农家肥抛撒机抛撒特性分析及试验研究

摘要

化学肥料的不合理施用导致土壤有机质含量下降，板结等一系列土壤问题。增施农家肥可有效改善土壤的理化性质，缓解化肥对土壤的破坏。但由于农家肥具有结块、含水率高、施肥量大的缺点，施肥过程中又存在装肥、运肥繁杂，作业强度大，人工撒施不均匀等问题，所以农家肥的施用受到很大的限制。农家肥施肥机械化可以很好的解决上述问题，但机械化施肥又存在着以下两方面问题:一是现有的农家肥抛撒机械多从国外引进，功能繁杂、价格昂贵，国内推广难度大;二是国内生产的农家肥抛撒机械以仿制为主，对农家肥抛撒机技术缺乏深入研究，施肥效果不理想。这些问题严重阻碍了农家肥的大面积使用。
　　针对以上问题，研制了一种新型的农家肥抛撒机，该抛撒机为牵引式，由地轮驱动输肥、拖拉机动力输出轴驱动抛撒。为探究各试验因素对抛撒机抛撒性能的影响，以均匀度变异系数和撒肥幅宽为试验指标，进行了单因素和正交试验，进而得到各因素的主次顺序和较优参数组合。研究的内容及成果包括以下几个方面:
　　1)测定了农家肥的物理基本参数和力学特性参数。测得的结果为:堆肥的含水率Wω为67.8％，容积密度γ为514.6 kg/m3，滑动摩擦角ψ为30.1°，自然休止角ψr为36.7°;牛粪肥的含水率Wω为42.7％，容积密度γ为497 kg/m3，滑动摩擦角ψ为35.1°，自然休止角ψr为41.7°，为抛撒机的研制提供参数依据;
　　2)根据农家肥物理特性参数，结合农家肥抛撒机的国内外研究现状及有机肥抛撒机的农艺要求，研制了一种牵引式抛撒机。该机型采用地轮驱动输肥、拖拉机动力输出轴驱动抛撒，通过理论计算，确定输肥速度范围为:0.03 m/s～0.06 m/s，抛撒转速范围为:300 r/min～380 r/min;
　　3)对肥料在撒施过程中的受力和运动过程进行分析，建立了相应的运动方程，由抛撒转速范围300r/min～380r/min和理论分析结果得出抛撒幅宽为1.4 m～2.4 m;
　　4)在单因素试验中，在抛撒机行走速度和刮板间距不变的情况下，改变抛撒转速，均匀度变异系数随撒肥转速的增大呈先减小后突然增大的变化趋势;在刮板间距、抛撒转速不变，改变抛撒机行走速度，均匀度变异系数随着抛撒机行走速度的升高，呈先减小后增大的趋势，在行走速度为4.5 km/h时的均匀度变异系数要小于3.5 km/h和5.5 km/h的变异系数;在抛撒转速、抛撒机行走速度不变，改变刮板间距，刮板间距在150 mm～300 mm范围内时，均匀度变异系数都没有明显的变化，但刮板间距由300 mm设置为450 mm时，均匀度变异系数激增到46.7％，超出了国家标准对农家肥抛撒机撒肥均匀性的要求，试验结果为后续展开的正交试验提供了参考;
　　5)在正交试验中，设定抛撒转速、抛撒机行走速度、刮板间距为试验因素，以均匀度变异系数、撒肥幅宽为试验指标。运用Design-Expert8.0.6软件对试验结果进行方差分析，结果表明，对于均匀度变异系数，因素的影响由主到次顺序为:抛撒转速、抛撒机行走速度、刮板间距，优参数组合为抛撒转速为365 r/min，行走速度为4.5 km/h，刮板间距为300 mm;对于撒肥幅宽，因素的影响由主到次顺序为:抛撒转速、抛撒机行走速度、刮板间距，优参数组合为抛撒转速为380 r/min，行走速度为4.5 km/h，刮板间距为300 mm。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究的意义与目的

1．2 国内外有机肥施肥机械研究现状及发展趋势

1．2．1 国外液体有机肥施肥机械研究现状

1．2．2 国内液体有机肥施肥机械研究现状

1．2．3 国外固体有机肥施肥机械研究现状

1．2．4 国内固体有机肥施肥机械研究现状

1．3 研究的内容和技术路线图

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究的技术路线和方法

2 农家肥物理特性参数的测定

2．1 测定目的

2．2 材料与设备

2．3 物理特性的测定

2．3．1 含水率的测定

2．3．2 容积密度的测定

2．3．3 摩擦角的测定

2．3．4 休止角的测定

3 农家肥抛撒机传动系统的设计

3．1 农家肥抛撒机的工作原理

3．2 农家肥抛撒机的的总体结构设计

3．3 工作部件的转速和功率

3．3．1 输肥装置的转速和功率

3．3．2 抛撒装置的转速和功率

3．4 抛撒机的配套动力

4 农家肥抛撤机的试验研究

4．1 抛撒装置工作原理分析

4．1．1 撒肥叶片运动轨迹分析

4．1．2 肥料的运动分析

4．2 试验材料与设备

4．3 评价指标与数据处理

4．4 单因素试验研究

4．4．1 施肥均匀度变异系数的单因素试验研究

4．4．2 撒肥幅宽的单因素试验研究

4．5 正交试验研究

4．5．1 试验方案设计

4．5．2 试验结果分析

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学位论文