肥料抛撒机抛撒系统幅宽控制技术

基于PWM技术设计了一种闭环控制肥料抛撒幅宽调控系统.设计并确定了系统电路、传感器安装和PWM闭环反馈方法以及阀门开启最小占空比等参数.通过试验建立了幅宽与圆盘转速的关系,该系统可根据作业需要直接输入幅宽,使圆盘能够按照指定的转速进行抛撒作业,进一步提高了机具的可操作性和智能性.试验表明:在不同作业速度和不同抛撒幅宽试验下,实际抛撒幅宽与目标抛撒幅宽之间误差最大值为5.50％,最小值为2.86％,能够较好地满足实际生产要求.     

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。      

基于Solidworks的双圆盘式抛撒机建模及抛撒性能试验研究

粮食安全是“国之大者”。粮食安全不仅事关国运民生,关乎经济发展和社会稳定,更是国家安全的重要基础。习近平提出把中国人的饭碗牢牢端在自己手中,以“长牙齿”的硬措施实施耕地保护。为增加有机质等土壤养分,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,研究双圆盘式抛撒机作业速度、抛撒盘转速、排肥口开度三因素对抛撒效率、抛撒均匀性的影响。试验结果表明：一是影响抛撒效率试验指标的因素由大到小依次为作业速度,排肥口开度,抛撒盘转速；最优组合为A3C3B2,即作业速度第三水平6km/h,排肥口开度第三水平70%,抛撒盘转速第二水平90r/min。二是影响抛撒均匀性试验指标的因素由大到小依次为作业速度,抛撒盘转速,排肥口开度；最优组合为C2B2A1,即作业速度第三水平6km/h,抛撒盘转速第三水平120r/min,排肥口开度第三水平70%。。三是综合分析抛撒作业速度是其抛撒效率和抛撒均匀性最大影响因素。     

稻茬麦覆秸还田播种机均匀抛撒机理分析与机构优化

针对传统稻茬麦机播设备费工费时、效率低下的问题,对稻茬麦覆秸还田播种机均匀抛撒机构的作业机理进行了研究,并进行了抛撒作业的原理分析、作业过程的受力分析。在EDEM中构建了粉碎后水稻秸秆的模型,对其抛撒过程的运动进行了仿真分析、运动特性研究、运动速度变化和轨迹分析。在仿真分析和理论分析基础上,利用Design-Expert软件开展响应面分析,以抛撒作业幅宽合格率Y₁、抛撒不均匀度Y₂作为稻茬麦覆秸还田播种机抛撒叶轮机构作业的评价指标,以抛撒叶轮杆齿形打散叶片数、抛撒叶轮倾斜角、抛撒叶轮回转轴转速作为试验因素,对机具均匀抛撒叶轮机构进行优化试验。软件优化的最佳机具参数为：抛撒叶轮杆齿形打散叶片数为4排、抛撒叶轮倾斜角为向上倾斜15°、抛撒叶轮回转轴转速为1 195 r/min,此时抛撒作业幅宽合格率和抛撒不均匀度的优化值分别为80.79%和9.24%,在此基础上进行了田间验证试验,调整到最佳参数时,抛撒作业幅宽合格率和抛撒不均匀度的实际作业平均值分别为80.84%和9.32%,满足作业要求,误差小、符合预期结果,说明仿真试验结果可靠且机具作业效果...     

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.     

秸秆还田机抛撒装置设计与试验

秸秆还田机是将农作物秸秆切碎抛撒还田的常用机械,其作业性能好坏直接影响秸秆还田效果,针对目前还田机抛撒装置普遍存在的调节功能单一、可调角度小及操作繁琐等问题,本文设计了一种还田机抛撒装置。在简述其结构与原理基础上,对抛撒装置零件进行了结构与参数设计,其中导向叶片宽×厚设计为30 mm×2 mm,其后端内、外弧半径为300 mm×330 mm,推杆长×宽设计为863 mm×30 mm,其上相邻孔距为194.5 mm,凸轮长、短半轴长度为145 mm、45 mm,调节轴、套相对可调长度为46.3 mm。应用Solidworks建立了抛撒装置零件模型,根据零件间对应关系进行了虚拟装配,得到了抛撒装置仿真模型,应用ANSYS对导向叶片进行了应力分析,结果表明导向叶片所受最大应力远小于其材料的屈服强度。通过对步进电机输出轴添加虚拟马达、对调节套施加旋转力,实现了抛撒装置左右与上下调节机构的运动仿真。仿真结果表明,建立的抛撒装置零件间无运动干涉,导向叶片左右摆动周期为10.2 s、摆角为+30°～-30°,导流板上下摆动周期为9.9 s、摆角为-15°～+15°,与设计值比较一致,经田间试验可得,秸秆抛撒幅宽、距离的可调范围分别为0～0.69 m、0～0.18 m,所有2因素3水平下的秸秆抛撒不均匀度均小于等于20.26%,符合国标中不高于30%的规定要求,这表明设计的秸秆抛撒装置能够根据作业需要适时调整秸秆抛撒幅宽与距离,进而为类似装置设计与试验提供了参考。     

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。     

畜禽粪便堆沤有机肥撒肥机设计与试验

针对高含水率的畜禽粪便堆肥易堵料、难抛撒,使用人工撒施劳动强度大,严重制约畜禽粪污有效利用的问题,对农家肥的含水率、容积密度、滑动摩擦角、自然休止角等物理特性进行统计分析,以此为基础设计整机液压系统,并创新设计柔性甩料机构、可变长度搅料板机构、Arduino控制模块与北斗导航集成在一起的辅助控制系统。选取抛撒转速、行走速度和抛撒角度为试验因素,以均匀度变异系数和撒肥幅宽为试验指标作正交试验及响应曲面分析。结果表明,抛撒转速、抛撒角度、行走速度对撒肥均匀度变异系数的影响依次减小,利用Design-Expert 12.0.3.0软件进行响应曲面分析,当抛撒转速为305 r/min,行走速度为4 km/h,抛撒角度为20°时,均匀度变异系数为26.8%,撒肥幅宽为5.2 m,此时撒肥幅宽满足设计要求且均匀度变异系数最小,并通过试验进行验证。     

基于EDEM的有机肥撒施机抛撒性能试验研究

为解决有机肥流动性差、机械抛撒难的问题,基于自制的卧式有机肥撒施机,建立了有机肥在抛撒过程中的运动模型,分析了影响抛撒均匀度的主要因素;采用SolidWorks软件建立了有机肥和卧式有机肥撒施机的三维模型,运用EDEM软件以输肥速比（作业速度与刮板输肥速度比值）、抛撒辊转速、螺旋叶片螺距为试验因素进行了响应面设计试验;采用Design-Expert 8.0.5软件优化了作业参数,并进行仿真试验验证和田间试验验证。仿真结果表明:影响抛撒均匀度横向变异系数的主次顺序为螺旋叶片螺距＞抛撒辊转速＞输肥速比;当输肥速比为-16.42、抛撒辊转速为557.90 r/min、螺旋叶片螺距为365.40 mm时,抛撒均匀度横向变异系数为14%,仿真验证值与预测值误差≤5%,响应面模型合理。田间试验表明,当输肥速比为-16.6、抛撒辊转速为560 r/min、螺旋叶片螺距为360 mm时,抛撒均匀度横向变异系数为14.5%,与EDEM仿真值误差≤5%,满足有机肥撒施机的田间作业标准,仿真模型及优化参数合理。该研究可为有机肥撒施机的优化设计及抛撒性能提升提供参考。      

可调节式秸秆粉碎抛撒还田机设计与试验

针对秸秆粉碎还田机粉碎后的秸秆抛撒均匀度差和幅宽不可调节等问题,设计了一种可调节式秸秆粉碎抛撒还田机。该机主要由曲面机壳、粉碎装置、抛撒装置和传动装置等组成,可以实现玉米、小麦秸秆的粉碎和粉碎后秸秆的抛撒还田。曲面机壳包括对数螺旋线型前壳体、左侧板、右侧板和后挡板等。Fluent仿真分析结果表明,曲面机壳相比传统折线型机壳有利于提高秸秆在机壳内的流动性。粉碎装置包括粉碎刀轴、组合甩刀、定刀等,其中粉碎刀轴两端装有扇形叶片,提高了曲面机壳内流体流动速度和曲面机壳入口处秸秆喂入性能。在曲面机壳出口处增加了装有导向叶片的导流板,并设计了一种同步调节所有导向叶片的导向叶片同步调节装置,实现了粉碎后秸秆抛撒幅宽、均匀度的可调节。田间试验表明,在拖拉机前进速度为1.8 m/s,秸秆平均含水率为78.4%,拖拉机动力输出轴转速为540 r/min的未收获玉米地里,秸秆粉碎长度合格率达90.01%,平均抛撒幅宽达2 223.3 mm,平均留茬高度为62.0 mm,抛撒不均匀度为22.95%,各项性能指标均满足要求。     

牵引式液态肥喷洒机设计与试验

针对目前国内缺乏专业的液态肥喷洒机,设计了主要由罐体、吸料系统、排料系统和喷洒器等部件组成的牵引式液态肥喷洒机,建立了喷洒作业理论模型,并对真空泵排量、罐体结构、喷嘴喷射速度等关键参数进行了设计与计算.采用仿真软件对喷洒器散射挡板形状、散射挡板朝向、喷嘴形状和喷嘴喷射速度等关键因素进行了仿真分析,结果表明,为达到较好的...     

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、...     

双螺旋式有机肥撒施机抛撒性能影响因素建模与试验

围绕影响双螺旋式有机肥撒施机撒施粪肥效果的作业参数进行研究,以ADS120型有机肥撒施机作为样机,分别利用仿真建模分析与试验验证的方法,对有机肥撒施机在不同作业速度、推板速度、螺旋转速条件下的撒肥量、作业效率及撒肥均匀性进行分析。三因素正交试验结果表明:作业速度是影响撒肥量和施肥效率的主要因素,螺旋转速是影响撒肥宽度的主要指标。     

在线近红外饲料品质监测平台设计与试验

为实现在线近红外技术在饲料生产线上的有效应用,设计了一种针对非接触式近红外探头的在线饲料监测平台,该平台安装于斗式提升机与旋转分配器之间的下料溜管处,通过平台内部加入挡板结构、形成集料空间,影响饲料颗粒的运动轨迹,降低料流速度,提高料流的均匀稳定性。基于平台的几何结构参数构建了EDEMRecurdyn耦合仿真模型,以在线近红外饲料监测平台的方管长度、方管宽度、固定挡板角、固定挡板长度为试验因素,以饲料颗粒在平台内的平均速度和变异系数为评价指标,进行了四因素三水平正交试验。试验和极差分析表明,方管宽度对饲料料流速度和均匀度特性的影响最显著;平台结构参数的最优方案为:方管长度850 mm、方管宽度250 mm、固定挡板角20°、固定挡板长度180 mm,此时饲料颗粒的平均速度为0.87 m/s,变异系数为5.32%。通过样机试验验证了仿真优化结果的有效性,该平台可持续获得满足在线分析要求的近红外光谱曲线。     

倾斜对置圆盘有机肥侧抛射流形态与控制研究

为进一步提高倾斜对置圆盘侧抛式有机肥抛撒装置在抛射均匀性与抛射距离等方面的性能,采用抛离角、散射角和有效抛距等参数定性定量描述了射流形态,通过理论分析建立的数学模型,得到圆盘转速、圆盘倾角与刮肥板的形状等因素可影响射流形态,通过仿真试验分析抛撒装置的结构参数与射流参数之间的关系,结合仿真结果创新设计宽底外延倾斜四边形刮...     

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.