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免耕栽植机关键部件及控制系统开发研究

作　者: 耿端阳
导　师: 张铁中
学　校: 中国农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 栽植机排队装置钵苗分钵落苗装置单片机控制器
分类号: S223
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
下　载: 333次
引　用: 5次
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内容摘要

本文在原来国家科技部“九五”攻关项目“工厂化育苗、移栽工艺及设备研究”的基础上，结合免耕工艺不仅缩短作业时间，而且可以对防止沙尘暴发生有利的特点，对可以提高栽植速度和工作可靠性、降低操作人员劳动强度的玉米免耕栽植机的关键部件进行了详细的研究，进一步采用单片机控制技术对其工作过程实现了自动化控制，为该技术尽快转化为社会生产力打好基础。全文内容概括起来主要有以下几点： 1 通过对玉米秧苗根系生长特性与蔬菜根系生长特性的对比性试验研究，确定了适合玉米秧苗生长的圆台形钵体；进一步通过玉米育苗试验，确定了能够满足玉米育苗生长需要的、体积相对比较小的钵体尺寸。采用该种类型的钵体不仅可以减少制钵过程营养土的消耗量，而且可以减轻育苗过程的劳动强度，提高栽植过程的钵苗栽直率。 2 采用可降解的纸质育苗盘，不仅解决了育苗过程钵体发生变形的问题，而且可以防止育苗过程钵苗之间的串根问题；同时，由于其成本低廉，便于操作，既适合我国目前这种单家独户式的家庭式应用，也适合工厂化育苗中心的使用。 3 利用圆台形钵体的外形特点，采用仿形导向轮式排队装置，解决了栽植过程的钵苗机械化排队问题，提高了免耕栽植机的作业速度，减轻了操作人员的劳动强度。进一步通过对其关键部件的运动和受力情况分析，掌握了各主要工作参数对钵苗排队速度和工作可靠性的影响规律，确定了各工作参数的工作范围，并通过大量试验验证了理论分析的正确性，解决了提高栽植速度的关键问题，为其实用化打下了基础。 4 采用直动——双挡销式分钵落苗系统，不仅解决了因为钵苗个体差异带来的分钵不清的问题，而且提高了钵苗分钵的准时性和钵苗落入导苗管的准确性；同时，通过对该系统工作过程的主要工作参数的运动和受力情况分析，确定了该系统各直动汽缸的工作频率，使分钵落苗速度达到3株/秒以上，进一步通过大量试验对其进行验证，证明了该系统在满足栽植速度要求的前提下，可以大大提高了系统的工作可靠性。 5 采用现代化技术手段，以MCS-51单片机为免耕栽植机的控制器，通过对各工作部件的计算机监控，实现了免耕栽植机所有执行部件的计算机控制；通过对钵苗栽植数的统计，实现了机器作业情况的在线显示；通过报警系统的设计，实现作业过程故障的及时报警；最后，本控制系统实现以上功能的基础上，采用软件形式与硬件相结合的办法，对其抗干扰性进行了设计，进一步提高了系统的工作可靠性。

全文目录

第一章绪论  9-21
  1.1 问题的提出  9-12
  1.2 免耕栽植的意义  12-15
    1.2.1 育苗栽植的意义  12-13
    1.2.2 免耕的意义  13-15
  1.3 国内、外研究现状  15-19
    1.3.1 国外研究现状  15-16
    1.3.2 国内研究现状  16-19
  1.4 本文主要研究内容  19-21
第二章玉米营养钵的试验研究  21-26
  2.1 引言  21
  2.2 营养钵的大小  21-22
  2.3 玉米根系生长特性研究  22-23
  2.4 玉米营养钵的外形确定  23-24
  2.5 营养钵育苗盘的设计  24-25
  2.6 结论  25-26
第三章免耕栽植机总体设计  26-29
  3.1 除草开沟装置  26-28
    3.1.1 被动除草装置  26-27
    3.1.2 主动除草装置  27-28
  3.2 钵苗排队装置  28
  3.3 分钵落苗系统  28
  3.4 免耕栽植机控制系统  28-29
第四章免耕栽植机排队装置的研究  29-57
  4.1 玉米营养钵的物料学特性  29
  4.2 玉米营养钵排队装置的研究  29-33
    4.2.1 钵苗排队装置方案的确定  30-33
    4.2.2 排队装置的确定  33
  4.3 送苗盘的设计  33-37
    4.3.1 苗盘容量的确定  33
    4.3.2 苗盘输送过程的结拱问题研究  33-34
    4.3.3 钵苗流动过程的破拱条件  34-37
    4.3.4 苗盘尺寸的确定  37
    4.3.5 苗盘试验研究  37
  4.4 钵苗排队装置的设计  37-43
    4.4.1 输送带尺寸的确定  37-38
    4.4.2 输送带速度的确定  38-39
    4.4.3 导向轮直径的确定  39-40
    4.4.4 导向轮转速的确定  40-41
    4.4.5 导向轮间距的确定  41-43
  4.5 排队装置的试验研究  43-56
    4.5.1 试验评判指标的确定  43
    4.5.2 试验因素及水平的确定  43-44
    4.5.3 单因素试验  44-47
    4.5.4 二次旋转正交试验  47-56
  4.6 结论  56-57
第五章免耕栽植机分钵落苗系统的研究  57-70
  5.1 免耕栽植机分钵落苗系统形式  57-61
    5.1.1 半自动分钵系统  57-59
    5.1.2 全自动分钵系统  59-61
  5.2 免耕栽植机分钵落苗系统  61-68
    5.2.1 分钵落苗系统结构确定  61-62
    5.2.2 分钵落苗系统参数确定  62-67
    5.2.3 挡销、钵苗运动相位分析  67-68
  5.3 分钵落苗系统试验研究  68-69
    5.3.1 试验材料  68
    5.3.2 试验方法  68-69
    5.3.3 试验结果及分析  69
  5.4 结论  69-70
第六章免耕栽植机控制系统开发设计  70-89
  6.1 免耕栽植机控制系统总体分析  70-72
    6.1.1 免耕栽植机控制系统工作流程  70-71
    6.1.2 免耕栽植机控制系统功能分析  71
    6.1.3 控制面板  71-72
  6.2 免耕栽植机控制系统开发过程  72-81
    6.2.1 免耕栽植机控制系统硬件电路特点  72
    6.2.2 免耕栽植机控制系统硬件电路原理  72-73
    6.2.3 CPU扩展模块设计  73-75
    6.2.4 驱动电路设计  75-79
    6.2.5 显示模块设计  79-80
    6.2.6 检测报警模块设计  80-81
  6.3 免耕栽植机控制系统软件设计  81
    6.3.1 软件总体分析  81
  6.4 软件系统功能模块设计  81-85
    6.4.1 系统初始化模块  81-82
    6.4.2 故障检测模块  82
    6.4.3 紧急中断模块  82-83
    6.4.4 公共调用模块  83-84
    6.4.5 主控模块  84-85
  6.5 免耕栽植机控制系统抗干扰设计  85-89
    6.5.1 电路板及电路的抗干扰设计  85-87
    6.5.2 软件抗干扰设计  87-89
第七章结论和建议  89-91
  7.1 结论  89
  7.2 建议  89-91
参考文件  91-96
致谢  96-97
个人简历  97-99

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