果園有機肥施肥機的設計
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《果園有機肥施肥機的設計》開題報告
一、 課題來源及研究的目的和意義
我國作為一個發(fā)展中國家，正面臨這大戰(zhàn)經(jīng)濟和保護資源與環(huán)境的雙重任務，但在發(fā)展經(jīng)濟的同時常常會導致環(huán)境破環(huán)與資源的浪費。
在所有產(chǎn)業(yè)中，農(nóng)業(yè)與資源環(huán)境的關系最為密切和特殊，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)既可以保護和改善生態(tài)環(huán)境，也可能對環(huán)境造成重大破壞并浪費大量資源。如不當?shù)母髟斐伤亮魇?；過度種植與放牧使土壤地力下降；過量的施用化肥和不當?shù)墓喔绕茐牧送寥澜Y構，加速了次生鹽漬化，使土壤生產(chǎn)能力日益下降，而為了維持農(nóng)田眼前的生產(chǎn)，愈益依賴于化肥，如此反復的惡性循環(huán)，導致土壤生態(tài)環(huán)境的惡化；為了防止有害生物的危害，大量使用化學農(nóng)藥和除草劑，雖然暫時控制住了病蟲草的危害，保住了產(chǎn)量，但與此同時，殺滅了天敵，破壞了自然界動物區(qū)系及昆蟲、微生物與植物之間的生態(tài)平衡，有害生物抗藥性逐漸增強，最終會導致病蟲害的暴發(fā)，甚至達到難以控制的地步；此外，森林和草原面積的減少使風沙加劇，人類生存環(huán)境更加惡化，農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展受到嚴重威脅；理有甚者，農(nóng)藥、化肥的濫用不僅污染了大氣、土壤與河流，也直接威脅到我們的食品安全等等，這些問題使發(fā)展經(jīng)濟與保護環(huán)境的矛盾越來越尖銳。目前人們已經(jīng)認識到發(fā)展經(jīng)濟不能以犧牲人類賴以生存的環(huán)境為代價，世界各國都在積極探討既能實現(xiàn)發(fā)展目標，又能保護和改善生態(tài)環(huán)境的途徑，尋求農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展之路，而發(fā)展有機農(nóng)業(yè)是解決這一矛盾的重要途徑。
根據(jù)聯(lián)邦德國農(nóng)業(yè)部的農(nóng)業(yè)年度報告，以有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式從事生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)企業(yè)的多年平均純收入水平，無論是按單位土地利用面積、單位勞動力還是農(nóng)戶計算，均至少不低于以常規(guī)方式生產(chǎn)的同類農(nóng)業(yè)企業(yè)。這主要是因為有機農(nóng)業(yè)的企業(yè)通過投入較多勞動的方法，自己來進行土地肥力保護和植物保護工作（而常規(guī)農(nóng)業(yè)則是通過購入化肥與農(nóng)藥來"購入"土地肥力和植物保護），并且用自己所生產(chǎn)出來的飼料而不是購入飼料。這就是說，其生產(chǎn)的購入物資成本較低。
目前，林果業(yè)的發(fā)展帶動了林果產(chǎn)品品種的提升，促進了林果業(yè)的經(jīng)濟的提高，尤其是在南疆地區(qū)，林果業(yè)的發(fā)展迅速。紅棗，核桃，巴旦木等食品每年的播種面積成直線上升。但是有許多工序的成本太高，不利于南疆的擴大規(guī)模生產(chǎn)。從簡單的方面來說，大多數(shù)的果農(nóng)還在使用傳統(tǒng)的施肥機械，沒有成熟的果園有機肥施肥機械。單靠人工施肥，容易造成肥料的浪費和生產(chǎn)成本的增加，不利于提高果農(nóng)們的收入。
二、 課題所涉及的問題在國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀及分析
我國對開溝機的研究開發(fā)起步較晚。經(jīng)歷了從犁鏵式開溝機、圓盤式開溝機和鏈式開溝機的發(fā)展歷程。1975年，我國農(nóng)墾系統(tǒng)引進了意大利菲惡特公司FLAT系列旋轉圓盤挖溝機，20世紀80年代中期．國家引進小量挖溝機主要用于農(nóng)業(yè)暗管排水工程。這是早期的技術引進。但由于有機肥的應用還不廣泛．只是停留在小農(nóng)經(jīng)濟水平上。因此．此時的開溝機主要用于農(nóng)田水利工程以及地下電纜、自來水工程等。
近年來，隨著國家對綠色農(nóng)業(yè)的大力倡導，有機肥在農(nóng)業(yè)上得到廣泛應用和發(fā)展。特別是在果園的應用上，使開溝機的研究方向逐漸向果園有機肥開溝機方向發(fā)展。果樹園林業(yè)是現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的重要組成部分和富民工程的重要途徑，施肥是果樹生產(chǎn)管理中的重要技術措施，其合理與否直接影響果樹生長、產(chǎn)量、果品質量及經(jīng)濟效益。因此。研制出一種適于果園施肥開溝的機械，對減少人力和物力資源的浪費、提高勞動生產(chǎn)率具有重要意義。
2009年2月，農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)機械化研究所阿布里孜·巴斯提、蘭秀英、貢獻、劉旋峰等人開發(fā)研制了l K—40型偏置式果園開溝機，主要用于果園施肥開溝、種樹開溝。該機針對果園的土壤特點及開溝位置的要求。采用偏置式設計，具有以下特點：一是由于偏置式果園開溝機的開溝部件向右側置(在拖拉機右輪后)，作業(yè)時拖拉機行間行走可將施肥溝開在距樹干0．5～1．5 in處，使樹冠樹葉免受影響。二是該開溝機一機多用。除可用于果園挖施肥溝外，還可用于農(nóng)田、荒地的開溝作業(yè)。三是機具結構簡單、操作方便、使用可靠、生產(chǎn)效率高、成本低。
2010年4月，西北農(nóng)林科技大學機電學院王京風、楊福增、劉世等人進行微型遙控果園開溝機的研發(fā)與設計。該機特點如下：一是針對果園空間狹小、小四輪及手扶拖拉機作業(yè)時通過性不好、操作不便等問題，設計出一種與微型遙控機械配套的果園開溝機；二是機具高度僅67 cm，通過性能好；三是遙控、人力兩套操縱系統(tǒng)可隨機操縱．也可人機分離，降低了操作人員的勞動強度；四是采用履帶行走裝置，附著力強，爬坡能力大：五是穩(wěn)定性強，能防止機具作業(yè)時翻倒。從試驗結果看，該機功耗小，具有一定爬坡能力，適合果園作業(yè)。微型遙控果園開溝機的成功研制，解決了果樹行距小、冠下高度低的難題，對果園機械化生產(chǎn)具有重要的意義。
國外的施肥機械
隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的深入發(fā)展, 人們對采用高效的精密施肥已達成共識。世界農(nóng)業(yè)發(fā)達國家都著眼于溫室施肥機的研發(fā), 并普遍采用混肥均勻、性能穩(wěn)定、使用效果好、使用壽命長的施肥設備。目前中國連棟溫室使用的施肥機多為國外進口, 價格昂貴, 因此開發(fā)適合中國國情、技術上達到國際先進水平的植物精密施肥系統(tǒng)是非常有必要的。在引進、消化、吸收國外先進技術和成功經(jīng)驗的基礎上, 結合中國的氣候特點、科技和經(jīng)濟現(xiàn)狀, 北京市農(nóng)機研究所京鵬環(huán)球溫室工程公司集中自動化、機械化、環(huán)境控制、栽培等多學科的力量, 開發(fā)出一套適合于中國國情、低成本的植物精密施肥系統(tǒng), 通過計算機及自動編程控制器,保證施肥系統(tǒng)可根據(jù)作物生長對水、肥的需要量進行定時、定量的自動灌溉施肥。
如今，國外的農(nóng)業(yè)機械化水平很高了。歐美等發(fā)達國家，尤其是日本，在機械播撒有機肥的同時又研制了不降低撒布精度能適應一切形狀、性狀堆肥，且比老式撒布機具有更寬撒布幅寬更好的均勻性的雙圓盤式農(nóng)家肥撒施機，這種形式的機械幾乎不受風力影響，撒布幅寬8～10m。歐美發(fā)達國家，對畜禽廢物的綜合利用及處理技術已達到一定水平，主要進行了畜禽廢物管理系統(tǒng)的優(yōu)化設計，其包括糞便收集、存貯、運輸、處理和利用等設施的設計，以及對不同處理方法過程的理論研究。
庫恩施
國內(nèi)的施肥機械
果樹是我國的重要經(jīng)濟作物之一，而施肥是果樹生產(chǎn)中關鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，我國在施肥機方面的研究相對比較薄弱, 目前部分廠家仿照國外技術進行了簡易的文丘里式施肥器、壓差式施肥罐的生產(chǎn), 但該種產(chǎn)品的施肥精度不高, 難以進行精確的施肥。也有一些單位引進國外比例式注肥器,可根據(jù)不同種植需要進行注肥比例的調節(jié), 最大比例為2.5%, 使用中發(fā)現(xiàn)該注肥器容易堵塞。北京市農(nóng)業(yè)機械研究所正是適應這一形式進行植物精密施肥系統(tǒng)的研發(fā), 利用傳感器技術、信息采集與處理技術, 結合作物專家系統(tǒng), 在栽培上進一步弄清各種不同作物、不同生育階段對養(yǎng)分的需求, 開發(fā)出植物精密施肥系統(tǒng), 保證植物正常生長。國內(nèi)完全沒有自己成熟的技術開發(fā)，需要急需解決。
2011年，巴楚縣農(nóng)機局積極鼓勵和支持廣大農(nóng)戶使用先進適用的農(nóng)業(yè)機械，大力推廣林果開溝施肥機，提高全縣農(nóng)業(yè)機械化水平和農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，優(yōu)化全縣農(nóng)機裝備結構，促進農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收。圖為國產(chǎn)的一個林果開溝施肥機
由山西太原科衛(wèi)專利事務所所研制的可調式防漏土壤深松施肥機，具有體為一種可調施肥深度的可調式防漏土壤深松施肥機,解決了現(xiàn)有土壤深松施肥機施肥過程中肥料深度無法控制的問題?？烧{式防漏土壤深松施肥機,包括深松刀,深松刀的后側固定有套筒,套筒內(nèi)套有施肥管,套筒表面設有調節(jié)螺桿,施肥管下端前側固定有回土擋片,回土擋片的左右兩側向下彎曲,且回土擋片與水平面呈銳角設置。本實用新型通過巧妙地設計克服了現(xiàn)有土壤深松施肥機施肥過程中肥料深度無法控制的問題,保證肥料在土壤中的深度一致,深淺適宜,有利于玉米發(fā)育前期根系對肥料的吸收,促進壯苗,具有結構簡單、操作方便且成本低的優(yōu)點。
三、課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標可行性分析
本課題任務要求是設計一種適用于南疆果園有機肥的施肥機械，主要能完成開溝，有機肥施灑、覆土等功能。
中國的設施水平與國外農(nóng)業(yè)發(fā)達國家相比, 還存在很大差距。目前中國大部分農(nóng)林果園都沒有專業(yè)的施肥器，我國的果樹施肥機械化水平很低 處于剛剛起步階段, 有些地方果樹施肥還采用人工挖溝撒肥方式，工作繁重，效率低, 施肥量很不均勻，這極大地降低了果園的實際生產(chǎn)效能, 不能使果園生產(chǎn)達到最大化和最佳化。
總之，有機肥撒施機械的研發(fā)成功將對加速兵團實現(xiàn)集約化經(jīng)營，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，實現(xiàn)果園有機肥的全程機械化，設計適合廣泛果園施肥的新機械。
四、 需要重點的、關鍵的問題及解決的思路
常見的果園施肥機械存在一些問題
4-1 肥箱排肥稀少不均，可能是槽輪調節(jié)不當
4-2 施肥過深或過淺，開溝器入土太深或太淺。
4-3注意肥箱的肥料是否足夠，不夠及時補充。
4-4機械在工作中的安全性。
對整體進行參數(shù)確定，對于林果施肥機的尺寸的確定，動力源的選擇等進行試驗分析。
施肥機的造價要能夠最便宜，能夠滿足農(nóng)戶的需求，可以廣泛的使用。最主要還是要解決以前施肥機存在的一系列問題。
方案的確定：（1）施肥方式；
（2）作業(yè)幅寬；
（3）施肥量；
（4）作業(yè)速度；
（5）配套動力；
（6）施肥機的尺寸；
每年都有因農(nóng)業(yè)機械化作業(yè)而產(chǎn)生的事故，因此要求該機的工作的環(huán)境是一個密封的，防止機器在工作時，因一些疏忽的措施造成不必要的財產(chǎn)的損失，提高操作人員的安全性。還有就是防止外部條件的干預等。
五、工作進度
前二周：查找文獻資料，確定設計思路及初步方案。
第三、四周：合理擬定輸送送裝置，確定設計內(nèi)容。
第五周：確定傳送裝置的傳輸速度
第六周---第七周：根據(jù)前期計算數(shù)值確定主要設備的選擇及其相關的輔助的選擇，完成相關的設計內(nèi)容。根據(jù)設計的要求結合前期的的設計內(nèi)容確定變速裝置及其保護裝置，完成設計圖紙。
第八周---第九周：根據(jù)設計的前期綜合確定完成設計的主體部分既鏈板式輸送裝置，完成設計圖紙。
第十周：整理設計材料，撰寫論文，答辯。
六、 參考文獻
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12 屆畢業(yè)設計
果園有機肥施肥機
設計說明書
學生姓名
學 號
所屬學院 機械電氣化工程學院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化
班 級 12-1
指導教師
日 期 2012.6
塔里木大學教務處制
前 言
我國作為一個發(fā)展中國家，正面臨這大戰(zhàn)經(jīng)濟和保護資源與環(huán)境的雙重任務，但在發(fā)展經(jīng)濟的同時常常會導致環(huán)境破環(huán)與資源的浪費。
在所有產(chǎn)業(yè)中，農(nóng)業(yè)與資源環(huán)境的關系最為密切和特殊，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)既可以保護和改善生態(tài)環(huán)境，也可能對環(huán)境造成重大破壞并浪費大量資源。如不當?shù)母髟斐伤亮魇?；過度種植與放牧使土壤地力下降；過量的施用化肥和不當?shù)墓喔绕茐牧送寥澜Y構，加速了次生鹽漬化，使土壤生產(chǎn)能力日益下降，而為了維持農(nóng)田眼前的生產(chǎn)，愈益依賴于化肥，如此反復的惡性循環(huán)，導致土壤生態(tài)環(huán)境的惡化；為了防止有害生物的危害，大量使用化學農(nóng)藥和除草劑，雖然暫時控制住了病蟲草的危害，保住了產(chǎn)量，但與此同時，殺滅了天敵，破壞了自然界動物區(qū)系及昆蟲、微生物與植物之間的生態(tài)平衡，有害生物抗藥性逐漸增強，最終會導致病蟲害的暴發(fā)，甚至達到難以控制的地步；此外，森林和草原面積的減少使風沙加劇，人類生存環(huán)境更加惡化，農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展受到嚴重威脅；理有甚者，農(nóng)藥、化肥的濫用不僅污染了大氣、土壤與河流，也直接威脅到我們的食品安全等等，這些問題使發(fā)展經(jīng)濟與保護環(huán)境的矛盾越來越尖銳。目前人們已經(jīng)認識到發(fā)展經(jīng)濟不能以犧牲人類賴以生存的環(huán)境為代價，世界各國都在積極探討既能實現(xiàn)發(fā)展目標，又能保護和改善生態(tài)環(huán)境的途徑，尋求農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展之路，而發(fā)展有機農(nóng)業(yè)是解決這一矛盾的重要途徑。
根據(jù)聯(lián)邦德國農(nóng)業(yè)部的農(nóng)業(yè)年度報告，以有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式從事生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)企業(yè)的多年平均純收入水平，無論是按單位土地利用面積、單位勞動力還是農(nóng)戶計算，均至少不低于以常規(guī)方式生產(chǎn)的同類農(nóng)業(yè)企業(yè)。這主要是因為有機農(nóng)業(yè)的企業(yè)通過投入較多勞動的方法，自己來進行土地肥力保護和植物保護工作（而常規(guī)農(nóng)業(yè)則是通過購入化肥與農(nóng)藥來"購入"土地肥力和植物保護），并且用自己所生產(chǎn)出來的飼料而不是購入飼料。這就是說，其生產(chǎn)的購入物資成本較低。
目前，林果業(yè)的發(fā)展帶動了林果產(chǎn)品品種的提升，促進了林果業(yè)的經(jīng)濟的提高，尤其是在南疆地區(qū)，林果業(yè)的發(fā)展迅速。紅棗，核桃，巴旦木等食品每年的播種面積成直線上升。但是有許多工序的成本太高，不利于南疆的擴大規(guī)模生產(chǎn)。從簡單的方面來說，大多數(shù)的果農(nóng)還在使用傳統(tǒng)的施肥機械，沒有成熟的果園有機肥施肥機械。單靠人工施肥，容易造成肥料的浪費和生產(chǎn)成本的增加，不利于提高果農(nóng)們的收入。
目 錄
1 項目概況 1
1.1 研究對象及內(nèi)容 1
1.2 研究目的 1
1.3 可行性分析 1
1.4研究現(xiàn)狀 1
1.4.1國外的施肥機械 2
1.4.2國內(nèi)的施肥機械 2
2動力源的選擇 3
3機構的設計 3
3.1開溝器的設計 3
3.2牽引桿的設計 4
3.3肥箱的設計 4
3.3.1肥箱大小的確定 5
3.4車廂橫梁和縱梁的選取 5
3.5旋耕刀工作示意圖 5
3.6輸肥軸的設計 6
3.7傳動鏈和鏈輪的設計 7
3.8覆土塊的設計 9
3.9十字軸式萬向聯(lián)軸器如下圖： 10
3.10總裝圖 11
4設計小結 11
總 結 12
致 謝 13
參考文獻 14
塔里木大學畢業(yè)設計
1 項目概況
1.1 研究對象及內(nèi)容
果樹種植面積在逐年提升，而果樹產(chǎn)量的提高，在很大程度上依賴于作物品種的改進、生產(chǎn)技術的提高及科學施肥等因素。近年來，林果業(yè)發(fā)展勢頭強勁，隨著產(chǎn)業(yè)結構的調整，由單一的棉花種植結構，逐步發(fā)展為多種經(jīng)濟作物種植結構。全區(qū)已基本形成了以南疆環(huán)塔里盆地和東疆、北疆林果主產(chǎn)區(qū)為主導的若干特色果生產(chǎn)基地[1]。
林果業(yè)的發(fā)展帶動了林果產(chǎn)品品種的提升，促進林果加工業(yè)的發(fā)展，也給果農(nóng)帶來了較為可觀的經(jīng)濟效益。但林果機械目前是我區(qū)農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展最為薄弱的環(huán)節(jié)，不僅機具少，技術含量低，而且有些技術機具還處于空白[11]。長期以來，人們將研究重點放在果實的收獲和加工利用上，而很少關注果園的施肥方式。
我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最顯著的特點是精耕細作，機械化標準化程度低。在農(nóng)業(yè)機械化起步遲、起點低的背景下。我國施肥機械化技術的發(fā)展同樣遠遠落后于其他技術的應用。從化肥的劑型，使用方式到施肥機械的研究開發(fā)，以及施肥技術規(guī)程等各個層面的發(fā)展，都有相當大的差距。
要真正實現(xiàn)果園增產(chǎn)、提優(yōu)、增效，必須以“巧施肥”為先、為主、為重，堅持科學、合理、配方施肥，加大施肥投入，施優(yōu)質好肥。施肥要優(yōu)，用量要足，肥料種類要全，施肥要適時，方法要正確[6]。長期以來，我國果園施肥和噴灑農(nóng)藥等作業(yè)全靠人工，果農(nóng)直接遭受灰塵、藥塵的危害，體力消耗過大，且容易造成漏施、漏噴。
機械施肥是增產(chǎn)增收的有力措施，同時還可以減輕果農(nóng)負擔，節(jié)約時間，提高生產(chǎn)效率。林果機械目前是我區(qū)農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展最為薄弱的環(huán)節(jié)，不僅機具少，技術含量低，而且有些技術機具還處于空白。長期以來，人們將研究重點放在果實的收獲和加工利用上，而很少關注果園的施肥方式。
果園施肥都還是以開溝施肥和人工噴施為主的，果園小型施肥機的設計將改變傳統(tǒng)的施肥方式，在減輕果農(nóng)負擔的同時，節(jié)約肥料，提高生產(chǎn)效率，增加果園的產(chǎn)量。
1.2 研究目的
果園施肥機作為對果樹的專用施肥機械，早已被廣泛使用，替代了人工的撒施，噴施等，但以前所見到的各種型號的施肥機，大都是農(nóng)田施肥機，或是播種施肥機。而果園施肥機很是少見，大都是噴施機，對固體肥料的深施卻很麻煩，需人工撒施。這樣不僅費時費力，對肥料的使用量不好控制，造成浪費。
施肥機在日常生產(chǎn)中，給人們帶來了極大的方便，大大減輕了勞動強度，但在使用施肥機時，還發(fā)現(xiàn)存在以下問題和不足，主要是肥量調節(jié)機構的控制問題；外槽輪與阻塞套易在軸上竄動，脫出排肥盒；肥箱內(nèi)易有肥料殘留；外槽輪上易粘附肥料和排肥盒內(nèi)縫隙也易殘留肥料；等等。這給機械的保養(yǎng)和日常清理帶來了極大的不便，增加了果農(nóng)的勞動強度，若清理不善易造成施肥不均，甚至堵塞等問題，給果農(nóng)造成損失[22]。
解決了如今人工施肥低效率工作問題，及開溝施肥浪費大、肥效低的問題，有利于林果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進步。果園小型施肥機械的設計將為果園施肥提供新的施肥理念和新的施肥機械設備，減輕果農(nóng)負擔，節(jié)約肥料，提高生產(chǎn)效率，提高果園的產(chǎn)量。
1.3 可行性分析
本課題任務要求是設計一種適用于南疆果園有機肥的施肥機械，主要能完成開溝，有機肥施灑、覆土等功能。
中國的設施水平與國外農(nóng)業(yè)發(fā)達國家相比, 還存在很大差距。目前中國大部分農(nóng)林果園都沒有專業(yè)的施肥器，我國的果樹施肥機械化水平很低 處于剛剛起步階段, 有些地方果樹施肥還采用人工挖溝撒肥方式，工作繁重，效率低, 施肥量很不均勻，這極大地降低了果園的實際生產(chǎn)效能, 不能使果園生產(chǎn)達到最大化和最佳化。
總之，有機肥撒施機械的研發(fā)成功將對加速兵團實現(xiàn)集約化經(jīng)營，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，實現(xiàn)果園有機肥的全程機械化，設計適合廣泛果園施肥的新機械。
1.4研究現(xiàn)狀
我國對開溝機的研究開發(fā)起步較晚。經(jīng)歷了從犁鏵式開溝機、圓盤式開溝機和鏈式開溝機的發(fā)展歷程。1975年，我國農(nóng)墾系統(tǒng)引進了意大利菲惡特公司FLAT系列旋轉圓盤挖溝機，20世紀80年代中期．國家引進小量挖溝機主要用于農(nóng)業(yè)暗管排水工程。這是早期的技術引進。但由于有機肥的應用還不廣泛．只是停留在小農(nóng)經(jīng)濟水平上。因此．此時的開溝機主要用于農(nóng)田水利工程以及地下電纜、自來水工程等。
近年來，隨著國家對綠色農(nóng)業(yè)的大力倡導，有機肥在農(nóng)業(yè)上得到廣泛應用和發(fā)展。特別是在果園的應用上，使開溝機的研究方向逐漸向果園有機肥開溝機方向發(fā)展。果樹園林業(yè)是現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的重要組成部分和富民工程的重要途徑，施肥是果樹生產(chǎn)管理中的重要技術措施，其合理與否直接影響果樹生長、產(chǎn)量、果品質量及經(jīng)濟效益。因此。研制出一種適于果園施肥開溝的機械，對減少人力和物力資源的浪費、提高勞動生產(chǎn)率具有重要意義。
2009年2月，農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)機械化研究所阿布里孜·巴斯提、蘭秀英、貢獻、劉旋峰等人開發(fā)研制了l K—40型偏置式果園開溝機，主要用于果園施肥開溝、種樹開溝。該機針對果園的土壤特點及開溝位置的要求。采用偏置式設計，具有以下特點：一是由于偏置式果園開溝機的開溝部件向右側置(在拖拉機右輪后)，作業(yè)時拖拉機行間行走可將施肥溝開在距樹干0．5～1．5 in處，使樹冠樹葉免受影響。二是該開溝機一機多用。除可用于果園挖施肥溝外，還可用于農(nóng)田、荒地的開溝作業(yè)。三是機具結構簡單、操作方便、使用可靠、生產(chǎn)效率高、成本低。
2010年4月，西北農(nóng)林科技大學機電學院王京風、楊福增、劉世等人進行微型遙控果園開溝機的研發(fā)與設計。該機特點如下：一是針對果園空間狹小、小四輪及手扶拖拉機作業(yè)時通過性不好、操作不便等問題，設計出一種與微型遙控機械配套的果園開溝機；二是機具高度僅67 cm，通過性能好；三是遙控、人力兩套操縱系統(tǒng)可隨機操縱．也可人機分離，降低了操作人員的勞動強度；四是采用履帶行走裝置，附著力強，爬坡能力大：五是穩(wěn)定性強，能防止機具作業(yè)時翻倒。從試驗結果看，該機功耗小，具有一定爬坡能力，適合果園作業(yè)。微型遙控果園開溝機的成功研制，解決了果樹行距小、冠下高度低的難題，對果園機械化生產(chǎn)具有重要的意義。
1.4.1國外的施肥機械
隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的深入發(fā)展, 人們對采用高效的精密施肥已達成共識。世界農(nóng)業(yè)發(fā)達國家都著眼于溫室施肥機的研發(fā), 并普遍采用混肥均勻、性能穩(wěn)定、使用效果好、使用壽命長的施肥設備。目前中國連棟溫室使用的施肥機多為國外進口, 價格昂貴, 因此開發(fā)適合中國國情、技術上達到國際先進水平的植物精密施肥系統(tǒng)是非常有必要的。在引進、消化、吸收國外先進技術和成功經(jīng)驗的基礎上, 結合中國的氣候特點、科技和經(jīng)濟現(xiàn)狀, 北京市農(nóng)機研究所京鵬環(huán)球溫室工程公司集中自動化、機械化、環(huán)境控制、栽培等多學科的力量, 開發(fā)出一套適合于中國國情、低成本的植物精密施肥系統(tǒng), 通過計算機及自動編程控制器,保證施肥系統(tǒng)可根據(jù)作物生長對水、肥的需要量進行定時、定量的自動灌溉施肥。
如今，國外的農(nóng)業(yè)機械化水平很高了。歐美等發(fā)達國家，尤其是日本，在機械播撒有機肥的同時又研制了不降低撒布精度能適應一切形狀、性狀堆肥，且比老式撒布機具有更寬撒布幅寬更好的均勻性的雙圓盤式農(nóng)家肥撒施機，這種形式的機械幾乎不受風力影響，撒布幅寬8～10m。歐美發(fā)達國家，對畜禽廢物的綜合利用及處理技術已達到一定水平，主要進行了畜禽廢物管理系統(tǒng)的優(yōu)化設計，其包括糞便收集、存貯、運輸、處理和利用等設施的設計，以及對不同處理方法過程的理論研究。
1.4.2國內(nèi)的施肥機械
果樹是我國的重要經(jīng)濟作物之一，而施肥是果樹生產(chǎn)中關鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，我國在施肥機方面的研究相對比較薄弱, 目前部分廠家仿照國外技術進行了簡易的文丘里式施肥器、壓差式施肥罐的生產(chǎn), 但該種產(chǎn)品的施肥精度不高, 難以進行精確的施肥。也有一些單位引進國外比例式注肥器,可根據(jù)不同種植需要進行注肥比例的調節(jié), 最大比例為2.5%, 使用中發(fā)現(xiàn)該注肥器容易堵塞。北京市農(nóng)業(yè)機械研究所正是適應這一形式進行植物精密施肥系統(tǒng)的研發(fā), 利用傳感器技術、信息采集與處理技術, 結合作物專家系統(tǒng), 在栽培上進一步弄清各種不同作物、不同生育階段對養(yǎng)分的需求, 開發(fā)出植物精密施肥系統(tǒng), 保證植物正常生長。國內(nèi)完全沒有自己成熟的技術開發(fā)，需要急需解決。
2011年，巴楚縣農(nóng)機局積極鼓勵和支持廣大農(nóng)戶使用先進適用的農(nóng)業(yè)機械，大力推廣林果開溝施肥機，提高全縣農(nóng)業(yè)機械化水平和農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，優(yōu)化全縣農(nóng)機裝備結構，促進農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收。
由山西太原科衛(wèi)專利事務所所研制的可調式防漏土壤深松施肥機，具有體為一種可調施肥深度的可調式防漏土壤深松施肥機,解決了現(xiàn)有土壤深松施肥機施肥過程中肥料深度無法控制的問題?？烧{式防漏土壤深松施肥機,包括深松刀,深松刀的后側固定有套筒,套筒內(nèi)套有施肥管,套筒表面設有調節(jié)螺桿,施肥管下端前側固定有回土擋片,回土擋片的左右兩側向下彎曲,且回土擋片與水平面呈銳角設置。本實用新型通過巧妙地設計克服了現(xiàn)有土壤深松施肥機施肥過程中肥料深度無法控制的問題,保證肥料在土壤中的深度一致,深淺適宜,有利于玉米發(fā)育前期根系對肥料的吸收,促進壯苗,具有結構簡單、操作方便且成本低的優(yōu)點。
2動力源的選擇
該施肥機的主要技術參數(shù)：
項目參數(shù)
數(shù)據(jù)
外形尺寸(mm)
3000×1500×1800
作業(yè)速度(km／h)
0.8～1.5
結構重量
200
配套動力(kW)
18.5-25.9(輪式拖拉機)
生產(chǎn)率(hm2／h)
0.26～0.67
刀軸轉速（r/min）
252
開溝寬度(mm)
下口250，上口500
開溝深度(mm)
300～350
連接形式
牽引式
結合施肥機的尺寸參數(shù)，針對果園的工作環(huán)境：果樹的間距小，果樹的枝條較多且有的離地較近，有的果樹枝條較長，果樹的根系較多等。動力源選用手扶拖拉機，小四輪拖拉機等小型的牽引機械，在施肥的過程中便于操作和觀察，同時也能讓每個果農(nóng)都能用上該施肥機械，都能自己操作該機械。
3機構的設計
3.1開溝器的設計
開溝器的作用：在施肥機械部分的前端，用來開溝破土，以便肥料能夠施于地下，從而防止肥料的浪費，同時也更利于果樹的吸收。
開溝器的構造：
（1）刀柄，連接在開溝器的圓盤上，主要是螺栓連接。
（2）刀身，承載刀尖破土開溝的力，刀身較厚，在破土過程中可能遇到樹根，磚石等較硬的物體，所以需用強度較高的且耐磨的材料加焊一層，以增加其強度，而達到其性能要求。做到破土快，破土深，不會被擋且不易粘土等要求。
（3）刀刃，用于破土開溝，在工作中推動開溝器向前行進。刀刃在切土的過程中，旋轉切土，將土壤甩向旁邊。
（4）旋耕刀剖面圖，刀身是實心鋼
（5）折彎段，刀刃和刀身區(qū)別的位置。
圖3-1-1 開溝器圖形
1．刀柄 2.刀身 3.刀刃 4.旋耕刀剖面圖 5.折彎段
因為開溝的深度要符合工藝要求，所以開溝器必須可以調節(jié)，也就是開溝器的后立柱必須足夠長，設置最高處離地高度為1000mm。
圖3-1-2 開溝器安裝示意圖
3.2牽引桿的設計
牽引桿用來機架和動力源的，開溝器工作時與拖拉機的掛接點相連，從而牽引開溝器前進，主要起連接作用。
牽引桿的構造：都是用實心圓鋼焊接而成，前面焊有掛接用的圓環(huán)，后面有刻度盤，用作調節(jié)施肥量時的參照。
圖3-2 牽引桿圖形
3.3肥箱的設計
肥箱用來裝肥料，固定在懸架上。
機器在工作的時候，地輪通過鏈輪帶動輸肥軸轉動，輸肥軸上安裝了3個槽輪，槽輪以一定的角速度轉動，肥料被撥刀滾筒粉碎，掉落在槽輪中，槽輪轉到輸肥孔中，通過重力的作用，施灑在肥溝里。
下肥的裝置就是一根輸肥軸和槽輪構成。
肥箱的構造：用鐵板焊接而成，下部傾斜設計，方便肥料自由下滑。在底面有兩個出肥口，出肥口四圈向下延伸，用來和外槽輪相配合，防止肥料泄漏。
圖3-3 肥箱圖形
1 撥刀滾筒孔 2 槽輪孔 3 出肥口 4肥箱
3.3.1肥箱大小的確定
結構尺寸：長寬高 =21.51
肥箱容積：3m3
3.4車廂橫梁和縱梁的選取
材料：槽鋼、鐵板
出肥口長80mm,寬60mm，與槽輪緊密配合。
3.5旋耕刀工作示意圖
圖3-5 開溝器工作示意圖
1 主動帶輪 2 從動帶輪 3 刀盤 4旋耕刀 5傳送帶
通過動力源輸出的動力帶動1主動帶輪，主動帶輪拉動5傳送帶，動力傳到2帶輪，2帶輪是和旋耕刀架螺栓連接，從而使得刀盤運動。達到開溝效果。
3.6輸肥軸的設計
根據(jù)鏈輪的大小可以計算出來和鏈輪配合的軸的直徑，根據(jù)設計和安裝的要求軸的尺寸如下：軸長：1700mm，軸端到軸肩的距離為：50mm，連接有鏈輪的軸端到軸肩的距離為：90mm，軸肩的高度為3mm，軸的連接鏈輪的軸徑為：100mm。在車的右側軸上要裝齒輪實現(xiàn)轉向，安裝齒輪的軸端到軸肩的距離80mm，
輸肥軸的結構如圖5-1所示：
圖3-6 輸肥軸
軸的材料：軸的材料主要是碳剛和合金剛。由于碳剛比合金剛價格便宜，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，所以本設計采用45號剛作為軸的材料。調制處理。
軸上零件的定位
為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運動，軸上零件除了有游動或空轉的要求者外，都必須進行軸向和周向定位，以保證其準確的工作位置。
軸的校核
按扭轉強度計算，用于只承受轉矩的傳動軸的精確計算，也可用于既受彎矩又受扭矩的軸的計算。其強度條件為：
式中：為軸的扭切應力，；為轉矩，；為抗扭截面系數(shù)，；對圓截面；為傳遞的功率，；為軸的轉速，；為軸的直徑，；為許用扭切應力，。所以，把相關的數(shù)據(jù)帶入公式中得：
τ
由于軸的選材為45號鋼，所以查表可知45號鋼的許用扭切應力為，
。經(jīng)校核設計的軸符合要求，可以正常工作。
根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖，如圖5-2所示:
圖3-6 軸的彎矩圖和扭矩圖
3.7傳動鏈和鏈輪的設計
鏈輪用作傳動輪，其中大鏈輪固定在地輪軸上，小鏈輪固定在槽輪軸上，兩者通過鏈傳動使動力由地輪傳到槽輪軸。
3.7.1傳動鏈的設計
取小鏈輪的齒數(shù)，大鏈輪的齒數(shù)為。
確定計算功率：
由《機械設計》表9-7查得,由圖9-13查得,單排鏈，則計算功率為
(3-1)
選擇鏈條型號和節(jié)距：
根據(jù)及查圖9-11，可選32A-1。查表9-1，鏈條節(jié)距為。
計算鏈條節(jié)數(shù)和中心距
初選中心距為。因是傾斜放置，所以a0<30p,取，相應的鏈長節(jié)數(shù)為
（3-2）
取鏈長節(jié)數(shù)節(jié)。
查表9-7得到中心距計算系數(shù)，則鏈傳動的最大中心距為
計算鏈速v，確定潤滑方式
（3-3）
由v=0.98和鏈號32A-1，查圖9-14可知應采用滴油潤滑。
計算壓軸力
有效圓周力為： (3-4)鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù)，則壓軸力為
(3-5)
3.7.2鏈輪的設計
大鏈輪
由表9-4可得分度圓直徑: (3-6)
齒頂圓直徑: (3-7)
齒根圓直徑: (3-8)
齒高: (3-9)
最大軸凸緣直徑: (3-10)
由《機械設計》表9-4可得，齒寬： （3-11）
齒側倒角： （3-12）
齒側半徑： （3-13）
齒全寬： （3-14）
由《機械設計》表9-2可得：
齒側圓弧半徑： （3-15）
小鏈輪
由表9-4可得分度圓直徑： （3-16）
齒頂圓直徑：
齒根圓直徑：
齒高：
最大軸凸緣直徑：
由《機械設計》表9-4可得，齒寬：
齒側倒角：
齒側半徑：
齒全寬：
由《機械設計》表9-2可得：
齒側圓弧半徑：
鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強度。由于小鏈輪的輪齒嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受的沖擊也比較大，故小鏈輪應用較好的材料制造。即，材料45碳鋼正火處理。
鏈輪的潤滑，定期人工潤滑，用油壺或油刷定期在鏈條松邊內(nèi)，外連扳間隙中注油，每班注油一次。用油牌號為46,全損耗系統(tǒng)用油。
圖3-7 大鏈輪圖形
1.鏈輪轂 2.鏈齒 3.鍵槽
圖3-7 小鏈輪圖形
1.鏈輪轂 2.鏈齒 3.鍵槽
3.8覆土塊的設計
覆土塊由鐵鏈連接在懸架上，用來對開溝后的地面覆土壓平。覆土塊長度應比開溝寬度稍大，定為250mm，寬為150mm，厚為3mm。
圖3-8 覆土塊圖形
1.掛接點 2.覆土鐵塊
3.9十字軸式萬向聯(lián)軸器如下圖：
圖3-9
1、2半聯(lián)軸器，3圓錐銷4十字軸5銷釘6套筒7圓柱銷子
這種聯(lián)軸器可以允許兩軸間有較大的夾角（夾角a最大可以達到350-450），而且在機器運轉時夾角發(fā)生改變?nèi)钥烧鲃?；但當a過大時傳動效率會顯著降低。
3.10總體結構圖
圖3-9 總體結構圖
1牽引桿 2機架 3動力輸入軸 4大鏈輪 5肥箱 6撥刀滾筒 7旋耕刀 8出肥孔 9覆土板 10減速箱 11小鏈輪 12聯(lián)軸器 13大鏈輪 14小帶輪 15輪胎 16旋耕刀架 17帶輪殼 18輪轂 19過濾網(wǎng)
4設計小結
近年來，隨著產(chǎn)業(yè)結構的調整，由棉花種植結構，逐步發(fā)展為多種經(jīng)濟作物的種植結構。作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要投入品，肥料的機械化施用技術的發(fā)展， 尤為重要。
該果園小型施肥機的工作原理：拖拉機牽引施肥機工作時，開溝器入土工作，地輪轉動帶動主動鏈輪轉動，以鏈傳動的方式，將動力傳遞給被動鏈輪，從而帶動槽輪軸一起轉動，施肥箱中的顆粒肥料被排出，沿著出肥管施入地底。
4.1果園小型施肥機的保養(yǎng)
各班次作業(yè)結束，應及時清理機器上的泥土，雜草，并潤滑各部位，檢查機件的完好程度。
每季作業(yè)結束后，應認真清理種肥箱內(nèi)的種子，肥料及雜物。用水清洗，晾干后用蓋蓋嚴。
清理與土壤接觸的機件，除去上面粘著的泥土，并檢查機件是否變形，及時修復或更換，以保證下次工作的良好性。
施肥機長期存放時，應置于通風干燥的室內(nèi)，若必須放在室外存放，應選在地勢平坦較高處，并墊起蓋好，以防銹蝕、損壞。
4.2果園小型施肥機常見故障與排除
肥料成塊無法下落，堵塞出肥口。要在施肥前檢查肥料，及時打碎成塊的肥料。
排肥稀少不均?？赡苁遣圯啽欢氯?，或是槽輪調節(jié)不當。應及時檢查槽輪的輪槽，以及槽輪的位置，及時疏通和正確調節(jié)。
施肥過深或過淺。開溝器入土太淺或太深，開溝器高度或限深輪高度不合適，要及時調整開溝器的高度和限深輪的高度。
果園小型施肥機械作業(yè)注意事項：1．用施肥機施化肥時，必須對準作業(yè)行，以免錯行及傷到作物的根。
隨時注意肥箱中肥料和各排肥口的下肥情況，一旦發(fā)現(xiàn)肥箱內(nèi)架空或排肥管有堵塞現(xiàn)象，應立即停機排除。
注意觀察肥箱中肥料。發(fā)現(xiàn)不能滿足一個行程的排肥量要及時添加，以免耽誤時間，影響施肥效率。
轉移地塊爬坡時。農(nóng)具不宜升得太高若裝滿肥料上坡出現(xiàn)嚴重翹頭時，要在動力機前面加些配重，或讓農(nóng)具在前，動力機在后，倒檔爬坡。
夜間作業(yè)，要在白天觀察好地塊，對有溝，或有障礙物的地方，要做好標記，保證安全，要仔細檢查前后燈光是否完好可靠，亮度適宜。
4.3果園小型施肥機作業(yè)的準備
檢查。檢查施肥機械連接部件是否緊固，潤滑是否良好，轉動部分是否靈活，檢查傳動機的鏈條，鏈輪是否在同一平面內(nèi)，鏈條是否松動滑脫等。
傳動系統(tǒng)的調整。采用地輪傳遞動力時，使開溝器進人正常的工作狀態(tài)，并達到預定耕深。然后停機調整地輪高度，使地輪下緣緊靠未耕的地面上，再向下調整3～5厘米，以保證限深作用和可靠的動力傳動。
檢查調整排肥量。一是加入化肥、數(shù)量不少于肥箱容量的四分之一。二是將施肥機械架起，使機架處于水平狀態(tài)，按相當于常規(guī)作業(yè)速度的轉速轉動地輪。其回轉圈數(shù)按相當于行進長度50米折算而定。三是轉動地輪時，通過各傳動機構使槽輪排肥，并在各下肥口處接下肥料、稱重，以調節(jié)排肥量。四是核查計算后，如不符合農(nóng)藝要求，要按說明書上的調整方法重新進行調整[18]。
總 結
通過本次畢業(yè)設計，我深深體會到做出一個設計成果的不易，了解了自己在以前學習中的不足，比如許多知識都比較陌生，有些都已經(jīng)忘了。與此同時也感到自己在知識的運用上也不夠靈活，而且總體感不夠清晰，由此深刻認識到學習的重要性以及自己學習過程中側重面的不對，具體總結起來有以下幾點：
(1)在初定方案過程中，由于自己所見實物過少，零部件的尺寸不能確定，許多都是在詢問與比劃中得到的結果，因此有些尺寸在實際應用中可能存在較大的偏差。對于計算部分，由于本設計是靠地輪傳動施肥，所以設計大都是靠自己參照實際生產(chǎn)定的尺寸，沒有確切的數(shù)據(jù)可以用于查詢。對于其中零部件的基本尺寸，結果與實際生產(chǎn)加工肯定存在著偏差，具體應根據(jù)實際生產(chǎn)來定。
(2)在該果園小型施肥機的總體結構設計上，由于時間所限，該施肥機的結構過于簡單，某些地方的裝配可能也存在問題，而且總體的確定也比較麻煩。個別零部件單獨設計較為簡單直觀，而裝配時問題都出來了，費了許多時間用于裝配圖的設計
(3)在本設計的進行過程中，由于所處環(huán)境所限，沒有形成一個系統(tǒng)的時間安排，每天做的有限，以后再做時好多都要從頭開始想起，比較浪費時間。
總的來說，通過這次畢業(yè)設計，自己的收獲很大，也讓自己認識到在平時的學習中的錯誤。比如學習時認為不是重要的就沒用心去深究，總是認為許多知識學了也用不到，只要能有所了解就好，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)自己錯了。通過這次設計，我感到自己的知識面很窄，對實際的機械見的太少，對理論知識掌握得也不夠，在設計時，經(jīng)常會被一些問題卡住。由于工作量大和時間緊的關系，本次設計肯定存在很多問題。
致 謝
這次畢業(yè)設計終于完成了，通過這次設計，我感慨很多。首先要感謝我的母校---塔里木大學，感謝母校給我們學習的平臺，感謝各位老師對我的辛勤教育，教會我們學習和做人。有了這次畢業(yè)設計等于我將以前學到的各種知識又重新學習了一遍，知道了學習的側重點與學習心態(tài)的重要性。同時，我更應該感謝我的指導老師王偉老師，有了王老師的耐心指導，我才能順利地完成了畢業(yè)設計。在此，我要深深地感謝王老師，給予我的耐心的指導和幫助。因為我們在實習的緣故，設計只能在晚上和星期天才有時間做，所以在整個設計的過程中，我都是在晚上和星期天請教老師，每次他都耐心的指導，幫我解決了一個個難題。這讓我非常感動，體現(xiàn)了王老師對工作的高度責任心和對學生的深切關懷。
對于這次畢業(yè)設計，由于時間緊張和我所學知識有限的緣故，使這次畢業(yè)設計無法達到最完美的效果，其中肯定存在許多問題。但是，這次畢業(yè)設計啟發(fā)了我的創(chuàng)造思維，提高了我的動手能力和實際觀察能力，同時，也讓我不得不把學過的理論知識又重新復習了一遍。這都是平時我肯定沒有機會去實現(xiàn)的工作，這次設計讓我感慨頗多，也收獲頗多。通過這次設計，為我以后的學習和工作都敲響了警鐘，也為我以后的學習和工作建立了正確的方法和方向。
最后，再一次衷心的感謝母校能夠給予我的這次機會，使我能將所學理論知識與實踐相結合；再一次感謝指導我的所有老師和教授我知識的所有老師，你們傳授的知識使我受用一生，你們的恩情我會銘記一生。
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