果园挖坑施肥机械的设计与实现,农业机械化论文

果园挖坑施肥机械的设计与实现,农业机械化论文我们国家是水果生产大国，我们国家果园无论是面积还是产量均居世界第一;但果园种植、管理技术落后。施肥作为果树管理经过中至关重要的作业环节，对果品质量、产量以及果树的生长起着至关重要的作用。我们国家的果树施肥机械化水平低，处于刚刚起步阶段，有些地方果树施肥还采用人工挖沟撒肥方式，工作繁重、效率低，化肥的腐蚀性对人体产生很大的伤害，浪费了大量的人力和物力。果树高效标准生产技术要求在果树周围钻孔，并精量施肥。当前使用的施肥机械只能完成机械钻孔和人工辅助施肥，机械化程度低。因而，研制一款高效的果园施肥机械已刻不容缓。王京风等研制了一款微型遥控果园开沟机，合适于我们国家传统方式种植的果园开沟施肥;但采用条形孔的施肥方式，容易损伤甚至切断果树的根系，且需要人工辅助施肥，作业效率低。雷王利等研制了一款果园挖坑施肥机，由拖拉机提供动力，带动带有链刀的链条转动，实现挖坑作业，并采用单片机控制步进电机驱动排肥器工作，实现定量施肥;但该施肥机械还是那样采用条形施肥方式，肥料的利用率较低。韩大勇等研制了果树挖坑定量施肥机，由汽油机作为动力，施行钻孔作业，通过步进电机带动施肥构造，借助于单片机控制施肥量;但其行走装置及螺旋钻的升降部分还需靠人工操作完成。本文着眼于果园施肥机的挖坑、施肥、覆土一体化的设计要求，根据作业经过中钻孔的直径、深度及土壤的摩擦因数等参数设计出螺旋钻和土壤收集器等;根据螺旋钻的钻孔阻力要求，设计出了机械传动部分。1工作原理本果园施肥机主要由齿轮箱总成、传动轴总成、上下悬挂提升装置、覆土装置、排肥装置、钻孔装置、链条、大小链轮和机架等部分组成，如此图1所示。其工作原理叙述如下:1)利用拖拉机的液压悬挂装置将该施肥机械悬挂于拖拉机后方。2)拖拉机的动力由后动力输出轴经过传动轴总成传递至施肥机的齿轮箱。3)动力经过齿轮箱的减速、换向，作用于竖直方向和水平方向的两传动轴，分别带动钻孔装置施行钻孔;通过链传动，带动排肥装置施行肥料的填加。4)在螺旋钻与土壤接触开场钻孔时，通过螺旋钻的螺旋提升作用，将土壤提升至土壤收集器中与施肥装置排下的肥料混合;在螺旋钻钻孔结束提升经过中，土壤收集器将土壤与肥料施于孔中，实现整机的钻孔、施肥、覆土一体化作业的要求。2施肥机关键部件构造设计2．1土壤收集器土壤收集器由3部分组成，上下两部分采用金属材料，中间部分采用可伸缩的橡胶材料。由于其下半部分在螺旋钻下降钻孔的经过中与土壤直接接触产生摩擦，故采用耐磨性能较好的65Mn钢。在螺旋钻对土壤进行钻孔时，土壤收集器中间部分压缩，通过螺旋钻的螺旋提升作用，将土壤提升至收集器中，构造如此图2所示。【图1-2】2．2螺旋钻1)螺旋刀片。其参数为:刀片:选用梯形刀片安装角度/():安装角以小于45为宜，本机选取30刀片厚度/mm:8～10;刀刃厚度/mm:0．5～1．0;刀片材料:65SiMnＲe钢或65Mn钢刀片硬度:HＲC46～HＲC602)螺旋钻外径。螺旋钻外径是根据施肥坑直径确定的，螺旋钻头外径应略大于施肥坑直径，而且随着土壤类型的不同而有所差异。能够根据下面经历体验公式确定，有【1】华而不实，D为螺旋钻外径;D0为施肥坑直径，取0．3m。将数据代入式(1)，得D=(0．276～0．294)m根据果园挖坑施肥机的作业要求，取D=0．28m。3)螺旋钻长度确定。一般钻头螺旋长度H应不小于坑深H0，即H该施肥机械根据挖穴深度H0=0．35m，故取H=0．35m。4)钻头螺旋升角。有＜90－(1+2)(2)华而不实，1为土壤与钢的摩擦角，取302为土壤之间的摩擦角，取40。把上述数据代入式(2)，得＜90－(30+40)，即＜20根据国内挖坑用螺旋钻的实验要求，=(15～22)，该研究经过中取为16。5)螺旋钻导程h。有h=Dtan=0．24m最终设计的螺旋钻构造如此图3所示。2．3机械传动部分设计本施肥机根据功能要求采用两级齿轮传动，传动部分借助于4个直齿圆锥齿轮实现动力的传递，构造简图如此图4所示。【图4】华而不实，Ⅰ轴为输入轴，Ⅱ轴带动螺旋钻进行螺旋钻孔，Ⅲ轴通过链传动带动施肥箱进行肥料的施加。根据螺旋钻传递需要的总转矩，分别设计了高速级直齿圆锥齿轮转动(齿轮1、2)以及低速级直齿圆锥齿轮转动(齿轮3、4)的构造参数，并进行了强度校核。现将主要参数列举如下:齿轮1:z1=21，d1=126mm齿轮2:z2=73，d2=126mm齿轮1、2传动:模数m1=6，宽度b1=60mm齿轮3:z3=21，d3=294mm齿轮4:z4=27，d4=378mm齿轮3、4传动:模数m2=14，宽度b2=72mm2．4施肥装置2．4．1施肥箱肥箱为整体焊接构造，采用单一排种口，材料选用厚度为1mm的铁板，采用等腰梯形构造，几乎没有死角，使肥料的残存余留量最少，并且利于肥料进入排肥轮中。根据通用施肥装置排肥箱的尺寸参数，并结合果园施肥机的设计要求，现将各尺寸确定如下:肥料箱上底的宽度a1=600mm;肥料箱下底的宽度b1=400mm;肥料箱高度h=600mm;工作幅宽L=300mm;排肥箱容积V=h(a+b)L/2=42L。排肥口尺寸设置如下:长a2=80mm;宽b2=50mm。2．4．2排肥轮排肥轮应便于制造和清理，并且能使化肥均匀地落到筒底的输送管道中。为了充分利用重力输送化肥，排肥元件置于排肥器的下部，使排肥性能不受箱内化肥充满程度以及地面斜度和冲击力的影响。本施肥机械要求排肥量在5～90kg之间，因而选用外槽星轮式排肥装置，星轮每转排肥量q为【3】h活门开度(cm)，即活门至星轮最下端的距离，取h=10;a肥料充满系数，决定于肥料物理状态、湿度和流动性，一般取a=0．7;Z排肥轮轮齿槽数，取Z=8;r排肥单位容积质量(g/L)，取r=1500。将以上各参数代入式(3)，得星轮每转排肥量q为q=5kg根据已经知道条件，可按下式计算出施肥机公顷排肥量Q，即【4-5】华而不实，j为每公顷果园内果树株数，取j=400。则q0=0．3kg根据主要零部件的尺寸参数，本文利用Pro/E软件对施肥机械进行了三维造型设计，如此图5所示。3结论1)该果园施肥机集钻孔、施肥、覆土于一体，机械化水平进一步提升;定点施肥，不仅节省肥料，同时也进一步提高了肥效。2)钻孔经过由拖拉机后液压系统驱动，易于实现自动控制，操作方便、平稳。3)钻头周围设有土壤收集器，构造简单，且有利于土壤与肥料的混合。以下为参考文献:［1］侯履谦，张培增，贺文胜．机械深施化肥技术应用效果试验研究［