基于EDEM的变量撒肥机性能分析与试验

为解决现有撒肥机颗粒肥料抛撒均匀性差且无法实现变量撒肥等问题,设计了一种双圆盘离心式液控变量撒肥机.首先,介绍了该离心式撒肥机的结构及工作原理,利用离散元仿真软件EDEM进行圆盘转速、搅龙转速、行走速度对撒肥均匀性单因素离散元仿真分析,并进行室外试验.结果表明:颗粒肥料抛撒均匀性最佳组合为:圆盘转速1600r/min、...     

锥形撒肥圆盘中肥料颗粒运动模型优化与试验

针对锥形撒肥圆盘存在抛施肥均匀性差、相关理论和解析模型研究较少等问题,建立了肥料颗粒在锥形撒肥圆盘上及空气中的运动模型。分析锥形撒肥圆盘结构和运动参数对肥料颗粒自旋性的影响,将肥料颗粒的自旋性充分考虑在整个运动过程中,进而得到影响抛撒均匀性及抛撒幅宽的主要因素。采用正交试验方案研究了叶片长度、叶片倾角、锥形撒肥圆盘转速对肥料颗粒抛撒的横向变异系数的影响。对正交试验结果进行方差和极差分析,结果表明:叶片长度为145 mm、叶片倾角为0°、锥形撒肥圆盘转速为1 200 r/min时,抛撒的横向变异系数为5.80%,满足抛施肥作业要求。该研究可提高马铃薯锥盘式撒肥机施肥作业效率,为锥盘式撒肥机的设计提供理论参考。     

基于开沟施肥的撒肥圆盘设计与试验

针对传统果树开沟施肥机存在的肥料分布不均问题,设计了一种基于开沟施肥的撒肥圆盘。首先,建立撒肥圆盘的三维模型,对肥料颗粒在撒肥圆盘上的受力和运动进行分析,建立肥料颗粒的运动方程;通过离散元软件建立仿真模型,以撒肥圆盘的盘面倾角、母线极角、肥盘转速为试验因素,以肥料分布均匀性变异系数、施肥量偏差为实验指标,开展二次旋转正交组合试验。对撒肥圆盘的施肥效果进行仿真分析,结果表明：颗粒肥料在盘面倾角为0°、母线极角为120°、肥盘转速为72r/min时,肥料分布均匀性变异系数为14.42%,施肥质量偏差为4.50%,肥料分布均匀性较好,能够满足果树施肥的要求,可为撒肥圆盘在开沟施肥中的应用提供理论参考。     

离心式撒肥机撒肥部件研究设计

通过分析推肥板在撒肥圆盘上的布置对肥料颗粒在撒肥圆盘上运动的影响,得出推肥板在撒肥圆盘上的布置形式,计算了肥料颗粒的抛撒半径。据此设计了一种离心式撒肥机用的撒肥部件,并简介了撒肥部件的结构及参数的确定。试验及大面积生产考核证明,该离心式撒肥部件效率高,肥料撒施均匀,能够满足新疆兵团农场对全耕层施肥的要求。     

SF-100摆动式颗粒肥料抛撒肥机的工作原理与使用维护

SF-100摆动式颗粒肥料撒肥机是一种适合中小水稻面积种植户的颗粒肥料撒肥机,介绍了整机结构及工作原理,对整机的安全操作、检查调节、维护保养等注意事项进行详细说明,以增强操作人员的安全意识及提高使用撒肥机的熟练度,来保证整机施肥效果的稳定高效。     

SF-100摆动式颗粒肥料抛撒肥机的研究设计

针对现有施肥机械容易产生堵塞、架空以及撒施不均匀等方面的不足,利用摆动原理,设计一种适合中小面积水稻种植户的颗粒肥料撒肥机,着重设计了肥箱和摆动叉组成的摆动机构。实现肥料撒施的通畅和均匀性,保证施肥效果的稳定高效。     

2FZ200型撒肥机结构设计与性能检测

广东省拥有丰富的有机肥资源,但大部分区域的肥料撒施工作仍依靠人工完成,为缓解人工施撒有机肥劳动强度大、效率低的问题,课题组研发了一种履带自走式撒肥机。测试结果显示,撒肥机的最大载重量为200 kg,肥料抛撒宽度为4m,抛撒作业效率≥0.2 hm²/h。性能测试结果显示,该自走式撒肥机能满足一般农田管理作业要求,可提高撒肥作业效率,降低人员劳动强度。     

桑园自走式变比配肥定向撒肥机设计与试验

为实现桑园内氮、磷、钾和有机肥按需均衡施肥,保障桑叶产量、质量,减小肥料不合理使用造成的面源污染,设计了一种能够变比配肥和定向撒肥的桑园自走式变比配肥定向撒肥机。根据桑园农艺要求设计的整机长为1450mm、宽为655mm、高为1141mm,并对履带行走系统、变比配肥掺混机构进行设计。通过离散元法对变比配肥掺混过程和撒肥盘撒肥效果进行仿真分析,发现槽轮转速在20~80r/min范围内,配肥偏离度标准差低于0.4,掺混均匀性较好;抛撒肥料时,曲线形叶片撒肥盘肥料分布呈对称形状,撒肥效果较好。通过正交试验优化设计定向撒肥板长度为450mm、高度为80mm、折弯角为100°。通过响应面法分析因素对撒肥分布变异系数的影响,主次顺序为：撒肥盘转速、碰撞掺混腔收料口与撒肥盘中心距离、整机作业速度,并确定较优工作参数：撒肥盘转速为290.1r/min、碰撞掺混腔收料口与撒肥盘中心距离为88.2mm、整机作业速度范围为0.5~0.7m/s。通过田间试验验证,桑园自走式变比配肥定向撒肥机工作时撒肥分布变异系数低于40%,试验表明自走式桑园变比配肥定向撒肥一体机田间工作时具有较高的可靠性。     

双圆盘式固体肥料抛撒机抛撒性能试验

为增加有机质、氮、磷、钾等土壤养分,提升耕地质量总体水平,加大粪肥、有机肥施用量,提高抛撒效率及抛撒均匀性,研究了双圆盘式抛撒机作业速度、抛撒盘转速、排肥口开度3个因素对抛撒效率、抛撒均匀性的影响。试验结果表明:影响抛撒效率的因素主次顺序为作业速度＞排肥口开度＞抛撒盘转速,最优组合为作业速度6 km/h、排肥口开度70%、抛撒盘转速90 r/min;影响抛撒均匀性的因素主次顺序为作业速度＞抛撒盘转速＞排肥口开度,最优组合为作业速度6 km/h、抛撒盘转速120 r/min、排肥口开度70%。综合分析得知,抛撒作业速度是抛撒效率和抛撒均匀性的最大影响因素。      

变量撒肥机设计参数研究及控制系统设计

为了提高变量撒肥机的施肥精度,尽可能地减少肥料浪费和对环境造成的污染,对变量撒肥机的关键设计参数进行了研究。结果表明,肥箱内肥料高度对排肥量影响不显著,排肥口开度和施肥量呈比例函数关系,并在此基础上设计了一种用于变量撒肥机控制系统。该系统可以根据撒肥机的车速变化控制排肥口的大小,提高施肥质量。实验为变量撒肥机具的控制系统设计提供了依据,所设计的变量撒肥机具有更好的施肥性能。     

螺旋锥体离心式排肥器扰动防堵机理分析与试验

针对传统排肥器因肥料架空结拱堵塞而影响排肥性能的问题,通过构建螺旋锥体离心式排肥器排肥过程颗粒化肥的运动模型及扰动破拱防堵机理分析,阐明了螺旋扰动叶片破拱防堵作用机理。采用EDEM离散元软件,进行了有、无螺旋扰动杯的排肥器排肥过程仿真对比分析,螺旋叶片能够为肥箱出肥口与排肥器连接处及扰动杯内的颗粒化肥提供卷携扰动作用,同时可增大颗粒化肥下移速度,防止肥料架空结拱堵塞。高速摄像试验表明：肥箱出肥口与有螺旋扰动杯排肥器连接处的颗粒化肥做与弧形锥体圆盘转速相同方向的向下运动,颗粒化肥运动流畅,无断层下落问题;无螺旋扰动杯排肥器与肥箱出肥口连接处的颗粒化肥做缓慢的向下运动,且运动过程中出现了颗粒化肥断续下落问题。台架试验表明：有螺旋扰动杯的排肥器排肥频率稳定性系数在96%以上,排肥量稳定性变异系数不超过5.57%,满足施肥质量要求,明显优于无螺旋扰动杯的排肥器。     

Calculation of Fertilizer Distribution Patterns from a Spinning Disc Spreader by means of a Simulation Model

Manipulation of the spreader pattern produced by spinning disc fertilizer spreaders, for site-specific applications, requires a continuous change of several spreader parameters, such as orifice position and angular speed of the disc, to keep the working width and the shape of the spreader pattern constant for varying fertilizer rates. To design an efficient control system, a model of the system is developed which takes account of spreader and particle parameters. The model is used for calculations of spreader patterns and forms the basis for further development of a spreader control system. An initial validation comparing measured and simulated spreader patterns, demonstrates that the mathematical model approximates reality quite well. By means of the model, spreader patterns for single- and twin-disc spreaders are calculated and the influence is examined of several spreader characteristics on the distribution pattern. Simulations for variations of angular velocity of the disc as well as the effects of a changing position of the orifice, referred to the driving direction, show a large effect on the spreading width and the shape of the distribution pattern. The shape of the orifice also has a large influence on the shape and the width of the distribution pattern. The simulation results further show that spreading site-specifically, simply by changing the mass flow, leads to a fluctuating spreader pattern, which results in large deviations from the intended application rates.     

圆锥盘推板式水田侧深施肥双行排肥器设计与试验

为提高水田侧深施肥排肥器稳定性与均匀性,增强肥量调节能力,保证水田侧深施肥作业效率与质量,结合黑龙江地区水田施肥农艺要求,设计了一种圆锥盘推板式双行排肥器。阐述了排肥器工作原理,构建了肥料不同阶段的力学模型,确定了圆锥转盘结构参数与临界转速;应用离散元软件EDEM仿真分析推板数量对肥料填充能力与排肥性能的影响规律,得出推板数量为8时,排肥器具有最佳排肥性能;采用全因子试验方法开展圆锥转盘转速为15～45 r/min、排肥口开度为5～25 mm条件下排肥器排肥量和排肥性能的台架试验,试验结果表明,排肥量范围为122～934 kg/hm²,与圆锥转盘转速和排肥口开度均具有较高的线性相关性,且与圆锥转盘转速相关性最高;双行排肥量一致性变异系数、总排肥量稳定性变异系数和排肥均匀性变异系数范围分别为1.01%～3.88%、1.05%～3.81%、6.64%～15.79%,排肥器倾斜状态下双行排肥量一致性变异系数最大值为6.17%,试验结果满足水田侧深施肥性能要求。     

基于EDEM-Fluent耦合的颗粒肥料悬浮速度测定试验

为提供气力施肥装置的设计参考依据,以大颗粒尿素、磷酸二铵和硫酸钾3种颗粒状化肥为试验对象,通过计算流体动力学和离散元法耦合的方法对物料悬浮速度进行数值模拟,采用Lagrangian模型进行气固两相流耦合仿真,试验结果表明,大颗粒尿素悬浮速度7. 21～12. 97 m/s,磷酸二铵悬浮速度7. 68～12. 48 m/s,硫酸钾悬浮速度11. 09～18. 15 m/s。通过台架试验测定大颗粒尿素悬浮速度6. 68～12. 48 m/s、磷酸二铵悬浮速度7. 22～11. 96 m/s、硫酸钾悬浮速度9. 46～17. 81 m/s,相对误差分别为5. 3%、5. 1%、7. 2%。在颗粒肥料体积分数1. 0%、3. 5%、6. 0%、8. 5%时,分别测定肥料颗粒群的悬浮速度,结果表明,颗粒群悬浮速度随着体积分数的增加而减小,在不同颗粒肥料体积分数下,仿真结果与试验结果相对误差近似为常数,其原因为颗粒球形度对悬浮速度的影响,标定得出大颗粒尿素悬浮速度修正系数0. 90、磷酸二铵悬浮速度修正系数0. 96、硫酸钾悬浮速度修正系数0. 84。基于流固耦合的颗粒悬浮速度仿真具有较高的准确度,验证了基于EDEM-Fluent气固两相流耦合仿真测定物料悬浮速度方法的可行性。     

圆盘式施肥机抛撒模型中圆盘转速的试验研究

通过圆盘式施肥机抛撒模型,在施肥过程中对不同圆盘转速进行了试验,并通过试验在横向和纵向施肥距离上,从不同的角度绘制了曲线图,进行比较得出了施肥的均匀性随着圆盘转速的减低而减低,其有效施肥幅宽也随其减小.同时,找到了达到试验所用的3种肥料的极限速度的圆盘转速,得出圆盘转速在高于极限速度时变化,施肥曲线图变化不明显;而低于极限速度时,施肥曲线变化明显.     

自走式果园有机肥条铺机设计与试验

为扩展果园秸秆覆盖机作业功能,解决丘陵山地果园缺少有机肥施肥机械的问题,基于秸秆覆盖机,设计了自走式果园有机肥条铺机。整机主要由车体和条铺装置组成,其中条铺装置采用伸缩式结构,条铺间距为1.8～2.7 m,适应在行距为3.0～4.5 m的果园进行有机肥对沟施肥或行间双侧条铺,也可用于大田作物对行施基肥或条铺栽培基质。运用离散元法对条铺装置的排肥口结构进行优化,确定了最优斜口形排肥口结构。条铺试验结果表明,腐熟牛粪施肥量29.40～53.10 t/hm²,变异系数小于等于15.48%;菌渣施肥量21.45～75.00 t/hm²,变异系数小于等于6.57%;腐熟牛粪、菌渣施肥量模型的决定系数分别为0.871 3和0.963 1。果园实地试验中作业效果良好。     

刮板式有机肥条铺与旋耕混合施肥机设计与试验

针对果园有机肥人工施肥量不准确、施肥不均匀等问题,本文根据施肥农艺要求,设计了一种有机肥条铺与旋耕混合施肥机。该装置采用刮板式结构,通过圆环链带动刮板向前排肥,将有机肥呈条状铺撒在地表,通过旋耕装置将其与土壤混合。通过计算确定了施肥装置最大开口高度、肥箱容积等结构参数,分析了上、下层有机肥排肥过程。以排肥口开口高度、前进速度、链轮转速和刮板间距为试验因素进行离散元仿真试验,以有机肥相对误差和变异系数为评价指标,对排肥过程工作参数进行优化求解,得到最优参数组合：开口高度为53.17 mm、前进速度为2.8 km/h、链轮转速为15.96 r/min、刮板间距为160 mm。在最优工作条件下进行试验验证,得到有机肥平均排肥量为5.099 kg/m²,与理论施肥量相对误差为4.5%,变异系数为8.8%,表明仿真优化结果可靠,排肥量准确且排肥均匀性较好,该施肥装置施肥性能较优。在旋耕混合试验中,通过测定得到上层有机肥混合比例为11.83%,下层有机肥混合比例为6.29%,表明经过旋耕后,能够实现土肥混合效果,上层土肥混合比例高于下层。