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(cè)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(chǎn)量。該文在綜述和分析國內(nèi)外水田施肥機械發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,國內(nèi)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(yīng)用與水稻精量穴直播配套的同步側(cè)深穴施肥技術(shù),研制了一種集外槽輪凹槽充肥、毛刷清肥、導(dǎo)種板導(dǎo)肥和穴排肥方式于一體的電驅(qū)式外槽輪排肥器,并基于此排肥器設(shè)計了水稻精量穴直播機電驅(qū)式側(cè)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(cè)深穴施肥的作業(yè)需求。通過理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)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(nèi)容如下:(1)肥料物理力學(xué)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(xué)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(shù)、滑動摩擦系數(shù)、休止角和碰撞恢復(fù)系數(shù),為排肥器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和仿真分析提供參數(shù)依據(jù)。(2)電驅(qū)式外槽輪排肥器結(jié)構(gòu)設(shè)計基于排肥器外槽輪凹槽充肥、毛刷清肥、導(dǎo)肥板導(dǎo)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(qū)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(jié)構(gòu)參數(shù),通過運動學(xué)和動力學(xué)方法分析導(dǎo)肥過程,確定導(dǎo)肥板長度和安裝角,并對排肥器其他關(guān)鍵機械部件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,主要包括阻塞輪、調(diào)節(jié)套、排肥殼體和肥料箱,選配了電驅(qū)部件,將排肥器與電驅(qū)部件連接,設(shè)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(qū)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(gòu)造好的排肥器模型導(dǎo)入離散元分析軟件EDEM中,分別構(gòu)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(zhuǎn)速和外槽輪開度分別對每轉(zhuǎn)排肥量影響的擬合直線和變化關(guān)系,為后續(xù)的臺架試驗和田間試驗奠定基礎(chǔ)。(4)電驅(qū)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(zhuǎn)速和外槽輪開度為試驗因子,穴排肥量為試驗指標,經(jīng)EXCEL軟件數(shù)據(jù)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(zhuǎn)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(shù)滿足穩(wěn)定性要求,并研究了試驗因子對每轉(zhuǎn)排肥量的影響,與仿真試驗結(jié)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(qū)式側(cè)深穴施肥裝置配置設(shè)計與田間試驗根據(jù)水稻精量穴直播同步側(cè)深穴施肥農(nóng)藝要求,設(shè)計了仿形機構(gòu)和施肥溝開溝器,完成側(cè)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(cè)深穴施肥試驗。田間試驗結(jié)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(shù)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(shù)范圍為5.8~8.3%;各行平均種肥側(cè)位距離范圍為29~31 mm,均勻性變異系數(shù)范圍為5.1~8.5%,以上試驗結(jié)果均滿足水稻精量穴直播同步側(cè)深穴施肥的農(nóng)藝要求。
【學(xué)位單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S223.2
【部分圖文】：

.2 國內(nèi)外水田深施肥機具的研究現(xiàn)狀.2.1 國外研究現(xiàn)狀水稻機械化施肥與其種植方式密切相關(guān)。歐美國家的水田經(jīng)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(chǎn)機械化發(fā)展較快的日本、韓國等，采用移栽種植方式，現(xiàn)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(cè)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(cè)深施肥技術(shù)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(chǎn)的 AXIS50.1W 型離心式撒肥機，工作幅寬可根據(jù)田間塊大小和工作需要自動調(diào)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(chǎn)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(nèi)外水田深施肥機具的研究現(xiàn)狀.2.1 國外研究現(xiàn)狀水稻機械化施肥與其種植方式密切相關(guān)。歐美國家的水田經(jīng)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(chǎn)機械化發(fā)展較快的日本、韓國等，采用移栽種植方式，現(xiàn)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(cè)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(cè)深施肥技術(shù)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(chǎn)的 AXIS50.1W 型離心式撒肥機，工作幅寬可根據(jù)田間塊大小和工作需要自動調(diào)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(chǎn)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(chǎn)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(guān)技術(shù)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(nóng)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