一种智控液压驱动气吸式小麦施播装置的制作方法

本发明涉及农业播种设备技术领域，尤其是一种智控液压驱动气吸式小麦施播装置。

背景技术：

小麦是我国的重要粮食作物，播种是小麦生产的关键环节，播种质量的好坏直接影响小麦的产量。气吸式小麦精量播种机因为种子适应性强，排种精度高，适应高速作业等特点，在国内外得到广泛应用。

传统的排种器主要分为机械式还有气吸式两大类。气吸式的排种装置排种比较准确，适合较大颗粒的农作物的播种，如玉米、大豆等。像小麦这样较小颗粒的种子，则多采用机械式的布种装置。主要优点表现在各行的排量一致，而且可以调整工作长度。结构比较简单，造价低廉，调节十分方便，使用可靠。

目前，小麦精播机在国内取得一些进展，但就播种性能及效果而言，仍存在诸多不足。气吸式精量播种机具有作业速度快、排种器对种子适应性好等优点，近年越发受到国内外青睐，在我国小部分地区开始逐渐推广使用，不过基本都是拖拉机后驱动轴带动风机进行气吸播种，在停车和调头时拖拉机后输出就会停止，这时排种器内的种子脱落，再次进行播种时易出现断种现象；目前，小麦精播机的排种排肥轴大都采用地轮驱动，而地轮打滑易引起小麦施肥、播种性能不稳、精度不够等。就目前所生产的气吸式播种机而言，还没能到达人们预期的目标，还有许多部分需要重新进行设计、改进完善。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种智控液压驱动气吸式小麦施播装置，本发明在整个作业过程中，不需要人员进行手动操作，通过对主控制器、人机界面实现了人工智能控制液压驱动系统，在拖拉机不同行驶速度下，播种作业全程智能化控制，实现排种、排肥轴的转速实时跟踪拖拉机速度，保障施肥布种均匀精确。设计保压回路，无论何种状态均可以保证风机的转速稳定，保障气吸盘在整个播种过程中，对麦种都有足够且持续稳定的吸附力。

本发明是通过如下技术方案实现的，本发明提供一种智控液压驱动气吸式小麦施播装置，包括与拖拉机连接的旋耕机，与旋耕机连接的排肥器和排种器，还包括位于旋耕机上的负压式风机，所述负压式风机具有气吸方向相反的双吸盘，所述双吸盘与排种器的气管连接。

作为优选，所述负压式风机由高速液压马达驱动，所述排肥器和排种器分别由低速液压马达ⅰ和低速液压马达ⅱ驱动，各个液压马达与主控制器连接；所述高速液压马达、低速液压马达ⅰ和低速液压马达ⅱ均由拖拉机上的液压泵站驱动。

以拖拉机自带液压系统为动力源，将液压泵站输出油路分为三路，由拖拉机液压泵站输出压力驱动液压马达带动负压式风机、排种器排肥器转动完成播种播肥的装置。主控制器选用stm32控制器，以stm32为核心的主控制器实时控制监测，采用stm32控制器分别控制一个高速液压马达和两个低速液压马达运转，在高速液压马达与负压式风机连接的分支中，主控制器控制负压式风机的转动，使得双吸盘在整个播种过程中对麦种有吸附力。两个低速液压马达则在主控制器的控制下实现排种排肥。

与传统的带轮驱动风机的传动方式相比，采用高速液压马达直接驱动风机的传动方式避免了由于皮带磨损带来的损失；负压式风机采用双吸盘；高速液压马达的正反转可以驱动负压式风机的叶轮正反转，从而完成播种和清种，双吸盘与排种器的气管直接相连，每侧吸盘分别对三个排种器吸气，减少负压式风机压力的损失，更利于播种工作的进行；拖拉机自带液压泵站输出的液压油驱动高速液压马达旋转，高速液压马达带动叶轮高度旋转产生负压，通过双吸盘将气吸式排种器的麦粒吸附在排种盘上，同时低速液压马达ⅱ驱动排种轴转动，从而完成精密播种，播种完成后，高速液压马达反转，通过驱动轴带动叶轮高速反转，负压式风机从大气中吸气，可以进行气吸式排种器的清种工作。

作为优选，在旋耕机的一侧安装有人机界面，所述人机界面与主控制器电连接。通过人机界面设置相关参数以及显示控制器运行结果及时把播种机的运行状况告知驾驶员，让驾驶员及时作出调整，使播种更顺畅、更均匀。

作为优选，在所述液压泵站驱动高速液压马达和负压式风机的支路上设有保压回路。

作为优选，所述保压回路包括安装在负压式风机的进风口的压力传感器以及安装在液压泵站和高速液压马达之间的电液比例阀，所述压力传感器、电液比例阀与主控制器电连接。

在高速液压马达与风机连接的分支中，设计保压回路，设置保压回路的目的是让风机具备恒定的压力，避免拖拉机在拐弯、调头过程中由于风压不稳定、吸种率下降导致的漏播、断条问题。在负压式风机的进风口安装压力传感器，测量进风口风压；由拖拉机的液压泵站驱动高速液压马达旋转从而直接带动负压式风机吸种，当压力传感器的压力达到预先设定的压力时，主控制器控制电液比例阀移动到中位，达到保压状态，此时无论何种状态均可以保证风机的转速稳定，保障气吸盘在整个播种过程中，对麦种都有足够且持续稳定的吸附力。

作为优选，所述拖拉机的液压泵站通过与主控制器电连接的电液比例阀驱动低速液压马达ⅰ和低速液压马达ⅱ运转。两个低速液压马达则在闭环控制模式下，通过主控制器控制电液比例阀修正转速来控制两低速液压马达的压力、流量的输出比例，进而控制两低速液压马达的转速。

作为优选，在所述液压泵站驱动高速液压马达的支路上设有调速阀，在高速液压马达和负压式风机之间安装有流量传感器，所述调速阀和流量传感器与主控制器电连接。在高速液压马达和负压式风机之间安装流量传感器，流量传感器测量的是进入负压式风机的流量，根据小麦品种的不同调节负压式风机的转速和负压时，只需通过人机界面(mcgs人机界面)输入指令，人机界面就会把指令发给主控制器，主控制器再将电信号传输给调速阀，进而调节进入液压马达的流量，实现负压式风机转速的调整。

作为优选，在所述排种器的排种轴的一端安装光电编码器，在所述排肥器的排肥轴的一端安装光电编码器，所述光电编码器和光电编码器分别与主控制器电连接。

作为优选，在旋耕机的末端两侧安装有地轮，在地轮的旋转轴上安装有光电编码器，所述光电编码器与主控制器电连接。地轮用于旋耕机的向前运转，与拖拉机的运行速度一致。光电编码器测得拖拉机的速度。

在排种轴、排肥轴的一端安装光电编码器对排种、排肥轴测速，并且将测得的速度传输到主控制器，主控制器将排种轴的速度与拖拉机前进速度进行比较，如果车速过快，控制器就会发出信号，并将电信号传输给电液比例阀，电液比例阀就会动作，减小开口量，使输出流量减少，进而进入低速液压马达的流量减少，低速液压马达的转速降低，排种轴、排肥轴转速下降。当排种轴、排肥轴下降到和拖拉机前进速度相匹配时，以stm32为核心的主控制器就完成了一个对排种轴、排肥轴转速实时调速的过程。在整个调速过程中，不需要人员进行手动操作，通过对主控制器、监控系统、人机界面实现了人工智能控制液压驱动系统，在拖拉机不同行驶速度下，播种作业全程智能化控制，实现排种、排肥轴的转速实时跟踪拖拉机速度，保障施肥布种均匀精确。

作为优选，在所述排肥器上设有排肥器防堵装置。排肥器防堵装置用于防止排肥器阻塞。

本发明的有益效果为：

1)本发明智控液压驱动气吸式小麦施播装置在整个作业过程中，不需要人员进行手动操作，通过对主控制器、人机界面实现了人工智能控制液压驱动系统，在拖拉机不同行驶速度下，播种作业全程智能化控制，实现排种、排肥轴的转速实时跟踪拖拉机速度，保障施肥布种均匀精确。

2)本发明设计保压回路，无论何种状态均可以保证风机的转速稳定，保障气吸盘在整个播种过程中，对麦种都有足够且持续稳定的吸附力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1播种装置整体俯视图；

图2播种装置整体主视图；

图3播种装置整体后视图；

图4风机结构图

图5排肥器结构图

图6排种器结构图

图7负压式风机保压控制原理结构图

图8控制器硬件系统结构图

图中，1、拖拉机，2、旋耕机，3、电液比例阀，4、压力传感器，5、调速阀，6、流量传感器，7、高速液压马达，8、负压式风机，9、主控制器，10、人机界面，11、低速液压马达ⅰ，12、低速液压马达ⅱ，13、光电编码器，14、光电编码器，15、光电编码器，16、地轮，17、排种器，18、排肥器，19、排肥器防堵装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

实施例1，参见图1-图6所示，一种智控液压驱动气吸式小麦施播装置，包括与拖拉机1连接的旋耕机2，与旋耕机2连接的排肥器18和排种器17，还包括位于旋耕机2上的负压式风机8，所述负压式风机8具有气吸方向相反的双吸盘，所述双吸盘与排种器17的气管连接。

作为优选，所述负压式风机8由高速液压马达7驱动，所述排肥器18和排种器17分别由低速液压马达ⅰ11和低速液压马达ⅱ12驱动，各个液压马达与主控制器9连接；所述高速液压马达7、低速液压马达ⅰ11和低速液压马达ⅱ12均由拖拉机1上的液压泵站驱动。

以拖拉机自带液压系统为动力源，将液压泵站输出油路分为三路，由拖拉机液压泵站输出压力驱动液压马达带动负压式风机、排种器排肥器转动完成播种播肥的装置。主控制器9选用stm32控制器，以stm32为核心的主控制器实时控制监测，采用stm32控制器分别控制一个高速液压马达和两个低速液压马达运转，在高速液压马达与负压式风机连接的分支中，主控制器控制负压式风机的转动，使得双吸盘在整个播种过程中对麦种有吸附力。两个低速液压马达则在主控制器的控制下实现排种排肥。

与传统的带轮驱动风机的传动方式相比，采用高速液压马达直接驱动风机的传动方式避免了由于皮带磨损带来的损失；负压式风机8采用双吸盘；高速液压马达的正反转可以驱动负压式风机8的叶轮正反转，从而完成播种和清种，双吸盘与排种器的气管直接相连，每侧吸盘分别对三个排种器吸气，减少负压式风机压力的损失，更利于播种工作的进行；拖拉机自带液压泵站输出的液压油驱动高速液压马达旋转，高速液压马达带动叶轮高度旋转产生负压，通过双吸盘将气吸式排种器的麦粒吸附在排种盘上，同时低速液压马达ⅱ驱动排种轴转动，从而完成精密播种，播种完成后，高速液压马达反转，通过驱动轴带动叶轮高速反转，负压式风机从大气中吸气，可以进行气吸式排种器的清种工作。

在旋耕机2的一侧安装有人机界面10，所述人机界面10与主控制器9电连接。通过人机界面10设置相关参数以及显示控制器运行结果及时把播种机的运行状况告知驾驶员，让驾驶员及时作出调整，使播种更顺畅、更均匀。

参见图7，所述拖拉机1的液压泵站通过与主控制器9电连接的电液比例阀3驱动低速液压马达ⅰ11和低速液压马达ⅱ12运转。两个低速液压马达则在闭环控制模式下，通过主控制器控制电液比例阀修正转速来控制两低速液压马达的压力、流量的输出比例，进而控制两低速液压马达的转速。

在所述液压泵站驱动高速液压马达7的支路上设有调速阀5，在高速液压马达7和负压式风机8之间安装有流量传感器6，所述调速阀5和流量传感器6与主控制器9电连接。在高速液压马达和负压式风机之间安装流量传感器6，流量传感器6测量的是进入负压式风机8的流量，根据小麦品种的不同调节负压式风机的转速和负压时，只需通过人机界面(mcgs人机界面)输入指令，人机界面就会把指令发给主控制器，主控制器再将电信号传输给调速阀，进而调节进入液压马达的流量，实现负压式风机转速的调整。

在所述排肥器18上设有排肥器防堵装置19。排肥器防堵装置19用于防止排肥器18阻塞。

实施例2，参见图8，本实施例与实施例1的不同之处在于，在实施例1的基础上在所述液压泵站驱动高速液压马达7和负压式风机8的支路上设有保压回路。所述保压回路包括安装在负压式风机的进风口的压力传感器4以及安装在液压泵站和高速液压马达7之间的电液比例阀3，所述压力传感器4、电液比例阀3与主控制器9电连接。

在高速液压马达与风机连接的分支中，设计保压回路，设置保压回路的目的是让风机具备恒定的压力，避免拖拉机在拐弯、调头过程中由于风压不稳定、吸种率下降导致的漏播、断条问题。在负压式风机的进风口安装压力传感器，测量进风口风压；由拖拉机1的液压泵站驱动高速液压马达7旋转从而直接带动负压式风机8吸种，当压力传感器的压力达到预先设定的压力时，主控制器9控制电液比例阀3移动到中位，达到保压状态，此时无均可以保证风机的转速稳定，保障气吸盘在整个播种过程中，对麦种都有足够且持续稳定的吸附力。

实施例3，本实施例与实施例1或实施例2的不同之处在于，在实施例1或实施例2的基础上在所述排种器17的排种轴的一端安装光电编码器14，在所述排肥器18的排肥轴的一端安装光电编码器13，所述光电编码器13和光电编码器14分别与主控制器9电连接。

在旋耕机2的末端两侧安装有地轮16，在地轮16的旋转轴上安装有光电编码器15，所述光电编码器15与主控制器9电连接。地轮16用于旋耕机2的向前运转，与拖拉机的运行速度一致。光电编码器15测得拖拉机1的速度。

在排种轴、排肥轴的一端安装光电编码器对排种、排肥轴测速，并且将测得的速度传输到主控制器，主控制器将排种轴的速度与拖拉机前进速度进行比较，如果车速过快，控制器就会发出信号，并将电信号传输给电液比例阀3，电液比例阀3就会动作，减小开口量，使输出流量减少，进而进入低速液压马达的流量减少，低速液压马达的转速降低，排种轴、排肥轴转速下降。当排种轴、排肥轴下降到和拖拉机前进速度相匹配时，以stm32为核心的主控制器就完成了一个对排种轴、排肥轴转速实时调速的过程。在整个调速过程中，不需要人员进行手动操作，通过对主控制器、监控系统、人机界面实现了人工智能控制液压驱动系统，在拖拉机不同行驶速度下，播种作业全程智能化控制，实现排种、排肥轴的转速实时跟踪拖拉机速度，保障施肥布种均匀精确。

上述实施例的工作原理：拖拉机的液压泵站分三路，其中一支由拖拉机1的高速液压马达7旋转从而直接带动负压式风机8完成吸种，当液压马达的压力达到预先设定的压力时，主控制器9控制电液比例阀3移动到中位，达到保压状态，此时无论拖拉机处于何种正常工作状态，双吸盘都对麦种有足够且持续稳定的吸附力。另外两支由拖拉机1的液压泵站驱动低速液压马达ⅰ11和低速液压马达ⅱ12，分别驱动排种器17和排肥器18旋转，光电编码器15测得当前拖拉机1的速度，与光电编码器13测得的排肥器18速度和光电编码器14测得的排种器17的速度实时进行比较，及时反馈给主控制器9，来调整低速液压马达ⅰ11和低速液压马达ⅱ12的速度，从而及时控制排肥和排种的量。同时，可以根据需要在人机界面10中预先设定排肥排种量。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。