[發(fā)明專利]一種免耕播種機播種深度自動控制裝置

有效

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• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN104255126A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 賈洪雷;黃東巖;范旭輝;朱龍圖;于婷婷;齊江濤
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A01C5/06
• 分類號: A01C5/06
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張景林;王恩遠

技術領域

本發(fā)明屬于農業(yè)機械技術領域，具體涉及一種應用于免耕播種機的播種深度自動控制裝置，尤其適用于秸稈覆蓋地塊及不平整地塊的播種作業(yè)。

背景技術

近年來，隨著國外不同類型免耕播種機的相繼引進，我國對免耕播種機的研制工作不斷取得新進展。目前，免耕播種機播種深度主要依靠仿形機構控制，使用的播種機械仿形機構大體上可分為平行四連桿機構和單鉸鏈機構兩種，平行四連桿仿形機構的使用最為普遍，其主要結構特征分單自由度形式和雙自由度形式，后者比前者的播種仿形效果要好，它可以適應播種作業(yè)地面上下起伏不平的變化，又能夠適應牽引方向的變化。

平行四連桿機構仿形工作方式有直接作用式仿形和隨動作用式仿形兩種，其中直接作用式仿形機構使用最為廣泛。直接作用式仿形依靠彈簧作用力與播種單體自身重力校正平行四連桿仿形機構，作業(yè)時，播種深度由播種機開溝器阻力、仿形彈簧作用力、播種單體自身重力平衡決定，這種仿形機構對種植田間地表不平整度的適應性和各行播種深度的一致性、可靠性和準確性還不夠理想。非工作狀態(tài)時根據土壤堅實度可以對仿形彈簧的預緊力進行調整從而調整播種機播種深度，播種深度調整后仿形敏感度也會相應發(fā)生改變。由于種箱內種子和肥箱內肥料在作業(yè)過程中不斷減少，造成的整機自重變化使播種單體對地壓力不足，從而產生播種深度不夠，甚至種子裸露的現象。基于這些不足國內已有不少科研工作者把仿形方向轉向了隨動作用式，如將電液控制仿形系統應用在大豆精播機上控制播種深度，當播種機進行播種作業(yè)時，該系統由仿形傳感器感應地面起伏的變化，實時將檢測到的地面起伏信號轉換成電信號，根據該電流信號驅動液壓缸控制四連桿機構動作，實現播種深度的控制。隨動作用式仿形機構雖然能夠在一定程度的起伏地面實時調整播種作業(yè)深度，但是當起伏程度超過某一范圍(地表不平度≥5cm)時其仿形傳感器便無法滿足作業(yè)需求，而且對小幅度起伏(地表不平度≤1cm)的地面仿形量小，仿形傳感器無法輸出相應的信號。由于采用液壓系統，隨動作用式仿形機構的響應速度較慢，對播種深度一致性影響較大。隨動作用式仿形機構只能根據地面的起伏變化來調整播種單體的上下浮動，進行免耕播種時，地表情況復雜，土壤堅實度各處差異較大，僅依靠仿形機構控制播種深度一致性很難達到預期效果。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種可適用于多行免耕播種機的播種深度自動控制裝置，該裝置能夠使免耕播種機在秸稈覆蓋地或者地表不平整(地表不平度≤10cm)的土地上作業(yè)時自動保證播種深度的良好一致性，并且具有良好的穩(wěn)定性、快速性和可靠性。

免耕播種機在播種作業(yè)過程中使每一個播種單體對地表產生足夠的壓力是非常必要的，播種單體對地表的壓力能夠使免耕播種機的開溝圓盤充分深入到土壤中，并且能夠在開溝圓盤兩側堆積足夠的土壤以便填埋種子，因此，播種機的播種深度主要取決于播種單體對地表的壓力。播種單體對地表的壓力是播種單體自重和開溝圓盤阻力的合力，種箱和肥箱內種子和肥料的重力是播種單體自重的一部分，在播種過程中這部分重量是不斷變化的，開溝圓盤的阻力也不斷隨土壤堅實度及地表覆蓋情況的變化而變化。為了保證播種深度的良好一致性，本發(fā)明通過限深輪內部的胎面形變傳感器實時監(jiān)測播種單體對地表壓力，并通過在播種機機架與播種單體四連桿間安裝氣缸，推動播種單體能夠額外產生對地表的壓力。此時，播種單體對地表的壓力是播種單體重力、開溝圓盤阻力和可控的氣缸推力綜合作用的結果。

本發(fā)明所述的免耕播種機播種深度自動控制裝置，由安裝在每一播種單體(N行播種機由N個播種單體構成)限深輪輪胎內表面的胎面形變傳感器、安裝在每一播種單體上的信號處理電路、安裝在播種機主機架上的控制信號產生電路和氣壓傳動系統組成。

胎面形變傳感器通過樹脂膠粘在播種單體限深輪輪胎的內表面，由有機聚合物壓電薄膜和鋁電極組成，鋁電極鍍覆在壓電薄膜的上下表面上，兩條信號傳輸線分別固定在兩個鋁電極的表面上；所述壓電薄膜的寬度為12～15mm，長度為30～40mm，厚度為20μm～60μm，壓電常數10～20pC/N，斷裂伸長率10～15％，斷裂拉伸強度20～30MPa；所述的有機聚合物壓電薄膜為聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物，優(yōu)選的是MEAS品牌DT系列聚偏氟乙烯壓電薄膜傳感器(包括鋁電極和信號傳輸線)DT1-028K/L、DT1-052K/L。