[发明专利]一种免耕播种机播种深度自动控制装置

说明书

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种应用于免耕播种机的播种深度自动控制装置，尤其适用于秸秆覆盖地块及不平整地块的播种作业。

背景技术

近年来，随着国外不同类型免耕播种机的相继引进，我国对免耕播种机的研制工作不断取得新进展。目前，免耕播种机播种深度主要依靠仿形机构控制，使用的播种机械仿形机构大体上可分为平行四连杆机构和单铰链机构两种，平行四连杆仿形机构的使用最为普遍，其主要结构特征分单自由度形式和双自由度形式，后者比前者的播种仿形效果要好，它可以适应播种作业地面上下起伏不平的变化，又能够适应牵引方向的变化。

平行四连杆机构仿形工作方式有直接作用式仿形和随动作用式仿形两种，其中直接作用式仿形机构使用最为广泛。直接作用式仿形依靠弹簧作用力与播种单体自身重力校正平行四连杆仿形机构，作业时，播种深度由播种机开沟器阻力、仿形弹簧作用力、播种单体自身重力平衡决定，这种仿形机构对种植田间地表不平整度的适应性和各行播种深度的一致性、可靠性和准确性还不够理想。非工作状态时根据土壤坚实度可以对仿形弹簧的预紧力进行调整从而调整播种机播种深度，播种深度调整后仿形敏感度也会相应发生改变。由于种箱内种子和肥箱内肥料在作业过程中不断减少，造成的整机自重变化使播种单体对地压力不足，从而产生播种深度不够，甚至种子裸露的现象。基于这些不足国内已有不少科研工作者把仿形方向转向了随动作用式，如将电液控制仿形系统应用在大豆精播机上控制播种深度，当播种机进行播种作业时，该系统由仿形传感器感应地面起伏的变化，实时将检测到的地面起伏信号转换成电信号，根据该电流信号驱动液压缸控制四连杆机构动作，实现播种深度的控制。随动作用式仿形机构虽然能够在一定程度的起伏地面实时调整播种作业深度，但是当起伏程度超过某一范围(地表不平度≥5cm)时其仿形传感器便无法满足作业需求，而且对小幅度起伏(地表不平度≤1cm)的地面仿形量小，仿形传感器无法输出相应的信号。由于采用液压系统，随动作用式仿形机构的响应速度较慢，对播种深度一致性影响较大。随动作用式仿形机构只能根据地面的起伏变化来调整播种单体的上下浮动，进行免耕播种时，地表情况复杂，土壤坚实度各处差异较大，仅依靠仿形机构控制播种深度一致性很难达到预期效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可适用于多行免耕播种机的播种深度自动控制装置，该装置能够使免耕播种机在秸秆覆盖地或者地表不平整(地表不平度≤10cm)的土地上作业时自动保证播种深度的良好一致性，并且具有良好的稳定性、快速性和可靠性。

免耕播种机在播种作业过程中使每一个播种单体对地表产生足够的压力是非常必要的，播种单体对地表的压力能够使免耕播种机的开沟圆盘充分深入到土壤中，并且能够在开沟圆盘两侧堆积足够的土壤以便填埋种子，因此，播种机的播种深度主要取决于播种单体对地表的压力。播种单体对地表的压力是播种单体自重和开沟圆盘阻力的合力，种箱和肥箱内种子和肥料的重力是播种单体自重的一部分，在播种过程中这部分重量是不断变化的，开沟圆盘的阻力也不断随土壤坚实度及地表覆盖情况的变化而变化。为了保证播种深度的良好一致性，本发明通过限深轮内部的胎面形变传感器实时监测播种单体对地表压力，并通过在播种机机架与播种单体四连杆间安装气缸，推动播种单体能够额外产生对地表的压力。此时，播种单体对地表的压力是播种单体重力、开沟圆盘阻力和可控的气缸推力综合作用的结果。

本发明所述的免耕播种机播种深度自动控制装置，由安装在每一播种单体(N行播种机由N个播种单体构成)限深轮轮胎内表面的胎面形变传感器、安装在每一播种单体上的信号处理电路、安装在播种机主机架上的控制信号产生电路和气压传动系统组成。

胎面形变传感器通过树脂胶粘在播种单体限深轮轮胎的内表面，由有机聚合物压电薄膜和铝电极组成，铝电极镀覆在压电薄膜的上下表面上，两条信号传输线分别固定在两个铝电极的表面上；所述压电薄膜的宽度为12～15mm，长度为30～40mm，厚度为20μm～60μm，压电常数10～20pC/N，断裂伸长率10～15％，断裂拉伸强度20～30MPa；所述的有机聚合物压电薄膜为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物，优选的是MEAS品牌DT系列聚偏氟乙烯压电薄膜传感器(包括铝电极和信号传输线)DT1-028K/L、DT1-052K/L。