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。