基于ZigBee的液肥变量深施系统设计与试验

为了提高液肥深施效率,设计了一种基于ZigBee的液肥变量深施系统.该系统采用远程电脑终端与STM32F103RET6控制器同步结合实现液肥输出监测与控制:监控液肥水位值的同时利用流量传感器采集当前流量值,并通过ZigBee无线通讯协议传输数据;根据流量预设值,利用增量式PID算法动态调整变频器频率,最终使试验系统能够精确控制液肥流量输出.在试验系统的基础上,通过液肥深施试验以探讨施肥深度、变频器频率、注肥压力、系统用泵的回水开度等参数对流量精确控制的影响,并利用试验数据建立精准控制流量的数学模型.果园试验结果表明,液肥变量深施系统整机施肥精度最高可达99.52%,单次施肥的液肥损耗量最大值为0.22 L/min;在改变施肥深度的情况下,系统液肥输出流量的最大差值为0.15 L/min,变频器频率的最大差值为0.79 Hz.在改变回水开度的情况下,确定了试验中系统的最佳工作参数,即回水开度在40%时,系统工作最为稳定,流量输出误差小,液肥损耗量少.     

果园肥料深施机成孔机构设计与试验

针对密植林果园机具通过性差,以及表层施肥的肥料利用率较低的难题,提出了将颗粒肥定量挖坑深施的施肥方法,围绕该方法,设计了一种小型果园肥料深施机,并对整机进行了挖坑性能验证试验。结果表明：挖坑深度在300、350、400 mm时的坑穴上口平均直径为207.7、207.1、209.9 mm,坑穴下口平均直径为206.3、204.3、206.1 mm;挖坑深度平均值为296.7、345.9、395.4 mm,坑穴直径误差5 mm以内,深度误差在5 mm以内;挖坑效率分别为34.5、39.6、44.1 s,能够满足挖坑要求;试验数据给果园肥料深施机的产业化提供了技术参考。     

深施液态施非圆齿轮扎穴施肥装置试验分析

针对深施液态肥的工作原理和特点,设计了一种液态肥深施试验装置。文章阐述了该试验装置的工作原理,对其扎穴性能进行二次旋转正交试验;应用Design-Expert 6.0.1软件进行数据处理,获得了行星架转速与试验台车前进速度之间的交互作用对沟痕宽度和穴距的影响。根据农艺要求,优化得出试验装置的最佳工作参数组合为:行星架转速72 r.min-1,试验台车前进速度0.49 m.s-1。通过进一步试验验证,结果表明,由软件优化后的的参数组合能够满足农艺要求的设计,为样机设计提供重要的理论依据。     

液肥穴施肥机扎穴针体与土壤互作仿真分析及试验

针对液肥穴施肥机斜置式扎穴机构扎穴时，触土部件-针体所受三向阻力变化规律以及土壤动态行为特性难以直接通过试验获取问题，通过采用Drucker-Prager屈服准则构建穴施土壤有限元模型，运用ADAMS运动学分析模块获得扎穴机构喷肥针扎穴轨迹，利用ANSYS/LS-DYNA显示动力学软件建立喷肥针与土壤互作仿真模型。以Z轴方向针体所受最大压力（均指绝对值）为测量指标，工作参数为影响因素，进行喷肥针单向受力虚拟和台架对比试验。结果表明，压力皆随前进速度和扎穴机构转速的增大先增大后减小，仿真和试验数据接近，变化趋势基本相同。以喷肥针前进速度0.62m/s、扎穴机构转速70r/min及斜置角20°为仿真工作参数，对针体进行三向阻力以及土壤动态行为仿真分析，可知喷肥针在3个方向的阻力先增大后减小。0~0189s内即喷肥针入土过程，针体在X轴方向阻力缓慢上升，说明喷肥针对前进方向土壤扰动较小；针体在Z轴方向上阻力增大较快，说明喷肥针冲击土壤作用较强，土壤受到针尖剪切致使应力主要集中在此方向上，在0.189s阻力达到最大值21.69N；针体在Y轴方向上阻力较小，说明喷肥针挤压土壤作用较弱，在0.189s阻力达到最大值8.56N。0.189~0.214s内即喷肥针原位置自身摆动过程，针体在X轴方向阻力增大趋势变快，说明喷肥针对前进方向土壤产生较大扰动；其他两个方向阻力基本保持不变。0.214~0.350s内即喷肥针出土过程，喷肥针在Z轴和Y轴方向阻力逐渐减小直至变为0；其中在0.214~0.238s内，针体在X轴方向阻力瞬间增大，说明喷肥针对前进方向土壤产生强烈挤压，0.238s达到最大值31.87N。在整个扎穴过程中，穴口形成是喷肥针出土过程自身的摆动姿态与前进方向土壤扰动引起的，因此针体沿X轴方向阻力影响显著，符合实际扎穴规律。