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小麥中期施肥噴藥機(jī)的設(shè)計
李超1 范修文1
(1. 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）
摘要：農(nóng)作物在生長過程中對養(yǎng)分的需求呈現(xiàn)先增長后下降的趨勢,在生長旺盛期對養(yǎng)分的需求量最大。為滿足農(nóng)作物在營養(yǎng)最大效率期對養(yǎng)分的需求,往往需對其進(jìn)行追肥,適時追肥是提高農(nóng)作物產(chǎn)量的一個重要措施。為提高作業(yè)效率和精度,減輕人工勞動強(qiáng)度,機(jī)械化追肥是農(nóng)業(yè)機(jī)械研究的熱點(diǎn)之一。為此,綜述了我國在追肥施布機(jī)械及技術(shù)上的進(jìn)展,并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。
前言當(dāng)前,小麥種植實行無埂無渠大平播噴灌,從而增加播種面積20%,提高小麥產(chǎn)量20～30%。但是,無埂無渠大平播帶來了人工在撒肥、運(yùn)肥當(dāng)中踩踏小麥及撒肥不勻等問題。市場上的噴藥機(jī)裝置普遍存在，因此，其設(shè)計必須綜合各個施肥機(jī)的特點(diǎn)而設(shè)計一個更具有功能性的施肥機(jī)；在噴藥裝置的方面可以通過各種因素來考慮設(shè)計出適合小麥生長發(fā)育所需要的機(jī)械。
本文設(shè)計的小麥中期施肥噴藥機(jī)是小麥的一種常用機(jī)械設(shè)備。可以提高小麥生長過程中人力和物力資源的利用率，同時也提高了勞動生產(chǎn)率。本課題設(shè)計的主要內(nèi)容是小麥中期施肥噴藥機(jī)的設(shè)計。主要通過對原始數(shù)據(jù)的分析、方案的論證比較與選擇，完成了機(jī)械的總體設(shè)計，施肥噴藥的原理的設(shè)計，分離裝置的設(shè)計以及傳動方案的選擇等內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上對小麥中期施肥噴藥機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸，使本方案有了初步的設(shè)計應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞：施肥機(jī)；噴藥機(jī)；小麥；
0引言
小麥中期施肥噴藥機(jī)的設(shè)計是目前國家重點(diǎn)研究的小麥保產(chǎn)豐收問題。不僅有利于保護(hù)耕地,減少粉塵污染，而且小麥中期施肥噴藥機(jī)功能多，一次性完成噴藥、化肥的合理施肥，具有減少作業(yè)程序，省工省力，節(jié)本增效，提高化肥利用率，保護(hù)環(huán)境，抑制沙塵暴，增產(chǎn)糧食等優(yōu)點(diǎn)；但若機(jī)具調(diào)整不好或操作不當(dāng)，不但能造成糧食減產(chǎn)而且給今后推廣工作也帶來一定的困難。因此，小麥中期施肥噴藥機(jī)的設(shè)計使用與調(diào)整，對大力推廣保護(hù)性耕作技術(shù)有著十分重要的意義。
小麥中期施肥噴藥機(jī)是小麥的一種常用機(jī)械設(shè)備。可以提高小麥生長過程中人力和物力資源的利用率，同時也提高了勞動生產(chǎn)率。本課題設(shè)計的主要內(nèi)容是小麥中期施肥噴藥機(jī)的設(shè)計。主要通過對原始數(shù)據(jù)的分析、方案的論證比較與選擇，完成了機(jī)械的總體設(shè)計，施肥噴藥的原理的設(shè)計，分離裝置的設(shè)計以及傳動方案的選擇等內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上對小麥中期施肥噴藥機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸，使本方案有了初步的設(shè)計應(yīng)用價值。為滿足農(nóng)作物在營養(yǎng)最大效率期對養(yǎng)分的需求,往往需對其進(jìn)行追肥,適時追肥是提高農(nóng)作物產(chǎn)量的一個重要措施。為提高作業(yè)效率和精度,減輕人工勞動強(qiáng)度,機(jī)械化追肥是農(nóng)業(yè)機(jī)械研究的熱點(diǎn)之一。為此,綜述了我國在追肥施布機(jī)械及技術(shù)上的進(jìn)展,并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。
1總體設(shè)計思路
施肥機(jī)動力源于一部分來自于拖拉機(jī)一部來自于電動機(jī)帶動，噴藥機(jī)的氣壓來自于拖拉機(jī)自身所攜帶的氣泵；施肥機(jī)的傳動裝置的鏈接有鏈連接和皮帶連接，化肥的下肥速度，而噴藥機(jī)的需要一個壓力控制合理控制噴藥速率。
（1）選擇合適動力傳遞方式，設(shè)計離合裝置、曲柄搖桿裝置和傳動裝置；
（2）運(yùn)用Auto CAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖；
（3）利用有限元分析和Solidworks進(jìn)行虛擬樣機(jī)設(shè)計，完成整機(jī)各零部件的三維建模。
1.1設(shè)計原理
在現(xiàn)階段，人們對肥料施用存在正負(fù)兩方面作用有了更加深刻的認(rèn)識：肥料既是作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，又是潛在的環(huán)境污染因子，不合理施肥就會 污染環(huán)境。施肥既要考慮各種養(yǎng)分的資源特征，又要考慮多種養(yǎng)分資源的綜合管理、養(yǎng)分供應(yīng)和需求以及施肥與其他技術(shù)的結(jié)合。小麥?zhǔn)┓蕠娝帣C(jī)所存在的原理：
（1）研究過程中在做到連動過程中，選取不同的連接件，所要達(dá)到的壽命、磨損都要通過計算。需要大量的數(shù)據(jù)分析。
（2）選取懸掛的方式，要結(jié)合實際的情況擇優(yōu)選擇。拖拉機(jī)的馬力機(jī)器的自身問題都要考慮在內(nèi)以及自身重量。
（3) 重的環(huán)境污染。過多施用的肥料不僅造成了對地表水和地下水的持續(xù)污染，還增加了農(nóng)業(yè)產(chǎn)品中有毒物質(zhì)的殘留，出現(xiàn)了地表水富營養(yǎng)化，地下水和蔬菜中硝態(tài)氮含量超標(biāo)等問題，化肥尤其是氮肥已成為主要的環(huán)境污染源之一。這同時也給農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來很大危害。隨著環(huán)境問題日益受到重視，如何在保證作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的同時提高氮肥的利用率。
（4）近年來，我國氮肥的消費(fèi)量和作物的產(chǎn)量都在逐年增加，但是投入和產(chǎn)出極不相稱。
1.2設(shè)計總體結(jié)構(gòu)
1.撥肥輪 2.藥箱 3.施肥輪 4.肥箱 5.拖肥架 6.撒肥裝置 7.下肥孔 8.鏈條盒 9.前輪胎 10.噴藥桿 11.噴藥架 12.噴藥嘴 13.撐桿 14后輪胎 15.后軸 16.皮帶輪
圖1-1 小麥中期施肥噴藥機(jī)二維整體圖
2.1電動機(jī)的選擇
步進(jìn)電動機(jī)三種工作方式：
（1）三相單三拍控制方式：由于每次只有一相繞組通電，在切換瞬間將失去自鎖轉(zhuǎn)矩失步，另外，只有一相繞組通電，易在平衡位置附近產(chǎn)生震蕩，穩(wěn)定性不佳。在實際應(yīng)用中不采用單三拍工作方式。
（2）三相雙三拍控制方式：由于雙三拍控制每次有二相繞組通電，而且切換時總保持一相繞組通電，所以工作比較穩(wěn)定。
（3）三相單六拍控制方式：比三相雙三拍控制方式步距角小一半，因而精度更高，且裝換過程中始終保持有一個繞組通電，工作穩(wěn)定因此這種方式被大量采用。
本設(shè)計選擇第三種工作方式的電動機(jī)，穩(wěn)定輸出。
電動機(jī)選擇的計算過程：
選擇電動機(jī)的功率
卷筒所需要的有效功率：
電動機(jī)所需要的功率：
確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速：
電動機(jī)的過載校核：
電動機(jī)的靜功率：
( 最大起升載荷)
可以得出：
所以選擇YEJ180M-4B5型號電動機(jī)滿求。
3總結(jié)
此次設(shè)計的任務(wù)是完成全小麥中期施肥噴藥機(jī)的設(shè)計。這是我們在大學(xué)期間所進(jìn)行的一次非常全面的設(shè)計，為自己在大學(xué)四年所學(xué)習(xí)知識的全面總結(jié)和鞏固，使我們初步了解和掌握做設(shè)計的基本步驟、基本方法，通過本環(huán)節(jié)把我們在大學(xué)期間所學(xué)課程中所獲得的理論知識在設(shè)計實踐中加以綜合運(yùn)用，把大學(xué)四年來所學(xué)的知識貫穿起來，使理論知識和生產(chǎn)實踐密切的結(jié)合起來，為我將來的實際工作打下了堅實的基礎(chǔ)。
這是一個非常全面而系統(tǒng)的設(shè)計題目，非常鍛煉人。從方案的論證到最終的設(shè)計，涉及的領(lǐng)域包括：機(jī)械制圖，機(jī)械原理，工程材料，機(jī)械設(shè)計等等。通過設(shè)計實踐，提高我計算、制圖能力；使我們能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料、計算圖表、手冊、圖集、規(guī)范，熟悉有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械方面知識得到系統(tǒng)的鞏固和提升。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的同時，我還學(xué)到了許多新的知識，如Solidworks，CAD2007的使用和WORD、POWERPOINT等軟件的應(yīng)用。
我深刻的認(rèn)識到，要想成為一名合格的工程設(shè)計人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)該具有更加淵博的知識，如應(yīng)該對計算機(jī)應(yīng)用，農(nóng)產(chǎn)品的特性，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀等各個方面能力進(jìn)行加強(qiáng)。
在設(shè)計過程中也曾遇到很多的問題，但通過查閱相關(guān)的書籍、手冊以及老師的精心指導(dǎo)，都得到了解決，設(shè)計過程基本順利完成。
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