多通道移动式果园灌溉施肥机设计与试验

针对目前果园种植管理过程中灌溉量与施肥浓度控制精度较低、不能动态调整施肥配方等问题，开发了一种多通道移动式果园灌溉施肥机。样机主要由灌溉混肥装置、吸肥装置、水肥参数检测装置、控制系统、牵引式行走装置和动力系统等6部分组成。对吸肥装置关键部件设计正交试验，分析了吸肥器布置方式、吸肥管道管径、过滤器类型、管道排列方式和过滤器目数等不同因素对吸肥性能的影响，确定了最优的吸肥装置结构。开发了精确灌溉施肥自动控制系统，并进行了样机性能测试，结果表明：施肥机可自动完成果园精准灌溉与施肥作业，动态调整施肥配方，灌溉量控制相对误差≤0.54%,EC值控制绝对误差≤0.07mS/cm,母液配比相对误差≤2.00%。     

水肥一体化灌溉施肥机吸肥性能试验研究

为满足灌溉施肥和多营养调配的需求,设计了一款简易型3通道施肥机。通过试验的方法,研究不同灌溉主管进口压力、流量和吸肥通道开启个数对吸肥量的影响规律,以及施肥水泵的水力规律。结果表明:主管进口压力、吸肥通道开启个数对吸肥量有影响,主管进口流量对吸肥量无影响。3个吸肥通道全部开启时,随主管进口压力的增大,总吸肥量逐渐减小;开启1个或2个吸肥通道时,总吸肥量在一定压力范围内基本保持不变,随后逐渐减小。建立了总吸肥量与主管进口压力、吸肥通道开启个数的回归模型,可用于吸肥量估算。水泵效率随主管进口压力的增大而增大,当3个吸肥通道全部开启时施肥水泵效率最高。所揭示的施肥机的吸肥规律及施肥水泵的水力规律,可为施肥水泵的选型设计提供参考。     

水肥一体化施肥机关键部件的设计与试验

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的现代农业新技术,在农业生产中提高水肥利用率、减少环境污染等方面具有重要意义。本文对水肥一体化技术中的关键装置展开研究,运用Solid Works三维设计软件建立基于射流泵并联的三通道旁路吸肥式施肥机混肥系统结构,并运用Flo EFD对其进行流场仿真分析及系统性能试验验证,建立有效的混肥系统参考模型。试验结果表明,在2.2 k W抽吸泵作用下,该系统能够实现对水及单元素液肥的稳定均匀吸取功能,且三通道吸肥量实际值与仿真值的最大误差为2.06%,验证了混肥系统结构设计的可行性,为自动施肥机的设计与优化提供了参考。     

一体化灌溉施肥机电气控制系统优化研究

为进一步提升一体化灌溉施肥机的作业效率,在明确其结构组成与工作原理的基础上,对内部电气控制系统进行了优化研究。运用PID智能调节和PLC控制理论,对整机的电气装置和自动控制系统进行优化改进,包括调节控制模块、数据管理模块及智能监测模块等,并选定优化参数进行灌溉试验。结果表明:以肥液浓度C为指标,计算机理论浓度与灌溉试验浓度均可达到设定目标浓度状态,且二者吻合较好;优化后的一体化灌溉施肥机的水利用效率和肥料利用效率分别在原基础上提高22%和13%,大大缩短了施肥灌溉作业时间,验证了此优化研究的可行性,具有一定的应用价值。     

移动式灌溉施肥机设计

针对当前水肥一体化技术中首部加压系统通常建设在泵房内,体积庞大、投资成本高且难以更改移动等问题,设计了一种能实现移动、远程遥控为一体的移动式灌溉施肥机。该系统利用小车和灌溉施肥装置相结合,在车底盘上放置水肥一体化设备和远程控制器,实现小面积农田上的移动灌溉施肥;使用遥控器控制,可实现对汽油泵、肥料罐的开关操作及灌溉片区的选择功能。试验表明,该系统体积小,经济耐用,能够准确移动至所需灌溉区域,并实现手动或远程控制水肥灌溉。      

水肥一体化灌溉施肥机吸肥器结构优化与性能试验

为了优化水肥一体化灌溉施肥机并提高其吸肥性能,在分析文丘里吸肥器工作原理基础上,依据经济流速流量对照表,综合考虑施肥装置及管路系统的沿程损失与局部损失,以吸肥流量为评价指标,应用CFD数值计算对影响系统吸肥性能的关键核心部件文丘里吸肥器的渐缩角α、渐扩角β、喉部直径d0进行单因素性能优化设计,获得了3个主要结构参数对其吸肥性能的影响规律;通过三因素三水平的正交试验方案,得出基于CFD数值计算的文丘里吸肥器最优结构参数组合,渐缩角α为20°、渐扩角β为8°、喉部直径d0为6 mm,且当吸肥管与文丘里主管道呈40°倾角时吸肥性能最优。模拟数据与水肥一体化灌溉施肥机运行数据表明,CFD数值优化后的文丘里吸肥器吸肥流量提高约38.6%,与模糊自动控制系统相配合的水肥一体化灌溉施肥机的吸肥流量总体提高约47.6%,节能效果显著。     

水肥一体化施肥机变量吸肥系统的设计与试验

依据现代农业生产中作物施肥与灌溉融为一体的发展趋势,对水肥一体化施肥机的关键部分—吸肥系统进行结构设计及吸肥通道的变量吸肥展开研究。设计了基于射流器并联的水肥一体化施肥机三通道吸肥系统,通过Solid Works三维软件建立水肥一体化水肥一体化施肥机三通道吸肥系统三维结构,并应用Flo EFD对吸肥系统吸肥性能进行仿真分析。构造了5种边界条件方案进行吸肥性能仿真分析对比,并以进口压力0. 5MPa出口压力0. 1MPa为例进行性能试验,结果表明:吸肥系统各通道吸肥精度最高可达98. 1%。对三吸肥通道的变量吸肥进行了控制器及管道机械部件的设计,并通过试验验证其可行性,旨在为水肥一体化施肥机的深入研究和发展提供参考。     

枸杞施肥机设计与试验研究

<正>枸杞产业是青海农业发展的主导产业之一,近年来,枸杞生产特别是在施肥环节频遭用工难、用工贵等难题,严重制约了枸杞产业的规模化和标准化发展。正确研究、分析枸杞生产中机械作业的现状和可行性,研发、推广适用、新型的枸杞施肥机械已势在必行。本文作者通过参与1LSF—1型枸杞施肥机的研制、试验、鉴定过程,总结了1LSF—1型枸杞施肥机的使用与维护保养方法和设计枸杞施肥机时需要注意的几个方面。     

旁路吸肥式水肥一体化自动施肥机的设计与试验

依据现代农业节水省肥增产的灌溉要求,设计了一款三通道旁路吸肥式水肥一体化自动施肥机。其中混肥系统基于射流器并联,实现对多种单元素液肥的独立吸取;利用进水口及抽吸泵产生的压差,实现液肥吸入和水肥混合液的输出;控制系统以西门子PLC作为控制元件,以西门子EM231模拟量输入模块、以电动比例调节阀为执行部件,通过逻辑程序控制各个执行机构实现对单元素液肥的定量吸取。利用Solid Works完成整机的结构设计建模,运用FLo EFD软件对施肥机的水肥混合情况进行仿真模拟,验证该施肥机可以稳定、均匀、连续的进行水肥的吸入及输出。通过设备选型搭建试验,测得三通道最大吸肥量与仿真分析值最大误差为2%,小于3%,说明设计的三通道施肥机各通道有较高的吸肥精度。     

多通道比例施肥机设计与试验

针对目前比例施肥机性能参数差异大、自动化程度不一等突出问题,设计出一种具有"吸肥泵+注肥泵"双泵协同泵送系统的多通道比例施肥机,检测系统创新采用了探入式微管取样器设计,并对施肥机系统压力、流量及EC/pH控制精度和浓度调节响应时间进行了试验。结果表明:EC控制精度8%,pH控制精度±0.1,EC/pH调节响应时间120 s,水肥调节精准、响应快速、注肥均匀、运行稳定,能够满足大田、温室等不同灌溉规模用户的水肥一体化需求。     

苗床接种喷药施肥机设计与试验

根据仿生学和烟草花叶病毒的摩擦接种原理，设计了以微创机构为核心的接种设备。应用电机带动800目的砂布条，由砂布条对烟苗进行摩擦微创，为避免对娇嫩的烟苗造成严重损伤，通过试验确定砂布条宽度3 mm，微创滚筒转速70 r/min。为方便烟苗的日常管理，设计了集接种、施肥和喷洒药物功能为一体的烟苗接种喷药施肥机。该接种喷药施肥机由机架、微创机构、控制系统、供药机构和行走系统组成。由基于Eclipse开发的手机APP作为上位机，STM32作为下位机，通过Bluetooth实现控制指令在上、下位机之间的传输，实现一体机喷药、施肥和接种3种功能的转换和一体机前进、转向的控制。试验表明，该苗床接种喷药施肥机达到87.3%的接种率，指标优秀。相比于生产中应用的烟草花叶病毒人工接种方式而言，该一体机实现了一机多用，突破了传统人工接种方式的限制，微创小，适应性更强，在很大程度上提高作业效率。      

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...     

葡萄厩肥施肥机的设计与试验

为推进宁夏地区葡萄产业机械化进程,针对葡萄施肥过程中机械存在的施肥深度不足、开沟施肥不能一体、排肥量小及肥料箱容量小等问题,研发了一种适用于宁夏地区葡萄种植的葡萄厩肥施肥机。通过对葡萄种植模式及施肥农艺要求的调研分析,确定施肥机的功能需求,进而确定了其总体设计方案。施肥机以轮式拖拉机为动力,采用牵引式挂接,大容量肥料箱内的输肥绞龙在拖拉机动力输出轴的驱动下强制搅拌排肥以防止厩肥架空,实现大排肥量的功能。同时,在肥料箱支撑轮后置立式螺旋开沟器,实现开沟施肥一体化作业。     

甘蔗旋耕施肥机的设计与试验

我国是甘蔗种植大国,种植区域集中在海南、广西、云南等南方热带地区。甘蔗种植在云南省种植业中占很大比重。云南地形特殊,多丘陵山地,种植坡度在20°左右,土地多为红土壤,土壤粘阻比大,导致现阶段云南地区的甘蔗田间管理大多采用人工松土施肥,或为单一功能的小型农具,机械化程度不高、工作效率低、作业效果不理想。为此,设计了专门用于云南地区的甘蔗旋耕施肥复合机具,与现有旋耕机具相比,增加了施肥功能且旋耕刀针对云南红土壤特点设计为弯刀。同时,运用SoildWorks软件进行三维建模,对旋耕装置进行运动学计算和功耗分析。田间试验表明:样机作业效果得到提升,达到甘蔗种植的农艺要求。     

马铃薯中耕施肥机的设计与试验研究

针对我国丘陵山地地形地貌复杂的特点,在传统中耕机的基础上对马铃薯中耕机进行一定程度的改进设计,主要是为了将马铃薯中耕和施肥进行有机结合。该设计适应于云南黏重土壤特性,能一次实现中耕过程中所需松土、施肥、培土及筑垄等农艺要求,并将中耕和施肥进行了有效组合,降低了必要劳动时间,提高了社会经济效益。     

苹果苗断根施肥机的设计与试验

苹果苗倒栽作业是苗圃园艺生产作业中将矮化中间砧半成品苗倒栽进行嫁接果树穗种的一项准备工作,工作强度大.为此,根据苹果苗苗圃园艺作业要求,设计了L型断根铲的断根施肥机.田间试验表明:作业参数为断根深度178mm,工作幅宽450mm,施肥量300kg/hm2,配套动力22kW以上轮式拖拉机能够实现对苹果苗的断根和施肥联合作业,可提高效率和减轻工作强度.     

垂直螺旋式定量施肥机的设计与试验

针对目前机械式施肥机排肥量控制精度和排肥均匀性较差的问题,设计了一种垂直螺旋式定量施肥机。该施肥机由垂直螺旋排肥装置、行走检测装置和控制系统组成,控制系统包括硬件电路和软件程序,行走检测装置检测施肥机行走信号,控制系统根据行走轮行走速度,并结合当前设置施肥量控制排肥电机转速,从而达到定量施肥的目的;安装于垂直螺旋和排肥管之间的排肥口挡板避免了不施肥时漏肥的情况。试验表明:垂直螺旋式定量施肥机施肥量与行走速度无关,仅取决于设置施肥量,施肥量控制误差在4%以内,施肥量控制精度高;变速行走时,排肥量均匀性变异系数不超过3%,排肥均匀性好。该施肥机为定量施肥机的设计提供了参考,提高了农业机械的机电一体化程度。     

通用智能灌溉施肥机控制器研发

在国家"十二五"规划、中央一号文件政策支持下水肥一体化已成为发展现代农业的核心,发展前景广阔。国内已有相关设备大都为简单混肥设备,缺少监测管理、自动化程度低,配备先进灌溉施肥设备的结构多样、技术门槛高、稳定性难以保证。针对以上问题,在研究已有水肥一体化结构的基础上提出通用灌溉施肥结构和可配置智能控制器,其中控制器以LPC2387芯片为核心,利用传感器技术、自动控制技术、信息采集与处理技术,在μC/OS-II操作系统上开发通用嵌入式可编程软件,实现灌溉施肥从传统模式到智能模式相互切换,设备模块化管理、逻辑化关联快速搭建系统,良好图形的触摸界面,信息直观呈现,介绍了单路模式的快速构建方案。该控制器采用通用模式快速构建可应对各种系统设备升级改造,规模扩建、实现优化配置、可靠监测、自动调控,精量管理。     

新型农家肥果园自动施肥机的设计与试验

为了解决含杂率高、含水率高的农家肥的施肥不均匀、利用率低等问题,研发了机、电、液一体化的集开沟、施肥与覆土功能于一体的新型果园自动农家肥施肥机。提出了并设计了双体独立铰笼分段配送机构,改变了配送原理;提出了深度可调偏置式开沟装置,可对开沟犁的维度进行调节,实现了施肥过程中故障的自修复控制和报警。该机操作简单,性价比高,适用于任意含水率的农家肥。多台施肥机实际作业效果表明:施肥效率可达0.400～0.534hm~2/h,是人工效率的20～40倍,显著降低了作业成本,提高了劳动生产率。     

沼液沼渣暗灌施肥机设计与试验

沼液沼渣既是速效与迟效兼备、速效多于迟效的有机肥,又是防治病虫害的无污染、无残毒、无抗药性的"生物农药"。但由于没有沼液沼渣这种液态沼肥的机械化施肥技术和装备,无法施用于田间。同时,由于大中型沼气工程缺乏沼液沼渣的消纳途径,制约了沼气产业的发展。为此本文设计出一种液态沼肥暗灌施肥机械,该机械采用分配器对沼肥进行分配和防堵,一次进地能完成开沟、松土、施肥、起垄及镇压多道工序,减少了拖拉机及罐车进出耕地的次数。同时分析了分配器中沼液沼渣在管道中的流动性,发现其能集中沼液沼渣从总管到分管的瞬时流体能量。最后对施肥机进行了田间试验,结果表明所设计机具通过拖拉机配套牵引能进行沼肥运输、抽排工作。