水稻直播机播种滑板接地比压测试系统设计与试验

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在水稻精量穴直播中,伴随着播种滑板的前行,常常会出现泥土层在滑板前端堆积的现象,即壅泥。壅泥增大了水稻直播机械在田间行走的阻力,导致相邻两侧种子被覆盖,造成直播机作业质量下降,同时还会造成地表起伏不平。为控制直播机滑板壅泥,对直播机播种滑板-土壤接地压力进行了测量和分析研究,以期探究滑板-土壤之间的作用力关系,为后续实现直播机滑板高度的自动调节提供参考。本文开展研究内容及成果如下:
  (1)直播机播种滑板和薄膜传感器保护盒的结构设计。综合农艺要求与本次试验实际考虑,设计了作业幅宽为1400mm,可同时实现水稻5行播种的直播机滑板。结合水田工作环境,设计了一套基于压阻式薄膜传感器的防水防泥耐磨的传感器保护盒。该薄膜传感器保护盒由压头、安装座和压盖三个主要部分组成,在多次试验中证实其具有较好的防水、防泥、耐磨性能。
  (2)接地比压测试系统设计。针对直播机播种滑板与土壤接触情况,基于压阻式薄膜传感器,开发了一套适用于直播机滑板-土壤接地比压的测量系统。以CH375型数据采集卡为核心的力测量系统,同时采集测量牵引力的S型传感器输出的电压信号和测量压力的薄膜传感器输出的电阻信号。测试系统硬件系统主要由压阻式薄膜传感器、S型拉力传感器、变送器、数据采集卡和计算机等组成;软件系统主要由数据连接模块、参数设置模块、数据读取和显示模块、数据保存模块等组成。通过对压力测量系统的调试以及测试系统的组合标定,确定压力与 LabVIEW程序显示值的线性关系。试验表明该测试系统灵敏度高、精确性好、性能稳定。
  (3)播种滑板室内土槽试验研究。为检测测试系统的性能,以土槽台车为牵引动力在室内进行土槽试验。选取直播机四个开沟器底端为测试点,以前进速度、土壤条件为影响因素展开试验,对各测试点处接地比压进行测量并初步获取了上述因素对牵引阻力以及接地比压的影响结果。试验表明,其他条件一定时,在土壤条件(含水率w=31.64%和剪切强度τ=36.14kPa)不变的条件下,前进速度对滑板底部压强和牵引力影响较明显;在前进速度(vm=300mm/s)不变的条件下,土壤条件(土壤含水率和土壤剪切强度)对滑板底部压强和牵引力影响均明显。
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