電力驅(qū)動(dòng)播種機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

李洪剛，趙新天，李正強(qiáng)，張振濤

（1.吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院，吉林長(zhǎng)春130021；2.沈陽航空航天大學(xué)，遼寧沈陽 110136；3.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，吉林長(zhǎng)春 130117）

電力驅(qū)動(dòng)播種機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

李洪剛1，趙新天1，李正強(qiáng)2，張振濤3

（1.吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院，吉林長(zhǎng)春130021；2.沈陽航空航天大學(xué)，遼寧沈陽 110136；3.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，吉林長(zhǎng)春 130117）

本文針對(duì)播種機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)在工作過程中存在的鏈條脫落、拉長(zhǎng)斷裂等傳動(dòng)系統(tǒng)問題，以研究電力驅(qū)動(dòng)式精密播種裝置和變量調(diào)節(jié)系統(tǒng)為核心內(nèi)容，開發(fā)新型播種機(jī)械，使機(jī)電結(jié)合在播種機(jī)械方面得到進(jìn)一步應(yīng)用。

傳動(dòng)系統(tǒng)；電力驅(qū)動(dòng)；同步傳動(dòng)

1 研究背景

國(guó)外從20世紀(jì)80年代開始將電子信息技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)中［1］，如美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)研究出一種播種機(jī)運(yùn)用光電傳感器系統(tǒng)能夠快速測(cè)量排種間距［2］；法國(guó)研制的NODET氣吸式報(bào)警裝置播種機(jī)，其是一種機(jī)械式報(bào)警裝置，由彈簧壓片碰撞金屬部件發(fā)聲報(bào)警；英國(guó)斯塔赫5870-12精密播種機(jī)和前蘇聯(lián)發(fā)明的CynH-8型播種機(jī)都采用電子監(jiān)視式［3-4］。國(guó)內(nèi)對(duì)播種機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究起步較晚，主要有中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)測(cè)試中心的丁至成教授，研制了基于單片機(jī)的排種均勻度檢測(cè)儀［5］，此裝置專門針對(duì)播種均勻性進(jìn)行檢測(cè)，包含多種外圍設(shè)計(jì)電路，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但精準(zhǔn)度較高。電動(dòng)施肥裝置在播種機(jī)上已經(jīng)得到一定應(yīng)用，其技術(shù)和結(jié)構(gòu)趨于成熟，但在調(diào)節(jié)方面仍為有級(jí)調(diào)節(jié)。電動(dòng)排種裝置及相關(guān)配套電子信息控制系統(tǒng)，雖有人提及，卻沒有進(jìn)行縱深研究或者相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用。

2 關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1電力驅(qū)動(dòng)排種器技術(shù)

以拖拉機(jī)電瓶為電源，通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)排種器轉(zhuǎn)動(dòng)，完成排種過程。排種器的工作阻力與其結(jié)構(gòu)和排種方式密切相關(guān)，因大小不同，空轉(zhuǎn)和負(fù)載狀態(tài)下差別也很大，其關(guān)鍵是步進(jìn)電機(jī)的輸出扭矩與排種過程所需扭矩的匹配，步進(jìn)電機(jī)的連續(xù)使用時(shí)間和使用壽命。

2.2同步轉(zhuǎn)動(dòng)的信息傳送技術(shù)

通過監(jiān)測(cè)配套拖拉機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)排種器、排肥器的同步轉(zhuǎn)動(dòng)（詳見圖1）。由轉(zhuǎn)速傳感器1實(shí)時(shí)采集播種機(jī)工作地輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，將信號(hào)傳遞給主控芯片，主控芯片依據(jù)轉(zhuǎn)速檔位算出播種盤的期望轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速傳感器2采集播種轉(zhuǎn)盤的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)速度信號(hào)傳遞給主控芯片，主控芯片對(duì)播種轉(zhuǎn)盤的播種轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比，以差值的正負(fù)確定播種盤應(yīng)該降速還是加速，以差值大小確定由電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)給電機(jī)的脈沖量。

2.3電子信息控制技術(shù)

通過分析所使用播種機(jī)在作業(yè)時(shí)地輪每行走一圈所產(chǎn)生的位移、排種器每轉(zhuǎn)一圈的排種粒數(shù)和傳動(dòng)比之間的關(guān)系，計(jì)算出株距調(diào)控的理論公式，實(shí)現(xiàn)實(shí)際株距與理論株距相接近的數(shù)字輸入無極調(diào)節(jié)。

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，模塊化設(shè)計(jì)、信息化技術(shù)、智能化控制在結(jié)構(gòu)和功能上能夠更加廣泛和充分的應(yīng)用到玉米精密播種機(jī)械領(lǐng)域。本文研究的電力驅(qū)動(dòng)播種機(jī)在結(jié)構(gòu)上，省去了機(jī)械式鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)，優(yōu)化了整機(jī)結(jié)構(gòu)，為其他工作部件的合理布局創(chuàng)造了更大的空間；在功能上避免了機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)在作業(yè)過程中產(chǎn)生的鏈條斷裂、拉伸、脫落等現(xiàn)象對(duì)播種質(zhì)量造成的影響，并實(shí)現(xiàn)了播種株距的無極調(diào)節(jié)；在技術(shù)上開發(fā)了驅(qū)動(dòng)、調(diào)整方面的可編程控制技術(shù)，是機(jī)電結(jié)合技術(shù)的體現(xiàn)，是實(shí)現(xiàn)玉米種植技術(shù)機(jī)電一體化發(fā)展方向的重要?dú)v程。

圖1　電力驅(qū)動(dòng)排種器工作流程圖

［1］VVatts.C.W.Mobile instrumentation and date processing system for testing field machinery［J］.JSAM，1996：405-4.09.

［2］陸黎，胡建平.精密播種機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及創(chuàng)新研究［J］，農(nóng)機(jī)化研究，2005（02）：13-15.

［3］中國(guó)農(nóng)機(jī)院.外國(guó)四種排種器室內(nèi)性能試驗(yàn)報(bào)告［R］. 1979，11.

［4］張波平.蘇聯(lián)播種機(jī)械技術(shù)考察報(bào)告［R］.中國(guó)精密播種機(jī)械聯(lián)合體，1991，10.

［5］丁至成，吳建軍.PLG排種均勻度檢測(cè)系統(tǒng)的研究與試驗(yàn)明.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1996，12（02）：116-121.

S223

ADOI編號(hào)：10.14025/j.cnki.jlny.2016.16.012

李洪剛，吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院，高級(jí)工程師，研究方向：農(nóng)機(jī)研究。