气力辅助式对种穴施肥装置设计与试验

作     者：李贵蓉 苏欣彤 周鑫 张旭 王庆杰 王超 

作者机构：中国农业大学工学院 农业农村部保护性耕作农业装备重点实验室 辽宁省农业机械化研究所 辽宁省农业机械装备再制造创新重点实验室 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFD1500600) 

主　　题：穴施肥 种-肥同步施用 气力辅助式 STM32单片机 试验设计 

摘      要：针对玉米播种同步穴施肥过程中存在种-肥施用位置和施肥量不精准、穴施肥装置施肥成穴性较差等问题，设计一种气力辅助式对种穴施肥装置。依据检测的落种信号，气力辅助式间歇排肥装置将从外槽轮式排肥器排出的连续肥料转化为间歇肥团，并施用在距种子一定距离处。阐述该装置结构组成和工作原理，对其中关键结构尺寸进行理论分析，分析气流对挡板的作用，验证该装置的理论可行性。基于STM32单片机开发气力辅助式对种穴施肥控制系统，依据气力辅助式对种穴施肥工作方式，构建适用于高频间歇施肥场景的对种穴施肥控制模型，并设计硬件电路和控制程序。基于EDEM离散元仿真试验，结果表明，当前进速度为3～7 km/h、穴距为300 mm时，平均施肥长度为69.8～169.1 mm，施肥长度变异系数为3.9%～11.9%，排肥量误差为1.7%～5.5%。通过观察仿真过程中气力辅助式间歇排肥装置内部肥料运动状态，确定挡板开启持续时间为100 ms时排肥效果最佳。台架试验结果表明，单独穴施肥时平均施肥长度为75～187 mm，施肥长度变异系数为5.3%～12.4%，排肥量误差为5.6%～12.8%，穴距误差为2.5%～6.5%。对种穴施肥结果，平均种-肥纵向间距为14～113 mm。田间试验结果表明：在施肥量为5 g/穴时，平均施肥长度为93～189 mm，平均种-肥纵向间距为34～119 mm，种-肥同步性较好，满足玉米播种同步穴施肥作业要求，试验结果与仿真试验和台架试验基本一致，验证了仿真试验和台架试验的可靠性。