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1、水平圆盘式撒肥部件水平圆盘式撒肥部件 的试验研究的试验研究 主主 要要 内内 容容n n第一章第一章 前前 言言n n第二章第二章 水平圆盘式撒肥部件的理论分析及计水平圆盘式撒肥部件的理论分析及计算机模拟试验研究算机模拟试验研究n n第三章第三章 水平圆盘式撒肥部件的台架试验及水平圆盘式撒肥部件的台架试验及结果分析结果分析 n n第四章第四章 结结 论论 第一章第一章 前前 言言n n1.1 1.1 研究有机肥撒施机的目的和意义研究有机肥撒施机的目的和意义n n1.2 1.2 有机肥撒施机的国内外发展现状有机肥撒施机的国内外发展现状n n1.3 1.3 肥料撒施测试模式的发展现状肥料撒施测试模
2、式的发展现状n n1.4 1.4 本文研究的内容本文研究的内容1.1 1.1 研究有机肥撒施机的目的和意义研究有机肥撒施机的目的和意义n n应用有机肥撒施机可以改善劳动者的工作环应用有机肥撒施机可以改善劳动者的工作环 境，减轻有机肥撒施作业的劳动强度，提高境，减轻有机肥撒施作业的劳动强度，提高 撒施的均匀度，提高农民施有机肥的积极性撒施的均匀度，提高农民施有机肥的积极性 ，是促进农业生态平衡和农业可持续发展战，是促进农业生态平衡和农业可持续发展战 略的重要内容略的重要内容 。 n n撒施部件是撒施机的关键部件，其性能的好撒施部件是撒施机的关键部件，其性能的好 坏直接影响到有机肥的撒施质量。坏直
3、接影响到有机肥的撒施质量。1.2 1.2 有机肥撒施机的国内外发展现状有机肥撒施机的国内外发展现状针对不同的有机肥应采用不同的撒施设备针对不同的有机肥应采用不同的撒施设备, , 有机肥撒施机国外已经有了系列产品有机肥撒施机国外已经有了系列产品, ,可以可以对不同形式的有机肥进行撒施。而国内还对不同形式的有机肥进行撒施。而国内还 是采用传统式的人力撒施是采用传统式的人力撒施, ,对有机肥撒施机对有机肥撒施机的研究才刚开始，除吉林农业大学对农家的研究才刚开始，除吉林农业大学对农家 肥撒施机（螺旋式）已经进行了试验研究肥撒施机（螺旋式）已经进行了试验研究, ,其他尚无相关研究报道。其他尚无相关研究报
4、道。 液体施肥机固体施肥机按照施肥部件可分为以下三类按照施肥部件可分为以下三类水平圆盘式螺旋式拨齿式1.3 1.3 肥料撒施测试模式的发展现状肥料撒施测试模式的发展现状n n1. 1.大型测试试验台大型测试试验台, ,可以控制一些外部影响因可以控制一些外部影响因 素，包括温度及空气湿度等，都可以控制，素，包括温度及空气湿度等，都可以控制， 但是大型测试试验台的面积很大，而且非常但是大型测试试验台的面积很大，而且非常 昂贵，做试验时也需要大量的肥料。昂贵，做试验时也需要大量的肥料。n n2. 2.静态测试方法，就是将撒施机固定不动，静态测试方法，就是将撒施机固定不动， 用许多小盒子分布在撒施机周
5、围接收肥料，用许多小盒子分布在撒施机周围接收肥料， 通过测量每个盒中肥料的质量来判断肥料的通过测量每个盒中肥料的质量来判断肥料的 撒施情况。撒施情况。1.4 1.4 本文研究的内容本文研究的内容n n1 1对有机肥颗粒进行的运动学分析；对有机肥颗粒进行的运动学分析；n n2 2选取并建立有机肥水平圆盘式撒施测试模式；选取并建立有机肥水平圆盘式撒施测试模式；n n3 3设计水平圆盘式有机肥撒施试验台；设计水平圆盘式有机肥撒施试验台；n n4 4初步试验，为计算机仿真模拟提供必要的试验初步试验，为计算机仿真模拟提供必要的试验 数据；数据；n n5 5利用利用MATLABMATLAB进行仿真模拟，建
6、立数学模型并进行仿真模拟，建立数学模型并求解；求解；n n6 6利用正交试验对水平圆盘式撒肥部件各参数进利用正交试验对水平圆盘式撒肥部件各参数进行优选，得出最优的参数组合行优选，得出最优的参数组合 。第二章第二章 水平圆盘式撒肥部件的理论水平圆盘式撒肥部件的理论 分析及计算机模拟试验研究分析及计算机模拟试验研究n n2.1 2.1 有机肥在水平圆盘上的运动分析有机肥在水平圆盘上的运动分析n n2.2 2.2 有机肥离开水平圆盘后的运动分析有机肥离开水平圆盘后的运动分析n n2.3 2.3 有机肥撒施测试模式的建立有机肥撒施测试模式的建立n n2.4 2.4 水平圆盘式撒肥部件的计算机模拟水平圆
7、盘式撒肥部件的计算机模拟2.1 2.1 有机肥在水平圆盘上的运动分析有机肥在水平圆盘上的运动分析当水平圆盘以角速度 旋转时，有机肥颗粒在 M点相对盘面移动，经 过一段时间后到达M1 点，此段轨迹为螺旋线 ，当到达 M1后将沿叶 片运动，一直到离开圆 盘和叶片。1.有机肥在水平圆盘上的运动轨迹分析有机肥在水平圆盘上的运动轨迹分析2. 2.有机肥在水平圆盘上的运动分析有机肥在水平圆盘上的运动分析将有机肥颗粒沿叶 片方向的水平相对 速度与牵连速度合 成求出绝对速度2.2 2.2 有机肥离开水平圆盘后的运动分析有机肥离开水平圆盘后的运动分析有机肥颗粒离开圆盘和叶 片后做平抛运动，若不考 虑风及颗粒自身
8、的旋转的 影响，可用以下方程组表 达其运动轨迹。2.3 2.3 有机肥撒施测试模式的建立有机肥撒施测试模式的建立为了能够简单方便的来测试撒施机的撒施分为了能够简单方便的来测试撒施机的撒施分 布情况，人们又采用了一种静态测试模式布情况，人们又采用了一种静态测试模式 切向圆柱式的撒肥模式，就是将撒施机固切向圆柱式的撒肥模式，就是将撒施机固 定不动，用许多小盒子分布在撒施机周围接定不动，用许多小盒子分布在撒施机周围接 收肥料，通过测量每个盒中肥料的质量来判收肥料，通过测量每个盒中肥料的质量来判 断肥料的撒施分布情况。断肥料的撒施分布情况。2.4 2.4 水平圆盘式撒肥部件的计算机模拟水平圆盘式撒肥部
9、件的计算机模拟经过理论分析可知，有机肥质点脱离水平圆经过理论分析可知，有机肥质点脱离水平圆 盘时的撒肥速度如果已知，就可以建立数学模盘时的撒肥速度如果已知，就可以建立数学模 型，并可以利用计算机进行仿真模拟，而影响型，并可以利用计算机进行仿真模拟，而影响 的因素有以下四个：叶片的偏心距的因素有以下四个：叶片的偏心距p p，叶片的，叶片的 半径半径r r，有机肥颗粒位于圆盘边缘时的绝对速，有机肥颗粒位于圆盘边缘时的绝对速 度与此时圆盘直径间夹角度与此时圆盘直径间夹角 和有机肥颗粒位于和有机肥颗粒位于 圆盘边缘时径向与撒施机前进方向间的夹角圆盘边缘时径向与撒施机前进方向间的夹角 ，因此在计算机仿真
10、模拟之前，需要进行试验，因此在计算机仿真模拟之前，需要进行试验 台的初步试验，确定以上各个参数。台的初步试验，确定以上各个参数。 Matlab解出当z0时，x的值 就是有机肥颗粒 抛撒距离。第三章第三章 水平圆盘式撒肥部件的台架水平圆盘式撒肥部件的台架 试验及结果分析试验及结果分析 n n3 31 1 试验设计试验设计n n3 32 2 试验因素水平的选定试验因素水平的选定 n n3 33 3试验结果及分析试验结果及分析3.1 3.1 试验设计试验设计通过初步试验，把主要影响撒施均匀度通过初步试验，把主要影响撒施均匀度幅幅 宽宽撒施范围的撒施范围的因素确定为：因素确定为：n n撒肥盘的转速撒肥
11、盘的转速n n第一组叶片的偏心距第一组叶片的偏心距p1p1n n第二组叶片的偏心距第二组叶片的偏心距p2p2n n粪肥的含水率粪肥的含水率试验台设计及均匀度测试方法试验台设计及均匀度测试方法水平圆盘式撒 肥部件试验台均匀度测试示意图3 32 2 试验因素水平的选定试验因素水平的选定在初步试验的基础上选取两组叶片，水平圆盘在初步试验的基础上选取两组叶片，水平圆盘 的转速，有机肥的含水率，作为的转速，有机肥的含水率，作为4 4个影响因素，个影响因素， 每个影响因素选取每个影响因素选取3 3个水平。个水平。 水 平因 素A 有机肥含 水率(%)B 水平圆盘 转速 (r/min)C 第一组叶片 的p值
12、 (mm)D 第二组叶片 的p值(mm)115.112020.545.2214.514030.060.0320.416038.573.0由于不同位置的质量不同，需要用一个指由于不同位置的质量不同，需要用一个指 标来判定它的均匀性，而平均偏差是描述标来判定它的均匀性，而平均偏差是描述 个体值间的变异，即观察值的离散度的指个体值间的变异，即观察值的离散度的指 标之一，平均偏差较小，表示观察值围绕标之一，平均偏差较小，表示观察值围绕 均数的波动较小，反之亦然。因此采用各均数的波动较小，反之亦然。因此采用各 个盒子质量的平均偏差来判定有机肥撒施个盒子质量的平均偏差来判定有机肥撒施 的均匀度，计算公式如
13、下：的均匀度，计算公式如下：3 33 3试验结果及分析试验结果及分析图中圆锥体 的高度代表 有机肥质量 多少，通过 图可以很明 显看出各试 验的有机肥 分布情况 。处理号A 有机肥含水 率(%)B 水平圆盘 转速(r/min)C 第一组叶片偏 心距离p(m)D 第二组叶片偏 心距离p(m)试验结果 （平均偏差）11（15.1）1（120）1（20.5）1（45.2）58.45653212（140）2（30.0）2（60.0）21.60735313（160）3（38.5）3（73.0）27.7273542（14.5）12333.166945223143.982046231244.1955173（
14、20.4）13240.815848321354.750219332164.64102Kj1107.79123132.43931157.40225167.07959Kj2121.34449120.3396119.41531106.6187Kj3160.20707136.56388112.52523115.6445Kj135.9304144.1464452.4674255.6932Kj240.4481640.113239.805135.53957Kj353.4023645.5212937.5084138.54817Rj17.47195.408114.95920.1536处 理 号A有机肥含水率 (
15、%)B转速 (r/min)C 第一组叶 片的偏心 距离 p1(mm)D 第二组叶 片的偏心 距离 p2(mm)重复1重复2重复311(15.1)1(120)1(20.5)1(45.2)56.5202460.2867356.1362212(140)2(30.0)2(60.0)18.8879124.601428.05048313(160)3(38.5)3(73.0)21.1112739.223630.2480742(14.5)12338.4688729.0146634.90445223148.483539.5850247.185316231244.0675144.4648755.5947573(2
16、0.4)13240.1516340.4326942.517458321351.0261253.5401357.983639332171.0849563.0711965.42307水平圆盘式撒肥部件的试验方案及结果计算分析表 方差来源正交设计方差分析表(完全随机模型)平方和自由度均方F值显著水平 F0.05A有机肥含水率 (%)1312.412656.204925.85043显著B转速 (r/min)235.17882117.58944.6323显著C第一组叶片的 偏心距离p(m)1071.9012535.950421.11314显著D第二组叶片的 偏心距离p(m)1926.8852963.442637.9537显著总和4546.3748568.2968误差456.92431825.38468方差分析结果表 n n极差分析可以看出：叶片的排列方式对有机极差分析可以看出：叶
