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基于北斗导航的履带式变量施肥机关键部件的设计与试验

基于北斗导航的履带式变量施肥机关键部件的设计与试验

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作者：王维鹏塔里木大学

学位级别：硕士

果园施肥是农业生产中重要的环节,施用颗粒肥可以长效的为果树提供养分,提高果树的经济效益。变量施肥结合测土配方技术有效的节约施肥成本,提高肥料的利用率。本文设计一种基于北斗导航的履带式变量施肥机,通过对开沟刀静力学分析及槽... 详细信息

果园施肥是农业生产中重要的环节,施用颗粒肥可以长效的为果树提供养分,提高果树的经济效益。变量施肥结合测土配方技术有效的节约施肥成本,提高肥料的利用率。本文设计一种基于北斗导航的履带式变量施肥机,通过对开沟刀静力学分析及槽轮式排肥器的施肥量参数进行计算,将变量施肥系统应用于北斗导航的履带式变量施肥机;研究施肥机槽轮速率衰减规律和图像处理及串口通讯的响应速度,实现肥料用量的精确可变控制;结合离散元法对槽轮式施肥器进行设计与仿真,探究不同转速工况条件下施肥量的变化规律。通过试验对颗粒有机肥的密度、含水量、休止角、粒径分布等参数进行测定。选用颗粒肥测得千粒重的平均值为50.36 g,平均含水率为4.32%。经DS2压力测试计输出得到其最大与最小值力随时间变化图,20次测量结果中峰值最大为144 N。测试休止角时,使用注入法获得平均值29.98°与倾斜法平均值27.85°相似,颗粒有机肥100粒基础物理参数测量计算结果,经计算得平均直径为4.28mm,平均质量为0.0648 g,平均密度约为1530 kg/m。设计了一种基于北斗导航的履带式变量施肥机,对开沟刀与槽轮式排肥器的工作特性进行计算。选用南疆规模化枣园的行距参数与施肥量作为设计基准,计算施肥器的单转排肥量为100 g与试验台施肥量的97.47 g较为符合。通过划区域的施肥处方图,对变量施肥控制系统进行设计。利用图像处理与图像分割计算出步进数据,选用57步进电机控制槽轮式排肥器精准施肥。edem离散元分析粒子接触模型时,结合颗粒与施肥机材料的弹性模量、剪切模量、泊松比等参数,选用最佳的Hertz-Mindlin(No slip)模型进行仿真计算。对肥料平面的颗粒流速、颗粒在入肥口的运动速度轨迹进行分析,将五种工况下有机肥经过施肥口的质量进行对比分析。结果表明:在150 r/min与200 r/min两种工况条件下的通过流量相似,为了使施肥量更加精确,其理论槽轮转速不应当超过150 r/min;并且在200 r/min到250 r/min的工况下,颗粒流量衰减现象较为明显。通过田间试验得出,开沟施肥机平均入土开沟时间7.08 s;开沟深度的平均值为409.90 mm;作业速度的平均值1.02 km/h;空载工况下施肥机的速度损耗较低,准确率平均约为97%,变量系统的支持下槽轮式施肥器综合施肥准确率99.27%,60 r/min工况下相对于传统直流电机排肥器漏肥准确率提高了8.31%、田间试验中使用基于变量施肥系统的槽轮式排肥器施肥准确率平均值为96.07%,并且使用变量施肥系统低于极限转速时,转速对施肥准确率的影响较小。

关键词：变量施肥颗粒有机肥 edem离散元分析系统控制图像处理

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水田搅浆埋茬平地机打浆刀设计与试验

水田搅浆埋茬平地机打浆刀设计与试验

引用

作者：马成成黑龙江八一农垦大学

学位级别：硕士

为进一步弥补水田整地方面存在缺陷,提高水稻收割后遗留在水田稻杆利用率,论文针对旋耕类刀具的研究现状,以提高稻杆埋茬率、降低拖拉机油耗以及提高耕后地表平整度作为设计目标,利用静力学分析原理、ANSYS有限元仿真软件、edem离散元... 详细信息

为进一步弥补水田整地方面存在缺陷,提高水稻收割后遗留在水田稻杆利用率,论文针对旋耕类刀具的研究现状,以提高稻杆埋茬率、降低拖拉机油耗以及提高耕后地表平整度作为设计目标,利用静力学分析原理、ANSYS有限元仿真软件、edem离散元仿真软件与田间试验方法,对水田搅浆埋茬平地机的主要工作部件打浆刀进行了理论探索与设计。通过查阅旋耕类刀具的现有刀型,根据静力学分析原理,对刀具进行受力与运动分析,建立功耗数学模型确定出打浆刀的试验几何因素。结合水田整地的工作要求,完成打浆刀刃曲线、动态滑切角等参数的设计,并通过ANSYS有限元仿真软件对设计出的该打浆刀进行静应力仿真分析。最后通过对比选取的方法,确定出打浆刀的排布方式。在edem仿真软件中,将水田土槽模型分为稻秆、泥浆、耕层土壤三部分,分别进行模型创建,并定义不同颗粒之间的模型参数与接触方式,经过创建颗粒工厂进行颗粒填充,完成土槽创建。将打浆刀导入edem中,完成打浆刀-泥浆-土壤-稻秆复合模型的建立,为仿真试验奠定基础。以埋茬率、功耗、耕后地表平整度为性能指标,以打浆刀正切刃弯折角、单刀工作幅宽和刀厚为试验因素,在edem离散元软件中分别进行单因素与三因素五水平正交旋转试验。同时对埋茬率、耕后地表平整度、功耗的回归方程进行优化求解,确定出打浆刀最佳几何参数。.将设计出的打浆刀安装到水田搅浆埋茬装置上,进行田间性能试验研究,通过对《水田旋耕作业技术规程》的作业质量要求与设计出的打浆刀作业指标的检测数据进行对比以此验证打浆刀设计的准确性。

关键词：水田整地打浆刀 edem离散元分析参数优化性能试验

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