液控施肥机的设计与优化
发布时间：2021-07-05 16:57
近年来,新疆地区依托地理资源优势,大力发展特色农业,并积极推进农业机械化进程、提高生产效率、降低生产成本以获得农产品效益的提高。而施肥机械是农业生产中使用广泛、利用率较高的机械设备,在农业种植和农产品增收上发挥着重要作用。当前,广泛使用的离心式圆盘施肥机在施肥作业时存在撒施效率低、撒施不均匀、可靠性差等问题,为了实现新疆地区大规模种植模式下具有更高效施肥作业,本文设计出一种液控施肥机械,运用EDEM分析软件对撒施过程进行模拟分析,并对液控施肥机进行试制和田间试验验证,主要研究内容如下:（1）为了探究肥料颗粒物理力学参数对液控施肥机撒施效果的影响,分别对肥料颗粒的物理特性:三维尺寸、密度、含水率和力学特性:摩擦系数、休止角、碰撞恢复系数、剪切模量进行试验测定,建立了磷酸二铵和尿素肥料颗粒的物理力学数学模型,为施肥机的设计和排肥性能研究奠定了基础。（2）对液控施肥机进行总体设计,主要包括:肥箱、机架、撒肥装置、传动装置、液压装置等部分,并对液压控制系统进行设计与选型和传动系统方案进行设计与分析。通过分析施肥机工作过程,对撒肥过程肥料的流动情况进行研究,设计了挡板式矩形落肥口的V型肥箱,便于...
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氮磷钾肥料利用率对比
液控施肥机的设计与优化2图1-2土壤流失图1-3水资源污染图1-4土壤板结Figure1-2SoillossFigure1-3WaterpollutionFigure1-4Soilhardening近年来，化肥过量使用造成的河流污染和土地污染等问题引起社会广泛关注[10,11]。我国早已提出稳定粮食产量、调整农业生产结构来进一步提高生产效率和作物产量的工作主线，鼓励通过提高施肥效率来降低肥料的撒施量，积极探索适合我国农业种植情况的生产模式，提高粮食生产安全、降低化肥使用，促进人与环境和平相处的现代化农业道路[12,13]。而机械化规范施肥是改善土壤墒情，提升农作物生长质量，降低水资源和土地源污染，从而达到提升农作物产量的重要目的。目前，新疆农作物肥料施用主要包括基肥、追肥作业[14]，其中基肥是农作物年生产中最重要的施肥措施，一般以秋施为宜，基肥施用量具有施肥量大、周期短等突出特征，其亩施肥量达5m3以上，按照新疆大田作物种植模式需要，施肥机一般应具有载肥量大、施肥幅宽在10m以上，且施肥效率高的特征。现有的施肥机械按照施用肥料的特点大致可分为两大类，第一类统称为固体式施肥机：主要撒施固体有机肥和固体颗粒复合肥，第二类统称为液体施肥机：主要撒施液体有机肥和液体复合肥，固体施肥机撒施的灵活性获得大量农户的青睐[15,16]，其中固体施肥机构为横幅式外槽轮式或绞龙式的施肥机存在撒肥幅宽孝作业效率低等实际问题，影响了施肥效果，而离心式撒肥机具有结构简单、载肥量大且撒肥效率高，适合用于大规模撒施基肥等特点，在农业发达国家的研究与应用最为广泛。但现有的这一类型撒肥机多为单撒盘结构，使得撒肥幅宽有限，而且撒肥盘采用链条传动形式，容易造成离心撒盘转动不稳定及肥料在离心盘中心堆积，无法使肥料完全撒出的问题，同时肥箱缺少
隙??旧???910式气吹种肥机（图1-6），可通过人机交互界面显示田间施肥处方图，并可以提前输入指定田地的播种施肥参数来控制播种施肥作业[20]。目前，约翰迪尔公司生产的精量施肥机配备AgGPS132接收机与中央控制系统，驾驶员可通过显示屏界面来实时观察施肥机的各项动态参数，实现自动精量施肥[21,22]。图1-5凯斯ST820型播种施肥机图1-6约翰迪尔JD-1910型播种施肥机Fig.1-5ST820seederandfertilizerapplicatorFig.1-6JD-1910Seederandfertilizerapplicator德国AMAZONE公司设计了一种基于传感器监测的精量施肥机（图1-7），具体通过采集传感器获取光谱特征信号来判断作物生长状况，经信号传输至上位机处理实现实时精准施肥[23-25]。图1-7德国AMAZONEZA-V撒肥机图1-8法国KUHN-ANENT固体施肥机Figure.1-7Amazoneza-vfertilizerspreaderFigure.1-8KUHN-ANENTSolidFertilizer法国农业机械化程度较高，在精准施肥技术方面处于世界领先地位，其研制基于GPS和GIS技术的精量施肥系统可有效提高了施肥的精度，典型代表是格力格尔-贝松公司生产的DPX-ptima撒肥机和库恩公司的propush2000系列撒肥机（图1-8），并在法国国内得到广泛应用[26,27]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型农家肥果园自动施肥机的设计与试验[J]. 李娟,何晓宁,王东伟,尚书旗,张玉洁,常增村,邹明. 农机化研究. 2020(06)
[2]有机肥撒施技术及装备研究[J]. 马标,付菁菁,许斌星,吴爱兵,谢虎,陈永生. 中国农机化学报. 2019(08)
[3]有机肥撒肥机的现状分析与思考[J]. 姚爱萍,傅剑,冯洋,楼婷婷. 农业开发与装备. 2019(03)
[4]有机肥及其配套机械化技术的研究进展[J]. 孙冬霞,李明军,吴爱兵,梁群,张爱民. 中国农机化学报. 2019(02)
[5]果园有机肥开沟施肥机液压系统设计与仿真[J]. 王向阳,吴雪璐,刘晓丽,毕新胜,史先柱,李姝卓. 中国农机化学报. 2018(11)
[6]基于Cortex-M3的免耕播种机监控系统设计与试验[J]. 孙永佳,沈景新,窦青青,李青龙,陈刚,孙宜田. 农业机械学报. 2018(08)
[7]基肥定深施用装置排肥口位置与施肥深度关系模型[J]. 祝清震,武广伟,安晓飞,陈立平,孟志军,赵春江. 农业工程学报. 2018(13)
[8]颗粒肥料离散元仿真边界参数系统化研究[J]. 刘彩玲,魏丹,宋建农,黎艳妮,都鑫,张福印. 农业机械学报. 2018(09)
[9]变量施肥液压驱动系统设计及试验研究[J]. 肖琪,赵军,衣淑娟,王熙. 农机化研究. 2019(03)
[10]水稻精量穴直播机电驱式侧深穴施肥系统设计与试验（英文）[J]. 王金武,李树伟,张曌,李杞超. 农业工程学报. 2018(08)
博士论文
[1]颗粒材料物理力学特性的离散元研究[D]. 赵仕威.华南理工大学 2018
硕士论文
[1]密植枣园枝条粉碎还田装置设计与试验研究[D]. 张杰.石河子大学 2018
[2]基于离散单元法的荞麦排种器设计与研究[D]. 李登.西南大学 2018
[3]2F50有机肥撒施机开发研究[D]. 吴宁.中国农业机械化科学研究院 2016
[4]茶园离心撒肥装置工作参数优化与试验研究[D]. 杨叶成.江苏大学 2016
[5]双变量施肥机定比施肥控制系统设计与试验分析[D]. 李振.石河子大学 2015
本文编号：3266461
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氮磷钾肥料利用率对比
液控施肥机的设计与优化2图1-2土壤流失图1-3水资源污染图1-4土壤板结Figure1-2SoillossFigure1-3WaterpollutionFigure1-4Soilhardening近年来，化肥过量使用造成的河流污染和土地污染等问题引起社会广泛关注[10,11]。我国早已提出稳定粮食产量、调整农业生产结构来进一步提高生产效率和作物产量的工作主线，鼓励通过提高施肥效率来降低肥料的撒施量，积极探索适合我国农业种植情况的生产模式，提高粮食生产安全、降低化肥使用，促进人与环境和平相处的现代化农业道路[12,13]。而机械化规范施肥是改善土壤墒情，提升农作物生长质量，降低水资源和土地源污染，从而达到提升农作物产量的重要目的。目前，新疆农作物肥料施用主要包括基肥、追肥作业[14]，其中基肥是农作物年生产中最重要的施肥措施，一般以秋施为宜，基肥施用量具有施肥量大、周期短等突出特征，其亩施肥量达5m3以上，按照新疆大田作物种植模式需要，施肥机一般应具有载肥量大、施肥幅宽在10m以上，且施肥效率高的特征。现有的施肥机械按照施用肥料的特点大致可分为两大类，第一类统称为固体式施肥机：主要撒施固体有机肥和固体颗粒复合肥，第二类统称为液体施肥机：主要撒施液体有机肥和液体复合肥，固体施肥机撒施的灵活性获得大量农户的青睐[15,16]，其中固体施肥机构为横幅式外槽轮式或绞龙式的施肥机存在撒肥幅宽孝作业效率低等实际问题，影响了施肥效果，而离心式撒肥机具有结构简单、载肥量大且撒肥效率高，适合用于大规模撒施基肥等特点，在农业发达国家的研究与应用最为广泛。但现有的这一类型撒肥机多为单撒盘结构，使得撒肥幅宽有限，而且撒肥盘采用链条传动形式，容易造成离心撒盘转动不稳定及肥料在离心盘中心堆积，无法使肥料完全撒出的问题，同时肥箱缺少
隙??旧???910式气吹种肥机（图1-6），可通过人机交互界面显示田间施肥处方图，并可以提前输入指定田地的播种施肥参数来控制播种施肥作业[20]。目前，约翰迪尔公司生产的精量施肥机配备AgGPS132接收机与中央控制系统，驾驶员可通过显示屏界面来实时观察施肥机的各项动态参数，实现自动精量施肥[21,22]。图1-5凯斯ST820型播种施肥机图1-6约翰迪尔JD-1910型播种施肥机Fig.1-5ST820seederandfertilizerapplicatorFig.1-6JD-1910Seederandfertilizerapplicator德国AMAZONE公司设计了一种基于传感器监测的精量施肥机（图1-7），具体通过采集传感器获取光谱特征信号来判断作物生长状况，经信号传输至上位机处理实现实时精准施肥[23-25]。图1-7德国AMAZONEZA-V撒肥机图1-8法国KUHN-ANENT固体施肥机Figure.1-7Amazoneza-vfertilizerspreaderFigure.1-8KUHN-ANENTSolidFertilizer法国农业机械化程度较高，在精准施肥技术方面处于世界领先地位，其研制基于GPS和GIS技术的精量施肥系统可有效提高了施肥的精度，典型代表是格力格尔-贝松公司生产的DPX-ptima撒肥机和库恩公司的propush2000系列撒肥机（图1-8），并在法国国内得到广泛应用[26,27]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型农家肥果园自动施肥机的设计与试验[J]. 李娟,何晓宁,王东伟,尚书旗,张玉洁,常增村,邹明. 农机化研究. 2020(06)
[2]有机肥撒施技术及装备研究[J]. 马标,付菁菁,许斌星,吴爱兵,谢虎,陈永生. 中国农机化学报. 2019(08)
[3]有机肥撒肥机的现状分析与思考[J]. 姚爱萍,傅剑,冯洋,楼婷婷. 农业开发与装备. 2019(03)
[4]有机肥及其配套机械化技术的研究进展[J]. 孙冬霞,李明军,吴爱兵,梁群,张爱民. 中国农机化学报. 2019(02)
[5]果园有机肥开沟施肥机液压系统设计与仿真[J]. 王向阳,吴雪璐,刘晓丽,毕新胜,史先柱,李姝卓. 中国农机化学报. 2018(11)
[6]基于Cortex-M3的免耕播种机监控系统设计与试验[J]. 孙永佳,沈景新,窦青青,李青龙,陈刚,孙宜田. 农业机械学报. 2018(08)
[7]基肥定深施用装置排肥口位置与施肥深度关系模型[J]. 祝清震,武广伟,安晓飞,陈立平,孟志军,赵春江. 农业工程学报. 2018(13)
[8]颗粒肥料离散元仿真边界参数系统化研究[J]. 刘彩玲,魏丹,宋建农,黎艳妮,都鑫,张福印. 农业机械学报. 2018(09)
[9]变量施肥液压驱动系统设计及试验研究[J]. 肖琪,赵军,衣淑娟,王熙. 农机化研究. 2019(03)
[10]水稻精量穴直播机电驱式侧深穴施肥系统设计与试验（英文）[J]. 王金武,李树伟,张曌,李杞超. 农业工程学报. 2018(08)
博士论文
[1]颗粒材料物理力学特性的离散元研究[D]. 赵仕威.华南理工大学 2018
硕士论文
[1]密植枣园枝条粉碎还田装置设计与试验研究[D]. 张杰.石河子大学 2018
[2]基于离散单元法的荞麦排种器设计与研究[D]. 李登.西南大学 2018
[3]2F50有机肥撒施机开发研究[D]. 吴宁.中国农业机械化科学研究院 2016
[4]茶园离心撒肥装置工作参数优化与试验研究[D]. 杨叶成.江苏大学 2016
[5]双变量施肥机定比施肥控制系统设计与试验分析[D]. 李振.石河子大学 2015
本文编号：3266461
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/zaizhiyanjiusheng/3266461.html
教材专著
