發(fā)布時間：2020-11-20 20:03

　　 水稻是中國主要糧食作物,在生長過程中,化肥施用已成為較為重要的環(huán)節(jié),側深穴施肥可以充分利用化肥效能,大大減少化肥的流失,降低肥料用量,減輕了環(huán)境污染,同時利于水稻生長,提高水稻產量。該文在綜述和分析國內外水田施肥機械發(fā)展現狀的基礎上,國內水稻直播施肥環(huán)節(jié)多采用表面施肥和全層施肥作業(yè)方式,應用與水稻精量穴直播配套的同步側深穴施肥技術,研制了一種集外槽輪凹槽充肥、毛刷清肥、導種板導肥和穴排肥方式于一體的電驅式外槽輪排肥器,并基于此排肥器設計了水稻精量穴直播機電驅式側深穴施肥裝置,以滿足在水稻精量穴直播作業(yè)時,同步完成側深穴施肥的作業(yè)需求。通過理論分析、結構設計、離散元仿真、臺架試驗和田間試驗等展開研究工作,主要研究內容如下:(1)肥料物理力學特性測試選取適宜黑龍江省水稻直播中施用的摻混肥為研究對象,主要含有尿素、過磷酸鈣和硝酸鉀,通過物理力學特性測試測得肥料顆粒密度、三軸尺寸、等效直徑分布、球形率、含水率,以及與不同材料間的靜摩擦系數、滑動摩擦系數、休止角和碰撞恢復系數,為排肥器的結構設計和仿真分析提供參數依據。(2)電驅式外槽輪排肥器結構設計基于排肥器外槽輪凹槽充肥、毛刷清肥、導肥板導肥和穴排肥的方式,研制了一種可滿足水稻精量穴直播同步穴施肥要求的電驅式外槽輪排肥器。通過充肥階段的理論分析確定排肥器外槽輪的結構參數,通過運動學和動力學方法分析導肥過程,確定導肥板長度和安裝角,并對排肥器其他關鍵機械部件進行結構設計,主要包括阻塞輪、調節(jié)套、排肥殼體和肥料箱,選配了電驅部件,將排肥器與電驅部件連接,設計了施肥裝置電路線路,說明田間施肥電路的工作過程。(3)基于離散元法的電驅式外槽輪排肥器排肥虛擬仿真分析以排肥器為研究載體,將在CATIA中構造好的排肥器模型導入離散元分析軟件EDEM中,分別構建氮肥、磷肥和鉀肥肥料顆粒的球型顆粒模型。通過仿真分析,得到排肥器工作轉速和外槽輪開度分別對每轉排肥量影響的擬合直線和變化關系,為后續(xù)的臺架試驗和田間試驗奠定基礎。(4)電驅式外槽輪排肥器臺架性能試驗借助JPS-12計算機視覺精密排種器性能檢測試驗臺,搭建排肥器性能測試試驗臺。首先以排肥器工作轉速和外槽輪開度為試驗因子,穴排肥量為試驗指標,經EXCEL軟件數據處理,得到兩個試驗因子與穴排肥量的變化規(guī)律和兩個試驗因子與每轉排肥量的綜合影響規(guī)律,分析了排肥器的穩(wěn)定性,變異系數滿足穩(wěn)定性要求,并研究了試驗因子對每轉排肥量的影響,與仿真試驗結果對比,驗證了虛擬仿真試驗的可行性。(5)水稻精量穴直播機電驅式側深穴施肥裝置配置設計與田間試驗根據水稻精量穴直播同步側深穴施肥農藝要求,設計了仿形機構和施肥溝開溝器,完成側深穴施肥裝置的配置。以摻混肥為施用肥料,選定工況條件下進行田間水稻精量穴直播同步側深穴施肥試驗。田間試驗結果表明,各行穴施肥量合格率的平均值為87.49%,重施率的平均值為5.95%,漏施率的平均值為6.56%;各行平均施肥穴距范圍為145~154 mm,均勻性變異系數范圍為12.1~18.9%;各行平均施肥深度范圍為49~52 mm,均勻性變異系數范圍為5.8~8.3%;各行平均種肥側位距離范圍為29~31 mm,均勻性變異系數范圍為5.1~8.5%,以上試驗結果均滿足水稻精量穴直播同步側深穴施肥的農藝要求。
【學位單位】：東北農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S223.2
【部分圖文】：

.2 國內外水田深施肥機具的研究現狀.2.1 國外研究現狀水稻機械化施肥與其種植方式密切相關。歐美國家的水田經旋耕機整地作業(yè)后，多采用播種植方式，主要通過大型撒肥機施肥。對于水稻生產機械化發(fā)展較快的日本、韓國等，采用移栽種植方式，現已從傳統(tǒng)的人工移栽方式發(fā)展到機械化移栽方式，從工廠培育秧苗插秧的過程中同步進行側深施肥作業(yè)，早在 20 世紀末便已形成標準化的種植流程[14-17]。歐美國家在水田側深施肥技術上并無深入研究，普遍采用傳統(tǒng)的地表田間施肥方式[18]。 1-1 為法國庫恩公司（Kuhn）生產的 AXIS50.1W 型離心式撒肥機，工作幅寬可根據田間塊大小和工作需要自動調節(jié)，施肥作業(yè)效率可達 500 kg/min[19]。圖 1-2 為美國約翰迪爾公（John Deere）生產的 4630 氣力式液態(tài)噴肥機，該機裝有變量液壓傳動系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng)，能可靠穩(wěn)定，具有作業(yè)面積大、工作效率高等特點[20]。以上施肥機具的作業(yè)效率高，工作能穩(wěn)定，但采用表面施肥方式，存在肥料用量大，利用率低，引起肥料的大量流失和環(huán)境染等問題，

.2 國內外水田深施肥機具的研究現狀.2.1 國外研究現狀水稻機械化施肥與其種植方式密切相關。歐美國家的水田經旋耕機整地作業(yè)后，多采用播種植方式，主要通過大型撒肥機施肥。對于水稻生產機械化發(fā)展較快的日本、韓國等，采用移栽種植方式，現已從傳統(tǒng)的人工移栽方式發(fā)展到機械化移栽方式，從工廠培育秧苗插秧的過程中同步進行側深施肥作業(yè)，早在 20 世紀末便已形成標準化的種植流程[14-17]。歐美國家在水田側深施肥技術上并無深入研究，普遍采用傳統(tǒng)的地表田間施肥方式[18]。 1-1 為法國庫恩公司（Kuhn）生產的 AXIS50.1W 型離心式撒肥機，工作幅寬可根據田間塊大小和工作需要自動調節(jié)，施肥作業(yè)效率可達 500 kg/min[19]。圖 1-2 為美國約翰迪爾公（John Deere）生產的 4630 氣力式液態(tài)噴肥機，該機裝有變量液壓傳動系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng)，能可靠穩(wěn)定，具有作業(yè)面積大、工作效率高等特點[20]。以上施肥機具的作業(yè)效率高，工作能穩(wěn)定，但采用表面施肥方式，存在肥料用量大，利用率低，引起肥料的大量流失和環(huán)境染等問題，

（John Deere）生產的 4630 氣力式液態(tài)噴肥機，該機裝有變量液壓傳動系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng)，能可靠穩(wěn)定，具有作業(yè)面積大、工作效率高等特點[20]。以上施肥機具的作業(yè)效率高，工作能穩(wěn)定，但采用表面施肥方式，存在肥料用量大，利用率低，引起肥料的大量流失和環(huán)境染等問題，圖 1-1 庫恩撒肥機Fig. 1-1 Fertilizer distributor of Kuhn圖 1-2 約翰迪爾噴肥機Fig. 1-2 Spray fertilizer applicator of John Dee以日本、韓國為代表的水稻移栽栽培，采用插秧與深施肥同步作業(yè)，育秧、深施肥、機插秧相關技術迅速推進，水稻種植機械在很大程度上得到了發(fā)展。日本、韓國的大型農機司先后研制出與插秧機作業(yè)配套施肥的深施肥裝置[21-24]。
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本文編號：2891925