基于穴施肥及喷药功能的玉米中耕电动作业机械研究

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玉米作为全国三大粮食作物之一,在黄淮海地区种植面积较大,随着农业机械装备的发展,其播种和收获基本实现了机械化,但是中耕管理包括喷药除草、苗期杀虫和中耕追肥等还没有实现机械化,尤其是针对黄淮海地区地块较小分布的状况。本文深入研究了河南地区夏玉米的中耕施肥及喷药管理机械的发展,依据农机农艺融合,设计了纯电动技术的中耕管理机械,涉及穴施肥和喷药两个功能,可以在50~60cm等行距的玉米田间实现4行玉米植株的精量定穴施肥及多行玉米的喷药作业。主要包括以下4个方面的内容:(1)作业车的机械结构设计研究机构设计采用“M”型框架结构,主要包括行走机构设计,后轮轮距调节机构设计,机架结构设计,自适应地面及行距可调的滚轮施肥机构设计,喷药机构设计等,该作业车可以通过玉米植株自主识别技术,在玉米田间自适应轮距行走、并进行自适应地面的扎穴和施肥等功能。(2)整车电控电路设计研究高地隙作业车采用铅酸蓄电池供电,电控设计主要包括整车电源及控制器布局设计、行走驱动电机及控制电路设计、机架轮距调节电路设计、穴施肥单体升降及施肥量电路设计、玉米植株探测识别电路设计等。控制电路采用液晶屏触控板控制,可将作业车行走及性能参数展示出来。(3)穴施肥机构仿真分析扎穴施肥机构核心部件采用滚轮式扎穴器,其正转反转及施肥挡位调节都需要进行仿真分析,本文针对圆盘扎穴机构的精量施肥合理性,利用ADAMS虚拟仿真软件模拟施肥机构的运动过程,从而获得不同速度和不同挡位下的运动参数数据。(4)作业车性能试验由于玉米田间作业工况的复杂性,依据可靠性、耐用性的设计思路,需要进行实际的穴施肥试验,考核作业车整体性能,主要包括两个试验内容,分别为施肥单体的穴施肥量与调节控制挡位的试验分析和总排肥量稳定性试验分析。作业车进行了不同速度下的穴施肥单体排肥稳定性试验,速度较慢时1挡位的施肥变异系数大于6,其它情况下均小于6,满足追肥机的机械标准。
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