液肥深施机差动式双向供肥分配装置设计与试验

针对深施型液态施肥机分配器工作效率低及液肥能量损失大问题,设计了与斜置式扎穴机构相配套的差动式双向供肥分配装置。为了避免差动式双向供肥分配装置与斜置式扎穴机构之间连接的软管发生缠绕,采用双行星轮-内齿圈组合机构的传动原理,并根据斜置式扎穴机构喷肥针肥路接口的运动特性,确定差动式双向供肥分配装置各组件的传动比;为满足喷肥针入出土即刻喷肥特性,进行了差动式双向供肥分配装置空间凸轮的设计,得到相应的结构参数:推程运动角31.8°、回程运动角25.6°、平均圆柱半径100 mm、行程最大值6 mm。对行星轮进行运动学分析,得到行星轮的运动轨迹方程。进行差动式双向供肥分配装置性能试验,记录在一个工作周期内差动式双向供肥分配装置与斜置式扎穴机构每次间隔旋转45°时的输肥软管运动状态,验证软管会否发生缠绕;以液压泵压力为影响因子,分别测得不同水平下每5 s内的施肥量,求得喷肥针与液压泵出口处的流速,并得到差动式双向供肥分配装置液肥能量损失值及节能损失规律,分配装置具有高效率的喷肥性能。     

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。     

基于贝塞尔曲线的液肥扎穴机构动力学分析与试验

采用贝塞尔理论推导出了非圆齿轮节曲线方程,进而设计了一种贝塞尔节曲线齿轮行星轮系扎穴机构。以扎穴机构为研究对象建立了动力学模型,利用Visual Basic 6.0软件编写动力学软件,得到单位工作周期内各齿轮轴心及啮合点处受力随行星架转角变化的规律。搭建动力学土槽试验台,在工作转速40、60、80 r/min,土槽移动速度0.8 m/s及土壤硬度0.4~1.0 MPa工况下,测定扎穴机构及支撑底座的动力学特性。试验结果表明,随行星架转速增加扎穴机构振动增强;单位工作周期内支撑底座所受反力的变化规律以旋转角180°为中心对称分布。测试结果与理论分析一致,验证了理论模型的正确和试验方法的可行,该研究为施肥机高速作业时的动平衡控制提供了理论依据,为进一步设计高速化轻型化的液态施肥机奠定了基础。     

深施型液态肥变量施肥控制系统

以深施型液态施肥机为依托,采用单片机作为核心处理器,以电磁比例调节阀为执行部件,设计了深施型液态变量施肥控制系统.设计了与硬件配套的上位机软件,用于采集数据与发送命令.喷肥针施肥量控制误差台架试验结果表明,该系统可实现深施型液态变量施肥,施肥误差不超过0.5 mL/次,满足液态变量施肥作业要求.     

双钟摆主被动悬架式大型喷雾机喷杆动力学仿真与试验

大型喷杆式喷雾机在田间作业时,喷杆运动严重影响了喷雾分布,悬架系统是控制喷杆动力学行为的关键装置,既要隔离来自车体的高频扰动,又要使喷杆跟踪低频的地面坡度变化,时刻保持与地面(或作物冠层)平行。为了研究双钟摆主、被动悬架机构的动力学特性,综合考虑车体运动耦合作用、地形坡度变化、摩擦等因素,使用第二类拉格朗日动力学方法建立描述喷杆动力学行为的数学模型。首先进行被动悬架动态特性研究,分析阻尼、摩擦、摆钟长度等因素对响应特性的影响;然后建立基于液压比例控制的主动悬架Matlab/Simulink仿真模型,揭示控制系统增益系数、时间常数、悬架结构参数等对喷杆响应特性、跟踪误差的影响规律。利用Stewart六自由度运动模拟平台及动态测试系统,对28 m大型喷杆悬架系统进行瞬态响应测试和频响测试,频响试验值与数学模型预测值均方根误差为0.087,表明模型可用于预测喷杆动态响应特性,指导悬架参数科学配置。     

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。     

轮盘式液态肥穴播深施机设计与试验研究

液态肥穴播深施是利用高压液柱冲击土壤,通过精确控制流体喷射进行肥料定向深施的一种农机农艺新方法。为此,设计并研制了一种轮盘式液态肥穴播深施机,并通过土槽试验研究了液态肥穴播深施的可行性、成穴的基本规律及合适的工作参数范围。设计的开穴施肥轮上分布着多个导流开穴器,当导流开穴器插入土壤后,端面凸轮控制其开启,经过增压的高压液态肥沿导流开穴器射入土壤,解决了液态肥施肥过程中作业速度低、喷肥孔易堵塞及施肥量调节复杂等问题。研制了施肥机工作参数的试验测试系统,通过正交试验确定了其工作压力、流量和转速的最佳参数。试验表明:当压力取0.3MPa、节流阀开度为50%、转速为30r/min(对应机具速度0.86m/s)时,施肥量可满足设计要求。田间试验表明:轮盘式液态肥穴播深施机对覆膜、秸秆覆盖地、免耕地等作业环境有很强的适应性,比普通喷洒施肥节约肥料42%、提高作业效率30%以上。本研究为液态肥的深施肥作业机具研究和田间追肥农艺改进提供了参考。     

倾斜梯形孔式穴施肥排肥器设计与试验

为降低肥料施用量、提高肥料利用效率、实现植株根区施肥,设计了一种倾斜梯形孔式定量穴排肥器。阐述了穴排肥器的成穴与工作原理,分析了影响其成穴性能的主要因素,构建了充肥和排肥过程中肥料颗粒群的力学模型;应用离散元软件EDEM和流体分析软件Fluent对穴排肥器的成穴性能进行了仿真分析,研究了作业速度、充肥孔长度和气流速度对穴长、穴排肥量误差的影响,通过全因子试验得到作业速度为3~7km/h时的较优参数组合为充肥孔长度27.0mm、气流速度15.0m/s,对应的穴长和穴排肥量误差分别为62.7~87.5mm和7.4%~8.9%。台架试验表明,在作业速度为3~7km/h、充肥孔长度为27.0mm和气流速度为15.0m/s条件下,穴长、穴长稳定性变异系数、穴排肥量误差和穴距误差分别为98.5~175.5mm、7.42%~14.18%、7.60%~15.17%、2.3%~4.7%;田间试验表明,作业速度为3~7km/h时,穴长、穴长稳定性变异系数、穴排肥量误差和穴距误差分别为104.2~178.4mm、7.55%~14.56%、7.69%~13.80%、2.1%~4.3%,成穴性能较好。     

全椭圆齿轮行星系液态肥深施机构优化设计与试验

为满足液态施肥机工作过程中作业效率高、运转平稳的要求,设计了一种全椭圆齿轮传动的液态肥深施机构.建立了该机构运动学模型,通过理论推导对机构进行运动学分析.优化液态肥流动路线,对机构进行防缠绕设计.进行试验台试验,应用Design-Expert 6.0.1软件进行数据处理,确定了机构最佳工作参数为:液泵压力0.47 MPa、喷肥针孔直径3.0 mm和行星架转速40 r/min,此时施肥量20 mL/次,施肥损失率3.2％.试验表明该机构运转平稳、机构之间无干涉,液态肥流动管路密封可靠,液态肥输送顺畅.     

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...     

深施型液肥对靶点施装置设计与试验

针对液肥穴深施机具存在施肥位置不准确等问题,结合机械结构设计和自动控制技术,设计了一种深施型液肥对靶点施装置,该装置包括液肥深施开沟器和液肥对靶点施控制系统。设计液肥深施开沟器,构建了开沟器与土壤间力学接触模型和土粒质点运动学模型,确定了开沟器结构参数,解析了扰土和回土原理,应用EDEM软件建立开沟器-土壤离散元仿真模型,验证了液肥深施开沟器结构可行性。以单片机为核心开发一种液肥对靶点施系统,光电传感器感知作物植株位置,测速模块实时监测装置作业速度,单片机结合作物植株位置信息和作业速度控制电磁阀启闭,实现液肥对靶点施作业。通过田间试验验证了装置作业性能,在作业速度为0.4～1.0m/s时,平均回土深度52.8mm,平均对靶率84.03%,装置回土性能和对靶喷肥性能稳定,满足液肥深施农艺要求。     

液体注肥器定量控制系统的设计

针对目前液体施肥机的不足,设计了可以定量控制施肥量的注肥控制系统。系统采用电机带动离心泵输送液态肥料,通过计算注肥器管道中流量传感器的脉冲信号,获取系统实际排出的液体体积,根据实际施肥量与设定值的差值控制电机运转,从而实现根据实际需要精确控制施肥量。实际运行结果表明,该系统运行可靠,系统对施肥控制量误差相对比较小,可以在一定程度上实现精准注肥,减少肥料浪费。     

玉米行间滚轮式穴施排肥器设计与试验

针对玉米在大喇叭口时期追肥机械化水平低的问题,结合黄淮海地区玉米播种行距、株距的农艺要求,设计了一种滚轮式穴施排肥器。为满足穴施排肥器稳定深施要求,基于Abaqus建立成穴器动力学模型,对穴施排肥器进行成穴性能和扎穴压力分析,利用分析结果对液压系统进行设计选型;根据穴施排肥器排肥稳定性要求,应用EDEM建立机具-土壤-肥料离散元模型,进行3种作业速度下的抛土特性和穴施量分析,得出当滚轮式穴施排肥器作业速度为1.5m/s时,排肥效果最佳。试验结果表明：该排肥器以速度1.5m/s作业时,平均穴排肥量为9.01g,穴施肥量偏差为11.2%,施肥均匀性变异系数为4.17%;施肥深度合格率92%,施肥深度变异系数6.57%,符合设计要求。     

油菜侧深穴施肥装置设计与试验

为提高肥料利用率、降低肥料施用量、实现油菜根区施肥,结合油菜种植施肥农艺要求,提出了一种油菜侧深穴施肥工艺,设计了一种机械式穴施肥装置,阐述了穴施肥装置的工作过程,确定了穴施肥装置的基本参数,建立了充肥和排肥环节中肥料颗粒群的力学模型,分析了影响穴施肥装置成穴性能的主要因素;应用离散元软件EDEM对穴施肥排肥器的成穴性能进行了仿真试验,分析了排肥轮转速、充肥型孔长度、导肥管材料对穴排肥量误差和穴径长轴长度的影响;利用正交组合试验确定了成穴性能较优的参数组合,排肥轮转速为60r/min、充肥型孔长度为18mm、导肥管材料为ABS塑料管时,穴排肥量误差为7.05%、穴径长轴长度为62.45mm;优选参数组合下的排肥性能试验结果表明,排肥轮转速为30~90r/min时,穴排肥量误差为4.56%~15.69%、穴径长轴长度为76.32~91.50mm、穴径长轴长度稳定性变异系数为4.53%~9.78%、穴距误差为3.24%~7.31%;田间试验表明,排肥轮转速为30~90r/min时,穴排肥量误差为4.73%~16.07%、穴径长轴长度为85.21~101.65mm、穴径长轴长度稳定性变异系数为4.82%~10.63%、穴距误差为3.36%~7.58%、施肥深度稳定性变异系数为6.43%~10.85%,成穴性能较好,满足穴施肥要求。     

果园液体肥深施机械研究进展

果园液体肥深施机械是果园生产机械化的重要内容之一。概述我国果园生产和施肥机械研究现状,介绍施肥机械的类型、结构及工作原理,总结国内外液体肥深施机械研究成果,探讨施用液体肥的必要性,提出对果园开沟设计的研究需求,指出液体肥深施机械的发展方向,以期为提高果园生产效率、实现果业快速发展提供参考。