玉米勺式排种器变速补种系统的研究

发布时间：2020-10-20 13:33

　　 中国是农业大国,玉米已成为中国第一大粮食作物,其在播种过程的精确程度直接影响到玉米生产的效益。本文针对目前玉米播种机在作业过程中出现的漏播以及人工补种不准确的问题,结合我国玉米播种的农艺要求,采用了检测实时补种的方式进行排种作业,从而降低劳动强度,提升生产效率和播种质量。本文针对国内常见的玉米精量排种器——勺式排种器设计了变速补种系统,该系统具有结构简单、成本低以及排种补种一体的特点,更适合我国国情。本文研制的变速补种系统是在勺式排种器偏离出种口20°位置进行提前检测,当发现漏播时进行提速越过空种槽达到补种的目的。该系统旨在降低漏播率,提高播种质量。主要研究如下:1、玉米籽粒物理特性研究。对久龙5号、九单57和郑单985三种品种玉米籽粒的三维几何尺寸、千粒质量、密度、含水率和静摩擦因数进行测定以及按三种玉米籽粒品种的平均几何尺寸归类为球形、锥形和矩形,为后续EDEM仿真分析提供基础参数。2、勺式排种器变速理论分析及仿真分析。本文基于勺式排种器的工作原理,对勺式排种器变速状态下的充种阶段和检测孔处籽粒进行动力学分析。通过EDEM仿真三个品种玉米籽粒的五个速度下的排种质量,并根据不同速度进行变速仿真,对比变速前后对排种质量的影响,为勺式排种器变速补种系统的设计提供理论依据。3、勺式排种器变速补种系统设计。确定变速补种系统整体方案并对其进行设计:传感器的选型、检测孔的设计、控制算法、传感器安装位置的确定以及系统硬件和软件的设计。4、变速补种系统的调试与试验研究。为保证变速补种系统可靠性,对变速补种系统进行调试及传感器精度试验;在JPS-12排种器性能检测试验台上进行装有变速补种系统的勺式排种器性能试验,并与原勺式排种器排种性能试验数据进行对比。研究表明:在装有变速补种系统的勺式排种器工作转速处于13.9~23.1r/min时,漏播率不超过1.4%,平均补种率达到89.95%,播种率达到98.6%。当工作转速为27.7r/min时,相较原勺式排种器漏播指数降低10.4%,补种效果最为明显。当工作转速达到32.3r/min时,变速补种系统因种子抖落现象严重而几乎无补种效果。在三种玉米类型中,久龙5号(球形)的漏播指数最低,郑单958(矩形)次之,九单57(锥形)最高。
【学位单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S223.24
【文章目录】：
摘要
英文摘要
1 引言
    1.1 研究的目的与意义
    1.2 国内外监测补偿系统研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 技术路线
2 玉米籽粒物理特性研究
    2.1 试验材料准备
    2.2 玉米籽粒物理特性
        2.2.1 籽粒几何特征
        2.2.2 籽粒千粒质量的测定
        2.2.3 玉米籽粒密度的测定
    2.3 玉米籽粒含水率的测定
        2.3.1 试验设备
        2.3.2 试验步骤
        2.3.3 试验结果
    2.4 玉米籽粒静摩擦因数的测定
        2.4.1 试验原理
        2.4.2 静摩擦因数测定结果
    2.5 本章小结
3 勺式排种器变速理论分析及仿真分析
    3.1 玉米精量排种器分析
    3.2 勺式排种器工作原理及理论分析
        3.2.1 勺式排种器结构特点和工作过程
        3.2.2 勺式排种器变速动力学分析
    3.3 基于EDEM勺式排种器变速仿真分析
        3.3.1 EDEM概述
        3.3.2 EDEM仿真流程
        3.3.3 仿真颗粒接触模型
        3.3.4 物理模型及仿真设定
        3.3.5 仿真参数及仿真过程
        3.3.6 仿真结果与分析
    3.4 本章小结
4 勺式排种器变速补种系统设计
    4.1 变速补种系统整体方案的确定
    4.2 变速补种系统的整体结构与工作原理
        4.2.1 变速补种系统结构
        4.2.2 变速补种系统工作原理
    4.3 检测孔的设计
    4.4 变速补种控制系统的设计
    4.5 变速补种系统硬件设计
        4.5.1 光电传感器模块
        4.5.2 LED显示模块
        4.5.3 步进电机驱动模块
        4.5.4 电源模块
    4.6 变速补种系统软件设计
    4.7 本章小结
5 变速补种系统调试与试验研究
    5.1 试验准备
        5.1.1 试验仪器及设备
        5.1.2 技术指标及数据
        5.1.3 数据处理及评价方法
    5.2 系统软硬件测试
        5.2.1 步进电机转速精度测试
        5.2.2 传感器检测精度试验
    5.3 漏播自补精度试验
    5.4 排种性能试验
        5.4.1 试验材料与方法
        5.4.2 试验方案
        5.4.3 试验结果与分析
    5.5 对比试验
        5.5.1 试验材料与方法
        5.5.2 试验结果与分析
    5.6 本章小结
6 结论与讨论
    6.1 结论
    6.2 讨论
致谢
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的学术论文


本文编号：2848747