玉米空间分层施肥装置结构优化与试验

针对玉米分层施肥作业中开沟宽度大、回土效果差导致的肥料分层效果不明显、各层肥量难以控制等问题,设计了一种各层肥量可调的空间分层施肥装置,肥料可在土壤中形成半包围种子的分布状态。通过理论分析和设计计算确定了空间分层施肥装置的基本结构参数,明确了影响分层施肥装置内肥料颗粒运动的主要因素。运用离散元法对分层施肥装置工作过程进行仿真分析,选取施肥调节片前端宽度、后端宽度和安装角为试验因素,以上层和中层排肥口出肥量为试验指标,进行二次正交旋转组合仿真试验,建立了试验指标与影响因素的回归模型,仿真结果表明,当施肥调节片前端宽度为3.61 mm,后端宽度为21.52 mm,安装角为43.23°时,上、中、下3层排肥口施肥量比例为最佳施肥比例3∶3∶4。为验证仿真分析结果,在不同作业速度和不同施肥量条件下,进行了空间分层施肥装置的样机性能试验,试验结果表明,空间分层施肥装置能够实现各层肥量的目标施肥配比,在不同作业速度和不同施肥量下各层施肥量变异系数不大于4.3%,各层肥料深度误差在10 mm以内,各层肥料横向距离误差在6 mm以内,工作性能稳定。

基于离散元的肥料流重构玉米分层施肥装置设计与试验

为了提高玉米分层施肥的比例分肥精度以及肥层间覆土的稳定性,设计了一种肥料流重构的分层施肥装置,利用离散元法确定了圆弧散肥板半径的最佳值为20 mm,并进行了肥料流重构与未重构的对比试验,试验结果表明:经过肥料流重构后的作业效果较优,且对7∶3和8∶2两种比例分肥有较好的稳定性。通过对分层施肥开沟运动学分析,确定开沟器入土角、浅层肥口的横向距离和机具作业速度为分层施肥效果的影响因素,建立了各因素与深、浅层肥深度变异系数的回归模型,并采用响应面法分析了各因素交互作用对试验指标的影响,运用多目标优化设计方法获得分层施肥装置的最佳作业参数:入土角为39°、横向距离为174 mm、作业速度为4.3 km/h,根据优化结果加工分层施肥装置并进行田间试验,试验结果表明:深层肥深度变异系数为4.78%,浅层肥深度变异系数为6.41%,分层施肥作业稳定性可靠。