基于PWM电液比例控制的气吸式小麦精播装置设计与研究

发布时间：2020-04-30 04:57

【摘要】：精密播种和精准施肥是未来农业的发展方向,气吸式小麦精播机作为现有精播机中作业精度最高的播种机械,但仍然存在地轮打滑导致的漏种(肥)、拖拉机停车或掉头时变速箱动力输出停止导致的漏播以及电机转速较高时调节失控等问题。针对目前气吸式小麦精播机存在问题,以PWM电液比例控制的气吸式小麦精播装置为研究对象,对其运行机制和内在原理做了充分研究,建立了基于PWM电液比例控制系统模型和垂直双吸盘排种器几何模型,本文研究重点主要体现在以下三个方面。(1)PWM电液比例控制系统设计。通过自主设计液压站以及电液比例控制相关元器件的选取,设计了PWM电液比例控制系统。该系统以STM32为控制核心,实时采集拖拉机前进速度、排种排肥轴转速,结合PID控制算法,实时调节排种排肥轴转速,使其与拖拉机前进速度精确匹配,保证播种株距稳定性及施肥均匀性,并在播种施肥过程中通过触摸屏实时监控,实现气吸式小麦精播装置智能化控制。(2)PWM电液比例控制系统模型建立与仿真分析。根据自主设计的PWM电液比例控制系统,以排种驱动为研究对象,应用AMESim软件,建立基于PWM的电液比例控制系统模型,通过仿真试验验证电液比例控制系统设计的可行性以及液压元器件选型的合理性。(3)气吸式排种器DEM-CFD气固双向耦合仿真分析。通过Pro|Engineer软件和STAR-CCM+软件分别建立排种器几何模型与小麦颗粒模型,通过STAR-CCM+软件,分别以压力优先控制和转速优先控制对垂直双吸盘排种器排种性能进行了仿真分析。试验结果表明:通过仿真试验得到,排种轴转速为70 r/min,气吸室压力为-2.5 kPa时,排种器排种效果最佳,在样机试验中仿真结果得到进一步证实。根据样机播种施肥试验分析,发现当PWM电液比例驱动控制排种排肥轴时,其转速响应时间快,运行平稳,排种稳定性变异系数小于2.95%,排肥稳定性变异系数小于3.99%。
【图文】：

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图 1-2 法国库恩公司 Maxima2 气吸式精播机Fig.1-2 Maxima 2 air-suction precision seeder of French Kuhn Company司生产制造的 4 行、6 行和 8 行气吸式精播机，如图 1播种需求选择相应产品，其产品质量高，通用性强，可精播机采用单粒精播方式，小麦下落高度降低，播种精的 Maxemerge planters 系列高速气吸式精播机（Karaye 种型号，各型号之间具体较好互换性和通用性，降低了式精播机采用了性能高、噪音低的液压驱动风机装置，风机转速，来适应不同作物与不同风压的播种要求，大，2011）。纪后，德国哈西亚公司生产制造了气吸式精播机，功能镇压覆土、喷洒药剂等一体化作业，该精播机排种器中

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图 1-3 阿玛松公司 ED 系列单粒气吸式精播机Fig.1-3 Amazon ED series single-grain air-suction precision seeder国家采用液压驱动精密播种技术发展十分迅速，，并与卫星，实现了农业机械的自动化和智能化（谭元昊，2018）。如美动风机的气压式精播机；东德 A-697 型液压马达驱动排种地轮打滑时启动，保证排种锥体转速与机具前进速度一致升降，同时在宽幅精播机上可以用液压折叠机架，增加了运达国家气力式精播机的风机及排种排肥驱动方式来看，国外动力输出轴驱动外，还可用液压马达驱动，并且气力式精播驱动、电机驱动代替传统地轮驱动（许剑平，2011）。气力其液压动力来源主要有两种方式，一种是直接利用拖拉机液
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S223.2

【参考文献】