播種系統(tǒng)設(shè)計及試驗研究【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀設(shè)計 全日制普通本科生畢業(yè) 論文 液壓控制變量播種系統(tǒng)設(shè)計及試驗研究 F F 生姓名 ： 學(xué) 號： 年級專業(yè)及班級： 指導(dǎo)老師及職稱： 提交日期： 20* 年 5 月買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 摘 要 1 關(guān)鍵詞 1 1 前言 2 論 2 國播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 3 內(nèi)外研究及應(yīng)用概況 4 究的意義 4 2 排種器的選擇 4 種器的技術(shù)要求 4 種器結(jié)構(gòu)設(shè)定 5 種器工作原理 6 種器工作特點(diǎn) 6 種器相關(guān)參數(shù)分析 6 種輪角速度和角轉(zhuǎn)速的確定 6 算每米播種的籽粒數(shù) 7 種輪上窩眼數(shù)的確定 7 3 播種機(jī)排種過程的影響與分析 7 響播種量的主要因素 7 具前進(jìn)速度的影響 7 種器類型的影響 8 種器轉(zhuǎn)速與排種實(shí)驗 9 4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計及其整體方案確定 10 壓系統(tǒng)設(shè)計要求 10 壓控制變量播種液壓系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容 10 壓系統(tǒng)組成 10 定液壓系統(tǒng)的壓力和流量 12 主要液壓器件選擇及其工作原理 12 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 量柱塞泵 12 壓馬 達(dá) 13 磁換向閥 14 流閥 14 5 控制系統(tǒng)的設(shè)計 14 制對象及要求 14 制裝置的硬件設(shè)計 15 片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng) 15 感器系統(tǒng)電路的設(shè)計 16 種量信號的輸入 17 制脈沖的輸出 19 流穩(wěn)壓電源 19 件編寫與調(diào)試 20 片機(jī)調(diào)頻 原理及實(shí)現(xiàn)步驟 20 表方式及表格數(shù)據(jù)的確定 20 制系統(tǒng)流程 21 統(tǒng)硬件抗干擾措施 23 電裝置 23 地線設(shè)計 23 耦電容配置 23 電耦合器 24 統(tǒng)軟件抗干擾設(shè)計 24 令冗余措施 24 件陷阱的設(shè)計 24 6 試驗 及分析 25 驗 設(shè)備 2 5 試驗材料 27 驗系統(tǒng)工作方法原理 27 種器排種性能試驗 27 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 種器排種均勻性分析 27 種器各行排量一致性分析 31 種器轉(zhuǎn)速與播量的關(guān)系 32 同轉(zhuǎn)速下播 量 的誤差分析 33 壓馬達(dá) 轉(zhuǎn)速驗證 34 驗結(jié)論 35 7 總結(jié) 36 題設(shè)計的優(yōu)缺點(diǎn) 36 題結(jié)論與討論 36 參考文獻(xiàn) 37 致謝 38 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 液壓控制變量播種系統(tǒng)設(shè)計及試驗研究 摘 要： 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是當(dāng) 今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新潮流，是由信息技術(shù)支持的根據(jù)空間變異，定 位、定時、定量地實(shí)施一整套現(xiàn)代化農(nóng)事操作技術(shù)與管理的系統(tǒng)，其基本涵義是根據(jù)作物生長的土壤性狀，調(diào)節(jié)對作物的投入 。 播種機(jī)工作性能的優(yōu)劣將直接影響到播種作業(yè)生產(chǎn)率及谷物出苗的質(zhì)量。對播種機(jī)來說，排種器是它的核心部件，它對播種的質(zhì)量起決定性作用。所以本文在對目前國內(nèi)外播種機(jī)排種控制系統(tǒng)進(jìn)行大量比 較分析的基礎(chǔ)上，研究設(shè)計了一種播種機(jī)排種自動控制裝置并且能夠?qū)崿F(xiàn)變量播種的裝置。本系統(tǒng)采用液壓馬達(dá)控制驅(qū)動排種器，可以通過調(diào)節(jié)閥塊來實(shí)現(xiàn)不同狀況下要求的播種量，液壓馬達(dá)和排種器轉(zhuǎn)速與播種機(jī)作業(yè)速度一致。 關(guān)鍵詞 ： 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè) ； 排種器 ； 液壓 系統(tǒng) ； 變量播種 is s of is of a of of is on of of On is it a in of So at in a of on of to of a to be of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 前言 論 中國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展日益成熟，一味依賴高能源投入提高單產(chǎn)的潛力越來越小。同時，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作為可持續(xù)農(nóng)業(yè)的有效發(fā)展模式，有利于提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)，高效利用資源，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，保護(hù)土地等農(nóng)業(yè)自然資源 ， 代表著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。 播種機(jī)械化是農(nóng)業(yè)機(jī)械化過程中最為復(fù)雜也最為艱巨的工作。播種機(jī)械面對的播種方式、作物種類、品種變化繁多，這就需要播種 機(jī)械有較強(qiáng)的適應(yīng)性和滿足不同植物要求的工作性能。必須在較短的播種農(nóng)時內(nèi)，根據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，將種子播到田地里去，使作物獲得良好的發(fā)育生長條件。播種質(zhì)量的好壞，將直接影響到作物的出苗、苗全和苗壯，因而對產(chǎn)量的影響很大。由于精密播種可以保證種子在田間最合理分布，播種量精確，株距均勻，播深一致，為種子的生長發(fā)育創(chuàng)造最佳條件，可以大量節(jié)省種子，減少田間間苗用工，保證作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。因此，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對精密播種機(jī)械的要求越來越迫切。 據(jù)統(tǒng)計，精密播種能比傳統(tǒng)條播增產(chǎn) 10 30然而目前采用的機(jī)械式排種裝置有時難以保證精密播種 的作業(yè)質(zhì)量。傳統(tǒng)播種機(jī)使用地輪驅(qū)動排種器，地輪阻力大，容易打滑。保護(hù)性耕作收獲后不翻耕，土壤表面至少有 30的殘茬覆蓋，秸稈和雜草使地輪的附著力減弱，地輪打滑更加嚴(yán)重，播種均勻性無法得到保證。另外，生產(chǎn)中精密播種機(jī)播種量的調(diào)節(jié)也比較困難，傳統(tǒng)的方法是經(jīng)人工計算后，手動調(diào)換不同的鏈輪或排種器，費(fèi)時費(fèi)力，而且此種調(diào)節(jié)是有級的，很難達(dá)到精密播種要求。針對上述問題，本 文研究了一種用于精密播種機(jī)的液壓 控制 排 種 裝置。 本文所研究的系統(tǒng)采用液壓馬達(dá)驅(qū)動排種 器 。為使液壓馬達(dá) 及排種 器 轉(zhuǎn)速與 播種機(jī)作業(yè)速度 一 致，系統(tǒng)采用智能控 制器 (單片機(jī) )測量播種機(jī)作業(yè)速度，并根 據(jù)測得的速度動態(tài)調(diào)節(jié)油泵的排量 實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)與作業(yè)行走速度協(xié)調(diào) 。由于地輪不再 作為驅(qū)動排種軸的動力，所受阻力較小，能準(zhǔn)確反映播種機(jī)的真實(shí)作業(yè)速度，故用速度傳感器測量地輪的轉(zhuǎn)速，從而得出播種機(jī)的作業(yè)速度。 國播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 我國的播種機(jī)市場以傳統(tǒng)的谷物條播機(jī)為主，與小型拖拉機(jī)配套的播種機(jī)及畜力播種機(jī)目前仍占主導(dǎo)地位。 最近幾年，我國的聯(lián)合作業(yè)播種機(jī)市場發(fā)展也較快，其播種機(jī)機(jī)具主要有播種 耕作 土 覆膜 播 種聯(lián)合作業(yè)機(jī)等， 目前又發(fā)展了鋪膜播種買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 聯(lián)合作業(yè)機(jī)。 我國從 80年代末便開始研制精密播種機(jī)械。其中較早的代表機(jī)型主要有22于種子質(zhì)量、整地條件、機(jī)械制造水平及機(jī)器價格等因素制約，我國 80年代主要是推廣半精量播種。為適應(yīng)農(nóng)村生產(chǎn)責(zé)任制的要求，大量推廣了小型單體播種機(jī)。 90年代以來，我國逐步推廣精密播種機(jī)。精密播種機(jī)以作物種類分為玉米及大豆精密播種機(jī)、谷物（小麥）精密播種機(jī)、甜菜精密播種機(jī)；以配套動力分為小型、中型和大型播種精密播種機(jī)；以排種器形式分為機(jī)械式 和氣力式兩大類精密播種機(jī)；機(jī)械式中又可分為垂直圓盤式、垂直窩眼式、錐盤式、紋盤式、水平圓盤式、帶夾式等形式的精密播種機(jī)。 播種機(jī)的類型很多，可以分為撒播機(jī)、條播機(jī)、點(diǎn)播機(jī)等等， 無論是 哪種播種機(jī)， 它們的共同點(diǎn)都有一個主要構(gòu)成部分 排種部件或排種裝置。所不同的，只是這個構(gòu)成部分 (排種裝置 )的簡易復(fù)雜程度懸殊而已。對這個構(gòu)成部分，在現(xiàn)代播種機(jī)上統(tǒng)稱為“排種器”。排種器是播種機(jī)的核心部件，是決定播種機(jī)特性和工作性能的主要因素。對播種機(jī)來說，其播種方式和播種的質(zhì)量主要取決于排種器，排種器是播種機(jī)的核心部件。多年來，國 內(nèi)外對播種機(jī)的研究改進(jìn)，其核心問題也是放在對排種器的設(shè)計研究上。排種器的種類很多，但按農(nóng)業(yè)技術(shù)的播種方式可以把各類排種器歸為三大類，即撒播排種器、條播排種器和點(diǎn) (穴 )播排種器。 內(nèi) 外 研究 及應(yīng)用 概況 精確農(nóng)業(yè) 在國外發(fā)展很快，技術(shù)體系逐漸完善，已經(jīng)成為主要發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)發(fā)展的前沿性研究領(lǐng)域 ， 變量播種技術(shù)則是其中重要一環(huán)。 目前 變量播種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的種類主要分為：電控機(jī)械無級變速器型、電控液壓馬達(dá)型、電機(jī)直接驅(qū)動型等三種類型。 國外對精密播種機(jī)控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用比較早，具有代表性的有美國 機(jī)上的電子控制系統(tǒng) 和法國 我國，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 施祖強(qiáng)等研究了排種器的轉(zhuǎn)速與排量的關(guān)系，得到了排種量與轉(zhuǎn)速存在一定的變化趨勢。劉忠軍等對斜槽輪式排種器工作長度對排量的影響進(jìn)行試驗，得出通過調(diào)節(jié)斜槽輪長度調(diào)節(jié)播量不如調(diào)節(jié)排種器轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)播量的均勻性好。袁文勝等提出了通過改變播種機(jī)前進(jìn)速度與排種器轉(zhuǎn)速的傳動比的方式來控制播種量的思路。 究的意義 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 我國當(dāng)前面臨農(nóng)業(yè)資源匱乏、農(nóng)田環(huán)境污染嚴(yán)重的問題，另外加入 此在我國實(shí)施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范和研究 工作具有重要的戰(zhàn)略意義，將大力促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，而精量播種技術(shù)的研究是其重要組成部分之一。它能 調(diào)動土壤生產(chǎn)力，以最少的或最節(jié)省的投入達(dá)到同等收入或更高的收入，并改善環(huán)境，高效地利用各類農(nóng)業(yè)資源，取得經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益 。 2 排種器的選擇 排種器是種子群體與植株個體之間的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，其前端是混沌的不定量集合散粒體，不具有個體屬性和農(nóng)藝栽培所必須的播種屬性，不能賴以出苗成長或收獲。只有當(dāng)定量分離的種子被先后有序的定植于土壤中特定的坐標(biāo)位置以后，種子才最終獲得了播種屬性。因此，排種器是播種機(jī)的核心和關(guān)鍵 部件。 種器的技術(shù)要求 排種器的技術(shù)要求大體上有以下幾個方面： 1. 排種器排種均勻穩(wěn)定，排種均勻性不受外界條件變化而產(chǎn)生嚴(yán)重影響。一臺播種機(jī)的排種量應(yīng)保持一致。 2. 不損傷種子。 3. 播種調(diào)節(jié)范圍要大。 4. 通用性好。 5. 工作可靠，不易堵塞。 種器結(jié)構(gòu)設(shè)定 排種器是播種機(jī)的核心部件，排種器的充、排種機(jī)理不合適直接影響播種質(zhì)量。因此排種器的結(jié)構(gòu)和充排種機(jī)理的研究始終是研究精密播種機(jī)的主導(dǎo)因素。目前國內(nèi)外理論上研究的排種器均達(dá)到了較高的水平，從機(jī)械式、氣力式到電磁振動式等都有較為成功的機(jī)型。但這三類排 種器又各有其優(yōu)缺點(diǎn)。機(jī)械式由于結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，排種精度較高而得到較為廣泛的應(yīng)用。但對種子尺寸要求較為嚴(yán)格，傷種率高，不適應(yīng)于高速作業(yè)；氣力式對種子尺寸要求沒有機(jī)械式嚴(yán)格，適應(yīng)于較高速度播種，種子損傷率低，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，氣密性要求高，噪音大，實(shí)際應(yīng)用于田間作業(yè)的機(jī)型不多，大多應(yīng)用于室內(nèi)工廠化育秧；電磁振動式具有排量穩(wěn)定，尺寸要求不嚴(yán)格，種子損傷率低，特別適合流動性差的種子，但排種均勻性差，造價高，工作環(huán)境的影響較大，不適宜于田間作業(yè)，大多也應(yīng)用于室內(nèi)工廠化育秧。 市場上現(xiàn)有的一些機(jī)械式排種器如外槽輪 排種器、組合內(nèi)窩孔精密排種器、 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 傾斜圓盤勺式排種器、多功能精密播種機(jī)排種器等均按“一器一行”設(shè)計，即一個排種器只能完成一行作物地播種，對于組裝到播種機(jī)上作業(yè)時實(shí)現(xiàn) 6行或更多 行的播種時，機(jī)組的寬度尺寸很大，每行排種器的播種量調(diào)節(jié)裝置不能同步調(diào)整，每行播種量不一致，播種量的調(diào)整不方便。另外，有的排種器無泄種裝置，某個 品種的種子播種完畢或每個工作日播種完畢，料斗中剩余的種子無法泄出，從而發(fā)生混種或浪費(fèi) 。 由于油菜籽粒形狀規(guī)則，為近似球形，且流動性較好，綜合各種因素，決定采用偏心輪型孔式排種器，結(jié)構(gòu)如 圖 1所示。偏 心型孔輪式排種器。主要由主軸、型孔輪、左側(cè)面板、平鍵、小齒輪、卡環(huán)、護(hù)種環(huán)、中間殼體、聯(lián)接螺釘螺 母、右側(cè)面板、壓板、壓板螺釘、毛刷、播種量調(diào)節(jié)插板、泄種板等組成。該排種器可完成三行油菜種子的播種工作，大大縮小了播種機(jī)組的寬度尺寸。為了方便某個品種的種子播種完畢或每個工作日播種完畢將多余的種子泄出，設(shè)置了一個泄種板，就可快速清除排種器內(nèi)的殘余種子。為了實(shí)現(xiàn)傳動的可靠性和播種的均勻性，設(shè)計了一對內(nèi)嚙合的直齒圓柱齒輪帶動型孔輪轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)充種和清種。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 1 排種器剖 視圖 種器工作原理 工作時，排種軸的動力經(jīng)過小齒輪傳動使內(nèi)齒型孔輪轉(zhuǎn)動。卸種插板以上空間內(nèi)的油菜種子在自身重力、離心力和種子間壓力的綜合作用下，進(jìn)入到內(nèi)齒型孔輪上的型孔并隨 內(nèi)齒型孔輪一起沿圖中所示方向逆時針轉(zhuǎn)動，部分種子在摩擦力、重力和離心力等合力的作用下滾落，還有部分種子被清種毛刷刷下，只留下型孔中定量的數(shù)粒種子經(jīng)過護(hù)種區(qū)運(yùn)動到護(hù)種環(huán)的條形開槽處靠自身重力下落，完成該排種器的一個排 種周期。 種器工作特點(diǎn) （ 1）結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊。 （ 2）增加了卸種板，使卸種操作更為簡單直接。 （ 3）動力傳遞中采用一對內(nèi)嚙合的齒輪傳動，進(jìn)一步提高了效率和傳動可靠性，延遲了使用壽命。 種器相關(guān)參數(shù)分析 對于此排種器，采用圓柱形通孔的窩眼，型孔的充種性能較好，且種子破損率較低。根據(jù)油菜栽培的農(nóng)藝農(nóng)作要求 ，條播油菜在株距一致時的產(chǎn)量最高，要求油菜籽單粒點(diǎn)播，但油菜籽較小，單粒排種難以實(shí)現(xiàn)，在此將設(shè)計每個窩眼可充兩粒種子，設(shè)定排種輪直徑為 100 的確定 根據(jù)地方標(biāo)注規(guī)定的雙低油菜播種的農(nóng)藝要求，行距為 300深 10文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 播種量為 據(jù)機(jī)械工程手冊的數(shù)據(jù)，點(diǎn)播時窩眼輪的線速度不宜超過 s。取播種行距 300種量為 種輪線速度按 種輪角速度 =v/r=s。排種輪角轉(zhuǎn)速 n=w/2 =s。 播種量為 距 300據(jù)油菜種子 1000粒質(zhì)量 501 0 0 0 67 （ 1） 式中 x 為單行 1m 距離上播種的油菜籽粒數(shù) ， x =35 種輪上窩眼數(shù)的確定 設(shè)計此排種輪與地輪的傳動比為 排種輪一個圓周上的窩眼數(shù)為N=35/=27,為了方便加工，取同一圓周 上窩眼的數(shù)目為 24個。 3 播種機(jī)排種過程的影響與分析 3 1影響播種量的主要因素 傳統(tǒng)的播種機(jī)是利用地輪通過傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動排種器，拖拉機(jī)的前進(jìn)速度改變 排種器的主軸轉(zhuǎn)速，達(dá)到播量與機(jī)具速度同步的目的。播種量與機(jī)具前進(jìn)速度基 本上成線性關(guān)系。當(dāng)機(jī)具速度發(fā)生變化時，排種器的轉(zhuǎn)速也隨著線性變化，單位 面積的播種量并沒有明顯的變化。然而精確農(nóng)業(yè)的作業(yè)要求是根據(jù)不同地塊的具 體情況，機(jī)具不同的前進(jìn)速度，實(shí)時改變播種量。所以排種器的驅(qū)動部分不能采 用傳統(tǒng)型的機(jī)構(gòu)。當(dāng)采用其他的執(zhí)行機(jī)構(gòu)代替地 輪驅(qū)動排種器時，播種機(jī)每公頃的播種量 Q(： Q= （ 2） q 單行排種器的排種量 (g v 機(jī)具前進(jìn)速度 (h)； B 播種機(jī)行距 (m)或單行排種器覆蓋的幅寬； N 排種器的個數(shù)。 從上式中可以看出，播種機(jī)行距或單行排種器覆蓋的幅寬 (B)與播種量成反比；機(jī)具的前進(jìn)速度 (v)與播種量成反比。實(shí)際機(jī)具速度可根據(jù)地輪傳感器測出，單行排種器的排種量 (q)在單位時間的排種量與總播種量成正比，此值可通過試驗獲得。因此，當(dāng)排種器不用地輪驅(qū)動時，對排種器的控制必須考慮機(jī)具前進(jìn)速度對播量的影響。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 排種器的種類很多，包括圓盤式、槽輪式、攪龍式等?？紤]到今后推廣應(yīng)用 和排種效果，采用了在國內(nèi)播種機(jī)上較多使用的外槽輪式。這種排種器的特點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)簡單，排種量較準(zhǔn)確、穩(wěn)定、排量調(diào)節(jié)方便。以下主要分析外槽輪式排種器 。 外槽輪排種器工作時，種子靠重力充滿槽輪凹槽并被槽輪帶著一起旋轉(zhuǎn)進(jìn) 行強(qiáng)制排種；處在槽輪外面的一層種子在槽輪外圓的撥動和種粒間的摩擦力作用 下也被帶動起來，其運(yùn)動速度從槽輪圓周線速度 V。逐漸向外遞減直至靜止層。 由槽輪強(qiáng)制帶出和帶動層帶出的種子直接掉入輸種管，然后經(jīng)開溝器而落入種溝 內(nèi)。 外槽輪排種器每轉(zhuǎn)的排量為： )( 021 nq （ 3） 式中： 1q 、 2q 排種器每轉(zhuǎn)強(qiáng)制層和帶動層的排量 (g)； d 槽輪 直 徑 ( L 槽輪的有效工作長度 ( Y 種子容重 (g， ； 0 種子對凹槽的充滿系數(shù)，可由實(shí)驗得出； 每個凹槽的端面積 (； t 槽輪凹槽的節(jié)距 (cm)t=zd 帶動層的特性系數(shù)或計算厚度 ( 由一式可以看出， d、響播種量的參數(shù)中 、是和種子類型有關(guān)系的。 101be (4) 帶動層與槽輪之間距離； 0b 比例系數(shù)，取決于種子尺寸、形狀、濕度、以及摩擦系數(shù)。 由 公式（ 4） 可知，帶動層計算厚度取決于比例系數(shù)0 由公式（ 2） 可以看出， d、實(shí)驗 所用的外槽輪式排種器： = d=6n=14，t=影響播種量的參數(shù)中 、0c、0是和種子種類有關(guān)系的。根據(jù)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 查得的資料大致推出一般小麥的 Y=800g/L， 式可以看出，影響播量的參數(shù)有兩個，一個是排種器的軸向長度 L，它與播種量成正比；另一個是排種器的轉(zhuǎn)速 n，是隨著轉(zhuǎn)速而改變的，轉(zhuǎn)速升高，播量增大。 （ 1） 試驗方法 試驗時，用調(diào)速電機(jī)同步帶動排種器排種軸轉(zhuǎn)動，由手持式數(shù)字轉(zhuǎn)速表測定調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速分別為 10、 20、 30、 .、 90、 100r/定試驗轉(zhuǎn)速后，自接種箱接種開始計時，連續(xù)接種 5質(zhì)量并計算得此轉(zhuǎn)速下排種器單位時間排量，重復(fù)試驗 20次取平均值作為試驗分析數(shù)據(jù)。 （ 2） 試驗結(jié)果與分析 試驗中得到的數(shù)據(jù)以轉(zhuǎn)速為橫坐標(biāo)，以單位時間排量為縱坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，將上述試驗數(shù)據(jù)描繪到該坐標(biāo)系中， 觀察試驗數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)呈線性趨勢，故用最小二乘法對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，建立其線性擬合曲線。 根據(jù)最小二乘法原理，設(shè)線性方程的形式為 y=a +數(shù) a ， 1） ()/(22 （ 5） 擬合的線性方程通常用決定系數(shù)來衡量其擬合程度，它是對 2個變量之間線性關(guān)系強(qiáng)度 的度量值，因此以擬合方程的決定系數(shù)作為排種穩(wěn)定性能的衡量標(biāo)準(zhǔn)。 2222 )()()( （ 6） 式中： x 排種軸轉(zhuǎn)速 ， r/y 每個轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的單位時間排量 ， g/x 排種軸的平均轉(zhuǎn)速 ， r/y 平均排量 ， g/n 樣本數(shù) ， n=20； R 線性方程的相關(guān)系數(shù)，其 平方為決定系數(shù) 。 通過最小二乘法計算公式得到轉(zhuǎn)速在 0 70、 0 80、 0 90、 0 100r/ 根據(jù)擬合曲線可知，在排種器轉(zhuǎn)速范圍為 0 100r/時的決定系數(shù)為 2R =因此，試驗分析得出，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到 100r/能保證排種器排量隨速度呈明顯線性關(guān)系，此時其轉(zhuǎn)速與排量之間的關(guān)系為買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 y=此，在后面的設(shè)計中我們可以通 過對排種器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的控制來實(shí)現(xiàn)對排種量的控制。 4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計及其整體方案確定 在分析國內(nèi)外播種機(jī)排種控制系統(tǒng)的產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，借鑒它們的成功經(jīng)驗， 根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品的現(xiàn)狀，以及現(xiàn)有的技術(shù)水平，以單片機(jī)為 控制 ， 以液壓系統(tǒng)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 設(shè)計了 一種 精密播種 機(jī)排種自動控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計中，結(jié)合實(shí)驗的實(shí)際需要，主要以油菜 免 耕播種機(jī)為研究對象。利用變量油泵 進(jìn)行排種器轉(zhuǎn)速控制， 通過 對電磁閥 的控制，實(shí)現(xiàn)油泵的不同排量，從而實(shí)現(xiàn)排種器的轉(zhuǎn)速控制 。排種器的軸向位移固定為最大值或定值時， 液壓馬達(dá) 驅(qū)動排種器主軸，實(shí)現(xiàn)播量變化。 工作時需通過速度傳感器采集機(jī)具前進(jìn)速度信號、直接讀取碼盤上要輸入的播種量，從而達(dá)到自動控制排種器的目的。 壓系統(tǒng)設(shè)計要求 （ 1）液壓回路應(yīng)滿足運(yùn)動要求，液壓泵，液壓馬達(dá)以及排種器之間應(yīng)匹配； （ 2）各液壓子系統(tǒng)工作過程互不沖突； （ 3）液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，便于維護(hù)。 壓控制變量播種液壓系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容 （ 1）根據(jù)變量播種工作控制要求，確定液壓回路的基本類型和參數(shù)； （ 2）確定系統(tǒng)壓力； （ 3）計算變量播種液壓系統(tǒng)的工作速度，以滿足工作精度的要求； （ 4）依據(jù)各系統(tǒng)的工作負(fù)載的阻力，計 算液壓泵，液壓馬達(dá)，排種器的理論參數(shù)，并以此作為依據(jù)選擇液壓元件。 壓系統(tǒng) 組成 液壓原理圖如下所示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1、變量柱塞泵 2、補(bǔ)油泵 3、 4、節(jié)流閥 5、彈簧復(fù)位油缸 6、溢流閥 7、8、過載溢流閥 9、液壓馬達(dá) 10、散熱器 11、過濾器 12、油箱 圖 2 液壓系統(tǒng)原理圖 2 液壓系統(tǒng)主要包括：變量柱塞泵 1， 補(bǔ)油泵 2， ，節(jié) 流閥 4，彈簧復(fù)位油缸 5，溢流閥 6， ，過載溢流閥 8，液壓馬達(dá) 9，散熱器10，過濾器 11，郵箱 12。液壓馬達(dá)后面連接著排種軸。 該液壓系統(tǒng)是一個 開 式回路。補(bǔ)油泵的作用是 提供 彈簧復(fù)位油缸的供油 ，實(shí)現(xiàn)對變量泵的變量控制。 通過對電磁換向閥的控 制調(diào)節(jié)油缸的位置，從而實(shí)現(xiàn)對變量柱塞泵排量的控制，從而實(shí)現(xiàn)對排種 器 轉(zhuǎn)速的變量控制，實(shí)現(xiàn)不同情況下排 種 的變量控制。 節(jié)流閥 4的作用是保證對彈簧復(fù)位油缸供油時平穩(wěn)進(jìn)行，減少液壓沖擊。 冷卻器 10的作用是對 整個回路中的 液壓油進(jìn)行冷卻，避免系統(tǒng)過熱。 過載溢流閥的作用是當(dāng) 排種器或 油路 卡住時，能夠?qū)崿F(xiàn)自動溢流，保護(hù)整個液壓系統(tǒng)和器件的安全。 該液壓系統(tǒng)的工作原理： 第一階段：排種器不工作階段 此階段是指播種機(jī)行走階段不需要排種時或者暫歇時，這段時間排種器不工作，這就要求液壓馬達(dá)無輸出。此時電磁閥 3和 7都處于中位，變量柱塞泵的輸出液壓油不經(jīng)過馬達(dá)直接流回油箱。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第二階段：開始作業(yè)階段 此階段包括定量播種和變量播種兩種形式。定量播種時，電磁閥 3不得電，電磁閥 7左位得電，馬達(dá)開始工作帶動排種軸定量播種 。變量播種時，電磁閥 3右端得電，閥體右移，補(bǔ)油泵和油缸接通，推動油缸右移，帶動變量 泵的斜盤，排量增大，排種器轉(zhuǎn)速增大，從而排種量也增大；電磁閥 3左端得電時，閥體左移，補(bǔ)油泵和油缸接通，推動油缸左移，帶動變量泵斜盤，排量減小，播種量也減小，從而達(dá)到變量播種的目的。 定液壓系統(tǒng)的壓力和流量 工作壓力的大小關(guān)系到系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)型，壓力選的偏低，則結(jié)構(gòu)尺寸大，質(zhì)量大，系統(tǒng)所需流量也大；壓力選得偏高，則對元件的制造精度和系統(tǒng)的使用維護(hù)要求較高，并使容積效率降低。通常情況下，工作壓力的選擇采用類比法，按主機(jī)類型來選擇。 根據(jù)排種器排種時排種軸受力的大小，同時參考液壓缸，液壓泵，液壓馬達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)， 所以選擇系統(tǒng)壓力為 10統(tǒng)壓力確定后，調(diào)整液壓回路中的溢流閥壓力使之與系統(tǒng)壓力相適應(yīng)。由液壓系統(tǒng)的壓力計算： 160000 （ 7） 其中： P 系統(tǒng)功率， Q 液壓系統(tǒng)流量， L/ P 液壓系統(tǒng)壓差，1 液壓系統(tǒng)效率 ,柱塞泵取 由公式 （ 7） 得 Q= 160000 L/實(shí)際流量 ： Q； （ 8） 式中： K 回路泄露折算系數(shù)，通常取 K=里取 K=入數(shù)據(jù)Q=主要液壓器件 選擇 及其工作原理 變量柱塞泵的壓力油經(jīng)泵體、泵殼變量殼體中的通油孔通 過單向閥進(jìn)入變量殼體的下腔，當(dāng)拉桿向下運(yùn)動時，推動伺服活塞向下移動，伺服閥的上閥口打開，變量殼體下腔的壓力油經(jīng)變量活塞中的通油孔進(jìn)入變量殼體上腔，由于上腔面積大于下腔，液壓力推動活塞向下運(yùn)動，帶動銷軸使變量頭繞鋼球中心旋轉(zhuǎn)，改變買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 變量頭的傾斜角（增大），柱塞泵的流量隨之增大。反之拉桿向上運(yùn)動，變量頭的傾斜角向相反方向變化，泵的流量也隨之變化。當(dāng)傾斜角度變至零以后，則變量頭向負(fù)偏角方向變化，液流產(chǎn)生換向，泵的進(jìn)出油口變換。 這里選擇 泵具體參數(shù)為：最大轉(zhuǎn)速 1800r/高壓力 25溫范圍 排量 15ml/r,近似質(zhì)量 有公式計算： N= 1 16 q Q r/ （ 9） N 液壓泵轉(zhuǎn)速 Q 泵的輸出流量 1q 液壓泵的排量 1 液壓泵的容積效率 壓馬達(dá) 從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)來看，液壓泵與液壓馬達(dá)是可逆工作的 液壓元件 ，向任何一種液壓泵輸入工作液體，都可使其變成液壓馬達(dá)工況；反之，當(dāng)液壓馬達(dá)的主軸由外力矩驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，也可變?yōu)橐簤罕霉r。因為它們具有同樣的基本結(jié)構(gòu)要素 但是，由于液壓馬達(dá)和液壓泵的工作條件不同，對它們的性能要求也不一樣，所以同類型的液壓馬達(dá)和液壓泵之間，仍存在許多差別。首先液壓馬達(dá)應(yīng)能夠正、反轉(zhuǎn)，因而要求其內(nèi)部結(jié)構(gòu)對稱；液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速范圍需要足夠大，特別對它的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速有一定的要求。因此，它通常都 采用滾動軸承或靜壓滑動軸承；其次液壓馬達(dá)由于在輸入壓力油條件下工作，因而不必具備自吸能力，但需要一定的初始密封性，才能提供必要的起動轉(zhuǎn)矩。由于存在著這些差別，使得液壓馬達(dá)和液壓泵在結(jié)構(gòu)上比較相似，但不能可逆工作。 根據(jù)要求，排種軸的轉(zhuǎn)速在 30高速時的轉(zhuǎn)速選擇液壓馬達(dá)，查液壓設(shè)計手冊，根據(jù)排種軸的尺寸，選擇 有公式可以進(jìn)行如下計算，液壓馬達(dá)的排量： 高速時 0 970 低速時 m i n/ Q 泵 的輸出流量 1 泵至馬達(dá)的容積效率，取 馬達(dá)的容積效率，壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩 ： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 高速時 M= 低速時 M= 0 0 而根據(jù)計算得到馬達(dá)的理論計算參數(shù)：排量 209r 最大 扭矩 143N/m，比較后，選擇 磁換向閥 電磁換向閥是用電磁鐵的推力來推動閥芯運(yùn)動以變換流體流動方向的控制閥，簡稱電磁閥。電磁換向閥有滑閥和球閥兩種結(jié)構(gòu)，通常所說的電磁換向閥為滑閥結(jié)構(gòu)，稱球狀或錐狀閥芯的電磁換向閥為電磁換向座閥，也稱電磁球閥。 電磁換向閥的品種繁多，按其工作位置數(shù)和通路數(shù)的多少可分為二位三通、二位四通、三位四通等；按其復(fù)位和定位形式可分為彈簧復(fù)位式、鋼球定位式、無復(fù)位彈簧式；按其閥體與電磁鐵的連接形式可分為法蘭連接和螺紋連接；按其所配電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式 可分為干式和濕式，每一類又有交流、直流、本整等形式，而且所需電源電壓又有好多種，因而在其結(jié)構(gòu)上存在很多差別 。 流閥 是 一種液壓 壓力控制閥 。在液壓設(shè)備中主要起定壓溢流作用和安全保護(hù)作用。定壓溢流作用：在定量泵節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，定量泵提供的是恒定流量。當(dāng)系統(tǒng)壓力增大時，會使流量需求減小。此時溢流閥開啟，使多余流量溢回油箱，保證溢流閥進(jìn)口壓力，即泵出口壓力恒定（閥口常 隨壓力波動開啟） 。 安全保護(hù)作用：系統(tǒng)正常工作時，閥門關(guān)閉。只有負(fù)載超過規(guī)定的極限（系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力）時開啟溢流，進(jìn)行過載保護(hù)，使系統(tǒng)壓力不再增加（通常使溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)最高工作壓力高 10 20） 。 實(shí)際應(yīng)用中一般有：作 卸荷閥 用，作遠(yuǎn)程調(diào)壓閥，作高低壓多級控制閥，作 順序閥 ，用于產(chǎn)生背壓（串在回油路上）。 5、控制系統(tǒng)的設(shè)計 制對象及要求 變量播種電控液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)為閉環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用單片機(jī)控制排種軸的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到變量控制播種量的目的。 上位計算機(jī)接收 過對位置數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對當(dāng)前位置進(jìn)行網(wǎng)格識別，讀取數(shù)據(jù)庫中的播種量數(shù)據(jù)，然后將變量播種數(shù)據(jù)送到下位機(jī)中，將播種數(shù)據(jù)由數(shù)字量轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量輸出，通過放大器將變量信號放大，以控制電磁換向閥是否得電，控制變量泵的排量，從而控制液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制排種軸轉(zhuǎn)速，達(dá)到 控制播種量的目的?？刂圃砜驁D如下 ： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 3 控制原理框圖 2控制裝置的硬件設(shè)計 播種機(jī)排種控制系統(tǒng)中，單片機(jī)是執(zhí)行元件電磁換向閥 的控制信號發(fā)生器。單片 機(jī)的作用是接收各種輸入信號，通過處理輸出，控制電磁換向閥的 電磁鐵得失電從而控制 換向位置，從而調(diào)節(jié)變量泵的的排量，實(shí)現(xiàn)對排種器轉(zhuǎn)速的控制，從而實(shí)現(xiàn)排種器的變量播種。 根據(jù)系統(tǒng)的要求，整個 單片機(jī)系統(tǒng)包括播種量信號輸入、機(jī)具前進(jìn)速度信號 以及排種軸轉(zhuǎn)速反饋信號輸入和控制脈沖輸出三個部分。 單片機(jī)是整個控制系統(tǒng)的核心部分，軟件的儲存測量、數(shù)據(jù)的處理執(zhí)行、組 件控制命令的發(fā)出等都要經(jīng)過單片機(jī)，它是一個微型計算機(jī)系統(tǒng)，有存儲、 I O、 定時及中斷等功能。 單片機(jī)最小系統(tǒng)即為單片機(jī)系統(tǒng)能進(jìn)行工作所必需的功能結(jié)構(gòu)，其他功能都 在最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)系統(tǒng)對傳感電路輸出的脈沖信號進(jìn)行推理計算并輸出信息到顯示器顯示 ，并依據(jù)模糊推理出的速度信號、播量要求輸出控制電磁閥 的脈沖。 其結(jié)構(gòu)原理圖如圖 4所示。 由于系統(tǒng)控制方案不是太復(fù)雜，數(shù)據(jù)量也不是很大， 8位單片機(jī)可以勝任。因此，選用 了處理實(shí)時數(shù)據(jù)，外擴(kuò)一片 系統(tǒng)電路主要包括： 1、主機(jī)（ 2、光電傳感器 1（檢測種子下落）； 3、光電傳感器 2（檢測機(jī)具行走速度）； 4、 D/字信號和模擬信號之間的轉(zhuǎn)換）；5、 8279鍵盤 /顯示接口（監(jiān)視鍵盤輸入和顯示控制）； 6、報警系統(tǒng)； 7、數(shù)據(jù)存儲器 單片機(jī)及其接口電路原理圖 如 圖 4所示 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 4 單片機(jī)及其接口電路原理圖 4 傳感器系統(tǒng)電路的設(shè)計 排種器不僅能夠人為控制，也能實(shí)現(xiàn)自動控制，根據(jù)已設(shè) 好 的參數(shù)，提取機(jī)具的行走速度，自動調(diào)整播種量，因此需要設(shè)計一個傳感器。 傳感器位于系統(tǒng)的入口處，是獲取信息的第一個環(huán)節(jié)，其特性的好壞、輸出信息的 可靠性對整個系統(tǒng)質(zhì)量至關(guān)重要。轉(zhuǎn)速傳感器的類型很多，因光電傳感器具有線性度好、分辨率高、噪音小和精度高等優(yōu)點(diǎn)，所以本檢測系統(tǒng)選擇光電轉(zhuǎn)速傳感器來進(jìn)行轉(zhuǎn)速的檢測。這種傳感器主要是是利用被檢測物體對光束的遮光或反射，由同步回路選通電路，從而檢測光線的有無。 本檢測系統(tǒng)由紅外發(fā)光二極管 外圍電路組成。 光電傳感器 1接單片機(jī)的 傳感器 2接單片機(jī)的 時 /計數(shù)器）引腳，實(shí)現(xiàn)對機(jī)具行走速度的檢測。由光電傳感器將種子流信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號，該脈沖信號經(jīng)過放大、整形、濾 波產(chǎn)生單片機(jī)可以接受的 檢測電路有 3根引線，分別為 +5線與脈沖輸出線， +5沖的輸出線接到0引腳上，這樣，傳感器每輸出一個脈沖，就會在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生中 斷，調(diào)用中斷程序。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 5 光電式傳感器原理圖 5 播種量信號的輸入 觸發(fā)器輸出高電平。速度傳感檢測電路撥盤是機(jī)電一 體化系統(tǒng)中常用的一種輸入設(shè)備，若系統(tǒng)中需要少量的參數(shù)，采用撥盤較為可靠方便，這種輸入具有保持性。撥盤的種類很多，作為人機(jī)接口，使用