离心式变量撒肥机关键结构数值模拟与优化

为解决离心式变量撒肥机肥料抛撒过程中撒肥不均匀、颗粒分布效果差等实际问题,对现有离心式双圆盘变量撒肥机的关键结构进行优化改进。基于对撒肥机关键结构的理论分析,运用离散元法建立离心式变量撒肥机仿真模型,设计三因素三水平旋转正交试验,对撒肥机圆盘的最速曲线比例、撒肥拨片数量和螺旋落料装置升角进行参数模拟与结构优化。结果表明,各因素对肥料颗粒横向分布变异系数(C v)的影响从大到小依次为最速曲线比例>撒肥拨片数量>螺旋落料装置升角。经回归分析和优化可知,当撒肥机圆盘的最速曲线比例为0.276,撒肥拨片数量为4,螺旋下料装置升角为47.02°时,C v最小,为13.29%。试验验证的实测值与数值模拟预测值的平均相对误差为8.99%。上述结果表明,基于离散单元法的撒肥过程仿真分析可以用于离心式撒肥装置工作参数优化设计,模型可靠性高,可为改善变量撒肥机的实际田间作业性能提供理论参考。

离心匀肥罩式水稻地表变量撒肥机设计与试验

为实现水稻生长周期内区域性实时变量施肥,提高机械化施肥作业效率和肥料利用率,结合水稻施肥农艺特点和近地光谱技术,设计了一种基于传感器的双圆盘离心匀肥罩式水稻地表变量施肥机。对光谱检测装置、决策控制系统、变量执行机构等关键部件进行设计,搭建基于STM32F103核心控制器的反馈系统,结合专家施肥策略响应目标施肥量。以闸口排肥流量A、撒肥圆盘转速B、整机行进速度C为影响因素,颗粒分布变异系数Cv和施肥量相对误差γ为评价指标,设计三因素三水平撒肥性能正交试验。性能试验结果表明:在目标作业幅宽内(24 m),影响Cv主次因素为A、B、C,影响γ主次因素为B、A、C,综合选择较优的工作参数因素水平组合为:A2B2C2,即排肥流量300 g/s,圆盘转速600 r/min,整机行进速度1.2 m/s时,Cv=13.82%,γ=9.54%,整机撒肥性能最优。田间试验结果表明:与性能试验相比,Cv误差均值为9.19%,γ误差均值为9.25%。研究结果表明离心式变量施肥机满足撒肥均匀性和施肥量准确性要求,提高了离心式变量施肥机撒肥性能,为圆盘式撒肥机传统的经验式施肥提供了理论基础。

基于EDEM的小型变量撒肥机设计与仿真优化

为了提高丘陵山区田间肥料撒施的智能性和均匀性,设计了一种手扶式变量撒肥机。首先,对撒肥机的整机结构和撒肥盘进行了设计,并通过分析肥料颗粒在撒肥盘上和空气中的运动和受力,建立了肥料颗粒的运动方程;同时,对以AT89C51单片机为核心的撒肥控制系统进行了软硬件设计。应用Design-Expert8.0设计正交试验,以叶片个数、撒肥盘离地高度、撒肥盘转速为试验因素,以撒肥均匀性变异系数为试验指标,对撒肥过程进行离散元仿真试验研究,建立了试验因素与指标之间的回归模型,并进行了响应面分析和目标参数优化。结果表明:各因素影响主次顺序为叶片个数、撒肥盘离地高度、撒肥盘转速;经参数优化后可知,当叶片个数为7、撒肥盘离地高度为449.84 mm、撒肥盘转速为158.75 r/min时,撒肥均匀性变异系数最小,为7.14%,整机撒肥性能最优。研究结果可用于撒肥机结构的改进和撒肥装置工作参数的优化,也可为小型变量撒肥机的设计与优化提供参考。

变量撒肥机设计参数研究及控制系统设计

为了提高变量撒肥机的施肥精度,尽可能地减少肥料浪费和对环境造成的污染,对变量撒肥机的关键设计参数进行了研究。结果表明,肥箱内肥料高度对排肥量影响不显著,排肥口开度和施肥量呈比例函数关系,并在此基础上设计了一种用于变量撒肥机控制系统。该系统可以根据撒肥机的车速变化控制排肥口的大小,提高施肥质量。实验为变量撒肥机具的控制系统设计提供了依据,所设计的变量撒肥机具有更好的施肥性能。

液压变量施肥控制系统设计与试验

为解决现有水田撒肥机械存在肥量调节控制技术落后、不能适应变量作业工作要求等问题,设计了一种变量撒肥控制系统。通过分析国内外变量施肥技术研究情况,概述了变量撒肥机总体结构和工作原理,研究了控制内容和控制策略,确定了以AT89C51单片机作为主控制核心元件的计算机控制系统,进行软硬件设计和系统集成。通过场地和田间撒肥试验表明,撒肥机作业效率达到6 hm2/h施肥量偏差小于5%,排肥量稳定性变异系数仅为6.2%,撒肥机工作性能和控制系统设计满足水田变量撒肥工作要求。