水田机械化整地是水稻全程机械化生产的一个重要作业环节,整地质量的好坏直接影响到水稻播栽、田间管理、收获等后续作业环节。目前,常用的水田机械化整地装备中,传统平地机械造价便宜,生产方便,但作业后的田面平整度有限;激光平地机作业后的田面平整度高,但因其造价昂贵、配套设备多,难以大面积推广应用。为此,本课题开展了与水田旋耕机配套使用的平地系统研究,利用电液控制技术实现平地装置的自动调平,提高耕整地作业质量和生产效率,具有重要的实用价值。主要研究内容如下:(1)针对水田硬底层不平、旋耕机刀辊旋转时机器振动过大等因素造成机具耕整作业后,田面平整度低的问题,构建了一套与水田旋耕机配套使用的平地系统,通过电液控制的方式,实现平地装置的水平调节;运用Pro/E软件完成了整机的三维建模、机构干涉检测与运动学仿真。(2)通过对系统控制运动要求的分析,构建了与平地机械装置相配套的液压系统,并建立了液压缸与换向阀工作的物理模型;确定了流入液压缸的流量与液压缸伸、缩速度的调节关系;对相关的液压元件的参数进行了计算和选型;确定了液压系统中的原动力由平均传动比1:2的链传动的形式提供。(3)运用SimHydraulics对液压系统进行建模、参数设置与仿真分析,由仿真结果得出液压系统中液压缸运动位移、速度以及流量随时间变化关系;通过模拟的电平信号控制电磁换向阀的启闭状态,对液压系统中液压缸控制、调节的可靠性进行了分析;通过对实际液压系统的调试试验,将液压缸的伸、缩平均速度分别调为1.72cm/s、2.51cm/s;并对仿真结果和实际调试结果做了比较,分析了两者产生差异的原因。(4)根据平地拖板的水平调节控制要求,以单片机作为控制器,倾角传感器为检测装置,完成了控制器控制系统硬件电路部分的设计,确定了控制电路的电源输入端,由拖拉机12V电瓶提供;运用Protel设计控制电路,并完成电路板的制作。确定了控制系统程序的流程框图,运用Keil软件完成控制系统各模块子程序的编写,包括主程序模块、显示程序模块、倾角测量程序模块以及I2C通信模块等,对整个程序进行了编译;结合硬件电路,对控制器控制系统进行了调试试验,调试结果表明,控制器控制系统能在检测的倾角大于阈值时,向相应端口输出控制信号。(5)水田旋耕机平地系统与现有水田旋耕机耕整效果对比试验表明:该平地系统的机械系统、液压系统与控制器控制系统能相互配合协调的工作,实现对平地拖板的水平调节。水田旋耕机平地系统耕整后的平整度为2.20cm,高差分布为81.8%,相比水田旋耕机作业后的平整度改善了34.3%,高差分布提高了19.4%,平地效果优于水田旋耕机,且耕整后的作业质量能够满足水稻种植的农艺要求。