条传动。
种子由种子箱落到撒布轮上，在离心力作用下沿切线方向撒出，播幅可达8〜12米，但作业粗放，种了不易播匀,且露于地表，易遭鸟兽啄食。
撒播机也可用以施撒粉状或粒状肥料、石灰及其他物料。
附装撒播装置也可安装在农用飞机上使用。
C4）精密播种机
以精确的播种量、株行距和深度进行播种的机械播种方式。
具有节省种子、免除出苗后的间苗作业、使每株作物的营养面积均匀等优点。
多为单粒穴播和精确控制每穴粒数的多粒穴播。
一般在穴播机各类排种器的基础上改进而成。
如改进窝眼轮排种器上孔型的形状和尺寸，使其只接受一粒种子并防止空穴；
将排种器与开沟器直接连接或置于开沟器内以降低投种高度，控制种子下落速度，避免种子弹跳；
在水平圆盘排种器上加装垂直圆盘式投种器，以改变投种方向和降低投种高度，避免种了位移;
在双圆盘式开沟器上附装同位限深轮，以确保播种深度稳定。
多粒精密穴播机是在排种器与开沟器之间加设成穴机构，使排种器排出的单粒种子在成穴机构内汇集成精确数量的种子群，然后播入种沟。
此外，还研制了一些新的结构，如使用事先将单粒种子按一定间距固定的纸带播种，或使种子从一条垂直回转运动的环形橡胶或塑料制种带孔排入种沟等。
3、国内外研究状况
国外关于种植物料精密播种的研究是从20世纪40年代开始的，目前在欧美国家中，精密播种机已达到相当完善的程度［5］o近几年，国外在发展播种机时所遵循的原则是，不断更新工作原理，尽量完善其结构，使其具备良好的工作性能，提高播种质量，并注重提高播种机具的通用性和适应性。
种植机械化新技术的发展主要体现在以下几方面：
发展播种联合作业和直接播种技术；
采用新的排种原理，发展单粒精密播种技术；
采用液压技术及电子技术；
新型排种器装置不断出现等［6］。
液压技术在播种机具上用于操纵开沟器的升降，在大宽幅的播种机上还用于液压折叠机架，以便于道路运输。
电子技术在播种机具上则是用于监控装置，监视排种装置是否正常工作及播量是否精确。
用微处理机自动控制播量，特别是不规则的蔬菜种子，采用微处理机自动控制播量，既可以省去对种子的丸粒化处理，节省加工费用，降低生产成本，又能保证播量精确。
在发达国家精密种植机械中，基于液压、气动和机电一体化技术的自动控制系统、电子监控技术得到了充分的应用，以及适应精准农机械化的变量工作部件、数据采集系统等不断出现［7］。
总体来讲，大豆生产发达国家相比我国耕作机械技术水平至少领先几十年，这种领先差距是全方位的。
国外仿形机构大多采用随动作用式的电仿型、液压仿形、光仿形等，仿形精度高。
我国目前生产的播种机不乏仿制、改进的产品，技术含量低，缺少创新，没有变形产品。
播种机的设计主要是经验设计或参考国外机型仿制或改进，而国外在播种机上普遍使用的液压技术、电子监视、工程塑料、精密压铸、薄壁异形管等，在国内应用不多［8］。
近年来，随着国外不同类型精密播种机的相继引进，我国对精密播种机的研制工作不断出现新的高潮。
目前，国内应用的大豆精密播种机的仿型机构形式普遍采用直接作用式的机械仿形，依靠弹簧压力（或拉力）及自身重力自动校正仿形机构，部件工作过程中的播种深度由阻力与仿形弹簧的力平衡决定，非工作状态时的调整实际为各部件仿形弹簧预紧力的调整，播深调整后仿形敏感度也相应发生变化［4］。
仿形机构作用是随着地形的起伏而变化，主要工作部件通常包括机架、平行四连杆和仿形轮等，平行四连杆仿形机构协同仿形轮起控制播深的作用。
国内播种机械仿形机构可分为单皎链和平行四连杆两种。
平行四连杆仿形机构有单、双自由度形式，其中双自由度平行四连杆仿形机构既可在垂直面内自由回转，进行上下仿形，以适应地面起伏的变化；
又可在水平面内左右回转，以适应牵引方向的变化［7］o
4、 电液仿形机构原理
综合各型播种机具结构特点，为保证良好的作业质量，本机播种单元各组件均为单独仿形设计，且对地表的起伏以及土质软硬的仿形敏感度亦可独立设定及调校。
此种方案在提供较高的仿形精度、保持动力机稳定负荷的同时，克服了整体仿形或若干前后部件组合仿形时动作提前或滞后所造成的仿形失真问题［7］。
电液仿形技术应用在机械加工领域比较成熟,一般系统采用电传感器将模板的形状转换成电信号，经过放大电路放大推动电液伺服阀（电一液转化机构），由液压缸或液压电动机（液压马达）等液压执行机构驱动工作台，带动刀架作伺服运动，实现了刀具与模板形状的随动，实现仿形加工［9］。
该电液仿形系统稳定性好，灵敏度高，加工精度能够可靠地保证使用要求。
在大豆精播机中，对于播种深度控制的实现问题上，可以把电液仿形这一比较成熟的机加技术借鉴过来，为种植机械服务。
农机具或其工作部件随着地形变化而上下随动（即对地面起伏的适应程度），称为对地面的仿形。
从仿形性能来看，调节开沟深浅的机构与开沟部件之间的距离愈近愈好。
仿形量愈小，则农具的仿形机构愈简单，愈容易提高仿行性能［4］。
综合以上特点，确定该电液仿形系统由伺服电液仿形头（含位移传感器）、伺服放大器、电液伺服阀、液压缸及附件组成。
当开沟器作业时带动仿形头一起运动，仿形头实时将检测到的地面位置信号转换成电压信号；
同时，将该信号通过伺服放大器放大并转换成电流信号去控制电液伺服阀，并经电液伺服阀转化成大功率的液压信号;
液压信号驱动控制油缸，控制开沟深度的调节装置，从而及时调整作业深度，实现播深的精确控制［11］o
5、 电液仿形机构方案设计
农机具的田间试验具有很强的季节性，为了减小设计周期与成本，将设计的电液仿形机构安装到现有的由黑龙江省农机研究院生产的7行播种机上，在不影响原有机构功能的条件下，有效利用空间，合理设计仿形机构。
控制信号由传感器采集地面的信号，实时控制电液伺服阀；
动力执行元件采用液压油缸，安装固定在平行四连杆上，由它控制机架的起落，从而控制播种深度。
5.1电气控制系统研究
位移传感器采用霍尔传感器，其信号接到固态继电器（SSR）的输入端。
固态继电器是一种全部山固态电子元件组成的无触点开关元件，它利用电子元器件的光特性完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，可控硅等器件的开关特性，来达到无触点、无火花地接通和断开被控电路。
本设计选用的固态继电器的作用是将传感器提供的电信号进行通断控制，从而控制液压电磁阀线圈中的电流，驱动液压电磁阀动作。
5.2液压系统研究
液压系统的工作原理是：
液压泵代表液压动力源（高压油），该仿行系统中可以直接利用拖拉机现有的液压源，液压缸为执行装置。
液压缸的缸筒固定，缸杆与控制开沟器深度调节装置连接调节装置的上下移动即缸杆的上下移动，受控于电液伺服阀。
5.3控制系统研究
控制系统的电器元件均选取标准件。
播种机作业时，在确定各组成部件状态正常的情况下，接通电源开关，霍尔传感器能够自动采集信号、自动驱动仿形机构进行仿形播种操作,达到控制播种深度的目的，操作简便。
6、仿形机构试验
6.1实验室试验
系统综合模拟试验初期是在专用液压实验室进行的，将电液仿形机构安装在试验样机上，试验电液伺服系统的整体运行效果。
在给定传感器一个输入信号后，观察执行机构油缸的输出动作是否及时、可靠，验证试验结果是否与设计预期目标相一致。
试验时观察到机架升降位移不一致，偶尔会出现死点问题，油缸无输出动作。
经过调整油缸的安装角度，改变油缸有效的伸缩行程，解决了该问题。
其次，驱动油缸运动速度过快，动作不平稳。
液压系统中执行元件运动速度的大小，由输入执行元件的油液流量的大小来确定。
通过调节改变流量控制阀的阀口通流面积（节流口局部阻力）的大小来控制流量，保证了负载运动的稳定。
6.2田间试验
整机试验地点在农垦九三分局红丰农场。
把电液仿形机构应用在黑龙江八一农垦大学研制的2BMJ—9型精密播种机（9行）上试验，共设计为两组单体独立地进行电液仿形运动机构，牵引动力为进口拖拉机（NEWHOLLANDM160），测试作业效果能够满足设计及播种要求。
7结论
在给定的技术指标下，该大豆精播机电液仿形系统样机能够实现理想的仿形效果，最终达到控制精播深度的目的，为进一步研制具有实际应用推广意义的大豆精播机提供理论依据和技术支持。
山于基于电液仿形系统的大豆精播机的实现涉及的知识面很广，包括机械、液压、自动控制和计算机等不同的学科背景和众多的辅助支撑技术和软件，相对于一台更完善的电液仿形播种机，现有的研究工作成果应该是比较简陋的，进一步的工作还需要更大的投入。
参考文献：
[1]BakkerT,AsseltK,bontsemaJ.Systematicdesignofanautonomousplatformfor
roboticweeding[J].Journalofterramechanices,2010,47:
63-73
[2]OrlovP.FundamentalsofMachineDesign[M],Moscow:
MirPub,1987
[3]周鹏飞.精量播种技术前景看好[J].新农业，2004（7）:
1.
[4]张波屏.现代种植机械工程[M].北京：
机械工业出版社，1997:
205,346.
[5]石宏，李达.目前国内外播种机械发展走向[J].农业机械化与电气化，2000
（1）:
2.
[6]程兴田.播种机械的现状及发展前景[J].农机与食品机械，1999（16）:
1-2.
[7]刘宏新.大豆密植平播机关键部件研究及整机设计[M].
北京：
中国农业出版社，2007:
23—24,149—150,160.
[8]叶新跃.我国播种机械的现状及发展趋势[J].中国农机化，1998（6）:
15.
[9]梁长虹，郝玉新，刘翔云.一种简易仿形系统的设计[J].
电子与自动化，1999
（2）:
1.
[10]张波屏.播种机械设计原理[M].北京：
机械工业出版社，1982:
347—348.
[11]张海玉，王熙，杨霞.基于电液控制的仿形系统试验方法[J].机械工程师,2008（12）:
140.
升级会员 