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。     

免耕播种机精量穴施肥系统设计与试验

为实现玉米精量穴施肥农业技术要求,提高穴施肥质量,设计了一种穴施肥控制系统。应用颗粒系统仿真软件EDEM对穴施肥控制装置成穴性能进行了仿真研究,表明穴施肥装置在播种速度3~7 km/h时,鸭嘴阀成穴性能较好,成穴性能随着播种机速度增加逐渐减弱。通过穴施肥控制算法,调节种子脱离排种口与肥料脱离排肥口的时间间隔t_3,控制穴施肥料与穴播种子水平距离a,实现穴施肥位置控制;调节排肥轴转速和鸭嘴阀开合频率,实现穴施肥量控制。采用正交旋转组合试验,以播种机行进速度、鸭嘴阀旋转角、穴施肥装置安装高度为试验因素,穴距精度和穴施肥量精度为试验指标,应用响应面分析法,进行三因素五水平正交试验,结果表明,在播种机行进速度为7 km/h,最佳参数组合为:旋转角33.37°,安装高度17.30 cm。田间试验结果表明,在播种机行进速度3~7 km/h,旋转角33.37°,安装高度17.30 cm时,穴距精度可达84.76%,穴施肥量精度可达87.20%,满足玉米精量穴施肥控制技术农业要求。     

穴播穴施肥装置控制系统的设计

为了提高化肥的利用率、降低生产成本及减少对环境的污染,提出了一种穴播穴施肥技术,并设计了穴播穴施肥装置控制系统.该系统以电磁铁作为动力源,以单片机为核心,由软件、硬件以及辅助电路组成.在原有窝眼轮式排种排肥装置的基础上,增加种子肥料的二次定位机构.模拟检验表明,该系统实现了穴播穴施肥控制功能.     

基于行星轮系的玉米穴施肥自动对种系统设计与试验

玉米播种同步穴施肥是提高肥料利用率的有效手段，本文针对现有穴施肥装置用于精量播种作业时种肥相对位置无法实时检测和控制的难题，设计了一种玉米自动对种穴施肥装置。提出了基于行星轮系的自动对种方法，在确保种距和肥距相等的前提下实时调节排种盘和排肥盘相位差，实现播种作业过程中种肥相对位置的实时调控。通过分析机具前进速度、排种器排肥器间距、株距等对落种落肥位置的影响，得到种肥相对位置计算方法，设计了穴施肥自动对种控制算法。搭建了基于STM32F103的控制系统，并完成硬件系统和软件系统的设计，可完成落种落肥等信息的检测和种肥相对位置的实时调控。验证试验结果表明，当前进速度分别为3、4、5、6 km/h时，种肥纵向平均间距分别为8.6、6.1、11.7、8.5 mm,满足对种穴施肥需求。     

智能烟草定量穴施追肥机

设计了一种基于对射型红外光电传感器和单片机控制的智能烟草定量穴施追肥机。该追肥机在发动机牵引下前进时,先由传感器检测装置中的20对对射型红外光电传感器检测出烟株中心位置和直径,再由单片机决策出最佳追肥点,控制鸭嘴完成自动化定量穴施追肥。试验表明:传感器检测装置检测准确率达99%,追肥准确率达97%,烟苗损伤率小于2%。     

玉米分层正位穴施肥精播机SPH仿真与试验

为了有效地将化肥集中施在玉米植株下方根系生长的区域内,以减少化肥用量,设计了一种玉米分层正位穴施肥精播机。在对穴施肥精播机进行实体建模的基础上,结合MAT147土壤材料模型与SPH(光滑粒子流体动力学)算法,运用LS-DYNA模拟并分析了穴施肥系统的间歇排肥机构的落肥状态,以及分层排肥管将化肥施入土壤之后的分布情况。通过土槽和田间试验验证,表明分层正位穴施肥精播机能够精确地将所需化肥按预定比例施入不同深度土层中,化肥分布于种子正下方深度为7~23 cm的土层内,化肥集中在最深施肥层中,并且化肥分布由深至浅依次递减,符合玉米生长过程中的实际需肥规律。     

穴式水稻侧深施肥试验装置设计

针对目前在水稻施肥过程中以表面撒施肥、条施肥为主要施肥方式而存在的化肥用量高、利用率低的问题,设计了穴式水稻侧深施肥装置。通过传感器、步进电机及其驱动器控制螺旋绞龙排肥器的间歇启停实现穴式施肥;通过可编程逻辑控制器PLC设置延时模块来调控插秧与施肥两种运动的耦合关系,以达到最高的苗-肥纵向距离合格率;通过台架试验对仿真实验结果进行验证。仿真结果表明:装置在0.35 m/s～0.6 m/s的行进速度范围内成穴性能都较好,虽然随着行进速度的增加,成穴性能逐渐减弱,但施肥效果满足穴施肥农艺要求。     

悬挂式深松机耕深监控装置开发与试验

针对深松作业时用户无法有效监控耕地深度的问题,以悬挂式深松机耕深为检测对象,研究了一种基于三点悬挂装置下拉杆与水平方向夹角和车身侧倾角的耕深监控装置。对深松机组悬挂结构进行分析,建立了深松机水平及侧倾作业时耕深计算模型,以下拉杆与水平方向夹角和车身侧倾角的变化间接确定耕深;设计了耕深监控装置,装置内置MPU6050模块可实时得到角度变化并反馈耕深值。为验证装置的性能,进行了田间试验,结果显示,耕深最大误差不超过1.1 cm,表明该悬挂式深松机耕深监控装置精度高、稳定性好,符合设计要求。     

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。     

变量穴施水穴播机设计

设计了一种可根据田间的土壤含水率自动改变施水量的精密穴施水穴播机.系统集成应用微控制器、GIS、GPS以及VRA技术,采用快速型单片机W78E58作为控制中心,大容量U盘作为GIS数据传递的媒体,以基于OEM模块自主开发的GPS接收机作为定位装置.系统通过集中器内的光电传感器对种子的下落进行监测,然后控制施水播种机构,实现水、种同穴施播.研制的控制系统应用于玉米穴播机,静态校准试验结果显示,控制系统具有良好的线性特征,光电传感器对玉米种子的检出率为99.5%.     

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,本文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;针对穴施排肥器排肥稳定性能要求,应用EDEM建立机具-土壤-肥料离散元模型,进行3种作业速度下其抛土特性和穴施量分析,确定滚轮式穴施排肥器作业速度1.5m/s时,排肥效果最佳;试验结果表明：该排肥器在1.5m/s的速度作业时,平均穴排肥量为9.01g,穴施量偏差为11.2%,施肥均匀变异系数为4.17%;施肥深度合格率92%,施肥深度变异系数6.75%,符合设计要求。     

穴施肥排肥器设计与试验

穴播作物采用对穴施肥的方法可以提高肥料利用率、降低生产成本。为此,设计了一种勺轮式穴施肥排肥器。运用EDEM离散元仿真技术对排肥器的成穴性进行仿真试验,对每穴施肥量均匀性进行了测试,并且分别测定了排肥部件角速度为100°/s、150°/s和200°/s时,每穴施肥量一致性变异系数分别为2.66、3.10和4.18。随后在排种器试验台上进行了验证试验,验证试验中测得的相应变异系数分别为4.2 6、4.8 7和6.1 6,变化趋势与仿真试验相同,整体试验结果与仿真试验结果相似。设计的穴施肥排肥器性能可以满足生产要求,为穴施肥精密播种机的设计打下了基础。     

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。     

半自动施肥点播镐的使用

一个人使用半自动施肥点播镐就可独立完成各种旱田作物深追颗粒肥作业,还可用它深施底肥或刨坑埯种。穴施肥可调范围:3～5克/穴;施肥深度或覆土厚度可调范围:5～14cm;无空穴,覆盖率100％,结构重量1.8kg。     

穴施肥机土肥混合装置可行性研究

为进一步提高肥料的利用率,在穴施肥的同时进行土肥混合,不仅可以避免土壤板结、肥料集中引起的烧苗、烧根现象以及肥料浪费造成的土壤、水质污染,还可以保证作物的产量。文章就穴施肥机土肥混合装置可行性展开详细探究。     

秸秆覆盖地深松机的设计与试验研究

针对传统深松机在秸秆覆盖量大时．深松铲易发生堵塞．深松机通过性能差，深松作业后镇压效果不理想，影响后续播种作业等问题，设计了深松铲防堵装置和镇压装置。田间试验结果表明．增加两装置能有效地解决深松机易堵和深松后地表不平整情况。     

微耕机耕深辅助控制系统的设计和试验研究

在农业生产中,耕深的稳定性是评价耕作质量的重要指标。为此,结合目前微耕机耕深不稳定的现状,设计了一种耕深辅助控制系统,主要用于辅助控制微耕机的耕作深度,提高微耕机的耕作质量。该系统主要由耕深检测装置、控制装置、执行装置和显示界面组成。检测装置用来间接检测耕深,控制单元对检测到的信号进行分析后控制电机转动,从而间接控制耕深调节阻力杆的上下移动,以实现耕深辅助调节。显示模块用于显示实时耕深,为操作人员提供参考。田间试验结果表明:耕深稳定在120~130mm时的耕深稳定性变异系数为5.82%,满足农艺要求。所提出的耕深测量方法、辅助控制执行装置和显示界面对微耕机设计具有一定的参考意义。     

耕深自动调节控制系统

目前,国内现有的拖拉机对犁耕深度的控制大多为手动控制。为此,设计了一个耕深自动调节的控制系统,主要用于精确、稳定地控制犁耕地时的耕深,以达到稳定耕深的目的。该系统主要由检测装置、控制装置和执行机构组成。检测装置用来间接检测犁的耕深,采用电位器来检测耕深。计算机对检测装置检测到的信号进行分析、计算后控制步进电机转动,步进电机与耕深调节手柄连结在一起,从而使耕深调节手柄上下移动,实现调节、稳定耕深的目的。     

并列组合式种肥分施防堵装置的设计与试验

针对东北垄作区春季玉米免耕播种时施肥量大,正位垂直施肥易烧种,侧位施肥易堵塞的问题,研究设计了一种并列组合式种肥分施防堵装置。在玉米碎秆覆盖地试验结果显示,该装置土壤扰动量为17．8％,播种平均深度为44mm,施肥平均深度为78mm,种肥水平间距为32mm,垂直间距为34mm,种肥间距合格率达93％,提高了播种质量。与正位垂直施肥和前后侧位深施肥方式相比,该装置防堵能力强,种肥分施效果好。     

叶片调节式水田侧深施肥装置设计与试验

为提高水田深施肥的施肥质量,设计了一种叶片调节式水田侧深施肥装置。应用水田侧深施肥肥量调节装置计算机优化软件V1.0优化求解施肥量调节机构结构参数,通过施肥量调节机构受力分析,确定步进电动机的输出扭矩应大于680 N·mm。建立叶片调节式侧深施肥装置仿真模型,应用离散元EDEM软件进行排肥虚拟试验,分析螺旋钢丝和毛刷在工作时受到肥料颗粒的作用力,从而确定肥箱直流电动机和防堵装置直流电动机的输出扭矩应分别大于5 345 N·mm和8 N·mm。通过JPS-12型排种性能检测试验台对槽轮式和叶片调节式水田侧深施肥装置进行施肥性能研究,获得了槽轮式水田侧深施肥装置的槽轮转速和前进速度对施肥稳定性和均匀性影响规律,以及叶片调节式水田侧深施肥装置的开口直径和前进速度对施肥稳定性和均匀性影响规律。对比试验结果表明:叶片调节式水田侧深施肥装置施肥稳定性和施肥均匀性指标满足国家标准要求,在施肥质量上优于槽轮式水田侧深施肥装置,施肥能力满足农艺要求。