气动射种装置的设计答辩PPT

气动射种装置的设计,陈卫海,主要设计内容,气动射种机械装置设计,了解、查询相关资料（了解本课题的目的、意义；翻译相关外文资料，初步拟定设计方案）,三维制图,总体方案设计,结论,车架装置的设计,机架装置的设计,控制系统的设计,控制元件的选择,控制电路的设计,射种装置的设计,学习UG三维制图软件,初步制作气动射种装置的三维造型,一、总体方案的拟定,工作循环流程为：PLC控制步进电机排种开启排种阀关闭排种阀开启电磁阀气动射种关闭电磁阀步进电机排种，重复上述循环。总体设计方案如图所示,二、气动射种机械装置的设计,1.车架装置的设计 车架装置是推动播种装置前进以保证连续播种，因本射种装置为初步的实验装置，故暂手推地轮装置，利用四个地轮和人的动力前进播种,2.机架装置的设计,机架装置用来放置各种射种器部件，如排种腔体 、牵引电磁铁等射种部件。机架总体结构图如下,3.射种装置的设计（1）送种腔体采用玻璃钢加工而成，选材的原因是玻璃是一种透明的材料这样在具体的试验过程中可以方便的观察种子在排种腔中的运动状态，可以方便的调节具体的参数如：排种时间、压力等来控制排种 （2）较好的密封 （3）排种部分要顺利的将种子排入排种腔体，而不会被排种活塞带回 （4）排种活塞排种后迅速复位并将腔体密封,压板,喷嘴,排种活塞,气动电磁阀,螺杆,排种腔体,接头,3.1 射种器的设计机理,1、由于试验对象绿豆的直径最大为3mm，为了保证种子能顺利地排出腔体，所以若要种子落在射种腔里，就需要射种腔的直径D与排种阀的直径d之差：D-d3mm,2、考虑到气体管道截面突然扩大而造成的损失：就要尽量缩小两个截面之差。下图为在截面突然扩大时气体的运动情况,3、根据的努利方程、动量方程和连续方程得出能量损失：,其中 为突然扩大局部阻力系数，v1、v2为在两个截面的流体速度。其中 是一个理论近似表达式，局部压力阻力系数仅与截面积之比有关。所以如果想要减少压力损失就需要缩小两个截面之差,4、初步方案拟定后，气动射种装置的三维模拟 初步方案拟定以后，首先使用UG三维造型软件设计出整个实验装置的零件（有些尽是外形相似， 如步进电机， 牵引电磁铁等），然后试用三维造型软件将个零部件组装， 模拟出初步设想的气动射种的实验装置，为以后的改进，绘图，提供方便。装配后的三维模拟造型如下图示,三、气动射种实验装置控制系统的设计 1、控制系统的设计 装置中的控制主要是对牵引电磁阀、步进电动机、二位二通电磁阀的通电、延时及断电的控制。初步应用PLC控制器进行控制，其控制流程图如下图所示。具体控制过程为：系统初始化，牵引电磁铁和步进电动机同时得电工作，通电延时5秒，电磁铁断电，延时5秒；二位二通电磁阀得电，延时2秒，电磁阀断电，一个循环结束，系统控制进入下一个循环。,2、控制系统的概述,根据装置的动作顺序，控制电路采取开环控制：直接对气动电磁阀和牵引电磁铁进行控制，同时对步进电机进行起停控制。具体的控制过程为：（1）步进电机的驱动轴转动一定的角度实现排种后停止，等待下一次的脉冲信号（2）牵引电磁铁通电吸合将种子排入射种腔中，然后断电复位；（3）气动电磁阀通电吸合实现一次射种后断电复位。一次射种完成后进入下一次射种循环。这是一个循环过程，期间并没有反馈信息，所以无论是软件还是硬件的设计都应该采取简单可靠的方式设计。从步进电机动作停止到送种电磁铁动作，中间需要有一段时间的延时，这样才能保证种子落入进种口。送种电磁铁的通电和断电之间也有延时，这个时间并不确定还需要具体试验过程中随时的调整，通过对试验结果的分析来确定最佳的时间，因为时间的长短关系到射种腔里面的气压大小的问题。电磁阀的通、断电延时也需要在试验过程中调整。,3、控制电路的设计 用控制器的CP、DIR、OPIR作为控制器的输出口，来实现对步进电机的控制，来实现步进电机的准确排种，用中间继电器KA1控制控制开启排种活塞的牵引电磁铁YA1，用中间继电器KA2控制气动电磁阀的开启、闭合，同时在控制电路中加入必要的安全保护环节，设计控制回路如下图示,四、结论,主要结论 本课题主要是对气动射种这一非接触式播种方式进行研究，力图在播种机械的设计上开辟一个新的研究领域，实现由传统的接触式播种向非接触式播种的转变。这项技术将对播种理论及播种机械的研究方面产生开拓性、创新性的意义，将对以后的质量化、智能化的农业机械发展产生深远的影响。本论文主要对此进行基础性的研究，主要完成了以下工作：,（1）对影响气动射种的因素进行初步的预测。通过讨论分析找出影响气动射种的主要影响因素如：土壤条件、高压气流的压力、射种的时间射种的深度等。（2）在总体方案拟定以后，利用UG三维造型软件初步模拟出气动射种实验装置的总体结构，为以后对装置的制造和改进提供方便。（3）为了准确的控制送种、排种、射种等动作，选用PLC作为控制核心部件，对机械装置中的步进电机、排种电磁铁、电磁阀的动作进行精确控制。（4）针对气动射种非接触播种的特点，设计并制造一台气动射种试验装置，特别是对排种腔体、喷嘴等关键部件的设计进行了相应的理论分析，在对腔体的密封效果方面进行了仔细反复的如选材，在气动电磁阀的选择上进行了反复的推敲、思考，在装置整体的设计方面努力做到了可靠、紧凑以及美观。（5）在总体设计初步完成后，又对实验装置的进行不断的改进，力求使装置更简洁、更美观，装置的简化使其可以在以后的实验过程中对装置中某些部件进行方便的维修、更换。,由于时间短促、有限，对气动射种播种的研究仅限于初步的研究，有许多工作还没有完成： （1）装置的局限性：本套试验装置的试验对象仅限于绿豆这一种种子，而对于其他的种子要重新设计相应的部件；在播种广度上仅限于单行播种，播种效率比较低。 （2）装置的自动化程度不够高，目前还需靠人力驱动 （3）实验装置中尚有许多不足之处有待在实验过程中根据实验的情况进行确定，例如：在不同土壤条件上所需气流的不同压力，射种深度、射种时间和高压气流的线性关系等。 （4）