水田機(jī)械化整地是水稻全程機(jī)械化生產(chǎn)的一個(gè)重要作業(yè)環(huán)節(jié),整地質(zhì)量的好壞直接影響到水稻播栽、田間管理、收獲等后續(xù)作業(yè)環(huán)節(jié)。目前,常用的水田機(jī)械化整地裝備中,傳統(tǒng)平地機(jī)械造價(jià)便宜,生產(chǎn)方便,但作業(yè)后的田面平整度有限;激光平地機(jī)作業(yè)后的田面平整度高,但因其造價(jià)昂貴、配套設(shè)備多,難以大面積推廣應(yīng)用。為此,本課題開(kāi)展了與水田旋耕機(jī)配套使用的平地系統(tǒng)研究,利用電液控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)平地裝置的自動(dòng)調(diào)平,提高耕整地作業(yè)質(zhì)量和生產(chǎn)效率,具有重要的實(shí)用價(jià)值。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)針對(duì)水田硬底層不平、旋耕機(jī)刀輥旋轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)器振動(dòng)過(guò)大等因素造成機(jī)具耕整作業(yè)后,田面平整度低的問(wèn)題,構(gòu)建了一套與水田旋耕機(jī)配套使用的平地系統(tǒng),通過(guò)電液控制的方式,實(shí)現(xiàn)平地裝置的水平調(diào)節(jié);運(yùn)用Pro/E軟件完成了整機(jī)的三維建模、機(jī)構(gòu)干涉檢測(cè)與運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。(2)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)控制運(yùn)動(dòng)要求的分析,構(gòu)建了與平地機(jī)械裝置相配套的液壓系統(tǒng),并建立了液壓缸與換向閥工作的物理模型;確定了流入液壓缸的流量與液壓缸伸、縮速度的調(diào)節(jié)關(guān)系;對(duì)相關(guān)的液壓元件的參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算和選型;確定了液壓系統(tǒng)中的原動(dòng)力由平均傳動(dòng)比1:2的鏈傳動(dòng)的形式提供。(3)運(yùn)用SimHydraulics對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行建模、參數(shù)設(shè)置與仿真分析,由仿真結(jié)果得出液壓系統(tǒng)中液壓缸運(yùn)動(dòng)位移、速度以及流量隨時(shí)間變化關(guān)系;通過(guò)模擬的電平信號(hào)控制電磁換向閥的啟閉狀態(tài),對(duì)液壓系統(tǒng)中液壓缸控制、調(diào)節(jié)的可靠性進(jìn)行了分析;通過(guò)對(duì)實(shí)際液壓系統(tǒng)的調(diào)試試驗(yàn),將液壓缸的伸、縮平均速度分別調(diào)為1.72cm/s、2.51cm/s;并對(duì)仿真結(jié)果和實(shí)際調(diào)試結(jié)果做了比較,分析了兩者產(chǎn)生差異的原因。(4)根據(jù)平地拖板的水平調(diào)節(jié)控制要求,以單片機(jī)作為控制器,傾角傳感器為檢測(cè)裝置,完成了控制器控制系統(tǒng)硬件電路部分的設(shè)計(jì),確定了控制電路的電源輸入端,由拖拉機(jī)12V電瓶提供;運(yùn)用Protel設(shè)計(jì)控制電路,并完成電路板的制作。確定了控制系統(tǒng)程序的流程框圖,運(yùn)用Keil軟件完成控制系統(tǒng)各模塊子程序的編寫(xiě),包括主程序模塊、顯示程序模塊、傾角測(cè)量程序模塊以及I2C通信模塊等,對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行了編譯;結(jié)合硬件電路,對(duì)控制器控制系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試試驗(yàn),調(diào)試結(jié)果表明,控制器控制系統(tǒng)能在檢測(cè)的傾角大于閾值時(shí),向相應(yīng)端口輸出控制信號(hào)。(5)水田旋耕機(jī)平地系統(tǒng)與現(xiàn)有水田旋耕機(jī)耕整效果對(duì)比試驗(yàn)表明:該平地系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)與控制器控制系統(tǒng)能相互配合協(xié)調(diào)的工作,實(shí)現(xiàn)對(duì)平地拖板的水平調(diào)節(jié)。水田旋耕機(jī)平地系統(tǒng)耕整后的平整度為2.20cm,高差分布為81.8%,相比水田旋耕機(jī)作業(yè)后的平整度改善了34.3%,高差分布提高了19.4%,平地效果優(yōu)于水田旋耕機(jī),且耕整后的作業(yè)質(zhì)量能夠滿足水稻種植的農(nóng)藝要求。
【學(xué)位單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：S222.3
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究的目的及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究?jī)?nèi)容
        1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 研究技術(shù)路線
第二章 水田旋耕機(jī)平地系統(tǒng)的整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.1 整體結(jié)構(gòu)
    2.2 工作原理
    2.3 關(guān)鍵機(jī)械部件的設(shè)計(jì)
        2.3.1 平地拖板的設(shè)計(jì)
        2.3.2 掛接裝置的設(shè)計(jì)
        2.3.3 平地裝置整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 水田旋耕機(jī)平地系統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
    3.2 液壓控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
        3.2.1 液壓控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
        3.2.2 液壓控制系統(tǒng)的工作原理
        3.2.3 液壓控制系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)
    3.3 液壓元件的選型和相關(guān)計(jì)算
        3.3.1 液壓缸參數(shù)計(jì)算
        3.3.2 液壓泵的選取與動(dòng)力傳動(dòng)設(shè)計(jì)
        3.3.3 液壓閥的選取
        3.3.4 油箱的容量
        3.3.5 管道直徑設(shè)計(jì)計(jì)算
    3.4 基于Matlab/Sim Hydraulics的液壓系統(tǒng)仿真分析
        3.4.1 Sim Hydraulics軟件簡(jiǎn)介
        3.4.2 液壓控制系統(tǒng)Sim Hydraulics模型建立
        3.4.3 液壓控制系統(tǒng)Sim Hydraulics參數(shù)設(shè)定
        3.4.4 液壓控制系統(tǒng)Sim Hydraulics仿真結(jié)果分析
    3.5 調(diào)試試驗(yàn)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.1 控制器控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.1.1 設(shè)計(jì)要求
        4.1.2 方案設(shè)計(jì)
        4.1.3 閉環(huán)控制過(guò)程
    4.2 控制器的選用
    4.3 傳感器模塊的確定
        4.3.1 傳感器的選用
        4.3.2 傳感器傾角測(cè)量原理
    4.4 硬件電路設(shè)計(jì)
        4.4.1 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)模塊
        4.4.2 傾角測(cè)量模塊
        4.4.3 顯示模塊
        4.4.4 降壓模塊
        4.4.5 驅(qū)動(dòng)電路模塊
    4.5 軟件設(shè)計(jì)
        4.5.1 Keil C51簡(jiǎn)介及工程建立
        4.5.2 程序設(shè)計(jì)
    4.6 系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試
    4.7 本章小結(jié)
第五章 水田旋耕機(jī)平地系統(tǒng)整機(jī)田間性能驗(yàn)證試驗(yàn)
    5.1 田間性能
        5.1.1 試驗(yàn)?zāi)康?br>        5.1.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備
        5.1.3 試驗(yàn)設(shè)備
        5.1.4 試驗(yàn)條件
        5.1.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量方法
        5.1.6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)方法
    5.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析
        5.2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
        5.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析
        5.2.3 試驗(yàn)結(jié)論
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 不足與展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝

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本文編號(hào)：2869570