基于橡胶树施肥的刮板式排肥机构的仿真及参数优化

作     者：李灵卓 

作者单位：海南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：廖宇兰;张园

授予年度：2021年

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

主      题：施肥机械 橡胶颗粒肥 定量排肥 仿真 参数优化 

摘      要：橡胶以其自身良好的物理性能及化学稳定性成为热带及亚热带地区的十分重要的作物,而施肥对于橡胶树的生长有着关键性的影响。在南方潮湿的气候条件的制约下,橡胶树施肥机械排肥效果较差,存在肥料浪费及施肥后对设施清理的较大困难,对于橡胶施肥机械的优化改进迫在眉睫。橡胶施肥的难点是排肥机构的定量排肥及解决肥料粘连的问题。通过橡胶树种植地实地考察,了解橡胶树所需肥料的类型及特点及施肥机械排肥装置工作情况,基于离散元原理,通过相关软件辅助模拟设计出一种刮板式排肥装置,并对其进行优化。主要研究内容及结果如下:（1）通过国内外文献资料的研究,结合在广东省湛江市中国热带农业科学院农业机械研究所橡胶树种植基地的实地勘察,了解橡胶树的种植农艺要求、生长环境以及施肥情况,选用橡胶颗粒肥作为施肥试验的肥料研究对象,选用刮板式排肥方式来进行排肥装置的仿真及参数优化的研究。（2）查阅橡胶颗粒肥的物化特性相关资料,并进行相关物化参数测定试验,确定了橡胶颗粒肥的物化参数,即静摩擦系数0.4、动摩擦因素0.3、恢复系数0.3、密度1.68kg/m、弹性模量8.51×10～7、泊松比0.25。（3）参考其他橡胶树施肥机的结构设计及工作原理,结合排肥装置与肥料之间的相互作用关系,设计了一种刮板式排肥装置。根据橡胶树施肥农艺要求,确定了施肥量,从而确定了排肥装置的相关结构参数。（4）通过solidworks2018对该刮板式排肥装置进行三维建模及整体装配,对排肥装置的整体设计进行了可视化研究。（5）通过EDEM2018软件对排肥过程进行仿真,确定出影响排肥量的主要因素为:刮板开度、圆盘转速、刮板角度。并通过Design Expert软件设计了正交试验,利用EDEM2018软件进行仿真试验,得到排肥试验数据,对试验数据进行了方差分析及响应面分析,确定出因素影响程度大小为:刮板开度圆盘转速刮板角度,并得到最优参数组合:刮板开度为25.4cm、刮板角度为54.1°、圆盘转速为5.4r/min。通过在广东省湛江市中国热带农业科学院农业机械研究所的实地验证试验,验证了该组参数组合可使排肥效果达到最佳。