玉米播种机播深和压实度综合控制系统设计与试验

发布时间：2022-02-08 21:29

　　提高玉米播深合格率和一致性,并保持适宜的压实度,可以确保种子和土壤的良好接触,从而促进玉米苗期生长,有利于提高产量。本文对播深和压实度控制过程进行了分析,通过实时调节施加在四连杆仿形机构上的液压力调节下压力,实现播深的间接控制,通过实时调节镇压机构处的弹簧伸长量调节镇压力,从而间接控制压实度。从播深和压实度综合控制角度出发,设计了播深和压实度电液控制系统,主要包括测控系统、液压系统和机械部分等。控制系统的阶跃响应测试结果表明:下压力控制系统的调节时间均值为2.69 s,稳态误差均值为91.5 N,超调量均值为22.95%;镇压力控制系统的调节时间均值为1.44 s,稳态误差均值为30 N,超调量均值为1.83%。田间试验表明,当设定播深为50 mm、目标下压力为3 000 N、目标镇压力传感器测量值为400 N、播种机作业速度为6～10 km/h时,电液主动调节方式下的播深合格率均值为91.33%,播深变异系数均值为8.98%,机械调节方式下的播深合格率均值为82.67%,播深变异系数均值为16.73%。基于电液主动调节方式的播种机的试验指标优于基于机械调节方式的指标。 

【文章来源】：农业机械学报. 2020,51(09)北大核心EICSCD

【文章页数】：12 页

【部分图文】：

下压力标定试验台

0 镇压力标定试验台

播深和压实度综合控制系统的结构框图如图1所示，系统主要由测控系统、液压系统及用于播深及压实度控制的机械部分组成。测控系统主要由车载终端、PLC控制器、下压力传感器、镇压力传感器和油压传感器等组成。其中，PLC控制器采用EasyController YW-RT2216，编程平台为Easybuilder，使用梯形图语言进行编程，配置一个A/D信号数据采集卡，采用北京科瑞兴业科技公司的K8512CAN总线模拟量采集模块，用于采集镇压力和下压力传感器的输出信号，并通过CAN总线发送给车载终端和PLC控制器。液压系统主要由电磁换向阀、比例减压阀、液压缸等组成。液压元件的选型与所需工作压力有关。由于目标下压力与土壤质地、水分条件、地表残留情况、地形、播种机速度等多种因素有关，较难确定适宜下压力值，本文参照俄亥俄州立大学FULTON团队关于下压力的农艺研究，在耕整地上播种时，当设定播深为50 mm，在四连杆仿形机构处施加450 N作用力时，播深变异系数较小，为5.1%[22]，其在农艺试验中采取的最大下压力水平为1 810 N[23]，考虑到免耕播种环境，本文拟在四连杆仿形机构处施加的目标作用力范围为600～2 000 N。选用SUN Hydraulics的直动式比例减压阀，其压力调节范围为0.7～7.75 MPa，对应电流控制信号为0～1 150 m A，综合考虑液压缸的工作压力和伸缩行程，确定液压缸的内径为32 mm，活塞杆直径为22 mm，缸筒长度为250 mm，行程为150 mm，可以提供的下压力范围为562～6 230 N，可以满足本文设计要求。

【参考文献】：
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本文编号：3615784