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。     

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...     

刮板输送式大棚有机肥排肥装置的设计与试验

目的 解决现有有机肥排肥装置排肥稳定性差的问题,提高大棚内有机肥施撒机械化水平,设计一种刮板输送式大棚有机肥排肥装置。方法 以苏南地区草莓种植大棚为例,依据大棚基本尺寸参数和草莓种植农艺要求,确定排肥装置设计的主要要求。结合散体力学理论对设计的排肥装置关键结构和参数进行分析和确定,确定影响排肥量稳定性的主要因素为排肥轴转速和排肥器开度。搭建室内有机肥排肥试验平台,进行转速与排肥量单因素试验和两因素五水平的响应面试验。结果 转速与排肥量相关性试验结果表明,在试验设定的转速和开度范围内,不同开度条件下,转速和排肥量均呈良好的线性关系,整体的决定系数大于0.9857,排肥量可通过实时调节开度和转速实现调节。响应面试验结果表明,排肥范围内排肥量稳定性较好,排肥轴转速对于排肥稳定性变异系数的影响大于排肥器开度。当排肥器开度为30.42 mm、排肥轴转速为51.5 r/min时,排肥稳定性变异系数结果最优,为1.84%。验证试验结果表明,变异系数相对误差不大于5%,变异系数相对误差均值仅为2.95%,符合要求。对比验证试验表明,常用的螺旋式有机肥排肥器的排肥稳定性变异系数均值为6.12%,本文设计的刮板输送式有机肥排肥器有效提高了有机肥的排肥稳定性。结论 设计的刮板输送式排肥装置具有较好的排肥性能,能够满足设施大棚内有机肥施肥作业要求。     

再生稻气力式肥料集排装置的设计与试验

针对再生稻传统追肥作业中施肥量不均匀、肥料利用率低等问题,设计了一种气力式肥料集排装置。对影响施肥性能的主要因素进行四元二次回归正交旋转中心组合试验,以各行排肥量一致性变异系数作为评价指标建立回归模型,研究进肥角度、进肥高度、波纹管长度及排肥轴转速对各行排肥量一致性的影响。结果表明,影响此气力式肥料集排装置各行排肥量一致性变异系数的主要因素顺序为排肥轴转速>进肥角度>波纹管长度>进肥高度。采用Design-Expert10.0软件进行优化分析得出最佳的参数组合：进肥角度54°、进肥高度216 mm、波纹管长度200 mm、排肥轴转速47 r·min^-1,此时各行排肥量一致性变异系数为1.71%,施肥均匀性较好,能够满足再生稻追肥要求。     

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。     

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%。     

穴式苗-肥同施水稻侧深施肥装置设计与试验

为解决水稻侧深施肥作业相邻秧苗间化肥利用率低的问题,结合穴施肥农艺方法,设计了间歇定点穴式水稻侧深施肥装置.该装置采用垂直螺旋搅龙强排固体颗粒肥,依据预设的插秧与施肥动作之间的延时,控制步进电机的启停实现间歇的排肥动作,进一步控制螺旋搅龙的旋转角度,从而保证定点精量排肥.应用EDEM软件对穴式水稻侧深施肥装置进行仿真试验及分析,以行进速度、排肥能力、施肥高度为试验因素,以施肥位置合格率和排肥稳定性为响应指标,对装置排肥性能进行三因素五水平正交旋转组合试验,并使用Design-Expert软件对试验结果进行方差分析和响应面分析,获得最优解为行进速度0.47 m/s、排肥能力2.69 g/r、施肥高度16.7 mm,施肥位置合格率93.02%和排肥稳定性6.52%.以最优解为试验参数进行台架试验,验证得到施肥位置的合格率为91.23%和排肥稳定性为7.15%,与优化结果基本一致,满足穴式水稻侧深施肥的农艺要求.     

堆肥抛撒机的研制

为解决堆肥机械化施肥问题,研究设计地轮驱动输肥、片式双螺旋破碎抛撒施肥装置。利用ANSYS Workbench对螺旋刀轴进行有限元模态分析,确定固有频率对螺旋刀轴影响;运用Matlab仿真地轮驱动输肥模型,分析运动阻力转矩与垂直载荷转矩关系以及地轮驱动输肥原理。应用Catia软件仿真该装置结构参数等,获得作为样机设计依据结构参数及相应运转工艺参数,制作工程样机并验证,试验过程中输肥与抛撒配合良好,达到堆肥撒施要求。研究可为适合堆肥施用特点的抛撒施肥机具研发提供借鉴。     

螺旋带状整地装置功耗分析与试验研究

螺旋带状整地装置可解决传统全幅旋耕整地能耗高、土壤扰动大等问题,为探明螺旋带状整地装置工作参数对作业功耗影响规律,基于土壤强度破坏机理,建立螺旋带状整地装置切土、抛土功耗模型,得到螺旋带状整地装置作业功耗与结构参数、工作参数、土壤物理及力学性质函数关系.依据东北土壤物理和力学性质建立土壤离散元仿真模型,运用EDEM仿真试验,以入土角度、作业速度、螺旋叶片转速为试验因素,以作业功耗为试验指标,作二次正交旋转试验,得到影响螺旋带状整地装置作业功耗因素顺序为作业速度>螺旋叶片转速>入土角度;利用土槽试验台测定螺旋带状整地装置不同工况下作业功耗,并与离散元仿真值作对比,得出仿真值与实测值相对误差均值为8.34％,说明该离散元仿真模型可较准确反映螺旋带状带状整地装置作业功耗.研究可为螺旋带状整地装置结构优化、动力合理配套和功耗特性研究等提供参考.     

香蕉假茎自动对靶精准施肥装置的设计与试验

目的 针对华南地区蕉园施肥模式不能满足农艺要求、施肥效率低以及施肥机械自动化程度低等问题,设计一种香蕉假茎自动对靶精准施肥装置。方法 根据蕉园实际沟施过程和农艺要求,确定装置的控制原理和关键部件的安装位置,并基于此建立施肥时间滞后模型;对外槽轮排肥器结构进行创新设计,建立排肥机构单圈排肥量和周期排肥量的数学模型,并通过EDEM仿真对肥料运动特性进行验证。采用响应曲面优化方法对排肥机构的工作参数进行优化,满足香蕉在不同生长时期的需肥要求,并以施肥量变异系数、施肥长度变异系数和假茎中心偏移距离为评价指标,进行最优参数组合下的田间试验,进一步验证精准施肥装置的工作性能。结果 确定排肥机构最优工作参数为：排肥轴转速85 r/min,槽轮内芯初始有效工作长度6 mm。田间试验结果表明,施肥量变异系数和施肥长度变异系数均小于4%,假茎中心偏移距离平均值最高为7.4 cm,满足农艺要求。结论 该施肥装置工作性能可满足香蕉施肥要求,本研究可为蕉园精准施肥装置的设计提供参考。     

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...     

基于离散元的施肥机肥料块破碎装置参数的优化

为解决2BF–02型玉米全膜双垄沟扎穴施肥机作业因肥料结块而排肥不顺的问题,设计了一种由箱体和辊轮组成的肥料块破碎装置。在离散元软件EDEM中建立肥料块离散元模型,按照3因素3水平正交试验方案对肥料块破碎装置工作过程进行虚拟试验。结果表明:影响肥料块破碎率的因素由大到小依次为辊轮间距、辊轮转速、辊轮齿数。当辊轮间距为6 mm、辊轮转速为150 r/min、辊轮齿数60个时,肥料块破碎率为98.8%(最高值)。对仿真结果进行试验验证,结果肥料块破碎率为94.4%。     

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。     

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。     

底肥定点深施机地轮组件优化

针对底肥定点深施肥机地轮组件驱动力不足,造成施肥点与标记点误差较大的问题,采用一次回归正交设计进行参数优化试验。选择影响施肥点与标记点误差的主要因素(机具前进速度、叶片深度、轮毂半径、叶片面积)作为试验因素,以地轮组件所受的驱动力矩为评价指标,进行4因素4水平的正交试验。仿真试验表明,各因素对施肥点与标记点误差的影响从大到小依次为叶片面积>轮毂半径>叶片深度>机具前进速度。在试验范围内,最优参数组合为:机具前进速度2.3 m·s^-1,叶片深度8 cm,轮毂半径17.50 cm,叶片面积52 cm²。在此条件下,地轮组件的转动力矩为101.96 N·m,较优化前增大11.76%。田间验证试验表明,优化前后,标记点与施肥点的位置误差由4.23 cm缩小至1.99 cm,实现了施肥点的准确标记功能。研究结果可为底肥定点深施机的结构及作业参数优化提供参考依据。     

有机无机复混肥对莲藕产量及品质的影响

[目的]探讨颗粒有机无机复混肥对莲藕产量及品质的影响,为莲藕生产中合理施肥提供指导。[方法]以大白莲为试材,取3块试验田,分别进行推荐施肥、习惯施肥及不施肥3种处理试验,收获后对莲藕品质、产量及经济效益进行分析。[结果]施用有机无机复混肥的试验田平均主藕节数达到4.16,而习惯施肥的平均主藕节数为3.05～3.35;推荐施肥试验田的莲藕比习惯施肥莲藕长43.20～56.19 cm,产量提高了18.04%～41.00%;推荐施肥投肥成本为6 600元/hm2,比习惯施肥产投比高3.48～3.92,经济效益增长明显。[结论]有机无机复混肥中的腐植酸及合理的氮磷钾配比满足了莲藕对养分的需求,使莲藕获得较高的产量和经济效益,其中钙、镁、铁、铝、硅、锌、铜、锰等中微量元素可以增加莲藕的抗病性,提高莲藕的品质。     

化肥减量配施生物有机肥对露地大白菜产量及品质的影响

为改善大白菜因化肥过量使用而造成的产量下降、品质变劣和肥料利用率低等问题,以露地栽培旺春大白菜为试材,共设置不施肥(CK1)、常规施肥(CK2)、化肥平衡施肥(T1)、化肥减量30%+6 000 kg·hm^-2生物有机肥(T2)、化肥减量30%+9 000 kg·hm^-2生物有机肥(T3)、化肥减量40%+6 000 kg·hm^-2生物有机肥(T4)、化肥减量40%+9 000 kg·hm^-2生物有机肥(T5)7个处理,分析了不同施肥处理对大白菜生长、产量及品质的影响。结果表明:施用生物有机肥不同程度提高了各处理根系活力和叶绿素含量,较当地常规施肥根系活力提高了15.5%~40.3%,叶绿素含量提高了11.5%~37.5%,且随生物有机肥施用量的增加而增加。T1-T5处理较CK2增产0.04%~20.91%,其中T3处理增产率最高为20.91%,其经济效益增加9.04%,施用生物有机肥提高了肥料贡献率,化肥减量30%并配施生物有机肥提升效果最显著。T3处理可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸含量分别比CK2高0.91百分点、81.00%和9.61%,施用生物有机肥各处理硝酸盐含量降低11.53%~21.52%,V_C、总黄酮、硫苷含量T3处理显著高于CK2,总酚含量各处理差异不显著。各处理矿质元素含量较CK2有不同程度提高,施用生物有机肥后提高更明显。对15项指标进行隶属函数分析,综合评价以T3处理化肥减量30%并配施9 000 kg·hm^-2生物有机肥效果最佳,其次为T2>T5>T1>T4>CK2>CK1。