电动玉米中期追肥机的设计与实验研究

摘要

玉米追肥效果的优劣直接影响到玉米的产量以及对环境的污染,针对目前玉米中期追肥技术较落后、机械化水平低、追肥机具质量不高等普遍性问题,本课题研制了一款电力驱动的新型行间中期追肥机,该机主要由蓄电池、电机、控制器、橡胶履带、驱动轮、肥料箱、排肥器和开沟器等组成,并在以下几个方面进行了较为深入的研究:
　　1)在理论分析以及模态试验的基础上,创新采用电力驱动有效降低传统单缸汽油机追肥机机具工作的振动问题。首先通过模态计算和有限元分析方法得出传统单缸汽油追肥机机架振动频率在汽油器共振范围内造成工作时振动较大的原因,然后提出电力驱动方案,并通过计算得到直流减速电机的频率为8.3Hz,不在机架振动频率的范围内,两者不会发生共振,最后再通过试验验证利用电机驱动的追肥机能有效降低整机的振动。
　　2)基于农机农艺相融合的原则,创新研制了一款电动玉米中期追肥机,进行行间深追肥,追肥行距250-340mm无级可调,追肥深度80-100mm;采用电力驱动,不产生废气,噪声降低,利用调速手柄调控控制器,平稳控制追肥量。
　　3)通过对电动追肥机工作原理分析,设计控制电路,对机具的工作功耗进行分析选取配套的电动机和蓄电池,并设计开发了控制器;对机具的关键零部件的类型和工作性能进行研究,确定圆弧锐角式开沟器以保证入土能力强、对土壤扰动小,并通过有限元分析进行校核;选择橡胶履带作为行走装置的一部分,增大接地面积并具有减振效果。
　　4)室内试验与田间试验相结合,考察追肥机的追肥质量和田间通过性,测定的总排肥量稳定性变异系数为1.62％,追肥均匀性变异系数为13%,平均排肥深度为93mm,各行开沟深度稳定性为91.7%,平均追肥精度为92.12%,通过性皆满足试验要求。
　　本机试制完成后,2012年12月经安徽省农业机械管理局组织有关专家鉴定,经鉴定表明该机工作性能稳定,在生产应用中符合农艺要求,并填补了国内以电力作为动力源的玉米中期追肥作业机械的空白。通过与传统的追肥机相比,本机采用电力驱动和行间深追肥,大大提高了作业效率和肥料利用率,降低了肥料的污染,并保护了环境,是一种节能增效的追肥机。

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附表清单

第一章 绪论

1.1 课题来源

1.2国内外追肥机械研究现状

1.3本课题的研究内容与技术路线

第二章 传统追肥机的振动模态分析

2.1基本理论

2.2传统追肥机机架模态实验分析

2.3 传统追肥机机架有限元模态分析

2.4 传统追肥机振动原因分析

2.5本章小结

第三章 电动玉米中期追肥机设计方案分析

3.1 小型行间追肥机具方案分析

3.2 电力驱动方案分析

3.4 本章小结

第四章 电动玉米追肥机关键部件设计与研究

4.1 电机控制器设计与分析

4.2 开沟器的设计与分析

4.3 行走装置研究

4.4离合器的设计与计算

4.5排肥器的选取

4.6本章小结

第五章 电动追肥机样件试制及试验分析

5.1样机试制

5.2 电动玉米中期追肥机室内工作性能试验

5.3 电动玉米中期追肥机田间工作性能试验

5.4机具振动试验

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

附 录

参考文献

致谢

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在学期间发表的论著及科研成果清单