精密播种机可变力镇压技术的应用Word文档下载推荐.docx

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Abstract:

withthecontinuousimprovementofthelevelofagriculturalproduction,AgriculturalMechanizationPopularization,theperformancerequirementoftheseedingmachineismoreandmorehigh.Thetraditionalsowingmethods（suchassowing,drillandondemand）intheseedingbecauseofpoorsowingquality,waste,increaseseedfieldthinningestablishingman-hourandcropyieldlowersomeshortcomingshavebeenunabletomeettherequirementsofusers.Sincethenineteenninties,precisionseedingmachineforitsexcellentperformancebythemajorityofusersofallages,itsmarketshareisincreasingyearbyyear.Precisionseederforrepressionisthenortherndryfarmingatraditionalagronomicmeasuresandmaintechnicallink,itsfunctionisabletoincreasethesoilcompaction,soilabsorptionabilityoftheleatherbeltofundergroundwaterincrease,sowingtimeafterseedlingwithrepressioncanmakethebedcompactionisappropriate,butalsototheseedandthesurroundingterritorialcontact,toincreasesoilmoisture,soilmoistureandmoisture.Twoisthewinderosion,seedlingwithrepressioncanbeformedabout20cminshoulderandridgeonbothsides,soastoavoidtheinvasionoftheMiaoyangale.

Thetechnologyofvariableprecisionseedercrackdownisdiscussed,inordertofurtherimprovetheprecisionseedingofScience

Providetechnicalbasistheory.

Thispaperisdividedinto5chapters.

Thefirstchapter.Mainlyintroducesthebackgroundandsignificanceoftopics,researchstatusathomeandabroad,theinnovationpointsofthispaperandthemainresearchwork.

Thesecondchapterofrelatedtechnology.Mainlyexpoundstheworkingprinciple,variableforceseedlingbeltrollerstructureandcharacteristics,andtherelevantcontentsofprecisionseederisalsointroduced.

Thethirdchaptervariableprecisionseedercrackdowntechnologyoverview.Mainlyontheprecisionplantervariableforcesuppressiontechnique.Theadvantagesandapplicationsituationinpractice.

Experimentalstudyonthefourthchapterofvariableprecisionseedercrackdown.Thevariableprecisionseederforcerollerwasstudied,andtheanalysisoftestresults.

Fifthpartistheconclusionandprospect.Summaryofthefulltext,andfurtherprospectsoffutureresearch.

Keywords:

precisionseeder;

variableforce;

suppressiontechnique

1绪论

1.1选题背景及意义

精密播种是现代种植业发展的必然趋势，具有省种、省工、增产和提高作物品质等显著优点、精密播种要求实现精确的播量、精确的株距和精确的措深。

排种器决定了排种过程的均匀性，而开沟、覆土和镇压等部件的结构与运动参数则决定了播种过程粒距分布的均匀性[1][2]。

播后镇压是北方旱作农业的一项传统农艺技术措施和主要技术环节．其作用一是能提高土壤坚实度，使革带土壤吸收地下水分的能力增加，播后及时进行苗带镇压可使种床紧实度适宜，同时还使种子与周围领土密接，起到提墒、保墒和供墒作用。

二是防风蚀，苗带镇压可在垄的两侧形成20厘米左右肩培，从而避免大风对苗眼的侵袭[3]。

。

播种之后，由于土壤的紧实度不足，会造成种子周围土壤过松而失墒，致使种子吸水发芽不齐，甚至芽干致死，造成缺苗，如果播种后及时进行苗带镇压，可以为作物生长创造松紧适宜的土壤耕层构造，利于土壤的提墒、保墒，为种子发芽和作物生长创造适宜的土壤条件，提高作物对土壤中的水、肥、气、热的利用率，促进种子迅速发芽，保证苗全、苗齐、苗壮，对作物的以后长势和产量等有很大的影响。

镇压是精密播种作业的一个重要环节，对种子的实际括深、株距、发芽、出色长势和产量等有很大的影响，这一作业环节早期并没有引起人们的足够重视，造成镇压机具陈旧类型单一．不管何种土壤、什么墒低什么作物品种，均用同一镇压机具，这显然是不科学[4][5]。

实际上，针对不同土壤、含水量和作物，镇压强度应有轻重之分，镇压强度低起不到提墒效果，而过重又会造成板结而影响出苗。

因此．镇压力的选择应围时因地而宜，即镇压力应是按需施压一可变镇压力[6]。

这一作业环节早期并没有引起人们的足够重视，造成镇压机具陈旧，类型单一，不管何种土壤、什么墒情、什么作物品种，均用同一镇压机具，这显然是不科学的，针对不同的土壤、含水量和作物应采用不同的镇压力[7][8]。

本选题应用先进的数控液压技术，产生可变力，解决在不同情况下的苗带镇压技术。

传统农业向现代农业转变是农业发展的必然趋势，发展高效、智能化农业机械和设备，有利于新能源、水资源等的充分利用。

电子信息、机-电-液技术、自动控制等现代新技术发展智能化农业生产技术和机械设备的运用。

镇压是精密播种作业的一个重要环节,其作用主要是保墒和减少风蚀,对种子的实际播深、株距、发芽、出苗、长势、产量等都有很大的影响，对发展低碳农业意义重大，本选题将在应用这些先进技术，做一些尝试和应用[9]。

1.2国内外研究现状

1.2.1国外现状

在国外，中耕作物如甜菜、玉米、棉花和某些蔬菜、豆类的播种都已大量采用精密播种，主要采用机械式和气力式两种精密播种机。

由于气力式播种机对种子尺寸要求不严，不需精选分级，容易达到单粒精播，而且通用性较好，又能适合较高速播种，因此使用气力式播种机越来越多[10[11]。

大多数精密播种机都可以播多种作物，通过更换不同孔径的排种盘（轮）或排种滚筒，使排种器能适应多种作物种子的播种要求。

改变型孔大小或增加成穴机构，使之能达到穴播的要求；

改变排种器工作转速以达到不同株距的要求。

所有这些均提高了播种机的通用性。

为了适应不同地区、不同土壤、不同整地条件的要求，大多数播种机上配有多种类型的开沟器（双圆盘式、滑刀式等）和镇压轮（橡胶轮、钢板冲压轮、铸铁轮、宽轮、窄轮等），供选用。

同一型号的精密播种机又成系列，有多种行距和行数的变型。

如美国CYCLO气压式播种机有牵引式和悬挂式，有4、6、8、12、16行等共16种机型，可为多种功率的拖拉机配套。

1.2.2国内现状

我国旱作农业历史悠久，古老的镇压方法是人工“踩格子”，一个体重60Kg的人，单脚接地面积按300cm²

计算，则其平均压实强度为0.2Kg/cm²

，而实际行走中对土壤的踩实压强可达0.5—0.6Kg/cm²

，这一镇压强度值是种子出苗、发芽和生长较理想的数值。

之后出现了马拉的木磙和石磙镇压器，70年代初开始应用拖拉机牵引的V型与网状镇压器，80年代初吉林省农科院马骞研究员研制成功了双行苗带重镇压器，整机重220kg，其镇压强度可达0.65kg/cm²

，该镇压器在吉林省中西部地区得到了广泛应用[12]。

我国上世纪70~90年代是耕整地机械的高速发展时期，此后将是播种机械的高速发展期。

近年中小型播种机械迅速发展已显示了这一趋势，仅河南许昌机械制造公司2003年产销各类中小型播种机就达1万台[13]。

种子加工技术的发展和优良品种广泛应用为精密播种机械提供了应用条件和发展空间是在机械播种后，及时进行苗带重镇压。

综上所述，精密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。

由于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[14-15]。

因此，现代农业对精密播种机械的要求越来越迫切，苗带重压技术是在机械播种后，及时进行苗带重镇压。

可变力苗带镇压器适合与大中小型拖拉机配套使用，可变力苗带镇压器结构简单,镇压力调节方便，轮距可调，适于不同垄距及大垄双行种植方式[16-18]。

棉花、玉米、高粱、甜菜等作物．在幼苗期都必须适时地避行中耕．这洋，既能提高土壤温度，防止水分蒸发．叉可捎灭杂草．促使幼苗生长。

但由于中耕

不厦时或中耕作业所需的农机具不配套．而使中耕质量达不到农艺要求．而起到相反的作用，特别是因中耕不厦时。

使土壤墒度变差．当在粘性土中耕时．双翼铲、单翼铲、松土齿都留下很耀沟痕-中耕后形成较大土块。

起不到保墒增温的作用。

因此,国内在总结近几年经验教训中，采取丁中耕机后面带镇压器的措施．基本上克服了上述缺点。

1.3本论文的创新点

第一,在国内可变力镇压技术的研究几乎是空白，本文创新点分析可变力镇压技术的结构、工作原理等。

第二，本课题创新地分析了可变力镇压技术在精密播种机中的应用，克服了保墒增温的问题，减少缺苗、抗倒伏、防风刮、促早熟等现象，为我省中部农村大多数农户带来了一定的实惠。

1.4本文的主要研究工作

主要是阐述精密播种机可变力镇压技术

的优点以及在实际中的应用概况。

2相关技术研究

2.1可变力苗带镇压器概述

2.1.1工作原理

可变力苗带镇压器是利用镇压轮、支架及配重铁的重力（主要是配重铁的重力）作用在镇压轮接触的土地上,对土壤进行压实、压平,给种子出生及生长一个有利的条件。

在一个轮子内加入一只测力传感器，当传感器与地面呈垂直状态时，测量轮子与地面之间的压力，传感器输出的力值由测量仪表显示，并传送给计算机。

由于测力传感器不能检测轮子与地表的接触面积，接触面积的具体数据由手工输入（根据面积=弧长L*轮直径D算出接触面积），计算机自动计算出轮子与地表之间的压强，并进行存储。

当镇压轮在行驶中传感器会记录下一连串的数据，在显示屏上形成一条曲线。

当把配重铁加在镇压轮轴上时，再利用传感器记录下数字N1和弧长L1,用同样的方法计算出压实土壤的压强。

2.1.2结构与特点

可变力苗带镇压器是有镇压轮、传感器、显示装置、轴、牵引架、侧焊合架、刮土板、配重铁等部分组成的。

可变力苗带镇压器具有如下特点：

1）镇压轮通过轴承安装在轴上,摩擦阻力小,密封性好。

2）轴上可安装配重铁,增加镇压力,可获得良好的镇压、整平、土块压碎等效果。

3）可变力苗带镇压器选用了适当的传感器,可直接得到镇压力的大小,判断配重是否合理,进而对配重做出合理的调整。

4）可变力苗带镇压器适合与大中小型拖拉机配套使用。

5）可变力苗带镇压器结构简单,镇压力调节方便，轮距可调，适于不同垄距及大垄双行种植方式。

S型传感器为弯曲和剪切测量方式，承受拉压外力均可，输出对称性好，结构紧凑，安装方便。

2.1.3作用

可变力苗带镇压器主要是用于耕地前后、播种前后和小麦苗期的镇压。

耕地前的镇压目的是为了镇压作物残茬和绿肥等，为犁耕创造适宜条件；

犁耕后和播种前的镇压目的是为了碎土保墒，消除土壤中的空隙，使表土与心土严密结合，地面平整，耕层稳定，为播种准备良好的种床，以利于播种和控制播深，提高播种质量；

播种后的镇压目的在于压紧土壤，使土壤与种子密切接触，还能使下层土壤水分迅速上升，以利于种子发芽和出苗整齐；

苗前的镇压目的是为了压碎地表硬壳，保持土壤水分，有利于幼苗出土。

在干旱多风地区，镇压还能防止土壤风蚀。

2.1.4安装及使用

先将两镇压轮安在焊合的侧支架上,再按垄间的距离用圆柱销将两槽钢连接在一起,即将两侧焊合支架连接在一起,再用U型螺栓将两侧焊合支架连接在牵引架上,将传感器安装在镇压轮侧壁上,用拖拉机拉牵引环作业。

传感器的探头接到镇压器的镇压轮上，传感器能测出其承受的压力和接地弧长。

根据压强P=压力F/弧长L*轮宽D算吃接地的压强。

在运动过程中，传感器绘出运动压力变化曲线，并在显示器中显示出来。

利用传感器读取镇压力,得出单位面积上的压强的信号,与种子生长适宜的压强值做比较,用增减配重铁来调整镇压力,在读取传感器,再调整,找到合适的压力进行作业.当作业一段时间后再读取传感器,看是否需要调整镇压力,再继续作业。

2.2播种机概述

播种机的功用是以一定的播量或株穴距，将其均匀地播入一定深度的种沟，覆以适量的细湿土，同时也可施种肥并适当镇压，有时还喷洒农药和除草剂，为种子发芽提供良好条件，以达到高产稳产，提高播种作业的劳动生产率，减轻使用者的劳动强度。

2.2.1播种机类型

播种机的类型很多，有多种分类方法。

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；

按牵引动力可分为畜力播种机和机引播种机，而机引播种机中，根据和拖拉机不同的连接方式，可分为牵引式、悬挂式和半悬挂式；

安排中原理可分为气力式播种机和离心式播种机。

2.2.2播种机主要结构及功能

目前国内外播种玉米、大豆、甜菜、棉花等中各作物的播种机多数采用精密播种，即单粒点播和穴播。

一般中耕作物精密播种机的结构如图2-1。

其组成分为以下几部分：

图2-1播种中耕通用机

1—种箱2—后支臂3—仿形机构4—主梁5—肥箱6—下悬挂点

7—仿形轮8—前支臂9—施肥铲10—开沟器11—划沟刀

12—排种器13—镇压弹簧14—覆土板15—镇压轮

（1）机架多数为单梁式。

各工作部件都安装其上，并支承整机。

（2）排种部件种子相和能达到精密播种的机械式或气力式排种器，包括可调节的刮种器和推种器。

（3）排肥部件包括排肥箱、排肥器、输肥管和施肥开沟器。

（4）土壤工作部件及其仿形机构包括开沟器、覆土器、仿形轮、镇压轮、压种轮及其连杆机构等。

有的精密播种机还配备施撒农药和除草剂的装置。

2.2.3总体配置

目前主要是与12-T5马力小四轮拖拉机配套，播种机自带悬挂提升装置。

每台（套）播两垄。

垄上播平播均可。

1）排种器的参数设计

用机械方法进行精量播种的排种器大多属于孔型孔式排种器。

根据种子的型状和尺寸等因素，设计出各种行孔或窝眼，用以播下每穴数量相等的种子。

型孔轮用硬塑料和金属制成，其直径常为120-180mm。

窝眼形状可设计成圆锥形、圆弧形或圆柱形。

本次设计的型孔轮为圆柱形。

表2-1型孔参数表

作物种类

玉米

大豆

高粱

型孔直径

8-24

9-11

6-9

型孔深度

6-12

6-8

4-8

每孔粒数

3±

1或4±

1

5-9

2）开沟器参数设计

开沟器要求入土性能好，开沟器能在2-10cm内调节入土深度。

（3）镇压轮：

镇压轮的压强要求0.3-0.5kg/cm2，要求转动灵活，不粘土。

镇压轮的宽度应稍大于苗幅宽，直径不可过小，否则转动不灵活，土壤易产生裂纹。

常取直径d=300-400mm，本次设计的镇压轮直径为250mm；

宽度为125mm。

（4）镇压弹簧参数设计：

要求为0.3-0.5kgf/cm2

镇压轮与地面的接触面积可初步估计为：

S=30×

170=5100mm2。

所需压力N=（0.03-0.05）×

5100=153-225N

受力图如下：

其中：

F：

弹簧作用力

N：

镇压轮接触地面的压力

AC：

弹簧作用点与支点距离

AB：

支点与镇压轮轴之间的距离

有AC=82cmAB=185mm由F×

AC=N×

AB可得：

Fmin=N×

AB÷

AC=153×

185÷

82=345.2N

因为镇压轮有自重，所以选用下述（表2-2）弹簧即可满足要求

表2-2弹簧主要参数

材料

材料直径

工作极限载荷Pi

65Mn

3mm

495（N）

圈数（n）

弹簧中径D2

Pt作用下单圈刚度变量Pia

12.5

14mm

1.585

节距

单圈刚度P/d

最大心轴直径Dmax

4.77

289.3（N/mm）

9mm

2.3我国精密播种机发展现状

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。

由于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。

因此，现代农业对精密播种机械的要求越来越迫切。

我国从80年代末便开始研制精密播种机械。

由于种子质量、整地条件、机械制造水平及机器价格等因素制约，我国80年代主要是推广半精量播种。

为适应农村生产责任制的要求，大量推广了小型单体播种机。

90年代以来，我国逐步推广精密播种机，有10多个企业生产了20多种型号的精密播种机。

精密播种机以作物种类分为玉米及大豆精密播种机、谷物（小麦）精密播种机、甜菜精密播种机；

以配套动力分为小型（5.8～13.2kw）、中型（16.2～36.8kw）和大型播种机（40.4kw以上）精密播种机；

以排种器形式分为机械式和气力式两大类精密播种机；

机械式中又可分为垂直圆盘式、垂直窝眼式、锥盘式、纹盘式、水平圆盘式、带夹式等形式精密播种机。

2.4精密播种机的发展前景

1）单粒精密播种机迅速发展

由于气力式播种机对种子尺寸要求不严，不需精选分级，容易达到单粒精播，而且通用性较好，又能适合较高速播种，因此使用气力式播种机越来越多。

为了达到单粒精播，提高株距均匀性，大多采用可精调的刮种器，将多余的种子清除掉；

为了降低投种高度，减小种子下抛速度与前进速度之间的相对速差，而设置导种轮或导种管。

但是，精密播种受高速作业的影响很大。

现有的精密播种机试验结果表明，一般作业速度在4～8km／h时，其株距合格率达80％以上；

而作业速度提高到11～12km／h时，株距合格率下降到60％以下。

可见高速精密播种机还有待进一步发展、完善。

2）播种机的通用性和适应性不断提高

大多数精密播种机都可以播多种作物，通过更换不同孔径的排种盘（轮）或排种滚筒，使排种器能适应多种作物种子的播种要求。

为了适应不同地区、不同土壤、不同整地条件的要求，大多数播种机上配有多种类型的开沟器（双圆盘式、滑刀式等）和镇压轮（橡胶轮、钢板冲压轮、铸铁轮、宽轮、窄轮等），供选用。

3）精密