轻简式固态有机肥施肥机的设计与研究

发布时间：2020-05-25 01:28

【摘要】：施肥是增加土壤养分,改善作物生长发育条件的重要措施。根据农业部公布的数据表明,我国化肥用量约为330kg/hm~2,远高于世界平均水准120kg/hm~2。由于化肥无法对土壤中缺失的有机物进行补偿,长期大量使用化肥会造成土壤有机物质的存量下降,影响土壤微生物的生存,最终会破坏土壤肥力,降低化肥的肥效,导致作物减产。而有机肥则与化肥不同,由于有机肥含有大量不同种类的微生物以及各种微生物分泌的酶、刺激素等生长活性物质,施用有机肥可以为土壤微生物提供所需的能量和养分,有效提高土壤微生物的数量和种类,改善土壤的肥力,为农作物的生长提供有利的条件,促进农作物增产。为了提高有机肥在丘陵地区利用率和作业效率,促进农业可持续性发展,结合我国丘陵地区施肥作业现状,论文对轻简式固态有机肥施肥机进了设计与研究。传统的排肥器一般采用下排方式,即在肥料箱底部安装排肥机构;当有机肥含水率较大时,在排肥过程中较易出现肥料箱下方有机肥被架空而不能可靠排肥的现象。论文所研究的轻简式固态有机肥施肥机采用上排式的排肥方式,即排肥器从肥料的顶部开始排肥,边排肥边向下移动,将肥料箱中的有机肥从上到下逐步排出肥料箱。施肥机由可上下移动的上排式水平刮板排肥器、水平刮板升降机构、控制系统以及辅助机构组成。施肥作业时,控制系统通过控制上排式水平刮板排肥器的下降速度及刮板的水平运动速度实现对排肥量的控制。论文建立了水平刮板的力学模型;确定了水平刮板伺服电机的工作参数;通过对水平刮板升降机构参数计算,确定了水平刮板升降步进电机的工作参数;通过分析排肥原理,建立了排肥器排肥量的数学模型;该模型表明在水平刮板的运动速度与排肥器的下降速度匹配时,排肥器的排肥量与其下降速度之间成线性关系,并完成了验证试验。在控制系统硬件电路设计方面,设计完成了水平排肥伺服电机驱动电路、刮板升降步进电机驱动电路、施肥机作业速度检测电路以及水平伺服电机转速检测电路等;在控制系统的软件设计方面,确定了用于该施肥机的排肥控制算法,完成了控制系统软件编程,包括主程序、施肥机前进速度检测中断服务程序、排肥量调节中断服务程序、步进电机转动控制中断服务程序等。对施肥机进行了排肥器性能试验和整机性能试验。试验结果表明,控制系统工作稳定可靠,有机肥施肥机在正常作业速度内(0.5-1.2m/s),当设定施肥量在900-2100kg/hm~2的情况下,施肥量准确,实际施肥量与设定施肥量最大偏差小于10%;施肥均匀性好,均匀性变异系数小于7%,单位面积实际施肥量及施肥均匀性与施肥机的作业速度无关,满足设计要求。
【图文】：

撒施,堆肥,施肥机

图 1-1 简易畜拉式堆肥撒施机Fig. 1-1 Simplified compost spreader driven by livestock62 年，PattersonandReece 对肥料颗粒在圆盘上的运动进行研究，成施肥机的数学模型理论基础[27,28]。1996 年，R.Olislagaers, H. Ramo机模型对肥料类型进行研究[29]。2001 年，J.P.Fulton 等人对田间变量撒施试验和性能评测，提出了将有机肥收集盒按照矩阵的方式摆放测评的方法，并基于该方法对美国农业工程学会的相关测试标准进2004 年，EdwardDintwa 等人运用离散元法对单独颗粒在施肥机旋转运动轨迹进行了模拟，并将模拟结果与实际结果做了比较[31]。欧美量试验研究后已经开发出了多种自动化程度高且可靠性好施肥机。如，法国格力格尔一贝松公司的速尔齐 DPXPrima 撒肥机，如图 1-机的料斗容量最大为 2100L，抛撒距离在 18-24m 之间可调，最大抛g/hm2之间可调，，整机重量 300kg，动力输送轴转速 540r/min。

撒肥机

图 1-1 简易畜拉式堆肥撒施机Fig. 1-1 Simplified compost spreader driven by livestockPattersonandReece 对肥料颗粒在圆盘上的运动进行研究，的数学模型理论基础[27,28]。1996 年，R.Olislagaers, H. Ram对肥料类型进行研究[29]。2001 年，J.P.Fulton 等人对田间变验和性能评测，提出了将有机肥收集盒按照矩阵的方式摆方法，并基于该方法对美国农业工程学会的相关测试标准，EdwardDintwa 等人运用离散元法对单独颗粒在施肥机旋迹进行了模拟，并将模拟结果与实际结果做了比较[31]。欧研究后已经开发出了多种自动化程度高且可靠性好施肥机国格力格尔一贝松公司的速尔齐 DPXPrima 撒肥机，如图斗容量最大为 2100L，抛撒距离在 18-24m 之间可调，最大之间可调，整机重量 300kg，动力输送轴转速 540r/min。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S224.2

【参考文献】