深施型液态施肥机扎穴机构优化设计

为实现液态施肥机高速作业,设计了一种结构简单、运动平稳的椭圆齿轮行星系作为液态施肥机的扎穴机构。对该机构进行运动学分析,建立了数学模型,以穴距200 mm和入土深度120～150 mm为寻优目标,应用Visual Basic 6.0软件编程得出满足机构运动要求的最优参数范围为:喷肥针尖和行星轮轴连线与行星架的初始夹角-45°～-40°、行星架初始角位移40°～50°、喷肥针尖与行星轮轴心距离280～300 mm,此时椭圆齿轮长半轴29.364 mm、齿数23、短半轴与长半轴比0.958,正圆齿轮半径25 mm。从优化工作参数中选择一组参数设计扎穴机构,应用Pro/E软件进行仿真。结果表明,根据优化参数设计的扎穴机构能够满足穴距和入土深度的设计要求。

液态施肥机的设计与试验研究

为达到节约肥料,降低生产成本,保护环境的目的,基于液态肥在生产、使用和运输过程中无粉尘、无烟雾、减少环境污染、利用率高、作物吸收好等优点,设计了液态施肥机,并进行了田间试验,分析了试验结果。该机具设计合理,一机多用,具有结构紧凑、调整方便等特点。通过田间试验得出最佳的工作参数为施肥深度100～120mm、作业速度为0.7m/s和泵工作压力为0.2MPa。液态施肥机药液喷射均匀,覆盖性较好,对作物的机械损伤较小。各项检测指标均达到或超过该机的设计要求,满足农艺要求。

液态施肥机液肥分配器凸轮运动学分析与仿真

应用Visual Basic 6.0软件对液态施肥机全等椭圆齿轮行星系扎穴机构喷肥针尖点的运动学方程进行编程,获得针尖点位置的y分量图像和静轨迹。然后根据喷肥针入土时的施肥要求和分配器工作原理,确定分配器凸轮各阶段的运动角和分配阀阀芯的运动规律,并选定阀芯行程为10 mm。在VB中编程获取凸轮的轮廓曲线并进行其压力角和曲率半径验证,运用Pro/E软件对凸轮和分配器进行三维建模和运动学仿真,得到阀芯在一个运动周期内的位移、速度和加速度图像。通过试验对此装置的每次施肥量进行测定,结果表明每次施肥量达到要求,所设计的凸轮符合工作要求。

液态施肥机椭圆齿轮扎穴机构优化设计与仿真

为减少深施液态肥时土壤回带现象,建立了扎穴机构数学模型,利用VB编写了计算机辅助分析软件,并仿真得到影响施肥效果的因素以及喷肥针长度、摇臂长度、喷肥针与摇臂的夹角、行星架的初始位置等有关参数。其中一组优化后参数为:摇臂长度197 mm,喷肥针长度180 mm,喷肥针与摇臂的夹角76°,行星架的初始角度31°,行星轮轴心和喷肥针尖D的连线与行星架中心连线的初始夹角-70°。通过验证,优化后扎穴机构大大减少了喷肥针土壤回带现象。

深施型液态施肥机扎穴机构研究进展

扎穴机构是深施型液态施肥机重要的工作部件,其性能影响施肥质量、工作可靠性和作业速度。本文阐述了曲柄摇杆式、椭圆齿轮行星系和全椭圆齿轮行星系三种扎穴机构的组成及工作原理,对各自的结构特点、研究方法和存在问题进行比较与分析,并提出进一步研究方向,可为加快深施型液态施肥机的改进设计提供参考。

液态施肥机关键部件设计研究

液态肥的使用提高了化肥的利用率,使农作物增产,还可减少环境污染。针对液态施肥机增速齿轮箱、曲柄摇杆机构及喷针等工作关键部件进行结构设计和强度校核,使机具的作业效果,满足中耕施肥时的农艺要求。

五行液态肥施肥机的试验研究

针对当前施肥机械存在的施肥均匀性不高、施量不可控等问题,研制了一种五行液态肥施肥机,并通过试验验证了该施肥机在提高施肥效果和减少资源浪费方面的潜力。试验结果显示,该施肥机具有较好的施肥均匀性和适应性。

液态变量施肥机两种不同变量机构的研究

精细农业对于促进我国农业的飞速发展,具有极其深远的现实意义与历史意义。液态变量施肥机是实现精细农业作业的一种智能化农业机械,具有施肥方便、简捷、保护环境、减少污染、化肥利用率高等特点。为此,针对液态变量施肥机的关键执行部件—变量施肥机构,设计了两种不同结构的液态变量施肥机构。同时,阐述了两种机构系统的组成、原理及其工作过程,并对各自的结构特点进行了比较分析,其结果为加快液态变量施肥机的改进设计提供重要的参考。

深施型液态施肥装置施肥过程高速摄像分析

在行星架转速110 r/min、液泵压力0.3 MPa、分配器阀芯孔直径3 mm和喷肥针孔直径2 mm的条件下,采用高速摄像对扎穴机构扎穴和喷肥工作过程进行拍摄。借助高速摄像及图像处理技术对扎穴和喷肥的运动规律进行分析后得出:喷肥针入土后开始喷肥到离土前停止喷肥的时间为0.1 s、液态肥施肥损失率为0.48%、喷肥针真实运动轨迹宽度变化256 mm和高度变化502 mm。结果表明:扎穴机构扎穴过程和喷肥过程具有较好的同步性,且施肥损失率远小于3.5%的作业要求。

穴施液体施肥装置施肥机理的试验研究

利用自制的液体施肥装置试验台,对影响喷针流量的因素进行了室内试验,通过三因素二次回归旋转组合试验设计,研究分析了电机转速、曲柄转速和喷孔直径对喷针流量影响的规律,结果表明电机转速取高水平、曲柄转速取低水平、喷孔直径取高水平时,有利于提高喷针流量,同时预测了喷针流量的回归方程。

液态施肥装置中椭圆齿轮可靠性设计及仿真

为减小液态施肥机的振动,实现平稳施肥作业,采用结构简单、运转平稳的椭圆齿轮机构作为液态施肥机的执行装置。本文在分析椭圆齿轮传动原理基础上,建立模糊可靠性优化模型。利用MATLAB软件编程,获得椭圆齿轮各优化参数。通过与期望值相比较,优化设计精度达到99.98%,可靠度提高2.551%。运用ADAMS进行仿真,得出从动轮角速度与主动轮极角之间的关系曲线以及传动比仿真值,与理想值相比较,误差精度符合实际工作要求,证明优化结果真实可信。此优化方法及仿真试验提高了椭圆齿轮设计的效率、精度和科学性,为机器的进一步研究提供理论依据。

深施型液态肥变量施肥控制系统

以深施型液态施肥机为依托,采用单片机作为核心处理器,以电磁比例调节阀为执行部件,设计了深施型液态变量施肥控制系统。设计了与硬件配套的上位机软件,用于采集数据与发送命令。喷肥针施肥量控制误差台架试验结果表明,该系统可实现深施型液态变量施肥,施肥误差不超过0.5 mL/次,满足液态变量施肥作业要求。

有机肥料及其配套施肥机械的发展现状

纵观全球农业发达国家,有机肥的使用比重大幅增加,政策、市场不断对有机肥料产业加持,中国作为最大的化肥生产国,有机肥产业也受到了足够重视。然而,有机肥料产品种类多样,特点和用途各不相同,许多农户对有机肥料认识不清,无法选用最合适的施用机械,致使有机肥料的肥效无法得到充分发挥,甚至影响作物生长,延误农时。为此,对有机肥料种类和作用进行了详细介绍,普及有关有机肥料的常见施用方法,结合有机肥料产品特性,对有机肥料施用机械的种类和结构进行了深入分析,对有机肥料的科学施用提供指导,为农户选择合适的有机肥料施用机械提供参考。

非规则齿轮行星系扎穴机构反求设计与试验

针对现有扎穴机构存在扎穴穴口大、入出土垂直度差等问题,设计了一种深施型液态施肥机非圆齿轮行星系扎穴机构。为使扎穴机构得到满足农艺要求的入出土垂直度,提出了一种基于Matlab GUI开发平台的非圆齿轮行星系扎穴机构反求设计与运动学仿真分析方法。通过微调静轨迹曲线上的少量型值点,得到了一组机构最佳优化参数,应用Pro/E软件建立扎穴机构模型,并利用ADAMS软件对其进行模拟仿真,得到喷肥针尖点运动轨迹曲线。试验台试验结果表明:穴口宽度为30.3 mm、穴距为221.9 mm,该扎穴机构能够满足喷肥针入出土垂直度好、穴口小的设计要求。

变形椭圆齿轮式扎穴机构设计与工作参数试验优化

针对深施型液态施肥机扎穴机构多参数下动力学性能差等问题,探索多工作参数下的变形椭圆齿轮式扎穴机构动力学变化规律,通过建立变形椭圆齿轮行星轮系的节曲线方程,采用Visual Basic 6.0语言,编写了变形椭圆齿轮式扎穴机构运动学仿真与优化软件,调节变形椭圆齿轮的长半轴长度、变形椭圆齿轮偏心率与变形椭圆齿轮变形系数等相关参数,优化并得到一组机构较优参数。搭建了扎穴机构动力学特性测试试验台,进行动力学特性试验。采用旋转中心复合试验设计方案,以行星架转速和土槽车前进速度为试验影响因素,以太阳轮轴所受扭矩和喷肥针入土时受到的拉压力为试验影响指标。在试验台上利用扭矩传感器、信号采集仪和DASP-10处理软件,测得太阳轮轴扭矩和喷肥针入土时受到的拉压力,建立试验影响因素和影响指标的关系模型及响应曲面图,并运用Design-Expert 8.0.10软件对试验数据进行分析。试验结果表明,当行星架转速64.4 r/min,前进速度0.61 m/s时,太阳轮轴扭矩为5.05 N·m,喷肥针受到的拉压力为20.03 N,此时机构动力学性能最优。应用此参数组合进行测试验证,验证了其合理性。该研究结果可保证扎穴机构在多工作参数下工作时,机具具有良好的扎穴性能。

液肥深施机差动式双向供肥分配装置设计与试验

针对深施型液态施肥机分配器工作效率低及液肥能量损失大问题,设计了与斜置式扎穴机构相配套的差动式双向供肥分配装置。为了避免差动式双向供肥分配装置与斜置式扎穴机构之间连接的软管发生缠绕,采用双行星轮-内齿圈组合机构的传动原理,并根据斜置式扎穴机构喷肥针肥路接口的运动特性,确定差动式双向供肥分配装置各组件的传动比;为满足喷肥针入出土即刻喷肥特性,进行了差动式双向供肥分配装置空间凸轮的设计,得到相应的结构参数:推程运动角31.8°、回程运动角25.6°、平均圆柱半径100 mm、行程最大值6 mm。对行星轮进行运动学分析,得到行星轮的运动轨迹方程。进行差动式双向供肥分配装置性能试验,记录在一个工作周期内差动式双向供肥分配装置与斜置式扎穴机构每次间隔旋转45°时的输肥软管运动状态,验证软管会否发生缠绕;以液压泵压力为影响因子,分别测得不同水平下每5 s内的施肥量,求得喷肥针与液压泵出口处的流速,并得到差动式双向供肥分配装置液肥能量损失值及节能损失规律,分配装置具有高效率的喷肥性能。

基于三次拉格朗日曲线拟合轨迹的斜置式扎穴机构研究

为更好地满足斜置式扎穴机构喷肥针的入出土轨迹姿态以及不损伤作物的农艺要求,提出基于三次拉格朗日曲线拟合扎穴轨迹的逆向设计参数优化方法,为得到理想的"杏胡形"扎穴轨迹,通过改变相对轨迹上若干型值点的坐标,控制喷肥针入出土姿态并建立喷肥针的运动学模型,采用Matlab GUI开发平台,编写了斜置式非规则齿轮行星轮系扎穴机构的逆向设计与运动学分析仿真软件,最终得到非规则齿轮行星轮系的节曲线、喷肥针的入出土角及喷肥针尖的速度随行星架转角的变化曲线。通过高速摄影试验,观察和分析了在扎穴机构不同斜置角度下喷肥针尖相对运动轨迹的变化规律。试验结果表明,随着机构斜置角度的增大,喷肥针轨迹横向尺寸不变,纵向尺寸减小,扎穴轨迹段曲线逐渐向里收缩。在保证喷肥针扎入土壤一定深度情况下,喷肥针入出土角逐渐增大,随着机构斜置角度的增大,喷肥针轨迹的穴口宽度逐渐增大。

斜置式非规则齿轮行星轮系扎穴机构工作参数试验优化

为探明深施型液态施肥机扎穴机构工作参数对作物损伤率、穴口宽度以及穴距的影响机理,设计了一种斜置式非规则齿轮行星轮系扎穴机构。通过联轴器使扎穴机构满足斜置式扎穴状态,使其扎穴轨迹平面与垄面呈一定角度变化,实现斜入式扎穴。采用二次回归正交旋转组合设计进行最佳工作参数试验,以行星架转速、前进速度和斜置角度为试验影响因素,以穴口宽度、穴距和作物损伤率为优化指标,利用响应曲面方法进行优化,运用DesignExpert 8.0.10软件对试验数据进行分析,得到因素与指标之间的回归方程及响应曲面图。试验结果表明,当行星架转速75.0 r/min、前进速度0.48 m/s、斜置角度23.3°时,穴口宽度为40.2 mm,穴距为220 mm,作物损伤率为0.33%,此时机构性能最优,应用此参数组合进行斜入式扎穴测试验证,验证了其合理性。

卵形-全正圆齿轮行星系变速扎穴机构设计与试验

针对深施型液态施肥机扎穴机构始终无法满足喷肥针垂直姿态入出土问题,分别根据卵形非圆齿轮与全正圆齿轮行星轮系的组合啮合特性,设计了一种实现变速垂直扎穴的新型卵形-全正圆齿轮行星系扎穴机构。采用卵形齿轮相互啮合原理,控制扎穴机构在工作周期内的瞬时角速度变化,实现变速扎穴,满足喷肥针在入土与出土过程中水平绝度速度趋近于零的特定要求,达到穴口最小。以喷肥针垂直姿态扎穴并满足小穴口为设计目标,建立机构数学模型,以扎穴机构转速120 r/min、前进速度1.2 m/s和扎穴深度80 mm为约束条件,得到机构的结构参数为卵形齿轮长半轴距离39.9 mm、偏心率0.15、正圆齿轮节曲线直径68 mm和喷肥针长度140 mm,并运用ADAMS软件进行虚拟试验验证。通过高速摄像与扎穴试验,得到喷肥针在前进速度1.2 m/s、扎穴转速120 r/min与扎穴深度80 mm下的轨迹形状、水平绝对速度曲线以及穴口宽度。结果表明,卵形-全正圆齿轮行星系变速扎穴机构在高转速与前进速度下,喷肥针始终保证垂直姿态入出土,实现了小穴口的目标。