矮化密植果园挖穴施肥除草多功能机的研制

针对新疆果园(红枣、苹果)矮化密植模式下,机具作业空间小、与此种植模式配套机型较少等问题,设计了一种矮化密植果园挖穴施肥除草多功能机,可完成挖穴、施肥、除草作业。挖穴装置适应性强,能够在树根、杂草缠绕的情况下挖穴,以便后续施肥作业;旋转除草刀效率高、除草干净、不缠草且不堵塞。田间试验该机具挖穴深度最高400 mm左右、施肥穴孔的直径约300 mm、除草作业幅宽600 mm、生产率约为4 hm^2/h;矮化密植果园挖穴施肥除草多功能机锄草效率高、挖穴壁径齐整、作业可靠,满足新疆矮化密植果园挖穴施肥、除草作业的生产需求。     

扎穴施肥单体仿真分析与试验

为改进高秆作物传统撒播、条播施肥方式肥料利用率低问题,设计一种高地隙穴施肥作业车,该作业车扎穴施肥单体两侧安装有探针传感器,可以根据作物植株位置进行精准穴施肥。基于RecurDyn-EDEM、EDEM-ANSYS对扎穴施肥机构进行多体动力学—离散元、离散元—有限元仿真分析,并进行扎穴排肥试验,仿真试验明确扎穴施肥单体的运动机理和土壤成穴情况,量化施肥量与排肥器开度之间的函数关系;在扎穴施肥过程中,鸭嘴总变形为0.005 mm,等效应力最大为4.142 2 MPa,远小于结构钢屈服强度,鸭嘴不会发生应力变形。扎穴排肥试验进一步确定施肥单体的实用性,修正施肥量与排肥器开度之间的函数关系,可以针对不同农作物调节排肥轮开度进行精准施肥。     

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。     

SYJ-3深施型斜置式液肥穴施肥机设计与试验

针对深施型液肥穴施肥机存在损伤作物、穴口宽度大和喷肥效率低等问题,设计了一种深施型斜置式液肥穴施肥机。基于斜置式扎穴和参数反求求解设计思想,借助人机交互平台,设计关键部件扎穴机构,优化了机构的结构与工作参数,分析了喷肥针进肥接口运动轨迹。根据喷肥针入土、出土喷肥技术特点,运用差动轮系传动和空间凸轮机构的组合传动形式,设计了关键部件液肥分配机构,减少了输肥管路复杂的连接配置,构建了出肥软管接口运动模型,解析了满足于进肥软管接口协同运动机理。进行了深施型斜置式液肥穴施肥机田间性能检测试验,结果表明,该机扎穴性能优越,肥料喷射均匀,对作物的机械损伤小,穴口宽度、作物损伤率、施肥量和施肥深度分别为45.0mm、0.3%、28.5mL/次和102mm,各项指标与前期设计差异较小,且符合农艺要求。     

新型果园挖穴施肥机的设计研究

随着社会经济不断发展,我国水果需求与日俱增,水果种植以果园形式为主,果农在种植过程中需花费大量人力、物力。果树施肥阶段劳动量较大,需先进行挖穴,之后将肥料施于穴中。果园种植面积较大,若仅采用人工施肥方式不仅作业强度高,还会因为施工周期较长造成果树因缺乏肥料影响产量。随着科技不断发展,果园施肥已经逐渐引进自动化设备,通过施肥设备进行挖空、施肥、覆土一体化作业,不仅可提高施肥效率,还可有效降低人力成本,施工过程简便。随着果园施肥对自动化设备要求不断提升,需在提升施肥机性能的同时降低制造成本,使果农在经济能力承受范围内引进施肥机。本设计新型果园挖穴施肥机是具有一定实用性能的果园施肥机器,为果树种植发展奠定基础。     

新型果园挖穴施肥机的设计研究

果园挖穴施肥机是一种果树施肥必不可少的主力机具之一,其工作性能的高低对果园树苗的成长及果实的产量有重要的作用。为此,在充分了解当前我国果园挖穴施肥机的发展状况及果树施肥的工艺要求基础上,设计了一种新型果园挖穴施肥机。通过对挖穴施肥机的关键零部件进行结构设计、参数选取,以及三维结构建模与仿真计算试验,优化控制路线及系统的设计,达到土壤收集集中、挖穴一致、施肥定量及行走均衡效果。整机在提高施肥效率的同时,大大降低了人工成本,且机体本身的结构紧凑性与智能性得到一定的提高,为其他新型挖穴施肥机的开发与优化提供了参考。     

苹果园水肥一体化穴施机设计与试验研究

针对黄土高原旱区苹果园对水肥一体化管理的现实需求及现有微灌模式水肥一体化技术在一家一园分散经营条件下难以推广的问题,借鉴传统浅坑瓢灌农艺的技术思想,开发了与黄土高原旱区苹果园建园条件相适宜且在连续行进过程中能同步进行挖坑、施肥、施水及覆土作业的水肥一体化穴施机。利用Creo建立了机具的三维模型,在EDEM中对施肥过程进行仿真模拟,并进行了样机田间试验。结果表明：机具在行进速度75mm/s、挖坑深度300mm、单坑施肥量400g的参数设置下进行挖坑、施肥、施水及覆土同步作业时,挖坑深度变异系数为6.06%,每坑施肥量变异系数为4.54%,满足变异系数小于10%的设计要求和农艺要求,为黄土高原旱区一户一园分散经营条件下的苹果园实现水肥一体化管理提供了一种新的技术途径,也解决了现有果园穴施肥机只能在停止行进条件下进行定点作业的技术难题。     

蕉园自走式压穴施肥机设计与试验

为实现香蕉根部肥料深施的机械化作业,设计了一种可变位、变深、变量施肥的蕉园自走式压穴施肥机。压穴性能试验结果表明:压头的直径和锥度均对峰值压穴阻力的影响极显著,呈正相关关系,减少锥度能有效降低施肥机作业能耗,构建的多元线性回归模型可用于压穴作业决策;压头的沉降速度对峰值压穴阻力无显著影响,增大沉降速度有利于提高施肥机工作效率。最后,试验研究了外槽轮的螺旋升角和转速对施肥机排肥稳定性的影响,建立了施肥量变异系数的多元回归方程,为变量施肥控制提供了参考。     

果园开沟施肥机控制系统的设计

针对果园开沟施肥作业的实际需求,设计了一种基于单片机的开沟施肥机控制系统,并探讨了开沟施肥机施肥作业中开沟深度和施肥量的检测和控制方法.系统以STM32F103VET6微处理器为核心,利用各传感器采集车辆工作参数,通过控制开沟刀盘升降油缸和排肥门开度实现开沟深度和施肥量的实时调节.田间试验结果表明:开沟深度稳定性系数均...     

籽瓜挖瓤机设计与试验

基于矩形循环图法,设计了一种籽瓜挖瓤机。上瓜机构采用改进的摆动凸轮机构,插瓜架转位机构选择两圆销四槽轮机构,挖瓤刀升降机构选取平底式直动从动件盘形凸轮机构与改进的杠杆传动。以试验机为基础进行籽瓜挖瓤正交试验,确定了适合籽瓜挖瓤的工艺参数:挖刀类型为半圆形挖刀、挖刀转速为240 r/min、挖刀安装角度为15°。重复试验表明:该挖瓤机挖净率在98%以上,籽粒洁净率在98%以上,损失率在2%以内,破碎率小于1%。     

基于高垄种植的花生播种施肥机设计与试验

起垄栽培因其能提高地温、增加土壤透气性、促进植物根系生长发育及增加产量,已得到广大农户的认可和采用,但起垄播种装备有待进一步完善.为此,研制了一种基于高垄种植的花生播种施肥机,主要由旋耕机、起垄装置、机架、播种、施肥、喷药和覆膜装置等部分组成,可一次性完成起垄、施肥、播种、喷药、覆膜及压膜等作业,并有效解决了起垄高度不...     

精准有机肥施肥机的设计与试验

针对目前国内有机肥施肥机功能单一、撒施量和幅宽不可调节或调节范围小的现状,设计了一款精准有机肥施肥机,实现了大块肥料的二次破碎后撒施,肥料均匀性好;采用机械传动和液压传动相结合,实现拖拉机动力的合理使用;利用FPGA控制系统对输肥链板档位、肥门开度和肥料落点控制罩角度进行精准调节,实现了撒施量和撒施幅宽的可变,同时可对...     

渐缩式比例施肥器的设计与试验

【目的】解决压差施肥罐施肥质量浓度随时间衰减的问题。【方法】采用在压力罐中设置可变形的肥袋,压力罐、肥袋与主管连接点中间设置减压阀的方法,研制了一种通过压力罐向管道注肥的渐缩式比例施肥器,实现了比例施肥。理论分析了其并联特性,在此基础上试制了样机,开展了性能试验,测试了4种管道工况下施肥质量浓度变化。【结果】可变形肥袋起到了水肥分隔、水肥等量置换作用,其水力系统为并联管道系统,当结构形式一定时,施肥比例是常数,其仅与2个支路管径以及局部损失系数有关,不受来水管道压力、流量变化影响,同一工况、不同时刻出水管道肥液质量浓度最大偏差为4.7%,来水管道工况变化时平均质量浓度最大偏差为3.5%,属于均匀施肥,施肥器的最大水头损失为0.47 m,施肥比例可在0～10%范围内调节。【结论】研制的渐缩式比例施肥具有施肥质量浓度稳定、水头损失小,适合各种管道压力的特点,可应用于设施农业喷灌、滴灌系统加药、施肥。     

中耕施肥机常用排肥器类型及性能研究

排肥器是中耕施肥机具的主要工作部件之一,排肥器的性能直接影响施肥作业质量。介绍目前中耕施肥机具上常用的几种排肥器的结构、性能及工作条件,以期为中耕施肥实际作业中合理选用排肥器提供参考。     

密植果园开沟施肥机开沟刀片设计与试验

针对现有开沟刀片在密植果园开沟施肥过程中存在功率消耗大、沟深稳定性差的问题,运用旋耕理论和试验分析的方法,设计了一种正弦指数曲线型开沟刀片。通过分析拖拉机前进速度、刀盘转速以及二者相互作用对功率消耗和沟深稳定性的影响,确定了正弦指数曲线型开沟刀片工作参数的最佳组合为:拖拉机前进速度1 m/s,刀盘转速为200 r/min。以正弦指数曲线型开沟刀片B处弯曲角、弯曲半径、C处弯曲角为影响因子,以功率消耗和沟深稳定性为响应值,通过三因素四水平正交试验,确定了正弦指数曲线型开沟刀片结构参数的最佳组合为:B处弯曲角为95°,C处弯曲角为140°,弯曲半径为9 mm。对正弦指数曲线型开沟刀片和现有开沟刀片进行对比试验,结果表明:在工作参数和开沟深度相同的条件下,正弦指数曲线型开沟刀片比现有开沟刀片功率消耗下降3.29 k W,沟深稳定性提高8.83个百分点,各项技术指标均达到了国家相关标准的技术要求。     

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。     

变量施肥机的设计

随着农村产业结构的变化,作物种植面积不断扩大,传统的施肥方式已不能实现肥量的精确控制,与之相应的耕种施肥技术需要提高和改进.近几年推广的精准农业技术,由于成本高和技术性强等原因还不能得到广泛应用.精准农业的推广急需一种简易、轻便、造价低廉、适合一般用户使用的变量施肥机械.为此,在已有施肥机的基础上,设计了与拖拉机配套使用的变量施肥机.     

气流引导式果园注肥机设计与试验

针对目前果园液态肥注肥作业存在易伤果树根系、肥料利用率低、注肥不均匀等问题,为实现果园液态肥高利用率、横向均匀扩散施用,设计了一款气流引导式果园注肥机,以高压气流疏松土壤引导液肥扩散。分析了果树注肥作业要求及气流引导注肥作业原理,对注肥装置、注肥气液管路、注肥下压装置进行理论分析及设计。通过气流引导参数注肥参数交互试验进行分析,确定了最优的参数组合为：通气压力0.8MPa,注肥压力1.5MPa。基于虚拟样机技术完成气流引导式果园注肥机的建模并完成样机的试制,在果园进行了田间试验。试验结果表明,注肥机作业效果稳定,无液肥上溢现象,液肥纵向扩散范围264~320mm,横向扩散范围250~270mm,作业效率0.10~0.12hm2/h,满足果园液态肥作业要求。     

后悬挂式果园开沟施肥覆土机设计与试验

根据新疆果园的农艺种植特点,设计了一种后悬挂式开沟施肥覆土机.该机采用人字铲式开沟器在地表开出一定深度沟槽,深度在20～30cm范围可调节,在开沟槽内施肥,最后应用双圆盘式覆土机构完成覆土作业.田间试验表明:该机的开沟深度、施肥深度、施肥均匀性、覆土效果均达到了技术要求;作业速度为2 km/h时,机具总体作业较平稳,作...