甘蔗中耕施肥培土机的优化设计

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• 论文作者：董学虎 ; 严晓丽 ; 牛钊君 ; 张婷 ; 葛畅 ; 李明 ; 韦丽娇
• 年：2016
• 作者机构：中国热带农业科学院农业机械研究所;
• 论文关键词：甘蔗 ; 培土机 ; 智能化 ; 优化 ; 排肥均匀度
• 会议召开时间：2016-11-09
• 会议录名称：中国热带作物学会2016年学术年会论文集
• 语种：中文
• 分类号：S224
• 学会代码：ZGRZ
• 会议名称：中国热带作物学会2016年学术年会
• 会议地点：中国广西南宁
• 主办单位：中国热带作物学会
• 学会名称：中国热带作物学会
• 页数：2
• 文件大小：326k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

甘蔗中耕管理是甘蔗生产中极为重要的工序,劳动强度大、作业环境恶劣,主要包括旋耕除草、破垄(宿根甘蔗)或开沟(新植甘蔗)、施肥、培土等。甘蔗中耕施肥培土机能一次性完成破垄(宿根甘蔗)或开沟(新植甘蔗)、施肥、培土等作业工序。现有甘蔗中耕施肥培土机辅助用工多,排肥装置的排肥均匀度低,排肥量不稳定,容易造成大面积施肥烧损甘蔗苗,土壤板结,肥料浪费,而且肥料有效利用率低,投入大而产出差。排肥装置是甘蔗中耕施肥培土机的重要工作部件,因此排肥装置的研究对合理掌控施肥量及施肥均匀度至关重要。针对以上问题,对现有3ZSP-2型甘蔗中耕施肥培土机进行优化设计,首先将肥料箱的高度降低,使总体外形尺寸(长×宽×高)减小为2300×1100×1640mm,以减少辅助用工;3ZSP-2型甘蔗中耕施肥培土机机采用刮板式排肥装置,为了提高3ZSP-2型甘蔗中耕施肥培土机的排肥均匀度,对机具的圆盘直径、圆盘转速、刮板间隙、刮板角度、刮板宽度、前进速度6各个因素进行了单因素试验,试验中机具的主要技术参数如下:配套拖拉机动力为22~36 KW,作业速度为2~5 km/h,肥料箱直径为730 mm,圆盘直径为700 mm,圆盘转速为6~14 r/min,刮板宽度45 mm,刮板角度15°~19°,前进速度为0.7~1.1 m/s;确定了刮板宽度、刮板角度、前进速度对排肥均匀度具有显著性的影响。采用BBD(Box-Behnken Design)试验设计方法,以排肥装置的刮板宽度、刮板角度和前进速度作为试验因素,排肥均匀度作为评价指标,建立了刮板宽度、刮板角度和前进速度与排肥均匀度的数学模型;应用SAS(Statistical Analysis System)统计分析软件分析了各机构参数对排肥均匀度的影响规律:在刮板宽度30~50mm,刮板角度15°~19°,前进速度为0.7~1.1 m/s的范围内,排肥均匀度随各因素参数的增加呈先增大后减小的趋势,各因素影响程度:刮板宽度>刮板角度>前进速度;考虑交互作用时,刮板宽度与前进速度对目标值有极显著影响,刮板宽度与刮板角度对排肥均匀度具有显著影响;确定了最优参数组合为刮板宽度为48.4mm、刮板角度为16.5°、前进速度为1.09m/s,在此条件下施肥均匀度为92.3%,开沟深度稳定性为92.9%,肥料覆盖率为100%。根据最优组合参数,制作优化样机,并对优化后机具的排肥装置进行了试验验证,结果表明:优化后机具的试验结果与响应面分析的结果相符合,机具施肥深度达到17.8 cm,施肥均匀度为92.3%,稳定性系数相应达到92.9%,均高于设计指标及原机,符合甘蔗开沟、施肥、培土的技术要求,也验证了优化后排肥装置结构参数的可行性。该优化设计取得的参数为我国热区甘蔗中耕施肥培土机的研究提供了参数依据。

引文