气动射种装置的设计

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件电磁铁电磁阀，控制电路等组成。用步进电机驱动排种器电磁铁和电磁阀分别控制射种元件中排种阀和电磁阀的开关控制电路实现步进电机电磁铁和电磁阀的协调动作，完成送种排种射种这工作过程同时通过修改程序来控制试验参数对射种元件中关键部件排种腔体喷嘴的设计采用理论分析结合实际的方法，得出合理的形状和尺寸。装置的工作原理是排种器排种后开启排种阀，种子落入排种腔体后关闭排种阀，开启电磁阀，种子随着高速气流通过喷嘴喷射而出，完成次射种。本论文首次提出了气动射种这新型的非接触式播种方式，经过理论上的深入探讨，开始气动射种装置的研发，旨在开辟气动射种这非接触式播种研究新领域，探索气动射种播种的机理和方法。关键词气动射种，播种方式，射种器，农业技术，播种器装国农村经济的调整和农业产业化区域布局的初步形成，以及农业向环保节水可可持续化发展的趋势，对农业资源的合理利用和播种机械的技术水平都有了新的要求。由于现代的农业播种机械是实现农业资源的持续合理利用的重要手段，因此世纪我国的农业播种机械的发展方向是发展有利于耕地资源保护的联合播种机械。播种联合作业是指在播种的同时，完成耕整地施肥喷洒液等作业，其优点是次可以完成多项作业，作业效率高，保证及时播种，提高产量，可以充分利用配套动力，节省能源，降低作业成本，与传统播种方法相比，联合播种的劳动消耗的作业费用约降低。发展有利于节水和水资源有效利用的播种机械随着全球淡水资源的匮乏，特别是我国属于严重缺水国家，发展节水农业具有深远的意义和广阔的前景。从年开始，农业部累计投资亿多元，建设了批旱作节水农业示范基地和行走式节水灌溉示范区，通过农艺农机生物工程等综合措施的应用，完成了批以坡改梯生土熟化农田工程集雨节水补灌等为重点的高标准基础设施建设，有效改善了旱区农业基本条件。农业部还在全国各地累计推广了水稻“浅湿晒”灌溉“坐水种”“行走式节水”施用抗旱保水剂地膜与生物覆盖等节水农业技术措施.亿亩左右，发展田间及大棚集雨节水和喷微渗灌等技术措施万亩。世纪我国农业发展将面临严峻的水资源供求矛盾的挑战。大力发展节水农业，实现我国农业可持续发展，已引起中央和各有关方面的高度重视。目前农业部已组织编制了全国节水农业发展规划年和西部地区节水农业规划年，对我国节水农业的下步发展展示了蓝图。发展能有效提高生产效率降低能耗的播种机械传统的播种装置和土壤直接接触，用播种机的开沟器现在土地表面开道沟，然后通过输种管利用种子自身的重力滑落到土壤中的这接触式播种耗能费时，开发研制新型的节能降耗的播种机械将成为必然。发展自动化智能化更高的播种机械。目前国外正在发展些新的播种技术，如日本提出适合蔬菜的静电播种，英国提出适合于蔬菜的液体播种适合于牧草的超音速播种，还有目前广泛应用的种子带播种等。例如液压等新技术在国外播种机的应用也日益广泛。美国塞科尔型气压式播种机用液压马达驱动风机东德型精密播种机装有供驱动排种锥体的液压马达，当地轮滑动时，液压马达启动，以保证排种锥体的转速与机器前进速度相协调，同时也用以操作开沟器的升降，在大宽幅的播种机上还用液压折叠机架，以便安全运输近年来，随着立体农业节水农业精细农业口号的提出，我国的农业机械装备的类型功能也在不断变化，应用领域压在逐年扩大。电子技术和计算机技术的发展以及先进的制造技术新材料的涌现，推动农业机械特别是播种机械向智能化和自动化的方向发展，使得原来传统机械本来无法作业的项目也逐渐实现了机械化。农业机械化技术自动化技术和智能化技术的相互补充相互促进，与生物技术起推动了播种机械化发展史的迅速前行。.机电体化与农业机械采用机电体化技术的农业机械，极大的改进了农业机械的质量和性能，使得农业机械更具智能化。目前，国外越来越多的播种机采用机电体化技术，提高了播种机的工作可靠性简化操作减轻劳动强度减少辅助时间提高劳动生产率。年，公司就在播种机上采用了光电传感器用于监视单行播种。年代，又采用了基于雷达的测速仪用来测量行走速度播种精度和谷物漏播的监视装置，利用微处理器控制肥料分配与喷灌，以及个液晶显示器用于显示发动机速度拖拉机滑移率行走速度和每小时的工作面积。美国年代中期研制出种播种机监视系统Ⅰ，该监视系统可以用于所有类型的播种机，包括谷物条播机气吸式播种机和蔬菜播种机。排种传感器和速度传感器传递数据，显示行工作正常同时显示播种面积速度每行播种量和粒距。并能实现故障报警。年，日本研制出套排种系统，该系统由圆盘式排种器和个周期性驱动电路组成，周期时间同种子和种道分离时间相致，种子在种道上的运输由电磁设备控制，这样种子被连续排至种沟。日本年代初又研制了套电磁操作的排种装置，用于电子控制的气力精播机。该系统由个高性能的电磁阀个数据采集与控制器和个排种器组成。该控制系统主要用于控制电磁阀的动作，排种性能可以根据种子下落间隔进行调整。试验室测试结果表明，该系统能保证较好的排种精度，调整排种参数更加容易，而且全面提高了播种机的使用效率。日本近年来在研究蔬菜播种机施肥和排种的排量自动控制系统，该系统首先获取地轮地转速信号，并根据这个信号控制排肥和排种轴地转速来控制排量。这样排种和排肥不受拖拉机速度地影响。年，波兰科学家开发了套型排种器地电子控制系统。该控制系统与播种机配套使用，也可以用于具有相同结构的其他播种机。该系统可根据工作幅宽地轮半径及不同机型进行编程。使用该系统可以提高工作效率，改进操作条件。国内精密播种机监控系统的研究起步较晚，主要是引进国外的产品。年山东农业大学研制了精密播种机工况自动监视及播种量数显系统中国农业大学近几年也将虚拟仪器用于农机控制检测对农机的各项性能进行控制检测。机电体化技术与播种机械的结合准确而精密的播种不但可以节省种子，节省田间移苗补苗所需要的劳动力，而且有利于作物生长，便于田间管理。在国外，不但玉米甜菜大豆等作物大量采用精密播种，而且部分传统的谷物条播也采用精密播种，据介绍准确而精密的播种可以比传统的播种方式增产。精密播种是种先进的播种技术，需要有更先进的排种送种的机械装置，更需要有精确度较高的控制系统。气吸式播种机对种子要求不严格，容易达到精密点播，作业速度也比机械式高，因此在玉米大豆棉花等作物的精密播种机上采用的越来越普遍。近几年来在农业新技术领域，随着旱作农业精准农业节水农业口号的提出，对播种机械提出了更高的要求。例如，它需要播种机械根据土壤肥力等条件的变化来决定不同的播种密度和不同的播种深度甚至更根据作物生长的需水量来来严格控制播种时水的用量。这种更具质量化智能化的播种要求都要求有精确智能的控制系统，和机械控制系统相比较，电气控制系统更能满足未来播种机械的需求，所以要进步提高精密播种质量，采用机电体化技术是开发质量化智能化农业机械的必由之路。所谓机电体化技术是由微电子技术计算机技术信息技术与机械技术结合而成的综合技术，般由以下几部分组成机械本体部分动力部分传感部分驱动部分执行部分控制及信息处理部分。近年来，由于计算机技术的迅速发展，电气控制元件的不断完善，大量的电气元件被广泛应用于农业机械，并且都达到了理想的预期目标。早在年代初，西方国家就开始将电子技术应用于农业机械的转速测量，联合收割机的损失监视速度控制，喷灌流速的测量等，并不断致力于降低产品造价改进工作性能及改善农业环境影响的研究。这类系统般包括传感器显示屏控制单元执行机构专家系统等。从目前农业机械的发展趋势看来，在未来的农业机械发展领域，机电体化技术将被广泛的应用于各种类型的农业机械，将使传统的农业机械发生质的飞跃。将极大的提高播种的质量，节省能源，提高劳动生产率。.气动射种研究现状刁培松教授根据我国现阶段对播种机械的高质量化智能化的要求，提出了气动射种这概念，目前在播种领域国内外还没有相关气动射种的研究。本研究将对气动射种的可行性进行了初步的研究，并初步对气动射种的各种基本因素，比如射种压力喷嘴大小高压气流的流速射种腔体的密封要求喷嘴离地面的高度等进行初步摸索，虽然气动射种属于比较先进的播种方式，较传统的接触式播种方式具有较多的优越性，但它尚处于理论探讨和试验阶段，仍需要投入更多的人力物力和财力进行更多的试验研究，以达到实际性的应用。.主要研究内容本课题综合了机械技术电子技术和控制技术，对气动射种领域进行初步研究，为播种方式提供种新的思路，所以研究的内容也仅仅是做初步的基础性研究。针对气动射种的特点设计套可行的机械试验性装置，并用本套装置进行试验研究。对具体的试验装置做出套便于修改的控制电路，实现对排种和气动射种的控制。实验装置用精密的电气化元件控制器控制排种和气动射种。精确度上达到了良好的预期效果进行具体试验，对本套装置的排种器进行排种试验，同时利用本套装置做气动射种的试验。找出射种深度和具体压力射种时间的关系，确定影响射种深度的参数，建立数学模型。根据试验结果找出本套装置需要完善的地方。如果本项研究的初步试验获得成功，将继续进行以下深入的研究研究种子的耐冲击和耐磨擦特性。种子在射入土壤的过程中，会受到强烈的冲击和剧烈的磨擦。播种质量要求，对种子的冲击和磨擦应当不影响种子的正常发芽和生长。影响对种子的冲击和磨擦的主要因素是射入速度和土壤的物理特性，在定的土壤条件下，对种子的冲击和磨擦取决于射入速度。通过理论分析和试验寻找出种子在定的土壤条件下，种子能够正常发芽出苗的最高射种速度。这个速度称为耐冲击速度，记为。实验研究满足直接射种的土壤临界状态的物理特性参数。例如当种土壤的物理特性参数优于临界特性参数时，则可以直接射种当种土壤的物理特性参数次于临界特性参数时，通过改善土壤的物理特性参数如耕松耕改变土壤含水量等实现直接射种。如果改变土壤的物理特性参数后，土壤特性优于临界物理特性参数，则可以直接射种，否则不能直接射种，要对种子进行防护处理。种子防护研究。对于不能直接射种的种子，应对其进行防护处理，提高其耐冲击和耐磨擦特性。射种器的基本形式与设计参数研究.本章小结本章主要介绍了国内外播种机的发展现状发展趋势，以及机电体化技术应用于农业机械的些情况。指出气动射种是种先进的非接触的播种形式，是对农业播种领域的另种尝试，并对它的研究现状和未来进行初步概述。第二章机械装置的设计.总体设计方案气动射种装置是将机械技术电子技术等技术综合应用于农业机械领域的种新型机电体化装置，可分为气动射种装置和电气控制两大部分。试验的基本过程分为控制步进电机排种电磁铁控制排种活塞送种和气动电磁阀控制高压气流射种三个部分。本套装置仅针对单粒种子进行试验，所以排种机构采用窝眼式排种器，用步进电机驱动窝眼式排种器排种。在试验过程中要实现送种和射种的高度协调配合，就必须有套精确的