基于离散元法的螺旋式排肥器性能模拟试验

为提高螺旋式排肥器对颗粒肥料的排肥稳定性与均匀性,采用离散元仿真软件EDEM对排肥器结构参数进行数值模拟并进行仿真试验,分析螺旋叶片直径、螺距和排肥轴转速对排肥器排肥性能的影响,获得排肥器工作参数与排肥量和排肥稳定性变异系数的回归数学模型。仿真试验结果表明:影响螺旋式排肥器排肥量的因素主次依次为排肥轴转速、螺距、螺旋叶片直径,排肥量最大为221.2 g/s,最小为54.76 g/s;影响排肥稳定性变异系数的因素主次依次为排肥轴转速、螺距、螺旋叶片直径,通过Design–Expert 8.0进行参数优化,确定排肥器最优参数组合,即螺旋叶片直径100 mm、螺距60 mm、排肥轴转速15 r/min,此时排肥稳定性变异系数达到最小值,为8.48%,排肥器排肥性能较为稳定均匀。     

基于遗传算法的螺旋双轮排肥器优化设计与试验

【目的】对传统单螺旋排肥器排肥口物料流量随时间波动变化造成排肥均匀性低的问题进行改进。【方法】通过离散元法仿真分析单螺旋排肥器的排肥过程，针对单螺旋排肥器排肥均匀性低的问题设计一种螺旋双轮排肥器；通过理论分析确定该螺旋双轮排肥器理论排肥量，并建立以中心距、螺距、叶片高度、叶片厚度、螺旋叶片内径为设计变量，有效储肥体积为目标函数的数学模型，利用遗传算法对排肥器进行结构优化，并以史丹利复合肥颗粒为肥料对螺旋双轮排肥器进行台架试验验证。【结果】优化后结构参数分别为中心距49.8 mm,螺距32.5 mm,叶片高度15.2 mm,叶片厚度2.3 mm,螺旋叶片内径13.6 mm。对优化后的排肥器进行台架对比试验，在不同转速下螺旋双轮排肥器较单螺旋排肥器排肥均匀性波动系数平均减少26.62%,实际排肥量平均提升75.41%,并得到螺旋双轮排肥器转速与排肥量的线性函数方程。【结论】螺旋双轮排肥器解决了单螺旋排肥器的现存排肥流量波动问题，优化后的排肥器排肥均匀性更好，排肥量更大，且可实现转速变化控制精量施肥。     

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。     

国内外农机化施肥新技术扫描

化肥排肥器的类型及其性能特点 离心式排肥器：其工作原理就是利用高速转动的物体具有离心力。离心式排肥器排肥盘叶片有直形和弯形，叶片数目2-6个不等。在一个排肥盘上安装不同形状和角度的叶片，使各叶片排出的化肥远近不同，提高排肥的均匀性。离心式排肥器的工作过程可分为两个阶段：     

气送式集中排肥器螺旋排肥装置的改进与试验

针对现有气送式集中排肥器螺旋排肥装置稳定性和均匀性较差的问题,提出"排肥装置集中对行排肥+气力输肥"的排肥方式,应用离散元法和台架试验对螺旋排肥装置进行改进。采用EDEM仿真分析型孔截面形状(对称截面、倾斜截面、直行截面),型孔深度和型孔数量对排肥速率、均匀度和各行排肥量一致性变异系数的影响。结果表明:1)当排肥轮转速为30r/min时,优化后的排肥轮结构参数为,倾斜截面、型孔深度15mm、型孔数量8个;2)在排肥轮较优参数及转速为10～50r/min条件下,随着排肥轮转速的增大,排肥速率呈线性增大,各行排肥量一致性变异系数和排肥均匀度变异系数分别低于3.0%和26.0%。使用水稻种植中常用的三宁、住商、中化复合肥进行台架试验,结果表明:1)总排量稳定性变异数和各行排肥量一致性变异系数分别低于2.0%和4.0%;2)排肥速率试验值与模型预测值之间的相对误差小于2%。田间试验结果表明,当施肥量为490.05和588.00kg/hm2时,实际施肥量与施肥量要求之间的相对误差均小于2%。     

圆弧齿轮排肥器设计与仿真试验

针对外槽轮式排肥器存在排肥流量均匀性较差的问题,设计一种圆弧齿轮排肥器。对排肥轮结构进行理论分析,建立排肥量数学模型,并确定在结构参数不变的情况下,影响排肥器排肥量的工作参数。设计仿真试验,研究工作参数对圆弧齿轮排肥器排肥量的影响、对比圆弧齿轮排肥器与外槽轮式排肥器排肥流量均匀性高低;设计验证试验,检验仿真试验可靠性;结果表明:1)因调肥隔板与排肥轮间存在间隙,导致肥料堆积产生滑移现象,排肥器无法通过改变工作槽段长度对排肥量进行稳定调节,但排肥轮转速可线性改变排肥器排肥量,且排肥轮转速与排肥流量间存在线性关系;2)圆弧齿轮排肥器较外槽轮式排肥器排肥流量变异系数平均减小30.14%,排肥流量均匀性有了较大的提高;3)台架试验值与离散元仿真值相对误差值均小于2.5%,离散元仿真试验结果可靠。     

间隙啮合渐开线齿轮排肥器的结构优化仿真及试验

为解决排肥器排肥不均匀的问题,设计了间隙啮合渐开线齿轮排肥器,为考察排肥齿轮结构参数对排肥均匀性的影响规律,在理论分析的基础上应用离散元法对排肥过程进行仿真分析。以排肥轮齿数、排肥轮间隙、轮齿压力角为试验因素,以排肥均匀度变异系数为评价指标进行正交优化试验,结果发现,影响排肥均匀度的因素大小为排肥轮齿数排肥轮间隙轮齿压力角,其中,排肥轮齿数对排肥均匀度有显著影响(P0.05),排肥轮的最优结构参数组合为排肥轮齿数12、排肥轮间隙6 mm、轮齿压力角25°,此时排肥均匀度变异系数最小,为17.59%。加工最优结构参数组合下的间隙啮合渐开线齿轮排肥器,并进行台架试验,试验结果显示,台架试验排肥量与理论排肥量相对误差为-0.95%,与仿真值相对误差为-2.41%,台架试验均匀度变异系数为19.01%,与仿真值基本一致,同等条件下外槽轮排肥器的变异系数为31.96%,台架试验排肥器变异系数比外槽轮排肥器变异系数小12.95个百分点,结构优化提高了排肥均匀性,符合设计要求。     

外槽轮排肥器排肥离散元仿真及排肥舌参数优化

为通过优化外槽轮排肥器排肥舌结构,以提升其排肥均匀性,利用EDEM建立外槽轮排肥器的离散元仿真模型,对其排肥作业过程进行模拟仿真,通过肥料颗粒运动状态仿真结果验证肥料颗粒流动特性。应用虚拟试验方法,分析排肥舌倒角结构参数变化对肥料颗粒流动特性的影响。结果表明:排肥流量变异系数随着排肥舌倒角的增大而先减小后增大,两者间呈负抛物线型二次函数关系,且在排肥舌倒角弧长与单个凹槽弧长比值为0.85时,外槽轮排肥器排肥质量波动最小,排肥均匀性最佳。验证试验结果表明:配装最优结构排肥舌的外槽轮排肥器排肥流量变异系数最小,具有最佳的排肥均匀性,比传统平端排肥舌排肥流量均匀性提高了49.9%。     

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100 mm、内径40 mm、螺距90 mm、螺牙厚3 mm、离心锥盘最小半径60 mm、离心锥盘倾角45°。以双向螺旋转速、离心锥盘转速、排肥装置行进速度为试验因素,以排肥均匀性变异系数为评价指标,进行三元二次通用旋转组合试验。结果表明,对排肥均匀性变异系数的影响显著性大小的因素依次为双向螺旋转速、离心锥盘转速、排肥装置行进速度。优化后的最佳参数组合为双向螺旋转速5.27 r/min、离心锥盘转速243.7 r/min、装置行进速度0.66 m/s。优化排肥均匀性变异系数最小值为17.60%。验证试验的排肥均匀性变异系数平均值为17.16%,优化数值解与验证试验结果吻合度较好。     

半干旱区坐水种条件下水肥耦合对玉米苗期干重的影响

水分与肥料是影响作物生长的两大因素。在坐水播种条件下,采用“311-B”D饱和最优设计研究了玉米苗期坐水与施肥的耦合效应,对玉米苗地上部干重进行二次回归拟合,建立了各因素的回归数学模型。因素效应分析结果表明,影响玉米苗地上部干重主要因素是坐水量,其次为磷肥,再次为氮肥,各因素交互作用顺序为：NP〉水N〉水P。水肥耦合作用的最佳组合为：略高的坐水量（49．356t／hm2）,略低的氮肥量（63．923kg／hm2）和中等的磷肥量（128．25kg／hm2）。     

鲁棉研28号适宜播期、密度和施肥量的研究

2007年在山东省巨野县进行了鲁棉研28号播期、密度和施肥量正交试验。结果表明,鲁棉研28号的最佳播期为4月20日,最佳种植密度为4.8万株／hm^2,最佳施肥量为每666.7m^2施尿素30kg、磷酸二铵40kg、硫酸钾10k、硼砂0.6kg。该研究结果为鲁棉研28号在适宜推广区域开展良种良法配套栽培技术组装和产业化开发提供了理论依据。     

鲁棉研21号适宜播期、密度和施肥量的研究

2007年在山东省巨野县进行了鲁棉研21号播期、密度和施肥量试验。结果表明,鲁棉研21号的最佳播期为4月20日;最佳种植密度为4．35万株/hm^2;最佳施肥量为每666．7m。施尿素30kg,磷酸二铵40kg,硫酸钾10b,硼砂0．6kg。该研究结果为鲁棉研21号在适宜推广区域开展良种良法配套栽培技术组装和产业化开发提供了理论依据。     

超甜玉米“闽甜208”适宜播种期及施肥量研究

闽甜208适宜播种期及需肥量试验结果表明:该品种适宜播种期为3月下旬至4月上旬和7月下旬至8月中旬之间,且春播鲜穗产量高于秋播;最适施肥量为尿素390 kg/hm2、普钙937.5 kg/hm2、氯化钾375 kg/hm2,其产量最高,达14514.0 kg/hm2。。     

2BFQ-6型油菜精量联合直播机变量播种机构的设计

针对不同种植条件和播期所对应的直播油菜播种密度的不同要求,根据切换齿轮啮合关系可改变排种器输入轴转速的工作原理,设计了一种适用于2BFQ-6型油菜精量联合直播机的变量播种机构;介绍了具有4级播种密度调节功能的变量播种机构结构特征和工作原理;分析确定了该机构的主要结构参数和性能参数,同时运用有限元开展的模态分析显示输出齿...     

地膜穴播春小麦播种密度和施肥水平的优化方案研究

采用裂区试验对临夏州地膜穴播小麦施肥和播种密度进行了研究,分析结果表明：川塬地地膜穴播小麦施Ｎ１１２５～１５００ｋｇ／ｈｍ２、磷肥（Ｐ２Ｏ５）９００～１２００ｋｇ／ｈｍ２、播种量为２２７３ｋｇ／ｈｍ２（即１２粒／穴）时,可获得最佳产量和经济效益。高产高效的合理群体结构为基本苗达到４０００～５０００千苗／ｈｍ２,成穗数达到４５００千穗／ｈｍ２左右,穗粒数在４０粒以上,千粒质量在３９ｇ以上。     

大麻栽培技术研究

通过正交试验研究了播期、密度及肥料对大麻原茎产量、纤维产量和全麻率的影响,结果表明:各因素对原茎、纤维产量的影响大小依次为肥力密度播期。对全麻率所起到的作用是密度播期肥力。方差分析表明密度、播期与施肥量对原茎产量影响均达显著水平。     

适宜冀北坝上免秋耕晚播种植莜麦品种的极限与最佳播期研究

在以往广泛试验研究的基础上．对在冀北坝上已推广的品种和新选育的高代优良品系进行晚播极限播期和最佳播期研究。结果表明：参试的6个品种（系）在6月20日以前播种全部可以正常成熟,其中,品2号、花早2号和白燕2号的极限播期是7月10日,坝莜一号的极限播期是6月30日。经回归方程计算得知,品2号、坝莜一号、花早2号、白燕2号的最佳播期分别是6月18日、6月17日、6月15日和6月18日,而S016和H44的最佳播期应早于6月5日。     

夏玉米侧深种肥同播技术

播种是夏玉米生产的最关键技术环节,种肥同播技术一次作业完成多项任务,近年来得到推广应用。该项技术在应用过程中存在着肥害烧苗,增产效果达不到预期等问题。为解决诸类问题,提出了侧深玉米种肥同播技术。侧就是侧施肥,实现种肥分离,解决肥害烧苗问题。同时,5厘米的种肥距离是保证肥料就近供应的理想位置,达到防肥害、增肥效的优化布置。深的要求是深施肥,垂直方向上,肥料比种子要深5厘米以上。肥料就施在地表下8-10厘米的位置。满足玉米生长发育需求,随着养分溶解下渗,诱导根系向深层发育,促根壮秆。侧深种肥同播技术的关键就是选好品种,用好种子,以测深施肥为抓手,测土配方,单粒精播,提高播种质量,通过有害生物绿色防控,精细管理,实现肥效利用率高,产量高,品质好,收益高。     

武汉市马铃薯高产栽培技术

武汉市种植马铃薯(Solanum tuberosum)在播种前15~20 d要进行催芽,以打破休眠。以冬春马铃薯和秋马铃薯种植为主,冬春马铃薯播期在1月中旬至2月中旬,采取深沟高垄地膜覆盖,单产1 500~2 500 kg/667 m~2,高产可以达3 000 kg/667 m~2,秋马铃薯分旱地种植和稻田免耕种植两种,旱地种植采取深沟高垄地膜覆盖,播期在8月中旬至9月底,稻田免耕最适播期是9月中旬,最迟在9月底之前播完,秋马铃薯单产1 500 kg/667 m~2,稻田免耕稻草覆盖约2 000 kg/667 m~2。