基于离散元法的分层施肥靴参数优化与试验
发布时间：2021-04-15 06:10
为实现一次性满足作物不同生长时期对肥料的需求,提高肥料的利用率,设计一种分层施肥靴。通过理论计算确定其主要结构参数,利用离散元法对肥料分层过程进行仿真试验,并结合响应面分析法得出分层施肥靴结构参数及运行条件的最佳组合;设计台架试验检验上下两层肥料的分肥比例,进行田间试验对仿真分析结果进行验证。结果表明:圆杆数量对肥料分层效果影响极显著（P<0.01）,行进速度对肥料分层效果影响显著（P<0.05）,圆杆直径对肥料分层效果影响不显著（P>0.05）。确定最优组合参数为:圆杆数量6根,圆杆直径4mm,行进速度6.04km/h,此条件下上下两层肥料距离的变异系数为4.57%;在不同施肥量条件下,上下两层肥量比为4∶6,变异系数的仿真值与试验值相对误差不超过4%,证明利用离散元法对分层施肥装置进行参数优化具有可行性。该研究为精准对行分层施肥机的改进提供了参考,对推动新疆精量减肥具有一定的意义。
【文章来源】：中国农业大学学报. 2020,25(10)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
图1 分层施肥靴总体结构
由式（2）可知，当圆管内径不变时，圆杆直径越大，数量越多，则Ssum越小，肥料颗粒在均肥器中的流通效率越低。根据我国新疆砂砾土质肥力情况，棉花和玉米每hm2最大施肥量为450kg，作业速度最大值为7km/h，排肥器单位时间排肥量151g/s。外槽轮式排肥器的排肥舌距均肥器入口的距离为30cm，设定肥料颗粒离开排肥舌时的初速度为0cm/s，则肥料颗粒进入均肥器入口的速度为24.5cm/s，肥料颗粒的堆积密度为0.877g/cm3，均肥器不发生堵塞的最大流通面积为：
肥料颗粒在分肥器中运动时，单个颗粒i的位移和运动方程为[17-20]:式中：xi为颗粒i的位移，mm；θi为颗粒i的角位移，rad;6)xi为颗粒i的速度，mm/s;6)θi为颗粒i的角速度，rad/s;N对应时间t,s；Δt为时间步长，s;mi为颗粒i的质量，g;Ii为颗粒i的转动惯量，g·mm2；¨xi为颗粒i的加速度，mm/s2；¨θi为颗粒i的角加速度，rad/s2；ΣF为颗粒在质心位置所受的合外力，N；ΣM为颗粒在质心位置所受的合外力矩，N·mm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于EDEM离散元法的分层施肥靴仿真与试验[J]. 张东超,汤智辉,何义川,郑炫,杨怀君,孟祥金,朱站伟. 农机化研究. 2020(02)
[2]一次性施肥在我国主要粮食作物中的应用与环境效应[J]. 刘兆辉,吴小宾,谭德水,李彦,江丽华. 中国农业科学. 2018(20)
[3]机施有机肥散体颗粒离散元模型参数标定[J]. 袁全春,徐丽明,邢洁洁,段壮壮,马帅,于畅畅,陈晨. 农业工程学报. 2018(18)
[4]基于离散元法的旋耕刀三向工作阻力仿真分析与试验[J]. 熊平原,杨洲,孙志全,张倩倩,黄杨清,张卓伟. 农业工程学报. 2018(18)
[5]基于EDEM的离心甩盘撒肥器性能分析与试验[J]. 刘彩玲,黎艳妮,宋建农,马拓,王蒙蒙,王徐建,张超. 农业工程学报. 2017(14)
[6]平衡施肥对马铃薯-大豆套作系统中作物产量的影响[J]. 陈光荣,王立明,杨如萍,董博,杨桂芳,张国宏,杨文钰. 作物学报. 2017(04)
[7]玉米分层施肥器结构设计与试验[J]. 王云霞,梁志杰,崔涛,张东兴,屈哲,杨丽. 农业机械学报. 2016(S1)
[8]基于EDEM软件的肥料调配装置关键部件参数优化与试验[J]. 顿国强,陈海涛,冯夷宁,杨纪龙,李昂,查韶辉. 农业工程学报. 2016(07)
[9]基于离散元法的糙米匀料盘仿真优化设计[J]. 贾富国,姚丽娜,韩燕龙,王会,史宇菲,曾勇,蒋龙伟. 农业工程学报. 2016(04)
[10]调比控位分层施肥装置设计与试验[J]. 顿国强,陈海涛,冯夷宁,查韶辉,纪文义,李昂. 东北农业大学学报. 2015(12)
硕士论文
[1]三自由度混联振动筛及颗粒群运动规律研究[D]. 刘琼.安徽理工大学 2016
[2]基于散粒体动力学的水田侧深施肥装置的分析方法和试验[D]. 周韦.东北农业大学 2015
[3]基于离散元法的深松铲结构与松土效果研究[D]. 王燕.吉林农业大学 2014
本文编号：3138798
【文章来源】：中国农业大学学报. 2020,25(10)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
图1 分层施肥靴总体结构
由式（2）可知，当圆管内径不变时，圆杆直径越大，数量越多，则Ssum越小，肥料颗粒在均肥器中的流通效率越低。根据我国新疆砂砾土质肥力情况，棉花和玉米每hm2最大施肥量为450kg，作业速度最大值为7km/h，排肥器单位时间排肥量151g/s。外槽轮式排肥器的排肥舌距均肥器入口的距离为30cm，设定肥料颗粒离开排肥舌时的初速度为0cm/s，则肥料颗粒进入均肥器入口的速度为24.5cm/s，肥料颗粒的堆积密度为0.877g/cm3，均肥器不发生堵塞的最大流通面积为：
肥料颗粒在分肥器中运动时，单个颗粒i的位移和运动方程为[17-20]:式中：xi为颗粒i的位移，mm；θi为颗粒i的角位移，rad;6)xi为颗粒i的速度，mm/s;6)θi为颗粒i的角速度，rad/s;N对应时间t,s；Δt为时间步长，s;mi为颗粒i的质量，g;Ii为颗粒i的转动惯量，g·mm2；¨xi为颗粒i的加速度，mm/s2；¨θi为颗粒i的角加速度，rad/s2；ΣF为颗粒在质心位置所受的合外力，N；ΣM为颗粒在质心位置所受的合外力矩，N·mm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于EDEM离散元法的分层施肥靴仿真与试验[J]. 张东超,汤智辉,何义川,郑炫,杨怀君,孟祥金,朱站伟. 农机化研究. 2020(02)
[2]一次性施肥在我国主要粮食作物中的应用与环境效应[J]. 刘兆辉,吴小宾,谭德水,李彦,江丽华. 中国农业科学. 2018(20)
[3]机施有机肥散体颗粒离散元模型参数标定[J]. 袁全春,徐丽明,邢洁洁,段壮壮,马帅,于畅畅,陈晨. 农业工程学报. 2018(18)
[4]基于离散元法的旋耕刀三向工作阻力仿真分析与试验[J]. 熊平原,杨洲,孙志全,张倩倩,黄杨清,张卓伟. 农业工程学报. 2018(18)
[5]基于EDEM的离心甩盘撒肥器性能分析与试验[J]. 刘彩玲,黎艳妮,宋建农,马拓,王蒙蒙,王徐建,张超. 农业工程学报. 2017(14)
[6]平衡施肥对马铃薯-大豆套作系统中作物产量的影响[J]. 陈光荣,王立明,杨如萍,董博,杨桂芳,张国宏,杨文钰. 作物学报. 2017(04)
[7]玉米分层施肥器结构设计与试验[J]. 王云霞,梁志杰,崔涛,张东兴,屈哲,杨丽. 农业机械学报. 2016(S1)
[8]基于EDEM软件的肥料调配装置关键部件参数优化与试验[J]. 顿国强,陈海涛,冯夷宁,杨纪龙,李昂,查韶辉. 农业工程学报. 2016(07)
[9]基于离散元法的糙米匀料盘仿真优化设计[J]. 贾富国,姚丽娜,韩燕龙,王会,史宇菲,曾勇,蒋龙伟. 农业工程学报. 2016(04)
[10]调比控位分层施肥装置设计与试验[J]. 顿国强,陈海涛,冯夷宁,查韶辉,纪文义,李昂. 东北农业大学学报. 2015(12)
硕士论文
[1]三自由度混联振动筛及颗粒群运动规律研究[D]. 刘琼.安徽理工大学 2016
[2]基于散粒体动力学的水田侧深施肥装置的分析方法和试验[D]. 周韦.东北农业大学 2015
[3]基于离散元法的深松铲结构与松土效果研究[D]. 王燕.吉林农业大学 2014
本文编号：3138798
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