一种两级螺旋精准变量自动对靶遥控施肥装置的研究与试验

针对目前螺旋施肥装置在果园施肥过程中排肥脉动较大导致排肥均匀性差和排肥稳定性低等问题,研制了一种两级螺旋施肥装置. 采用EDEM仿真软件进行了侧面排肥口开口角度的优化,研究了该施肥装置上下两级螺杆不同转速比对排肥均匀性和稳定性的影响;室内台架试验标定了复合肥、尿素、有机肥的单圈排肥量,并建立了排肥控制模型;设计了以STM32F103RCT6单片机为核心的精准变量自动对靶遥控施肥控制系统;通过室外大棚果园试验检验了该装置的对靶精度与排肥性能. 仿真结果表明：排肥口开口角度和上下两级螺杆不同转速比会影响该施肥装置的排肥均匀性和稳定性,且最佳开口角度为50°,最佳转速比为1∶1.5,其排肥均匀性变异系数的均值为7.35%,肥料填充系数方差为0.009. 室内台架试验结果表明：当电机转速在120 r/min内时,3种肥料实际单圈排肥量与理论单圈排肥量相对误差最大为3.37%,单圈排肥稳定性变异系数最大为2.83%,该装置排肥准确且单圈排肥量稳定. 室外大棚果园试验结果表明：单棵柑橘树实际排肥量与给定排肥量相对误差最大为4.35%;自动对靶起点误差最大为0.17 m,终点误差最大为0.08 m,且肥料掉落位置均在柑橘树冠层直径内;排肥稳定性变异系数最大为7.22%;3种肥料中排肥均匀性变异系数最大为6.41%. 该装置有效减小了排肥脉动,提高了排肥性能,且对靶误差小,满足果园精准变量自动对靶遥控施肥要求. 该研究以期为两级螺旋施肥装置排肥脉动问题的优化提供理论依据,并为精准变量施肥提供技术参考.

     

基于EDEM仿真的有机肥深施机施肥控制系统的设计

针对林果园不同地块土壤肥力不均,林果在各生长阶段对有机肥需求量不同等问题,对有机肥深施机施肥控制系统进行设计。采用离散元仿真软件EDEM对施肥转盘旋转角度与施肥流量进行仿真,并进行线性拟合。结合机器行进速度、单位面积理论施肥量、施肥转盘旋转角度与施肥流量等因素,设计有机肥深施机施肥控制系统,主要包括测速模块、主程序模块(速度、施肥量、脉冲转换模块)、中断模块和液晶显示模块。室内施肥试验结果表明:当单位面积理论施肥量分别为7 500、9 750和11 250kg/hm~2时,实际施肥量分别为7 532.46、9 836.82和11042.28kg/hm~2,施肥变异系数CV分别为1.1%、1.3%和1.9%,施肥一致性良好。田间试验结果表明:该有机肥深施机施肥均匀,无断流现象,达到设计要求。本研究所设计的有机肥深施机施肥控制系统满足林果园有机肥深施的农艺要求,可以进行林果园有机肥深施作业。     

再生稻气送式双侧施肥装置的设计与试验研究

为解决再生稻追肥的施肥不均和施肥量调节不准问题,设计了一种再生稻气送式双侧施肥装置.利用三因素二次回归旋转组合试验研究排肥轴转速、槽轮工作长度、分肥器角度对施肥性能的影响,并建立了总排肥量稳定性变异系数、各行排肥量一致性变异系数的回归数学模型.结果表明,影响总排肥量稳定性变异系数的顺序为排肥轴转速、槽轮工作长度、分肥器...     

风送式水稻侧深施肥装置的设计与试验

针对水田作业环境下施肥机械的排肥口末端易被泥土堵塞导致施肥机的排肥性能差的问题,本研究综合双齿轮排肥器和螺旋排肥器的优点,设计了一种风送式水稻侧深施肥装置。对水稻施肥装置进行整体设计,并通过理论计算确定施肥装置的参数范围,依据物料特性参数试验结果,借助EDEM软件对关键部件进行离散元仿真分析,以排肥稳定性变异系数为评价指标,选取螺旋轴直径、螺距和转速为试验因素,进行单因素及Box-Behnken响应曲面试验,确定其最佳参数;基于两级排肥器传动比对施肥装置排肥质量的影响规律确定两级排肥器最佳传动比。结果显示：螺旋轴最佳组合参数为螺旋轴直径21 mm、转速140 r/min、螺距17 mm,此时排肥稳定性变异系数为2.5%;双齿轮排肥器和螺旋排肥器的传动比为1∶4时排肥连续且均匀。样机试验表明,两级排肥器的排肥一致性、稳定性、均匀性变异系数相比螺旋排肥器均有所提高。     

葡萄树干精准对靶施药系统设计与试验研究

切根虫是对葡萄生长造成严重危害的害虫之一,它在夜间会从葡萄树根部爬到树冠上啃食新枝和嫩芽,对葡萄产量造成影响,因此必须有效的控制其危害.提出了精准对靶施药系统的设计理念,介绍了该系统的工作原理及结构组成,给出了主要部件的设计过程.通过模拟试验与传统带状施药系统的效果进行对比,得出:环形对靶施药系统在相同条件下,着药率提高了72％,成本节约了67.1％,大大减少了施药量,降低了环境污染.     

水稻侧深施肥倾斜螺旋杆式排肥装置参数优化与试验

针对倾斜螺旋杆式排肥装置作业时存在施肥均匀性差的问题,在龙舟2FH系列排肥装置上进行螺旋部件结构运动参数的优化与验证.通过对装置充、排肥过程分析,探究其装置结构参数与运行参数对排肥均匀性的影响,根据排肥量要求确定其排肥部件因素参数范围.采用单因素试验,以排肥量均值和排肥均匀性变异系数为作业质量评价指标,确定Y形排肥管倾角、输送螺杆螺距、输送螺杆转速的参数范围.采用L9(33)正交表设计试验,根据极差分析和方差分析,获得最优参数组合为:Y形排肥管倾角40°、输送螺杆螺距36 mm、输送螺杆转速170 r/min.台架试验时,设置装置行进速度为0.25 m/s,其排肥量均值和排肥均匀性变异系数分别为3.48 g和14.9%,较优化前装置的排肥量均值提高了0.78 g,排肥均匀性变异系数降低了9.1个百分点.     

基于微型开沟机的施肥覆土装置设计

为实现开沟施肥覆土一体化联合作业,在微型手扶开沟机基础上,设计了排肥装置和覆土装置,主要有排肥装置的肥料箱、重心配置、覆土板和仿形装置结构设计。实现了动力从行走轮传到排肥器、肥料箱重心稳定、排肥量可调、覆土板能在上下高度差约80 cm实现仿形功能。田间试验结果表明,设计配有排肥和覆土装置的开沟机工作时施肥量达到50 kg/h, 覆土率达78.3%, 覆土均匀度较好。     

叠片式啮合圆弧齿轮排肥器设计与仿真试验

为达到稳定排肥、排肥流量可调控的目的,设计了改善排肥流量均匀性的叠片式啮合圆弧齿轮排肥器。通过对排肥器结构设计与理论分析确定影响叠片式啮合圆弧齿轮排肥器排肥量的主要因素为排肥器工作槽长与排肥轮转速。设计仿真试验研究排肥器排肥量随影响因素变化规律,对结果进行台架试验验证。结果表明：选取排肥量变化曲线拟合斜率表征排肥流量,发现排肥流量可调控且与工作槽段长度、排肥轮转速存在线性关系,线性拟合结果显示校正决定系数分别为0994、0990;试验值与仿真值相对误差值较小,仿真试验结果可靠;与外槽轮式排肥器相比变异系数平均减小65%,排肥流量均匀性有了较大的提高。该结果对排肥器的创新设计与理论研究提供了参考。     

风送式集中排肥系统的设计与试验

针对外槽轮排肥装置施肥作业均匀性不高的问题,设计一种风送式集中排肥装置及同步施肥控制系统。通过台架试验比较直槽、交错槽和螺旋槽3种排肥轮结构的排肥性能,并建立排肥轮转速与排肥速率的线性回归方程;基于北斗+GPS系统和限幅平均滤波算法提高行驶速度的监测精度,并据此开发施肥控制系统。结果表明：1)排肥轮转速为10～60 r/min时,螺旋槽结构排肥轮具有较好的排肥性能,排肥量稳定性变异系数和各行排肥量一致性变异系数分别为0.15%和1.57%,排肥量均匀性变异系数<4%。2)排肥轮转速<60 r/min时,施肥控制系统的施肥调整响应时间<0.85 s;当理论施肥量和平均作业速度分别为300～600 kg/hm²和5.22 km/h时,施肥准确率>95%。该风送式集中排肥装置及施肥控制系统可以实现同步、精量和均匀施肥作业。     

玉米穴施肥装置的设计与仿真

针对玉米施肥利用率低的问题,设计了一款穴施肥装置。首先阐述了装置的工作原理,再利用Matlab软件建立数学模型,之后将得到的各部件尺寸的数值在Catia软件中进行三维建模,构建基于Adams软件平台下的运动学模型及基于Abaqus的多体动力学穴施机-土壤有限元模型。结果表明,入土机构能等穴施间距施肥,并通过田间试验验证,平均施肥深度为86.3 mm,施肥深度合格率83%,均符合技术要求。本研究提供一种减少机械与土壤阻力的穴施机构设计,为同类机具的研究提供了参考。     

EDEM颗粒体仿真技术在排种机构研究上的应用

为准确研究排种机构的工作过程,真实反映散粒体物料定量分配过程中的复杂力学及运动学规律,引入EDEM颗粒体仿真技术,对一种机械式大豆高速精密排种器进行研究。通过全局变量设置、颗粒模型创建、几何体模型导入、运动属性添加以及颗粒工厂的定义,模拟大豆在排种器内充种、护种、清种、排种等运动过程并获得相关数据。研究表明,该方法所获得的结果与试验数据有很高的拟合度,且具有数据、图表、动画等多种输出方式,可高效、便捷地处理散粒体农业物料精确定量分配问题。     

有机替代+减量施肥对蕉园土壤理化性质和香蕉生长的影响

[目的]化肥过量使用、农作物秸秆和畜禽粪污资源化利用率低、农林废弃物造成环境污染等问题制约农业发展.研究有机替代和减量施肥相结合的科学施肥方法,为珠江三角洲香蕉产区化肥减量与土壤培肥提供技术支撑.[方法]采用大田小区试验,研究有机替代和减量施肥相结合对香蕉生长、产量、品质及土壤肥力的影响.设置常规施肥(CK)、减施化肥 10%+低量有机肥(T1)、减施化肥 20%+高量有机肥(T2)、减施化肥 10%+低量炭基有机肥(T3)和减施化肥 20%+高量炭基有机肥(T4)5 个处理,测定各处理对香蕉生长势、产量、叶片营养元素、果实品质及土壤养分和理化性状等的影响.[结果]与对照相比,有机替代和减量施肥处理(T1～T4)可以提高土壤的pH和有机质含量,其中对pH的影响在香蕉成熟期更为显著、提高了 0.38～0.77;有机质含量则是前期提高更为显著、比对照提升 6.62%～56.09%,且随有机物料施加量的增加而提高.香蕉成熟期的土壤大量元素以及钙、镁含量整体高于抽蕾期,但各处理间差异不显著.T1～T4 处理对香蕉生长、产量、品质以及叶片营养元素方面均有正向效果,其中施加炭基有机肥的T3 和T4 处理效果更佳,香蕉产量分别提高 14.44%和 13.43%;可溶性固形物、可溶性糖、维生素C含量分别提升 13.09%～21.99%、3.98%～17.32%、28.09%～41.57%.[结论]综合分析香蕉生长情况和土壤理化性质,在本试验条件下,有机替代+减量施肥(10%～20%)处理是适宜珠江三角洲香蕉的生长的化肥减量增效模式.     

香蕉水肥一体化滴灌技术规程

水肥一体化滴灌技术是基于香蕉生长特性和果园环境状况等条件,将灌溉与施肥有机地结合起来的一项现代农业综合技术措施.近年滴灌技术逐渐应用于香蕉栽培,并取得了明显的效益,应用水肥一体化滴灌技术已是当前规模化、标准化生产香蕉的必要灌溉施肥技术.水肥一体化滴灌技术工程包括技术要求、水质净化、工程模式及设施安装、施肥与水分管理、设施维护及其他管理,应用于香蕉上能保证适时适量水肥供应,改善蕉园生态环境,达到节水节肥、提高效率、增产增收等效果.     

双向螺旋送肥离心锥盘式排肥装置的设计与试验

针对现有水稻排肥器结构复杂、排肥性能不佳的问题,设计了一种集排式双向螺旋送肥离心锥盘式排肥装置.该装置主要由肥料箱、双向螺旋、离心锥盘式排肥装置等部件组成.工作时肥料箱中的肥料由双向螺旋输送至离心锥盘式排肥装置中,在离心锥盘离心力作用下均匀分散并沿锥盘内壁上升至排肥口处排出.确定了排肥装置的关键结构参数:双向螺旋外径1...     

正负压式精量排种器设计与仿真优化

针对机械式排种器伤种率高、均匀性差以及气吸式排种器易堵塞等问题,设计了1种滚筒正负压式排种器,并基于有限元法与离散元法对滚筒正负压式排种器的排种性能进行分析,利用Fluent仿真软件分析了吸种负压值、种孔直径以及每排种孔数目等结构参数对排种器性能的影响,通过径向截面压力图以及速度矢量图的分析得到排种器较优结构参数：种孔直径为2.0 mm,每排种孔数为28个,以及吸种负压范围为-4.0～-2.5 kPa;利用EDEM-Fluent耦合方法对种子颗粒运动轨迹以及排种器转速对种孔的吸种性能的影响进行了仿真,仿真发现合格率随着转速的增大先增加后减少,重播率以及漏播率相反,最终确定排种器较优转速在19 r/min到27 r/min之间。本文的研究可为精量排种器的设计提供参考。