液体肥料的应用现状与发展前景

国际上肥料的发展趋势是高浓度、液体化,因此液体肥料具有广阔的发展前景。在查阅了大量的资料的前提下,对液体肥料和固体肥料在生产、吸收、节支和施用等环节做了对比,并就此阐述了液体肥料的优越性;详述了液体肥料的应用现状;通过对国内外液体肥料应用现状的分析,指出了液体肥料的发展前景。机械化施肥条件逐步得到改善,对专用肥料的需求量不断增加,将为液体肥料的发展提供比较广阔的空间。     

液体施料施用试验台研制

为了促进科研单位与生产用户对液态施料装置的应用,结合国内外同类技术研究经验,研制了液体施料施用试验台。为此,介绍了液体施料施用试验台的结构、工作原理及其主要结构参数。实践证明,整套装置可用在科研、生产和教学中。     

施肥播种机肥料流量分段式PID控制系统设计与试验

施肥稳定性是评价变量施肥系统性能的重要指标,针对常规外槽轮式排肥器排肥时脉动性明显导致排肥均匀性差的问题,提出了基于肥料流量反馈的分段式PID控制方法,并设计了施肥播种机高精度肥料流量控制系统,系统采用肥料流量检测模块获取实时肥料流量并作为反馈输入,结合目标肥料流量,根据分段式PID控制算法得到控制输出量,驱动施肥电机,实现肥料流量的准确控制。搭建了施肥试验台,进行了肥料流量变化阶跃响应与施肥精度的台架试验,结果表明,肥料流量控制系统的阶跃响应时间最大值为1.42 s,均值为0.98 s,超调量最大值为3.49%,均值为2.82%,稳态误差最大值为0.89%,均值为0.64%,施肥量控制精度最小值为97.83%,均值为98.14%。在不同试验条件下,肥料流量控制系统的肥料流量控制精度与施肥精度均优于恒定转速系统。田间试验表明,当车速为4、6、8 km/h时,肥料流量控制系统的施肥量控制精度分别为97.84%、97.78%和97.82%,施肥量控制精度平均值为97.81%,标准偏差为0.28%,能够满足高精度施肥需求。     

大豆应用含腐殖酸水溶肥料（液体）肥效验证试验总结

1 试验材料与方法 1．1 试验地的土壤类型及理化性状 双城市单城镇政新村农户王长久地,位于政新村南二节地,该地为黑土,有机质30．67g／kg,全氮1．665g／kg,有效磷36．3mg／kg、有效钾152．5mg／kg、pH7．2。前茬作物为玉米,年有效积温为3100℃,无霜期135天左右。     

液体肥变量施用控制系统性能的试验研究

为提高液体肥变量施用控制系统的精度和施肥效率,通过单因素试验和二次回归正交旋转组合试验,研究液体肥浓度、设定流量和管道压力等3因素对系统误差的影响;利用单因素和双因素分析法分析各因素与试验指标的关系,确定指标和各因素之间的回归数学模型及各因素在回归模型中的主次顺序.试验结果表明,设定流量对系统误差的影响最大.通过优化计算,得出液体肥变量施用系统的最优工作参数:液体肥浓度为22.8%,设定流量为23.9L/min,管道压力为0.8MPa.此参数下系统误差为0.59%.     

食用菌液体菌种接种装置设计及参数优化试验

针对现有食用菌液体菌种接种机接种效率低,单瓶接种误差大、不均匀等问题,设计了一种高速精确液体菌种接种装置。阐述了接种装置的结构和工作原理,重点分析了喷射流量和组合式喷头参数,并进行了接种装置性能参数优化试验。采用正交试验法,以接种精度、瓶间误差和重复差异量为指标,对喷射压力、喷嘴直径、喷射时间3个因素进行了研究。试验结果表明,喷射压力、喷嘴直径和喷射时间对接种效果影响显著,各参数的最优组合为喷射压力0.17 MPa,喷嘴直径0.4 mm,喷射时间0.52 s。试验验证证明,该机连续工作时,接种精确度＞99%,瓶间误差＜3%,重复差异量＜0.4 g,各项指标满足食用菌工厂化生产需求。      

水稻高速插秧机固体颗粒肥料变量施肥装置设计与试验

变量施肥技术是实施科学施肥的重要手段,可使施肥更精准、更有针对性,有效减少农田污染。在水稻高速插秧与同步施肥作业时,施肥量的调节主要采用提前标定方式调控,其调控费时、精度不稳定。为快速准确地调节施肥量,实现变量施肥作业,本文设计了一种自动控制的固体颗粒肥料变量施肥装置,阐述了变量施肥装置总体结构和工作原理,进行了关键部件设计与试验;以单片机STM32为控制核心,构建了施肥量在线检测及智能调控系统。采用试验设计优化方法,对肥料流量在线检测系统性能与主要影响因素进行试验,确定了最佳因素组合;通过试验分别构建了3种主要固体颗粒肥料检测流量与压电片电压之间的关系模型、3种主要固体颗粒肥料实际流量与排肥轴转速之间的关系模型、排肥轴转速与电动推杆工作长度和插秧机前进速度之间的关系模型,并对模型进行试验验证与分析。开展了排肥轴转速分别为20、25、30 r/min肥料质量检测精度试验,当插秧机前进速度为1 m/s匀速条件下,3种肥料总体质量检测精度平均值分别为94.45%、93.85%和93.15%;进行了复合肥施肥量为200、250、300 kg/hm²和尿素施肥量为165、...     

蒜种振动排序装置设计与试验

为了解决目前大蒜播种机对蒜种调头能力差、播种不能满足农艺生产要求的问题,设计了蒜种振动排序试验台,为研究大蒜播种机提供参考依据。通过改变对蒜种排序有影响的曲柄长度、振动槽倾角、曲柄回转中心高度及振动频率4个振动试验台参数,进行有交互作用的正交试验,并对结果进行方差分析,得到最重要影响因素为曲柄长度,最佳试验组合A2B1C2D1。     

颗粒肥料质量流量传感器设计与试验

变量施肥具有提高肥料利用率、保护生态环境、节约农业生产成本等优点,但目前还没有得到广泛的应用,除了难以获得变量施肥的处方图之外,缺乏闭环检测也是原因之一。闭环控制是实现变量施肥的关键之一,与间接测量排肥轴的转速相比,实时检测肥料的质量流量更为准确。本文基于静电感应原理,设计了一种颗粒肥料质量流量传感器。由于颗粒肥料之间、颗粒肥料与空气、颗粒肥料与排肥管之间的摩擦和碰撞,颗粒肥料会携带一定量的电荷,因此本研究设计了环形电极来检测电荷强度,并利用电流放大电路输出感应电流。通过标定质量流量与感应电流的关系,获得了实时的肥料质量流量。搭建试验台对该颗粒肥料质量流量传感器进行检测,试验台主要包括动态信号采集系统、肥料箱、电流放大器和环形电极传感器。以大颗粒尿素（CO(NH2)2）、过磷酸钙（Ca(H2PO4)2·H2O）和氯化钾（KCl）为研究对象,其平均容重分别为0.7、1.2、1.1g/cm3。根据施肥装置的物理参数,通过调整排肥轴转速可获得近似的目标质量流量,目标质量流量的范围是3~15g/s,增量为1g/s。对于每个质量流量,进行了4次重复。每次重复30s,施肥装置与信号采集系统同时启动。利用平均感应电流和平均质量流量建立回归方程,采用插值法得到实时质量流量。随后,对每种肥料进行25次试验,从而检验本文中颗粒肥料质量流量传感器的测量精度,每次试验的目标质量流量由5个随机质量流量组成,每个质量流量下持续排肥6s,用天平称量30s内的实际质量,通过积分质量流量和时间曲线计算检测质量。采用SPSS 22.0软件对试验结果进行统计分析,分析表明,大颗粒尿素、过磷酸钙、氯化钾的检测误差分别为3.9%、5.1%、5.9%,相应的标准差分别为5.21、7.98、11.29。检测质量与实际质量无显著性差异（P>0.1）,大颗粒尿素、过磷酸钙和氯化钾检测误差的数学期望值分别为3.74%、4.93%、5.22%。本文的研究结果表明,检测误差随颗粒肥料粒径的减小而增大。     

深施型液态施肥装置施肥过程高速摄像分析

在行星架转速110 r/min、液泵压力0.3 MPa、分配器阀芯孔直径3 mm和喷肥针孔直径2 mm的条件下,采用高速摄像对扎穴机构扎穴和喷肥工作过程进行拍摄。借助高速摄像及图像处理技术对扎穴和喷肥的运动规律进行分析后得出：喷肥针入土后开始喷肥到离土前停止喷肥的时间为0.1 s、液态肥施肥损失率为0.48%、喷肥针真实运动轨迹宽度变化256 mm和高度变化502 mm。结果表明：扎穴机构扎穴过程和喷肥过程具有较好的同步性,且施肥损失率远小于3.5%的作业要求。     

深施型液态施肥装置的设计与试

在分析液态肥深施特点的基础上,针对深施过程中人工开沟、覆埋难度大的问题,设计了一种可深施液态肥的装置.对此装置的施肥性能进行了二次旋转正交试验,利用Design-Expert 6.0.1软件分析,获得了液泵压力、喷口直径、土槽台车前进速度和截止阀开度之间交互作用对施肥损失率的影响.最终确定了液态施肥装置的最佳工作参数为:液泵压力0.2MPa、喷肥针喷口直径3mm、土槽台车前进速度0.975m/s和截止阀开度60%,此时施肥损失率为2.8%.根据最佳工作参数进行了验证试验,结果表明最佳工作参数组合得到的施肥量能满足设计要求,且施肥损失率最小.     

SYJ-2型液肥变量施肥机设计与试验

变量施肥技术是精准农业的重要组成部分,依据农业生产要求设计了与轮式拖拉机配套的SYJ-2型三点悬挂式液肥变量施肥机。以单片机作为核心处理器,以电磁比例调节阀为执行部件,设计编写了液肥变量控制系统以及与硬件配套的上位机软件,用于采集数据与发送命令;关键部件内腔式旋转扎穴机构采用5个全等椭圆齿轮传动,液肥在内腔流动,在减少外部连接软管的同时,防止了管路缠绕;液肥分配器的功能是适时开启和关闭,实现液肥的不连续射出,进而完成穴施作业;同时对内腔式旋转扎穴机构和液肥分配器进行了结构设计。田间试验结果表明,施肥深度为地表12~15 cm,施肥精度为99.1%,满足液态变量施肥作业要求。     

液态施肥机分配机构空间凸轮设计与试验

为满足液态施肥机转子式转换器空间凸轮机构运转平稳、防止液肥泄漏与施肥量精准的性能要求,建立了空间凸轮数学模型。应用Visual Basic 6.0开发空间凸轮优化软件,得到凸轮的平均圆柱半径为37 mm以及轮廓曲线图,应用Pro/E软件对空间凸轮机构进行三维建模与运动学仿真,验证了该空间凸轮机构设计的合理性。进行试验台试验,当液压泵压力0.4 MPa、输出轴转速69.75 r/min时,所测施肥量基本相同,且喷肥针只在空间凸轮的推程到回程阶段喷肥。结果表明:空间凸轮机构运转平稳,符合设计要求。     

9YPE-10型液态肥撒播机的研制

针对当前液态肥撒播缺乏专用机械的现状,研制了9YPE-10型液态肥撒播机,实现了液态肥撒播的机械化作业。该机由拖拉机牵引作业,采用真空泵作为动力源,实现液态肥的吸取和撒播,作业效率高,作业效果良好。     

轮盘式液态肥穴播深施机设计与试验研究

液态肥穴播深施是利用高压液柱冲击土壤,通过精确控制流体喷射进行肥料定向深施的一种农机农艺新方法。为此,设计并研制了一种轮盘式液态肥穴播深施机,并通过土槽试验研究了液态肥穴播深施的可行性、成穴的基本规律及合适的工作参数范围。设计的开穴施肥轮上分布着多个导流开穴器,当导流开穴器插入土壤后,端面凸轮控制其开启,经过增压的高压液态肥沿导流开穴器射入土壤,解决了液态肥施肥过程中作业速度低、喷肥孔易堵塞及施肥量调节复杂等问题。研制了施肥机工作参数的试验测试系统,通过正交试验确定了其工作压力、流量和转速的最佳参数。试验表明:当压力取0.3MPa、节流阀开度为50%、转速为30r/min(对应机具速度0.86m/s)时,施肥量可满足设计要求。田间试验表明:轮盘式液态肥穴播深施机对覆膜、秸秆覆盖地、免耕地等作业环境有很强的适应性,比普通喷洒施肥节约肥料42%、提高作业效率30%以上。本研究为液态肥的深施肥作业机具研究和田间追肥农艺改进提供了参考。     

液肥深施机差动式双向供肥分配装置设计与试验

针对深施型液态施肥机分配器工作效率低及液肥能量损失大问题,设计了与斜置式扎穴机构相配套的差动式双向供肥分配装置。为了避免差动式双向供肥分配装置与斜置式扎穴机构之间连接的软管发生缠绕,采用双行星轮-内齿圈组合机构的传动原理,并根据斜置式扎穴机构喷肥针肥路接口的运动特性,确定差动式双向供肥分配装置各组件的传动比;为满足喷肥针入出土即刻喷肥特性,进行了差动式双向供肥分配装置空间凸轮的设计,得到相应的结构参数:推程运动角31.8°、回程运动角25.6°、平均圆柱半径100 mm、行程最大值6 mm。对行星轮进行运动学分析,得到行星轮的运动轨迹方程。进行差动式双向供肥分配装置性能试验,记录在一个工作周期内差动式双向供肥分配装置与斜置式扎穴机构每次间隔旋转45°时的输肥软管运动状态,验证软管会否发生缠绕;以液压泵压力为影响因子,分别测得不同水平下每5 s内的施肥量,求得喷肥针与液压泵出口处的流速,并得到差动式双向供肥分配装置液肥能量损失值及节能损失规律,分配装置具有高效率的喷肥性能。     

液态施肥机椭圆齿轮扎穴机构优化设计与仿真

为减少深施液态肥时土壤回带现象,建立了扎穴机构数学模型,利用VB编写了计算机辅助分析软件,并仿真得到影响施肥效果的因素以及喷肥针长度、摇臂长度、喷肥针与摇臂的夹角、行星架的初始位置等有关参数。其中一组优化后参数为：摇臂长度197mm,喷肥针长度180mm,喷肥针与摇臂的夹角76°,行星架的初始角度31°,行星轮轴心和喷肥针尖D的连线与行星架中心连线的初始夹角-70°。通过验证,优化后扎穴机构大大减少了喷肥针土壤回带现象。     

基于贝塞尔曲线的液肥扎穴机构动力学分析与试验

采用贝塞尔理论推导出了非圆齿轮节曲线方程,进而设计了一种贝塞尔节曲线齿轮行星轮系扎穴机构。以扎穴机构为研究对象建立了动力学模型,利用Visual Basic 6.0软件编写动力学软件,得到单位工作周期内各齿轮轴心及啮合点处受力随行星架转角变化的规律。搭建动力学土槽试验台,在工作转速40、60、80 r/min,土槽移动速度0.8 m/s及土壤硬度0.4~1.0 MPa工况下,测定扎穴机构及支撑底座的动力学特性。试验结果表明,随行星架转速增加扎穴机构振动增强;单位工作周期内支撑底座所受反力的变化规律以旋转角180°为中心对称分布。测试结果与理论分析一致,验证了理论模型的正确和试验方法的可行,该研究为施肥机高速作业时的动平衡控制提供了理论依据,为进一步设计高速化轻型化的液态施肥机奠定了基础。     

叶片式排肥器参数优化设计与分析

为解决带有纵向螺旋钢丝的水田深施肥机具施肥量调节问题,设计了一种叶片式排肥器。同时,建立叶片式排肥器的数学模型,将结构轻巧和叶片间无间隙、排肥口近圆形确定为优化目标、排肥器结构要求作为约束条件,应用Visual Basic 6.0编写叶片式排肥器肥量调节软件对叶片式排肥器进行运动学优化。软件得到优化参数范围为:调节叶片及圆弧槽数量8个;叶片连接座销孔分布半径47mm;调节叶片销轴间距离13mm;形成圆弧槽曲线参数φ和θ分别为30°~40°和60°~75°。根据优化结果,应用Visual Studio 2010编写的叶片式排肥器参数化平台,可实现三维实体模型在Pro/E中快速生成,通过仿真对比分析对参数优化结果进行验证,并确定了圆弧槽曲线参数φ和θ分别为40°和60°。仿真结果表明:排肥器结构轻巧,排肥口变化均匀且叶片运动良好,设计的叶片式排肥器能够满足预期的设计要求。