苹果园开沟施肥机排肥装置设计与试验

针对现代苹果园机施有机肥排肥不稳定和均匀性较差等问题,结合现代苹果园栽培模式和施肥农艺要求,设计一种牵引式施肥机械,并对其排肥装置进行研究。以排肥量和排肥一致性为试验指标,以刮肥板高度、刮肥板链条速度、挡肥板高度和机组前进速度为试验因素,利用离散元软件EDEM进行仿真模拟。仿真结果表明:刮肥板链条速度为0.2 m/s时,排肥装置的排肥一致性效果较好,挡肥板的高度、机组前进速度和刮肥板的高度对排肥一致性影响效果不显著,所有试验因素对排肥量均有显著影响。试制排肥装置进行台架试验,结果表明:在链条速度为0.2 m/s,挡肥板的高度为0 mm时,排肥量为2.02 kg/s;排肥量的理论计算值为1.91 kg/s、仿真计算值为1.96 kg/s,与试验值相比相对误差分别为5.44%和2.97%;模拟试验和台架试验的排肥一致性趋势相同,肥箱中的有机肥减少时,排肥一致性变大,最大误差为12.02%,满足果园作业要求。

温室大棚溶解混施智能施肥机设计与实现

为了实现固体水溶性肥料高效溶解与精准施肥,设计了一种温室大棚溶解混施智能施肥机,主要由肥料搅拌单元、供水单元、吸肥单元及控制单元组成,水肥配比采用模糊PID控制调节方式。首先,依据固体水溶性肥料的自身特点搭建带有肥料搅拌装置的施肥设备硬件系统;然后,根据施肥设备混肥特性,建立肥料EC值调控模型,设计PID控制器;最后,采用模糊控制方法自适应调节PID参数,提出模糊PID控制系统设计方法。试验结果表明:使用模糊PID控制策略能够显著提高系统性能,特别是在减少系统滞后时间和保持系统稳定性方面。

莲藕施肥机无轴双螺旋供肥装置性能分析与试验

针对藕田施肥过程中存在的劳动强度高、施肥稳定性及均匀性较低的问题,设计了一种水力喷射式莲藕施肥机,其主要分为供肥装置和水肥混合装置,主要对无轴双螺旋供肥装置进行了设计与分析。通过理论分析确定影响供肥性能参数主要为螺旋转速、直径和导程,结合藕田施肥农艺要求确定上述3项参数的取值范围。利用EDEM对无轴双螺旋供肥性能进行离散元仿真分析,以供肥量均值和供肥量稳定性变异系数为评价指标分别进行单因素试验和回归正交旋转组合试验。单因素试验结果表明:供肥量均值随着螺旋转速、直径和导程的增大而增大,并且具有良好的线性关系,因此可通过调节供肥螺旋转速、直径和导程来改变供肥量均值;供肥量稳定性变异系数随着螺旋转速和导程的增大呈现先降低后升高的趋势,而随着直径的增大而减小。运用Design-Expert软件对回归正交旋转组合试验结果进行分析优化,分别开展仿真试验和台架试验对优化后的参数进行验证。结果表明,当螺旋转速为160 r·min^(-1),螺旋直径为78 mm,螺旋导程为53 mm时,仿真结果供肥量均值为329.43 g·s^(-1),供肥量稳定性变异系数为1.43%,台架试验结果分别为341.32 g·s^(-1)和2.34%,满足藕田施肥农艺及供肥稳定性要求。该研究可为螺旋式供肥装置的设计优化及藕田机械化施肥提供参考。

智能有机肥施肥机设计及验证

针对有机肥施肥存在智能化程度低等问题,研发设计一种智能施肥机。整机动力部分采用液压系统和机械系统结合方式,控制系统采用FPGA技术,利用前期的数据处理得到施肥量、施肥幅宽与输肥机构挡位、控肥闸门开度和肥料落点控制罩角度关系式及施肥量和幅宽的相关性,实现施肥量、施肥幅宽的变量调节及可视控制,并可根据施肥量预测幅宽的大小。验证结果表明:该施肥机控制系统程序稳定可靠,施肥量误差为2.58%,施肥幅宽误差为3.53%,作业效果良好,各项技术指标满足农艺要求。

2FY-6型液态有机粪肥施肥机研制与试验

目前,养殖过程中产生的废水是一种高浓度液态有机粪肥,由于施用机械短缺、智能化程度低造成了液态有机粪肥回用率低的问题。为此,研制了一种智能化液态有机粪肥施用机械,由动力行走系统、贮肥装置、粪水均分装置、粪水开沟注射装置和流量智能调控系统等组成,通过对粪水管路的设计排布,使机具具有多通道抽污功能,可实现不同方位及不同方式的抽污作业;通过对流量智能调控系统、粪水均分装置的设计,使得各行注射肥量均匀一致,且定量可控。

四轮驱动水稻高速插秧施肥机作业前的使用注意事项

介绍了四轮驱动水稻高速插秧施肥机作业前的检查、试车及对秧苗和水田素质要求,了解和掌握并能及时解决作业中所出现的各种故障,加快提高作业效率并降低劳动强度。

四轮驱动水稻高速插秧施肥机检查、调整方法

介绍四轮驱动水稻高速插秧施肥机运行前的检查、试车及作业方法,了解和掌握机械作业前的检查、试车及作业方法,并能及时解决作业中所出现的各种故障,加快提高作业效率并降低劳动强度。

基于PLC的智能灌溉施肥机在农业机械化生产中的应用

农业现代化的机械化部分正快速发展,同时高科技手段在田间地头的运用越来越受到瞩目。本文探讨了可编程逻辑控制器(PLC)推动的智能灌溉施肥设备在农作物的自动化加工流程的使用状况。可编程逻辑控制器技术被用于完成对农业灌溉施肥设备的自动化操作。此设备能自动调节灌肥比例,依据土壤含水量及农作物的生长需要等条件进行精确调节。这项措施有助于增加农业用水的利用效率,缩减产出开支,提升农产品的盈利能力。

多通道移动式果园灌溉施肥机设计与试验

针对目前果园种植管理过程中灌溉量与施肥浓度控制精度较低、不能动态调整施肥配方等问题,开发了一种多通道移动式果园灌溉施肥机。样机主要由灌溉混肥装置、吸肥装置、水肥参数检测装置、控制系统、牵引式行走装置和动力系统等6部分组成。对吸肥装置关键部件设计正交试验,分析了吸肥器布置方式、吸肥管道管径、过滤器类型、管道排列方式和过滤器目数等不同因素对吸肥性能的影响,确定了最优的吸肥装置结构。开发了精确灌溉施肥自动控制系统,并进行了样机性能测试,结果表明:施肥机可自动完成果园精准灌溉与施肥作业,动态调整施肥配方,灌溉量控制相对误差≤0.54%,EC值控制绝对误差≤0.07mS/cm,母液配比相对误差≤2.00%。

偏置式果园施肥机的研制与试验

针对目前果园施肥劳动强度大、作业效率低、不能联合作业等问题,研制出一种以履带拖拉机为动力源、适用于联合作业的偏置式果园施肥机。履带拖拉机的动力输出轴与传动箱连接,动力经传动箱、链传动依次传递给开沟装置、搅拌装置和回填装置,履带拖拉机行走轮通过链传动带动有机肥排肥器和化肥排肥器排肥,从而完成开沟施肥、搅拌回填的联合作业。田间试验结果表明:机具性能稳定、作业良好,施肥宽度均值为30.9cm,施肥宽度稳定性系数为97.6%,施肥深度均值为48.7cm,施肥深度稳定性系数为98.0%,满足果园施肥深度与宽度的要求。

免耕播种施肥机精量控制系统设计——基于嵌入式技术

介绍了免耕播种施肥机的整体结构和工作原理,并对其核心部件进行了分析和设计,最后基于MSP430微处理器,从硬件和软件两部分设计和实现了免耕播种施肥机精量控制系统。测试结果表明:精量控制系统播种玉米精度在98.5%以上,施肥控制实验的误差在2.5%以内,精准度高,可以满足实际应用需求,证实了系统的可靠性和稳定性。

猕猴桃果园有机肥免开沟施肥机设计与试验

针对猕猴桃等藤架式果园狭小空间对有机肥施肥机的限制及现有施肥方式费工费时、肥效低的问题,结合猕猴桃根系浅层分布的生长特点,提出了一种机械化有机肥免开沟施肥方法。该方法包括撒肥、肥-土混合和覆土3个一体化连续步骤,施肥过程不开沟,地表不露肥。基于此,设计了有机肥免开沟施肥机,整机高度1.5 m,配套动力37.5 kW,肥箱容积1.2 m~3,主要包括低矮侧座拖拉机、施肥拖车、抛肥装置、混肥装置、抗扭装置、卷轴装置。混肥装置旋转切土,实现肥-土混合以及混合层的土壤覆盖。确定了抗扭轮半径以平衡混肥装置单侧布置产生的扭矩,设计的卷轴装置可同步收放混肥与抗扭装置,并根据地形调整混肥装置倾角。通过混肥装置离散元仿真确定最优的刀机速比为32。试验结果表明,在最大设计施肥深度150 mm、施肥量5 kg/m工况下,肥-土全层混合,施肥深度的相对误差小于等于7.73%,露肥率小于等于5.56%,混肥装置平均功耗为4.7 kW,满足猕猴桃果园有机肥施肥要求。

设施蔬菜生产无人开沟施肥机设计与试验

为促进设施蔬菜生产机械化,针对设施蔬菜生产中“开种植沟、沟内施肥、覆土稳沟”的农艺要求,设计一种设施蔬菜生产无人开沟施肥机。该机由行驶底盘系统、开沟施肥作业系统、液压传动系统、自动控制系统、供电系统等组成,一次可完成开沟、施肥、覆土、稳沟等作业4~6行。作业时,由手机APP经过运营商的NB-IoT与该机上的PLC通信,并由PLC控制柴油发动机启停及液压传动系统工作,再由液压传动系统驱动整机行驶及开沟施肥作业。设计过程中,通过UG软件对该机进行三维建模并对主要受力部件进行结构强度分析,得出机架的刚度需适当加强。田间试验结果表明:开沟施肥深度90~130 mm、肥料细碎匀混度≥90%、施肥均匀度≥90%、覆土厚度≥50 mm,沟底土面宽度约100 mm、沟底土面深度30~70 mm、沟形稳固度≥95%,持续施肥时长≥1个大棚,远程控制距离≥2 km,即各项指标符合设计要求。该研究对提高设施蔬菜生产中开沟施肥作业的质量和效率、降低劳动强度和劳动成本,有着重要意义。

一种旁路施肥机在喷灌水肥一体化的应用试验

针对现有水肥一体化系统施肥机安装管路复杂,自动化程度低、肥料利用效率低等问题,本研究通过解析旁路式施肥机工作原理,对水肥配比管路、电气控制元件布置结构以及动态显示界面进行设计,得到一种旁路施肥机。该旁路施肥机自动化程度较高,可实现水、肥精量调节。同时结合2015年、2016年在内蒙古通辽市的田间试验结果对该施肥机实际应用效果进行验证,应用该旁路施肥机施肥比压差式施肥罐和雨养施肥,2015年分别增产12%与69%;2016年分别增产9%与47%,且两年内应用该旁路施肥机施肥玉米水分生产率均最高,分别为1.87和1.81 kg/m3,经济效益显著。在现代农业高效节水灌溉领域该旁路施肥机具有一定的推广应用意义。

基于AMESim的变量施肥机液压驱动系统设计与仿真

针对黑龙江垦区旱田施肥作业存在的问题,设计了一种变量施肥机液压驱动系统。通过理论计算确定了主要液压元件的参数,并使用AMESim软件建立液压系统的模型进行仿真分析,结果表明:液压马达的转速、流量均满足设计要求;进行了台架试验和田间试验,结果表明:在不同的转速范围下,液压马达的转速控制精度可以达到99.1%;田间试验结果表明:液压驱动系统可以完成玉米大豆的施肥作业,工况稳定,液压马达的控制精度可以达到97.7%。

基于Simulink仿真的施肥机模糊神经网络PID控制方法

【目的】农用电气设备的部件十分复杂,易受到环境因素的影响,无法准确控制施肥量,故障频发。因此,需要一种成本低、运行稳定、施肥量控制精确、受工作环境影响小的施肥机控制系统。【方法】本研究采用模糊神经网络PID控制方法,将机器学习和非线性模糊控制方法引入传统PID控制器中,并基于MATLAB中Simulink仿真平台建立了模糊神经网络PID控制系统仿真模型。【结果】该模型可以根据模糊规则进行练习和学习,通过控制步进电机的转速和旋转角度来控制施肥量,神经网络还可以持续自动学习并动态改进系统的控制参数,以适应不断变化的农田作业环境。【结论】该模糊神经网络PID控制系统自我矫正能力强,可抵抗环境干扰,控制效果显著。

2FP-130型桑园偏置式施肥机设计与试验

针对四川桑园施肥机械化水平低、劳动强度大的问题,秉持机艺融合,研制一款桑园偏置式施肥机。该机主要由履带底盘、传动装置、液压调深装置、螺旋刀具和排肥装置等部件组成,作业时肥料通过排肥器排至地面,在螺旋刀具的搅拌作用下与土壤混合并被覆盖。结合桑园施肥农艺要求,确定施肥机螺旋刀具、液压调深装置的结构参数和工作参数。以刀具转速、排肥速率、行进速度为试验因素,以肥料覆盖率为评价指标,进行二次回归正交组合试验。结果表明,对肥料覆盖率的影响显著性大小的因素依次为刀具转速、行走速度、排肥速率。优化后的最佳参数组合为刀具转速320 r/min、排肥速率57 g/m、行进速度0.32 km/h,此时理论肥料覆盖率为88.2%。田间试验结果表明,在优化组合参数条件下,肥料覆盖率为88%,验证试验结果与理论优化值吻合度较好,可有效指导实际生产,研究结果可为同类机型的优化设计和作业参数设定提供参考。

烟草起垄施肥机镇压辊仿生设计与试验

针对现有烟草起垄压实装置粘附土壤、阻力大和压实后垄体易塌陷等问题,基于地鳖虫壳体表面的凸包形几何结构,设计了一种仿生凸包结构镇压辊。采用单因素试验,考察了土壤干基含水率为20%时仿生镇压辊凸包高度h和基圆直径d对土壤粘附量、牵引阻力的影响,得出了减粘降阻效果较好的凸包结构尺寸组合凸包高度h为2.5mm、基圆直径d为15mm。试验结果表明:在土壤条件适宜烟草根系生长前提下,仿生镇压辊相比于传统镇压辊有明显的减粘降阻效果,减粘率最高可达47.8%,减阻率达10.31%。

果园开沟施肥机开沟器设计与试验

针对现果园开沟施肥机开沟器作业过程中耕作阻力大、功耗高、动土量大等问题,设计一种旋转式开沟器,运用正交试验对其结构参数进行优化确定。结合理论分析与经验设计,初步确定开沟器的刃口长度取值范围为100~110 mm,刃口宽度取值范围为30~50 mm,入土角取值范围为19°~23°。正交试验得到影响功耗的主次因素顺序为:入土角、刃口宽度、刃口长度,最优组合为入土角21°、刃口宽度40 mm、刃口长度105 mm;影响土壤扰动横截面面积的主次因素顺序为:入土角、刃口长度、刃口宽度,最优组合为入土角21°、刃口宽度40 mm、刃口长度110 mm。采用综合加权评分法对两指标综合评价得到最优组合为刃口长度105 mm、刃口宽度40 mm、入土角21°。田间验证试验表明:此参数组合时,开沟器作业时功耗为3.09 kW,土壤扰动横截面面积为9531.21 mm 2,相对各组正交试验结果均较优。

振动对小型穴施肥机排肥性能的影响研究

外槽轮排肥器作为施肥机的重要组成部分,其排肥性能会直接影响农作物的长势和产量。小型穴施肥机在田间工作时,由于行驶速度不同、地表不平整等因素,会对施肥机外槽轮排肥器造成较大的振动,降低排肥精度。对施肥机外槽轮排肥器在不同振动工况下的排肥性能进行离散元仿真模拟分析。结果表明:排肥轮轴分别在振动加速度为34.67 m/s^(2)、排肥轮轴有效工作长度为50 mm、转速为10 r/min时,排肥性能最好。有振动设置的情况下,排肥量随着振动加速度的增大而增大,排肥量变异系数随着振动加速度的增大先增大后减小。没有振动条件设置时,单穴排肥量差异不大。开展田间试验,对不同激振条件下的外槽轮排肥器排肥性能进行分析,激振为0 cm、3 cm和6 cm时,田间试验和仿真试验的排肥量相对误差分别为4.53%、3.84%和2.85%,表明利用仿真试验进行振动对排肥性能的影响研究具有可行性。