【《某中耕施肥机的结构设计》开题报告5200字】

某中耕施肥机的结构设计开题报告目录TOC\o"1-3"\h\u17926某中耕施肥机的结构设计开题报告 19481.1研究背景与意义 1302021.1.1研究背景 1312101.1.2研究意义 319891.2中耕施肥机国内外研究现状 3213471.2.1国外研究现状 326641.2.2国内研究现状 5274941.3研究内容及技术路线 8315421.3.1研究内容 893671.3.2技术路线 82676参考文献 101.1研究背景与意义1.1.1研究背景中国的马铃薯种植面积世界第一，云南作为主要产区，全省16个州市都有马铃薯种植，马铃薯成为继水稻、玉米之后，云南省第三大粮食作物。2019年云南省马铃薯年种植面积达66.7万hm2，总产量1200多万吨，面积和总产量分别居全国第4位和第3位。其中，冬季种植马铃薯面积20万hm根据卢丽丽等人的调研数据[2]显示:云南省内马铃薯种植品种较多，达到较大规模的品种至少有16个，其中每年种植面积超过66.7khm2的有：合作88号、会－2号和威芋3号。近几年，推广速度较快的品种有丽薯6号、宣薯2号和云薯505等。由于推广较早且适应高海拔地区种植，合作88号、会－2号和威芋3号这3个主栽品种的种植面积占云南马铃薯种植总面积的60%左右。我国主要的马铃薯产区为春季播种秋季收获，造成的结果就是秋、冬两个季节的马铃薯供货充足，价格较低；而春、夏两个季节的马铃薯鲜薯供给缺口较大，价格较高。由于云南省海拔高差大的地理形态，其地域内的马铃薯形成了周年生产特点，一年四季均可种植，尤其是冬季云南地区的日照充足、干旱少雨（降水量仅占全年10%-15%）、昼夜温差大（可达到12°-20°），自然条件有利于块茎的形成与营养物质的积累，非常适合马铃薯的种植与生长。因此近年来，云南省冬马铃薯的外销数量和价格稳步增长，80%以上销往省外区域，创造了较高的经济收益。云南马铃薯单产水平在15t/近年来云南省马铃薯大幅增产，马铃薯产量已占到全省粮食总产量的10%以上。云南省马铃薯产区大多分布在贫困山区，各级党委政府把马铃薯产业作为本区域农民脱贫增收致富的产业，很大一部分贫困群众就是靠种植马铃薯脱了贫。面对国家启动马铃薯主食产业开发的重大机遇和马铃薯产业无限广阔的发展空间，发展马铃薯产业在贫困山区大有作为，已成为带动山区脱贫致富的新型主导产业，成为广大农民脱贫致富的重要支柱，发展马铃薯产业加快扶贫攻坚，是带动群众尽快脱贫的有效途径[3]。在农机购置补贴政策的推动下，云南省农机装备结构不断得到优化，马铃薯生产全程机械化薄弱环节机具数量快速增加，提升了云南省马铃薯生产全程机械化发展水平。在农机试验示范项目的带动下，总结形成了一批包括工艺流程、技术要点、作业规范、服务方式、机具配套的马铃薯生产全程机械化技术规范或规程。但是根据调研发现，目前云南发展马铃薯产业面临一些问题：（1）农田配套设施不完善。云南省马铃薯主要种植区大多数是在丘陵山区和半山区，地块面积较小、土地较为贫瘠、灌溉条件较差。由于自然条件的限制、生产资金投入的不足、科技知识运用程度低，使得云南马铃薯产业综合生产水平较低。具体表现为：农田宜机化改造程度低、灌溉和排水设施少、脱毒种薯覆盖率低、针对云南不同生态区域的品种配套栽培技术的研究示范和推广工作的开展相对滞后。造成的结果就是云南马铃薯单产较低(15t/hm2左右)，与发达国家(如美国、东欧等国家)的马铃薯单产45t/hm2左右相比，差距很大（2）产业化程度较低[5]。主要表现在:农户的马铃薯种植规模较小且分散，商用加工型马铃薯品种较少，推广速度慢，原料和种薯基地建设规模不足;马铃薯加工增值差，深加工比例低，各地以原料销售为主，产业化经营程度不高;订单农业发展缓慢，仅有少数地区种植的马铃薯采用线下或线上订单收购的方式种植，大部分薯农还是以个人对市场的预判为依据选择种植与否并确定种植品种及面积，销售方式以当地收购商收购为主，因为市场价格波动大，所以种植风险性较高。（3）机械化程度低[6]。云南马铃薯种植业机械化程度不高，低于全国平均水平[24]，主要有以下几个原因：1.马铃薯种植区大多数是在丘陵山区和半山区，地块小且分散，不利于机械化规模作业；2.马铃薯种植规模较小，农户无法承受大型机具的购置成本和维修费用；3.缺少适用于丘陵山地马铃薯种植的小型农机设备。1.1.2研究意义中耕追肥环节是马铃薯种植生产的重要环节之一，国内的大型悬挂式马铃薯中耕追肥机作业效率高，适合规模化种植，但此类大型机械对云南特殊的丘陵山地环境适应性较差。云南省内马铃薯种植规模较小，较多的情况是人工作业，且省内农机市场上目前的小型农机具功能单一，仅具备松土、培土及筑垄功能，不能满足农户所需的中耕和追肥过程有机结合的需求。这些综合原因导致了云南省马铃薯中耕环节的机械化率不高。如果研发一款将马铃薯中耕和追肥过程结合的小型中耕追肥机，可以弥补相关机型的短缺，减轻农户的劳动强度，提高马铃薯生产效益，促进云南省马铃薯种植业机械化进程。1.2中耕施肥机国内外研究现状1.2.1国外研究现状国外对中耕机的研究较早，有很深厚的技术积累，目前的研究向专业化、智能化、精准化等方面进一步发展[7-13]。主要代表是美国、欧洲、澳大利亚等西方国家，由于完成工业化较早，农业机械化的进程较快，农业科技装备水平处于全球领先地位[14，15]。美国厂商主要以构建大型联合作业机械和复式联合作业机械大幅提高农机作业效率，以追求更高的经济收益[16]，代表厂商和机型是约翰迪尔的2200施肥机和凯斯的IH4600中耕施肥机[17.18]。约翰迪尔生产的2200施肥机由液压系统控制,可以根据工作状态伸缩施肥机两端的悬挂杆,在工作时将两侧的悬挂杆伸长至中间主悬挂梁平行的位置,完成作业后收缩悬挂杆减小所占空间体积，便于长距离运输。凯斯生产的IH4600型中耕施肥机是拖拉机三点悬挂式,由液压控制中耕机上端的折叠部分散开从而进入工作状态，作业范围更大。美国阿里斯-查莫斯的6000系列中耕机为后悬挂中耕机,适合在较宽垄距的情况下进行作业。机架是平行四杆机构起到支撑作用,为了使中耕工作部件稳定的进行作业还采用了圆盘稳定器,中耕机内还装有可摆动调节的限深装置,遇到田间比较大的石块等障碍物会进行躲避以免产生刚性碰撞造成工作部件损伤,限深轮的独特设计也可防止轮胎粘上较多泥土,中耕机上的主要工作部件可进行拆卸替换,也配有多种除草护和松土护,工作时拖拉机利用液压对机架进行控制。此款机型的作业行数为8行,适用行距为40cm,该公司生产的8000系列中耕机结构和6000系列中耕机大致相同，工作行数变为12行,适用行距为22cm。这几款机型是国际市场上销量最高的中耕机型。英国代表厂商是STANDEN公司，其生产的BaselierGKB系列马铃薯中耕机[19]如图1.1所示，该机可以通过拆卸形塑造板来改变的作业行数和垄型，还可以根据不同的土壤条件更改耕作部件。该机成本较低、适应性高,作业速度可达10km/h。图1.1英国Baselier马铃薯中耕机Figure1.1BritishBaselierpotatofieldcultivator比利时的代表厂商是DEWULF公司，其生产的SC300中耕机[20]可与各种型号拖拉机配套使用，如图1.2所示。其转子直径为650mm,动力传动系统额定功率为180Kw,作业效率大于同类别中的大多数其他中耕机，可适用于各种粘重类型的土壤。图1.2比利时DEWULF马铃薯中耕机Figure1.2BelgiumDEWULFpotatofieldcultivator1.2.2国内研究现状国内马铃薯中耕施肥机主要以大型机械为主，适用于北方大田作业的悬挂式中耕追肥机种类较多，作业幅宽大，一次作业能够完成数行中耕培土，也可同时进行追肥作业。国内各科研院校研制出了较多种类的中耕施肥机械：黑龙江八一农垦大学的车刚等人研制的3ZFC-7型全方位复式中耕机[21]能够完成深松、侧深松施肥作业，还可以智能计算排肥量。作业行数7行，松土深度20-25cm，施肥量为75-100kg/hm1.培土装置2.限深轮3.仿形装置4.机架5.扶手操控装置6.深松铲7.肥料箱8.传动系统9.传感器10.除草装置11.挂接架12.施肥装置13.张紧器14.地轮图1.33ZFC-7型中耕机Figure1.33ZFC-7fieldcultivator河南农业大学的余泳昌等人研制的SQS-2型深松起垄施肥联合作业机[22]采用水平圆盘排肥器进行排肥，选用垂直立柱深松铲进行深松作业，作业行数为2行，最大松土深度为40cm。黑龙江农业机械运用研究所的曹海峰研制的3ZQ-10型中耕追肥起垄机[23]与大马力拖拉机配套作业时,可—次完成深松、施肥、起垄和镇压多项作业，减少了进地次数，该机主要由支撑轮、划印器、起垄舉、镇压装置、切菩圆盘装置等组成，该机具通过地轮的转动来控制排肥装置，仿形机构可提高机具的稳定性。该机配套动力为120-160kW，作业行数为10行，作业幅宽为6300mm，起垄高度为14-16cm，施肥深度为100-150mm，该机经过试验验证可适应黑龙江省的农艺要求。如图1.4所示。1.支撑轮2.划印装置3.深松铲4.肥料箱5.机架6.调节杆7.仿形轮8.起垄装置9.镇压装置10.护苗装置11.切茬圆盘装置图1.43ZQ-10型中耕机Figure1.43ZQ-10fieldcultivator主要厂商和代表机型有青岛洪珠3MZ-4型马铃薯中耕机、中机美诺1304马铃薯中耕机等。此类机型大多三点悬挂式，配套拖拉机的功率在60kW以上；作业幅宽大，一般为4行以上。这些机型的特点是作业效率高、购置成本高、维修保养难，适合规模化农业企业和合作社使用。如图1.5所示。图1.5大型中耕施肥机Figure1.5Largefieldfertilizerapplicator虽然国内中大型马铃薯中耕机的发展较快，但中国各省份的地理气候和土壤类型不尽相同，市场上的各款机型往往只适用于当地种植环境和农艺要求，通用性较差，适用于北方平原地区的机具并不适用于西南丘陵地区。江西农业大学的陈平录等人研制了一款低矮树型果园立式微耕机[24]，包括螺旋刀、减速器、耕深控制机构、施肥机构，等实现了稳定中耕并均匀施肥，能够较好适应丘陵山区低矮树型果园的作业需求。如图1.6所示。图1.6立式果园微耕机Figure1.6VerticalOrchardMiniTiller广西大学的彭安校等人研制了一款电动韭薹类培土机[25]，利用直流电机提供驱动力，土壤抛撒的均匀性好。如图1.7所示。图1.7电动韭薹类培土机Figure1.7Electricchivesproutsoilmachine西南丘陵山区的中耕环节使用的机具以小型微耕机、田园管理机、培土机为主[26-29]。如图1.8所示。图1.8小型农机具Figure1.8Smallfarmmachinery综合国内外研究现状发现：国外与国内北方平原地区的马铃薯中耕机械体积大、功耗高、作业效率高；国内南方丘陵山区的马铃薯中耕环节机械化率低，农机具以小型化为主。存在一些果园微耕机、小型田间管理机，但机具通用性差，无法适用于云南丘陵山区马铃薯中耕环节。1.3研究内容及技术路线1.3.1研究内容（1）对云南省曲靖市陆良县、普洱市澜沧县的马铃薯种植情况进行调查研究，了解秋季、冬季马铃薯单垄单行及单垄双行种植模式与农艺要求，落实中耕深度、施肥量、培土高度等技术参数。（2）针对云南省丘陵山区的地理环境和种植农艺，研制一款马铃薯中耕追肥机。该机型需要满足相关农艺要求，并将中耕和追肥环节有机结合。（3）完成整机的三维建模及二维图纸的绘制，对关键部件进行ANSYS有限元静力学仿真分析和模态分析。（4）试制样机以用于后续的试验。（5）使用马铃薯中耕追肥机样机进行静态施肥试验及田间试验，收集相关试验数据并分析，研究判断样机的施肥性能和中耕性能是否达到设计要求。（6）对试验中发现的问题进行分析研究，改进样机，定型并争取推广示范。1.3.2技术路线研究的技术路线如图1.7所示。

收集马铃薯种植农艺相关文献、资料；调查研究现有的中耕追肥机类型马铃薯中耕追肥机的设计方案论证马铃薯中耕追肥机的设计方案论证整机与关键部件设计整机与关键部件设计利用S利用SolidWorks、CAD、ANSYS软件对整机及各机构部件进行建模和仿真分析加工样机并进行试验加工样机并进行试验是是否达到预期效果是是否达到预期效果否否分析问题并进行改进分析问题并进行改进完成设计完成设计图1.7技术路线图Fig.1.7TechnologyRoadmap参考文献桑月秋,杨琼芬,刘彦和,等.云南省马铃薯种植区域分布和周年生产[J].西南农业学报,2014,27(3):1003-1008.卢丽丽,包丽仙,刘凌云,等.云南省马铃薯产业及贸易分析[J].作物研究,2018,32(3)：227-233.吴郁青,包丽仙.马铃薯产业在加快云南省扶贫攻坚中的重要作用探讨[J].云南农业科技,2019(4):20-22.Nationaldata国家数据中华人民共和国国家统计局[EB/OL].金黎平.我国马铃薯产业发展现状和展望[C].中国作物学会马铃薯专业委员会.马铃薯产业与农村区域发展.中国作物学会马铃薯专业委员会:中国作物学会,2013:20-30.宁旺云.云南马铃薯机械化生产现状及发展对策[J].安徽农业科学,2011,39(34):21497-21498.JorgeS.PérezdeCorchoFuentes,MiguelHerreraSuárez,RamiroVivasVivas,etal.Lamecanizaciónagrícola:campodeaccióndelaingenieríaagronómica.2017,4(1):59-65.金攀.发达国家农机化发展启示[J].当代农机,2012(02):59-61.BerthaChipoBangara,JohnPaulDunne.MacroeconomicEffectsofCommodityPriceShocksinaLow‐incomeEconomy:TheCaseofTobaccoinMalawi[J].SouthAfricanJournalofEconomics,2018,86(1).方文熙.美国农业机械化装备与发展趋势[J].福建农机,2016(02):48-52.JafariM,HeminatA,SadeghiM.DevelopmentandperformanceofaDCelectricvariablerate.Controllerforuseongraindrills[J].ComputersandElectronicsinAgriculture,2010,73(1):56-65.H.Auernharraner.2004.Off-RoadAutomation.TechnologyInEuropeanAgricultureSatateoftheArtandExpectedTreads.P184-191inAutomationTechnologyforOff-RoadEquipmant,ConferenceProceedings.2004(Kfoto,Japan)Michihisalida,Assodiate.Professor,Dr.MikioUmeda,Professor,Dr.etc.VariableRateFertilizerApplicatorforPaddyField.ASAEpaperNo.01-1111.MikioUMEDA,ToshikazuKAHO,MichhisaIIDA,ChoungKeunLEE.EffectofVariableRateFertilizingforPaddyField.ASAEpaperNoo.01-1111.M.T.Batte.FactorsInfluencingtheProfitabilityofPrecisionFarmingSystems.JournalofSoilandwaterConservation[J].200.55(1):12-18.V.Sidorova,E.zhukovskii,P.Lekomtsev.V.Yakushev.GeostatisticalanalysisofthesoilandcropParametersinafieldexperimentonprecisionagrlculture[J].EurasiansoilScience,2012,45(8).ResearchonVariableratefertilizationcoutrolsysteminprecisionagricultural.LiHY.2006.Experiments,1994,374-377.J.B.Wikerson,J.h.Hancock,F.H.Moody,M.A.Newman.Designofaseedspecificapplicationsystemforin­furrowchemicals.Trans.ASAE,47(3):637～645.MalekiM,RamonH,DebaerdemaekerJ,etal.AStudyontheTime.Responseofa