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jx257
气动
装置
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ug
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【JX257】气动射种装置的设计【UG】,jx257,气动,装置,设计,ug
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in to be In a 9 (2006) 196209on in on of a 220022003), in 06%, in of no in at to by at in PR, +39 049 8272723; +39 049 M. 2005 of in L.):A M. , L. e 16, 35020 e 16, 35020 7 005; in 3 005; 9 005to of in to of a on of of 1994). in at at in to of of to et 1995)of to of at 2002) to be so be in In of an et 1976; 1985) 1971; et 1998) by et 1991a,b). In in to of is to of in to of of in on of to et 1983) to an in of et an 1995) be if a 2001). 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免耕播种机的性能取决于与实地情况有关的几个因素,包括类型和土壤表面相当数 量的残留物、开沟器的设计 (002)、被播种作物等。使用这些播种机的必须有很高的灵活性 ,以便各种各样的庄稼可能被用正确的方法播种在不同条件的区域内。在免耕播种的实践中,种子沟的特征起了重要的作用, 许多专家都指出 ,最重要的因素是调节发芽 ,如土壤基质潜力气温 (1976年 ,施耐德 )、播种深度 (阿莱西、 1971 马赫迪等 )等受土壤 /开沟器接触的影响。 特别是 ,为了保持固定的播种深度 ,在过去几十年期间,人们提出拉应 力 各种各样的类型拉杆来联结在开沟器和播种机具的建议。 例如 ,结合春天的播种体制, 最古老而简单的解决方法是不用总要保证播种深度一致 ,尤其是泥泞的土地里。 以平行拉杆来联结开沟器和播种机具是使上述要求得到巨大改善 , 因为它允许开沟器准确地跟随土壤表面外形前行。 许多免耕播种的种子区域的特征取决于类播种机上开沟器的类型和两种类型的中耕铲和圆盘铲的不同,中耕铲开沟器对土壤的破碎效果和减震器在土壤表面的效果大致相同 若播种后雨水较少 ,土壤干燥将会加速。在相似的情况 ,圆盘开沟器造成的在种子层之上的水分流失比中耕开沟器更为严重,虽然在湿粘土沟这种弊端很明显 . 人们普遍 认识到 ,对作物残留 (前作物 )的管理是世界上最重要的制约免耕播种的素, (卡特 ,1994 年 )样可能堵塞播种机,但是圆盘开沟器也许会导致 由此破坏不好的土壤 /可能和有毒的种子产生种苗效应 (000)它们的存在对土壤表面的些负面效应有限制作用象侵蚀和水土流失等 . 关于土壤和气侯条件 ,开沟器应达到这样几个目标 ,象播种均匀、隔和深度 - 适当的播种数量以保证土壤 /种子的良好接触,减少水分流失, 避免种子和肥料或废弃物接触和土壤压实,所有这些可能将阻碍作物根系生长。中耕开沟器对作物的幼苗出土和根系固定的影响尤其明显,特别是在地壳形成的土壤里,但这要比使用双圆盘开沟器的效果好的多。 免耕技术的改善是直接在作物耕地里实施的,并且逐步在各个行业里实现,但仍有大量的改进要进行单独的测试和仔细的评估。此外,很多这方面的资料指向开沟器 /土壤的相互作用,而不分析作物生长的影响。和土壤条件和技术参数对沟型及性质的影响要我们广泛的学习不同类型的开沟器,如深度和播种速度。然而,只有少数研究针对作物参数,他们普遍对秋季谷 物播种的研究,例如,乔德里和贝克 (1988)发现各种不同类型的开沟器导致大麦幼苗生长情况不同,即当大麦芽和根系重量因使用 (或锄头 (U 型槽 )和以前的开沟器不同而不同。 在这种思想框架内,这个研究的创新性评价表现在宽箭型开沟器由一个双挂钩机构连接在机架上,它对播种区域的土壤特性,作物幼苗出土和根系的早期生长起作用,这在意大利是很普遍的。 2. 材料和方法 设备描述 圆盘开沟器相比较,气动播种机上一种良好性能的新型宽箭型开沟器已经试制成功,并被马克思第 2代免耕播种机所使用。 如图 1所示。 图 1 (a) 前凿刀 ; (b) 旁铲刀 (c) 端铲刀 ; (d) 多行分种器 ; (e)平行连接支架 . 双翼型开沟器有一个竖直的轴线,前面有凿刀,后面有两个宽 18 厘米的铲,前面的在工作方向有轻微的角度,端铲垂直( 90度)向上,高 25毫米。前铲削去的土壤比后面的铲刀深 25子通过一个气动管道从中央容器运送给每一个播种机构,(让播种机承担一定的种子),虽然各种行距能够确定,在我们的试验田里 玉米的行距为 ,这是实验常用的行距。 双 翼型开沟器有一个刚性机架和一个可折叠的机构,刚性机架支撑前支架是播种机与拖拉机连接,后面两个低压轮子作为运输,折叠机构旨在尽可能的确保开沟器沿土壤断面行走。因为这个原因,它有 3个部分组成,每部分 弹性关节和刚性机架相连接,每个关节有 5 个开沟器,共 15 个排种器,它们用3个和平行连杆连动以确保它的稳定性,另外每个关节有前轮和后轮压紧。后者是工作时的重要组成部分,在这种播种机上,每节 10 个轮子,有 3 图 2 使用双翼型开沟 器的免耕播种机 (上 ) 和 使用双圆盘开沟器的免耕播种机(下) 使用双圆盘开沟器的播种机配备有 8组免耕设备,使用气动输种,工作宽度 6 米,这里使用的双圆盘开沟器有一个槽,圆刃铲刀,双圆盘组成,并与两个辊和后面的 开沟器要求将不同播种机的差异降到最小,虽然这并不完全可行,特别是当开沟器的设计很大不同时,尽管如此 ,以下这些参数 ,结果只集中区的种子工作 ,主要是受、轮子等机械部件的限制而非其他机械零件。 地实验 在意大利等 4 个初始条件不同领域的 (表 1)私人农场 进行为期 2 年(2002 5513 10e,晚间 8 时 )的测试。开沟器的作用影响了种子区些土壤物理性质,表层土壤的形态和作物幼苗的出土及根系的早期生长。 如表1所示。 表 1: 在 2 年的试验四个领域的最初的情况和土壤特征在 (大利 ). 年 2002 2003 试验田 A 试验田 B 试验田 C 试验田 D 以前作物 . . 覆盖作物 . . . . . . . . . . 壤分类标准 构 (0 10 cm 沙土地 沙土地 黏土地 淤泥地 沙子 (%)1 19 22 9 泥沙 (%) 21 20 53 55 土 (%) 58 61 25 36 土壤有机碳 2002年,黏质试验田 含有不同数量的有机碳,分别为: 在 2003 年,两块不同土壤结构的试验田,一块为沙质土壤(试验田 C)和一块沙质覆盖的黏质土壤(试验田 D),它们的有机碳的值比 2002 年更接近。根据 有土地按真空量分类。 观测 2002年 4 月 26日和 2003年 4月 15日种植并使用除草剂的玉米,双翼型开沟器和双圆盘开沟器的种植密度分别为 整不同播种机调整机构,可以将开沟器的种子密度降到最小,在一般情况下,至少在这项研究中,开沟器间的不同种植间距并不影响研究参数。 在本地的测试中, 1961 1990 年间的年平均降雨量为 1200 4 月份和 8月份下降了 6807%),年平均气温为 氏度, 8 月份最高气温为 24 摄氏度, 11 月份最低气温为 氏度。在 2003 年的作物循环周期,( 4 月 到 8月)平均气温较 2002 年高,和过去三十年相比降雨量低,而在 2002 年,情况恰恰相反,事实上 2002 年的降雨量为 1410作物生长期下降了( 46%) 650003年的降雨量为 966作物生长期下降了( 37%) 3623气温和降雨量一类的数据,由本地部门和环境保护协会提供。 对土壤物理性能和根系密度的观测实验实在玉米播种后 25 天且没有降雨的情况下进行的,这些数据由播种机的测量孔测得,和播种机构相比土壤参数受开沟器和镇压轮的影响。 种深度 在 2002和 2003年 ,分别出现 向前四和二 排 放置 的 五 个 播种排 ,每排一个苗木 。因此 ,总数为 20和 10个植物 , 这些 能完全地从土壤中生长出来 吗 ? 允许无叶绿素的长度量过。当深度的 系数变化 ,也就是,尺寸被认为是种子沉 淀的深度,那么播种深度 是有计划 的 ,在标准的偏离和理论上的深度之间的比 是 3,但在 地势 比较高 的 地 方这个参数的数值时能降低的。 苗出土 幼苗出芽率的计算是看在播种后的一段不同的时间内在一个 3 平方米的区域内 5 行种子的发芽率( 2002 年和 2003 年分别重复 5), 2002 年的计算是在播种后的 8、 10、 12、 14、 21、和 25 天内进行计算的, 2003 年的计算是在播种后 6、 8、 14、 19 和 25天内进行的。幼苗出芽率的百分比用来确定种子的最终出芽率, 出的时间和发芽率的方程式如下: Y=c 回归系数 C、 B、 M 和它们确定的曲线被列在表 2。图中表明系数最大值 Y(三)和时间 0米时的值(二)。 表 2. 回归系数 ( 描述的治疗过程中出现各种情况 实验田 开沟器 回归系数 R2 c b m A 双翼型开沟器 双圆盘开沟器 双翼型开沟器 双圆盘开沟器 双翼型开沟器 双圆盘开沟器 双翼型开沟器 双圆盘开沟器 床不平 开沟器对土壤的破碎是通过对播种行的( 2年内的重复 5次)种床不平度测量得到的。土壤断面的轮廓用黑色描绘在白色的 21厘米 *米)纸上,长的一边固定在土壤里由同样尺寸的镀锌金属支撑, 根据桑德拉的解释( 1998年),土壤的覆盖指数是根据种沟平度标准偏差估计的。例如:从薄片底部到黑色最低点的外形在播种作物行间隔 20 厘米宽的断面的标准偏差的测量值在 0 5厘米。 盖指数 覆盖指数 (是由数码照片检测到的作物残留物来确定的,该数码照片由奥林巴斯 2000摄象机在土壤表 面(两年重复 4次)一点围绕播种行固定区域 ( )内拍到的,播种行距可以随意设定。也可以在播种之前重复相同的次数。对作物残留值 (的估计被用来区分播种前后的土壤覆盖指数。 在把图像传送给电脑后 , 是一个虚拟的 25点珊格被下载到图象上, 因此能手动计算每一个节点是否有作物残留,相交点作物残留量用来确定土壤覆盖指数,根据 1988年的资料。 壤水分和土壤容重 在深 6厘米直径 8厘米中未被破碎的土核,在烤干至 105度且恒重后来确定土壤水分含量和土壤容重 003年是在播种 6和 8天内来提取 样本来确定土壤水分和土壤容重。 壤渗透阻力 在两年内,用一个平伸的管状透度针来测试种沟的土壤渗透阻力,测试是在双圆盘开沟器和双翼型开沟器形成的种沟一侧每 1 5 厘米深的断面内重复测量3次,断面位置在靠近种行 1厘米处,在这两年内,三次测量得到的数据被作为以后播种的参考 (图 3) 。 图 3 双翼型开沟器种沟形状 (上左 ) 和双圆盘 (上右 ) 开沟器 和 草图表示 (下 )3:结果和讨论 种深度和幼苗移植 双翼型开沟器和双圆盘 开沟器在不同条件的土壤中的播种深度几乎相同,过去平均两年的播种深度分别为 别并不明显,除了在干燥的试验田 C 中,覆盖土明显比双圆盘开沟器要浅,( 开沟器间的播种深度的标准偏差差别并不明显, 此,深度均值接近,尽管比中耕铲开沟器和凿型开沟器的期望值低些。在传统文献的报道中,虽然情况如此。但在我们看来,双翼型开沟器完整的覆土系统的播种深度的深度值是可以精确提高的。 关于幼苗移植,双翼型开沟器比双圆盘 开沟器的推迟期明显可见,尤其在2002年,相差一天 试验田 A 验田 B 了观测 50%的幼苗出土情况。(图 4) 图 4 玉米发芽在四块不同土壤的时间进程 当移植延期明显时,也许部分原因就是由于过低的土壤容重和渗透阻力的下降,通过观察上面的用双圆盘开沟器播的种子,都使土壤直接接触种子。这是对以前作物研究结果的进一步支持,随没有推迟幼苗移植期但却降低了作物产量和在干旱土壤中播种机的压力轮得不到利用。 壤形态学的影响 表层的土壤破 碎因开沟器的不同和不同土壤的物理性能不同而有着明显的差别(表 3)。四块试验田的中,使用 双翼型开沟器的试验田的粗糙程度要比使用双圆盘开沟器的更高些,分别为 作为高于种沟平度偏差的证据。这种结果在所有的试验田里明显可见,它是由于两种开沟器的不同作业系统导致的。双翼型开沟器的前凿刀和端犁刀更大、更长,破碎和混合土壤的效果要比双圆盘开沟器好。 表 3不同开沟器对不同领域土壤的破碎效果的影响 试验田 双翼型开沟器 双圆盘开沟器 %) %) I (%) %) 种前 播种后 播种前 播种后 A 69 a 37 b 32 a a 75 a 68 a 7 a a B 79 a 54 b 25 b b 83 a 78 a 5 a a C 67 a 44 b 23 b b 81 a 77 a 4 a b D 67 a 41 b 26 b a 88 a 79 a 9 a a 1 a 44 b 27 A 82 a 76 a 6 B 双圆盘开沟器的土壤断面呈典型的 种结果导致的土壤不平在各个试验田中是很相似的,除试验田 C,试验田 C 有较低的种沟不平标准偏差, 由于圆盘盘的有限的冲击使的土壤水分很低(表 3)。虽然使用 双翼型开沟器的表面并非完全对称,表面的高低观察较为明显(图 5)。 图 5种沟的宽度和高度 然而 ,我们测量了在土壤坎坷上有些变化用不同的情况 ,低种沟不平标准偏差降低了土壤水分(试验田 C)(两种开沟器)和有机碳的高含量(试验田 B)(仅 双翼型开沟器 )(表 3),主要原因是由于 表土聚集体面积的大小。 两个开沟器的不同作业体制对土壤覆盖指数还有些影响(表 3),双圆盘开沟器并没有改变土壤表面所有作物残留物的数量,因此作物残留物仍然包含在土壤里面,播种前后的土壤覆盖指数分别是 85%和 76%。 前排凿刀导致作物残留物仍然残留在土壤中( 7%),土壤覆盖指数从 71%下降到 41%,有一种要超出种沟不平度标准偏差的趋势。 壤的物理特性和对根系生长的影响 不同的开沟器对不同土壤的破碎程度不同,并且希望上层 5 厘米处为湿度不同的土壤。尽管如此,两种开沟器在播种前后几小时内的测量值几乎相同。在2003 年,在播 种后 8 天内且降雨稀少的情况下,对试验田 C 和试验田 D 的土壤湿度的检测并不明显,尽管不能排除 0 5 厘米的土壤断面的差别,这表明作物残留物可用来保护土壤的水分流失,即使双翼型开沟器和双圆盘开沟器的土壤覆盖指数比较低。 开沟器的类型以不同的方式影响土壤容重,双翼型开沟器几乎使所有类型的土壤容重下降,试验田 7%,试验田 B 下降 20%,试验田 4%。 (图6) 在试验田 重并不确定, 双圆盘开沟器对这种土壤特性的影响较小,是土壤破碎小 图 6 一般而言,两种开沟器都降低了种区的渗透阻力,但在土壤的类型上有一定的差别。在 2002 年,两种试验田中有机碳的含量不同 即使它们有相同的黏质土质结构,在播种前不仅受土壤指数的影响而且受开沟器的影响。两种开沟器导致有机碳的含量明显不同(试验田 A 和试验田 B),例如,播种前渗透阻力和深度有关( 232均 0 5厘米),但播种后变化相当明显,两种开沟器有明显的不同,尤其在 0 3厘米处(图 7) 图 7 两种开沟器在 4 块土壤上层 5 厘米处的土壤渗透阻力 在平均 0 5 厘米处。使用双翼型开沟器渗透阻力下降 64%;而使用双圆盘开沟器仅下降 23%,并且使容重更低。在试验田 种前渗透阻力比试验田 A 降低了 ,开沟器的影响更低了,尤其是双圆盘开沟器。在 2003 年,在试验田 C 和试验田 D,和 2002 年相比,使用双翼型开沟器明显降低了渗透阻力(图) 鉴于使用双圆盘开沟器使土壤断面的特性曲线和播种前比较仅有一点变化。当渗透阻力的标准值较播种前有很明显的变化时,使用双翼型开沟器得到的特性曲线和所有试验田 3厘米初的渗透阻力相比下降明显,而在 2厘米处增加相当明显,它们的标准值变 成 1。(图 8) 图 8 使用两种开沟器的四块试验田在播种前的 土壤渗透阻力 这些情况表明:不同程度的平整性对播种深度的影响由端铲控制。根据土壤类型和水分湿度,双圆盘开沟器对渗透阻力的影响较标准值更不明显,有一种随深度增加其值降低的趋势。 图 9 使用两种开沟器的四块试验田的根系土壤容重 尽管双翼型开沟器使土壤渗透阻力在前 3厘米内下降,在几乎所有的试验田根系生长的长度和深度没有明显增长的信息被透露,这两种根系特征明显和两种确定的高度系数有关( 2002年: R2= 2003年: R2=出乎意料,在使用双圆盘开沟器的试验田 A 低于根系容积系数的值在顶层 5 厘米处被发现。(图 9)也许因为平整度的影响,它使一些根斜向生长,至少在初始阶段有一部分钻出了土壤容积。开沟器在 5厘米以下的深度对根系生长的影响并不明显,即使在其它两种土壤内,也要比正常深度减少,试验田 对于根系的直径,两种开沟器对在不同测试地和不同深度影响并不明显,尽管这种根系的特征受土壤物理特性的影响。例如:渗透阻力随开沟器的不同而不同。尽管如 此,在这项研究中也要求渗透阻力的值不能太高,不能超过 400验田 C,深度: 5厘米 )。 4结论 在意大利,对低环境影响和低成本的土壤耕作制的关注,使他们注重新型机器的设计,在这一项研究中,一种新型双翼型开沟器对土壤特性的影响和双圆盘开沟器对土壤特性的影响相比有明显不同。双翼型开沟器由一个平行连杆体系连接,在统一播种深度和清除作物残留物的土壤耕作中达到了较高的程度,它还影响渗透阻力和容重,虽然这些参数有所降低,但是仍然超过了双圆盘开沟器。它的平整性明显影响了播种深度,稍微降低了根系的生长及其生长方向 ,但对直径并无影响,在玉米生长 3个月的时候,在顶层 5厘米的黏土地中有少许的有机碳。各种沟的特性表现在两种开沟器在不同土壤中的稳定性,在某些情况下,由于某些特性的初始条件(例如水分减少、土壤容重等)的变化是明显的,尤其是双圆盘开沟器。 这些发现是一个少有的综合运用力学,物理学和土壤根系生态学的例子,它表示为了更好的了解农业机械的运作,应当考虑几个紧密结合的研究课题。 鸣谢 我们感谢克劳德在工业制图方面的帮助和加布里埃尔对英文所做的修改。 毕业设计 (论文 ) 气动射种装置的设计 学 院: 轻工与农业工程学院 专 业: 机械设计制造及其自动化 姓 名: 陈卫海 学 号: 0312103737 指导教师: 彭丽芳 刁培松 2007 年 6 月 致谢 30 致 谢 本 设计 是在导师刁培松教授和彭丽芳副教授的悉心指导下完成的。刁培松老师和彭丽芳老师渊博的知识、严谨的治学态度、为人师表的品格、孜孜不倦的进取精神和富于创新的科学精神,一直感染并激励着我,给我留下了深刻印象,并将使我终身受益。导师在学业上的教诲将是学生一生的精神财富,在生活上的关怀 ,学生将毕 生难忘。值此论文完成之际,谨向导师致以诚挚和深切的谢意! 近四年的大学生活,曾得到许多老师和同学的帮助,在此不胜感激。 特别要感谢课题组郭志东老师在毕业课题进行当中给予的指导和帮助。 最后,要感谢评阅、评议学士论文和出席学士论文答辩会的各位专家学者,感谢他们在百忙之中给予的指导和建议。谢谢 ! 陈卫海 2007 年 6 月 目 录 录 摘要 I 录 一章 绪论 1 课 题 的 提 出 及 意义 1 播 种 机 械 的 发 展 现 状 与 趋势 1 国内外播种机的发展现状 1 1 . 2 . 2 播 种 机 械 的 发 展 趋势 2 机 电 一 体 化 与 农 业 机械 3 1 . 3 . 1 机 电 一 体 化 技 术 与 播 种 机 械 的 结合 5 动射种的研究现状 6 1 . 5 主 要 研 究 内容 6 本章小结 7 第 二 章 机 械 装 置 的 设计 8 2 . 1 总 体 设 计 方案 8 装置总体设计 8 行走装置 的设计 9 目 录 射种装置 的设计 9 送种 机 构 的 设计 11 其它附属设备的设计、选择及注意事项 13 1 喷嘴 的设计 13 2 种箱 的设计 16 输种管 的设计 16 2 . 6 . 4 排 种 器 机 械 结构 16 本章小结 17 第三章 气动射种 装置的电路设计 18 控制 系统 概述 18 控制电路综述 18 步进电机 的选择 19 步 进 电 机 的 工 作 原理 1 9 步进电机的优点 20 3 . 2 . 3 驱 动 控 制 系 统 的 组成 20 步进电 机的应用 21 3 . 2 . 5 控 制 系 统 的 程 序 运行 2 3 电磁铁的选择和控制 24 电磁铁的选择 24 电磁铁 的 控制 24 选 择 和 控制 25 优点 25 目 录 V 选择 25 控 制 电 路 的 设计 26 本章小结 26 第 四 章 结论 27 结论 27 参考文献 29 致谢 30 39 摘 要 I 摘要 本研究的核心是气动射种,这是一种(与土壤)非接触式的播种方式。 为了进一 步探索 气动射种的可行性, 专门设计并试制了气动射种 试验装置。 气动射种试验装置由 机架、步进电机、射种元件、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、射种这一工作过程;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,完成一次射种。 本论文 首次提出了气动射种这一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一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 , 播种器装置 I he of is is of is is of of of on of of is as is a By to of to is no of of 第一章 绪论 1 第一章 绪论 课题的提出及意义 迄今农作物机械化播种基本都是由入土装置先入土再将种子播入土壤的 方式。由于入土装置与土壤直接作用,传统播种方式动力消耗较大,且不能适应近年来发展起来的多种先进农艺技术要求。 随着我国农村经济结构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、节水和可持续化发展的趋势,对农业资源的合理利用和农业装备的技术水平都有了新的要求,并且 多种先进农业播种技术也不断涌现, 机电一体化也技术越来越多的应用于农业机械领域。 近几年年来,传统播种方式已经不能满足飞速发展的农业新技术的 要求,在农业新技术领域,旱作农业、精准农业、节水农业都对播种提出了新的要求。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。这种更具质量化、智能化的播种要求靠接触式播种实现是及其困难的,因此,对非接触式播种机械的设计和研发成为必然。气动射种装置是设想利用高压气流在不影响种子发芽的损伤程度内将种子播种到土壤中去,省略了入土装置,降低了能耗。本设计设想希望能通过本次研究,开辟气动射种这一非接触式播种研究的新领域,并为以后的非接触式播种机械的开发和研制提供理论支持,如研制成功,必 将带来播种机械化领域的一场革命。 种机械的发展现状与趋势 内外播种机的发展现状 在国外: 目前国外精密播种机已达到相当完善的程度,在精密播种机上除了设有完善的整地、覆土、镇压及施肥、洒农药装置外,其排种装置多采用新的工作原理,包括各种气 吸 式排种原理与机械式排种原理,以保证单粒精密播种。另外,液压技术及电子技术也在播种机上得以应用。 20 世纪 80 年代,美国、澳大利亚、加拿大、法国等西方国家开始研制并广泛使用气力式精密播种机械,其中气流一阶分配式集排排种系统大量应用在谷物条播机上。 在国内 : 我 国的播种机以传统的谷物条播机为主,与小型拖拉机配套的播种机及畜力播种机目前仍占主导地位。全国有 500 家左右的企业生产播种机,其中第一章 绪论 2 只有 10 家生产与大中型拖拉机配套的播种机,与小拖配套的播种机和畜力播种机的产量已占到全国播种机产量的 90%以上。近几年,我国的联合作业播种机发展也较快,其机具主要有播种一 施肥 联合作业机、耕作 播种联合作业机、松土 施肥 覆膜 穴播联合作业机和施水 播种联合作业机等,目前又发展了铺膜播种联合作业机。 我国从 20 世纪 60 年代开始发展精密播种机械,过程经过了仿制、自行研制、到应用的发展 阶段。现在 精少量播种机具推广势头强劲,小麦精少量播种机和中耕作物精密播种机推广应用迅速。 种机械的发展趋势 随着我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 21 世纪我国的农业播种机械的发展方向是: 1、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,其优点是一次可以完成多 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 30%。 2、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 1996 年开始,农业部累计投资 1 亿多元,建设了一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,完成了一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 亩左右,发展田间及大棚集雨节水和喷、微、渗灌等技术措施 1000万亩。 21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( 2001)和西部地区节水农业规划( 2001),对我国节水农业的下一步发展展示了蓝 图 2。 3、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第一章 绪论 3 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。 4、发展自动化、智能化更高的播种机械。 目前国外正在发展一些新的播种技术,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 5000 型气压式播种机用液压 马达驱动风机;东德 A 697 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,与生物技术一起推动了播种机械化发展史的迅速前行。 电一体化与农业机械 采用机电一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一体化技术,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。 1966 年, 司就在播种机上采用了光电传感器用于监视单行播种。 80 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,以及一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 3。 美国 80 年代中期研制出一种播种机监视系统 ,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,显示某行工作正常;同时 示播种面积、速度、每行播种量和粒距。并能实现故障报警 4。 1982 年,日本研制出一套排种系统,该系统由一圆盘式排种器和一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一致,种子在种道上的运输第一章 绪论 4 由电磁设备控制,这样种子被连续排至种沟 5。 日本 90 年代初又研制了一套电磁操作的排种装置,用于电子控制的气力精播机。该系统由一个高性能的电磁阀、一个数据采集与控制器和一个排种器组成。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 6。 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 7。 1995 年,波兰科学家开发了一套 排种器地电子控制系统。该控制系统与 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 8。 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。 1996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。 电一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 10精密播种是一种先进的 播种 技术,需要 有更先进的
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