四槽轮配肥器肥料颗粒碰撞掺混离散元分析与优化设计

为解决精准施肥过程中变比配肥施肥机械搅拌掺混效率低、掺混均匀度一致性差等问题,设计了一种带有二次碰撞掺混锥形体的四槽轮变比配肥器,可根据4种肥料的需肥量控制4个槽轮以不同转速排肥,二次碰撞掺混腔实现变比配肥的非机械搅拌均匀掺混。测定了4种肥料颗粒的物料特性及在不同含水率条件下的破碎力和粘附力。采用离散元法,选用Hertz-Mindlin无滑动接触模型,分析4种肥料排料运动和碰撞掺混规律。通过正交试验和方差分析,发现槽轮转速在20～80 r/min范围内时,转速对掺混偏离度标准差影响不显著,四槽轮变比配肥器可以实现变比配肥均匀掺混;优化设计二次碰撞掺混锥形体在圆柱形掺混腔内最优高度为12.1 mm,在此高度下二次碰撞掺混锥形体锥角为57.9°。利用力链分析肥料颗粒在槽轮排肥器工作时受力分布,解算4种肥料颗粒所受到的挤压力均小于其破碎力,变比配肥时不会造成肥料颗粒破碎。另外,利用高速摄影分析不同频率、振幅的振动对肥料颗粒碰撞掺混的影响,发现振动对碰撞掺混均匀度影响很小;进行变比配肥碰撞掺混试验,试验结果表明,各组配肥掺混均匀度基本一致,实现了多种肥料的变比配肥和非机械搅拌均匀掺混。     

台湾农业机械化发展现状及政策扶持经验

台湾省自20世纪80年代年起就基本实现了农业机械化。农业机械化设施主要有：水稻生产的耕整机械、播种育秧与栽插机械、植保机械、联合收获机械、干燥机械，甘蔗收获机，玉米播种施肥机、玉米收获机，甘薯收获机，大豆联合收获机，蔬菜育苗及移植机械，茶叶加工制造自动化控制机械，坡地多用途作业机械、烟草机械、橡胶收获机等。台湾农业机械化的发展大致可以分为三个阶段。     

变量施肥机的设计

随着农村产业结构的变化,作物种植面积不断扩大,传统的施肥方式已不能实现肥量的精确控制,与之相应的耕种施肥技术需要提高和改进.近几年推广的精准农业技术,由于成本高和技术性强等原因还不能得到广泛应用.精准农业的推广急需一种简易、轻便、造价低廉、适合一般用户使用的变量施肥机械.为此,在已有施肥机的基础上,设计了与拖拉机配套使用的变量施肥机.     

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。     

3XSP-1型橡胶施肥机测试与效果评价

3XSP-1型橡胶施肥机针对橡胶中耕管理过程中施肥主要依赖人畜作业,或大中型轮式拖拉机、履带式拖拉机配套的开沟机辅助用工多、工效低、作业成本高,且适用性不强等技术现状而研制,采用单行作业模式,通过刮板式施肥结构,将施肥桶中的橡胶专用肥经排肥系统施撒于施肥沟内,一次可完成开沟、施肥、覆土联合作业。经测试:该施肥机匹配66.18 kW(90马力)拖拉机,生产率达1.23 hm~2/h,油耗3.1 kg/hm~2,施肥均匀度90%以上,覆盖率达98%,可有效替代人工或半机械化作业,提高生产效率并降低成本。     

Amazone公司ZA-M系列施肥机

介绍了德国Amazone公司的ZA-M系列新型施肥机主要部件的结构特点及技术性能,为我国进一步研究和开发施肥机产品提供参考。      

刮板式有机肥条铺与旋耕混合施肥机设计与试验

针对果园有机肥人工施肥量不准确、施肥不均匀等问题,本文根据施肥农艺要求,设计了一种有机肥条铺与旋耕混合施肥机。该装置采用刮板式结构,通过圆环链带动刮板向前排肥,将有机肥呈条状铺撒在地表,通过旋耕装置将其与土壤混合。通过计算确定了施肥装置最大开口高度、肥箱容积等结构参数,分析了上、下层有机肥排肥过程。以排肥口开口高度、前进速度、链轮转速和刮板间距为试验因素进行离散元仿真试验,以有机肥相对误差和变异系数为评价指标,对排肥过程工作参数进行优化求解,得到最优参数组合：开口高度为53.17 mm、前进速度为2.8 km/h、链轮转速为15.96 r/min、刮板间距为160 mm。在最优工作条件下进行试验验证,得到有机肥平均排肥量为5.099 kg/m²,与理论施肥量相对误差为4.5%,变异系数为8.8%,表明仿真优化结果可靠,排肥量准确且排肥均匀性较好,该施肥装置施肥性能较优。在旋耕混合试验中,通过测定得到上层有机肥混合比例为11.83%,下层有机肥混合比例为6.29%,表明经过旋耕后,能够实现土肥混合效果,上层土肥混合比例高于下层。     

穴施液体施肥装置施肥机理的试验研究

利用自制的液体施肥装置试验台,对影响喷针流量的因素进行了室内试验,通过三因素二次回归旋转组合试验设计,研究分析了电机转速、曲柄转速和喷孔直径对喷针流量影响的规律,结果表明电机转速取高水平、曲柄转速取低水平、喷孔直径取高水平时,有利于提高喷针流量,同时预测了喷针流量的回归方程。     

小型深松施肥机变量施肥机构参数控制研究

[目的]为了提高化肥利用率,保护生态环境,促进农业可持续发展。[方法]选用一台4行深松施肥机,4种肥料,进行4组试验。每种肥料分别在不同的排肥轮长度和不同的转速下进行正交试验,用HMI调节转速,使步进电机按不同转速转动,带动排肥器排肥。[结果]在肥料一定、轮长不变的情况下,步进电机转速与机具前进速度之间存在线性关系。[结论]采用控制排肥轮长度和步进电机转速的方式来控制排肥量是切实可行的。     

双变量施肥机的设计与试验

【目的】为解决传统均匀施肥结构不合理,作物养分投入比例失调,化肥利用率偏低,环境污染严重等问题.【方法】设计了一种可与国产拖拉机配套使用的变量施肥机,该施肥机采用一体三箱式的结构,外槽轮作为变量施肥机的排肥装置,通过调节外槽轮排肥器的转速和开度.【结果】在外槽轮排肥器开度不变的情况下,增加排肥器转速,排肥量也随之增加,但不呈线性增加的趋势;在外槽轮排肥器转速不变的情况下,增加排肥器开度,排肥量也随之增加,也不呈线性增加的趋势.【结论】该研究解决了传统均匀施肥结构不合理,可为提高施肥机的施肥精度提供参考.