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塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 中期檢查記錄表 2016 年 4 月 18 日 學(xué)生姓名 姚歡歡 班級 農(nóng)機(jī) 16 4 班 課題名稱 小型有機(jī)液肥施肥機(jī)的設(shè)計(jì) 課題完成進(jìn)度 學(xué)生自述 1 三維圖已經(jīng)基本完成 2 二維圖用 solidworks 軟件導(dǎo)出尚未開始修改 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書已經(jīng)開始 已將部分裝置的設(shè)計(jì)寫出 存在的問題及整改措施 學(xué)生自述 1 三維圖中分配器出口處的施肥管分管沒有畫出 后期需要將其補(bǔ)充完 整 2 由于二維圖是用三維軟件導(dǎo)出 存在一定的問題 后期需要進(jìn)行仔細(xì) 的修改 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書不全 缺少計(jì)算和參考文獻(xiàn) 后期需要繼續(xù)完成 指導(dǎo)教師意見 課題進(jìn)展情況 優(yōu)缺點(diǎn) 整改措施等 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 學(xué)院意見 負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 任務(wù)書 學(xué)院 機(jī)械電氣工程學(xué)院 班級 農(nóng)機(jī) 16 4 學(xué)生姓名 姚歡歡 學(xué)號(hào) 8031212401 課題名稱 小型有機(jī)液肥施肥機(jī)的設(shè)計(jì) 起止時(shí)間 2015 年 10 月 15 日 2016 年 05 月 28 日 共 14 周 指導(dǎo)教師 馬少輝 職稱 副教授 課題內(nèi)容 設(shè)計(jì)一種與牽引式沼渣沼液采運(yùn)罐車配套使用的流狀有機(jī)肥施肥機(jī)械 并對其關(guān)鍵部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 擬定工作進(jìn)度 以周為單位 2015 年 11 月 5 日 11 月 25 日 查閱相關(guān)資料 文獻(xiàn) 撰寫開題報(bào)告 2015 年 11 月 26 日 2016 年 1 月 20 日 完成機(jī)器草圖設(shè)計(jì) 2016 年 1 月 21 日 4 月 17 日 繪制機(jī)器各零件圖 2016 年 4 月 18 日 中期檢查 2016 年 4 月 19 日 5 月 9 日 完成各零件圖 裝配圖 撰寫設(shè)計(jì)說明書 2016 年 5 月 10 日 審閱畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料 2016 年 5 月 11 日 5 月 24 日 修改設(shè)計(jì) 準(zhǔn)備答辯 主要參考文獻(xiàn) 1 王金峰 王金武 深施型液態(tài)施肥分配器的優(yōu)化設(shè)計(jì) C 紀(jì)念中國農(nóng)業(yè) 工程學(xué)會(huì)成立 30 周年暨中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì) 2009 年學(xué)術(shù)年會(huì) CSAE 2009 論 文集 2 熊棣文 熊偉 一種沼液管道施肥裝置 P CN 200810009436 0 2008 8 13 3 錢曉華 美國肥料科技現(xiàn)狀及其對我們的啟示 J 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 1999 5 1 16 17 4 馮金龍 液體施肥裝置施肥機(jī)理的試驗(yàn)研究 D 哈爾濱 東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2007 5 王家俊 胡瑞 劉建宏 俄羅斯沼氣技術(shù)發(fā)展動(dòng)向 J 中國沼氣 1998 16 1 49 50 6 趙曉霞 土壤鎮(zhèn)壓簡述 J 農(nóng)業(yè)工程 2013 3 1 21 22 7 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 上冊 中國農(nóng)業(yè)科學(xué) 技術(shù)出版社 2007 373 384 8 馮元琦 美國高濃度液體肥料 無水液氨 J 化肥設(shè)計(jì) 2001 39 1 59 60 9 郜玉環(huán) 張昌愛 董建軍 沼渣沼液的肥用研究進(jìn)展 J 山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2011 6 71 75 10 李文哲 徐名漢 李晶宇 畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用技術(shù)發(fā)展分析 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 2013 5 Vol 44 No5 135 142 11 張璐 深松鏟降阻技術(shù)研究 吉林大學(xué) 2013 6 12 W R 吉爾 G E 范德伯奇 耕作和牽引土壤動(dòng)力學(xué) M 北京 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社 1983 13 王兆亮 李建橋 張銳 起壟鏟仿生設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究 C 中國農(nóng)業(yè)機(jī) 械學(xué)會(huì) 2008 年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集 任務(wù)下達(dá)人 簽字 年 月 日 任務(wù)接受人意見 任務(wù)接受人簽名 年 月 日 注 1 此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫 任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師 2 此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開始前一周下達(dá)給學(xué)生本人 3 此任務(wù)書一式三份 一份留學(xué)院存檔 一份學(xué)生本人留存 一份指導(dǎo)教師留存 小型有機(jī)液肥施肥機(jī)的設(shè)計(jì) 姚歡歡 1 馬少輝 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 能源是人類社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ) 也是人們從事生產(chǎn)活動(dòng)中的重要基礎(chǔ) 在城市化 工業(yè)化 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化等諸多方面 都起著決定性的作用 沼氣工程能利用排泄物 秸稈 餐廚垃圾等廢棄 物生產(chǎn)沼氣等清潔能源 變廢為寶 對于我國的能源需求 農(nóng)村生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式都有重 要的作用 但是 沼氣工程還產(chǎn)生大量的沼液沼渣 如果不將其合理處理將導(dǎo)致二次污染 于此同時(shí) 沼 液沼渣也是一種很好的有機(jī)液肥 能夠有效改善土壤生態(tài)環(huán)境 提供土壤肥力狀況 提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)等 沼液的施肥具有連續(xù) 量大的特點(diǎn) 因此需要結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械化的技術(shù)手段設(shè)計(jì)出進(jìn)行沼液沼渣田間暗灌施 肥機(jī)械 關(guān)鍵詞 沼液沼渣 有機(jī)液肥 施肥機(jī) 防堵分配器 液肥箱 中圖分類號(hào) TD451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 0 引言 我國農(nóng)業(yè)資源豐富 每年會(huì)產(chǎn)生大量的 生物質(zhì)廢棄物 農(nóng)業(yè)秸稈每年生產(chǎn)量超過 600 萬噸 其中可以視為能源用途的約 350 萬噸 且農(nóng)村普遍存在 五亂 現(xiàn)象 1 近 年我國能源分布不均衡 煤炭運(yùn)輸緊張 能 源生產(chǎn)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)矛盾突出 能源消耗產(chǎn)業(yè) 結(jié)構(gòu)不合理 工業(yè)部門所占比重偏高 結(jié)構(gòu) 性污染等問題 傳統(tǒng)的化石能源已經(jīng)造成嚴(yán) 重的環(huán)境污染和生態(tài)失衡 因此 切實(shí)解決 能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)兩大問題迫在眉睫 為 緩解能源需求的壓力 兼顧經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境 保護(hù) 能源格局的更新 開發(fā)無污染 可再 生的新能源與能源轉(zhuǎn)化技術(shù)是科技界的當(dāng)務(wù) 之急 有機(jī)液肥具有混合均勻 配方容易調(diào)整 可添加其他農(nóng)用化學(xué)品 生產(chǎn)成本低 能耗 低等許多優(yōu)點(diǎn) 因此已經(jīng)有許多國家開始通 過農(nóng)作物灌溉系統(tǒng)對有機(jī)液肥進(jìn)行使用 2 在北美有機(jī)液肥消費(fèi)量在國際上達(dá)到第一 西歐達(dá)到第二 據(jù)檢測 通常農(nóng)戶使用的堆肥中的含氮 量比沼液沼渣低 40 60 含磷量比沼液 沼渣低 40 50 含鉀比沼液沼渣低 80 90 作物利用率比沼液沼渣低 10 20 數(shù)據(jù)表明 沼液沼渣作為肥料 應(yīng)用極具價(jià)值 隨著沼氣工業(yè)的迅速發(fā)展 沼氣的加工 和利用成為迫切需要解決的問題 如果沼液 沼渣處理不當(dāng) 對沼氣工程正常運(yùn)行造成影 響的同時(shí) 還會(huì)形二次污染 4 當(dāng)今多數(shù)選 用濕法厭氧發(fā)酵的沼氣工程都以畜禽糞便混 入些許秸稈為原料 該原料在厭氧發(fā)酵過程中 所產(chǎn)生氣體的主要成分份 CH4 和 CO2 剩余 營養(yǎng)成分包括 N P K 及各種礦質(zhì)均未損壞 而且微生物孕育繁殖 新陳代謝和分解均會(huì) 釋放出許多有機(jī) 無機(jī)酸鹽等可溶性產(chǎn)品 同時(shí)大量繁殖的細(xì)菌死亡后釋放出各種生物 活性物質(zhì) 包括生長素 維生素 核苷酸等 所以經(jīng)厭氧發(fā)酵后的沼液沼渣的植物營養(yǎng)有 增無減 1 總體設(shè)計(jì)思路 本設(shè)計(jì)根據(jù)一般沼氣工程對沼液沼渣的 處置 和生態(tài)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)對有機(jī)液肥利用的需 要 研發(fā)出一種有機(jī)液肥施肥機(jī)械 該機(jī)械 可實(shí)現(xiàn)五壟同時(shí)施肥 具有有機(jī)液肥田間深 松 暗罐 起壟和鎮(zhèn)壓等多項(xiàng)功能 使田間 施肥作業(yè)更加省時(shí) 高效 該機(jī)械的設(shè)計(jì)和 推廣可以有效解決沼液沼渣肥料化利用的最 后一公里問題 具有重要的現(xiàn)實(shí)意義 1 1 設(shè)計(jì)原理 施肥機(jī)具可以根據(jù)作業(yè)地長度 面積等 因素選擇采用在機(jī)架上方安裝肥箱架和肥箱 直接由拖拉機(jī)牽引進(jìn)行施肥作業(yè) 也可以采 用三點(diǎn)懸掛的方式安裝在沼液罐車后面 液 肥罐內(nèi)部的高壓泵將沼液沼渣從液肥罐輸送 到閥門所在的總管 本文采用防堵分配器對 液肥進(jìn)行分配 再由分配器出口將沼液沼渣 從閥門輸送到施肥鏟管內(nèi) 施肥完成后進(jìn)行 起壟和鎮(zhèn)壓 分配器同時(shí)還具有防堵作用 能保證有機(jī)液肥施肥的均勻性和穩(wěn)性定 通 過壟作施肥和其他不同施肥深度的要求分別 設(shè)計(jì)了四種不同類型的施肥鏟 深松型 開 溝器型 雙翼型 鼠道型 能適應(yīng)不同的壟 作要求 壟作施肥能將沼液沼渣完全的覆蓋 有效地減少肥料揮發(fā)和臭氣污染 保留土壤 水分和消減風(fēng)蝕可以利用土壤鎮(zhèn)壓 14 通過 鎮(zhèn)壓彈簧來調(diào)節(jié)鎮(zhèn)壓力 1 2 設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu) 如上所述本施肥機(jī)械主要包括施肥裝置 和肥箱兩大部分 其中施肥裝置如圖 2 1 所 示 主要由機(jī)架 施肥裝置 起壟裝置 鎮(zhèn) 壓裝置 防堵分配器 行走裝置及輸送管組 成 肥箱下方有用于控制流量的閥門和防堵 分配器連接 1 主架 2 起壟裝置 3 鎮(zhèn)壓裝置 4 控流閥門 5 分配器 6 液肥箱 7 肥箱支架 8 施肥鏟 9 行走裝置 圖 1 施肥機(jī)具整機(jī)結(jié)構(gòu)圖 2 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) 2 1 旋轉(zhuǎn)葉片的設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)葉片由防堵葉片和葉片導(dǎo)桿焊接而 成 在分配器中防堵葉片的主要作用是阻擋 液態(tài)有機(jī)肥料流入各分管中 該分配器共有 四個(gè)防堵葉片均勻等距地分配在直徑為 520mm 的圓周上 在隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的過程中四 個(gè)防堵葉片間斷性地對出料口進(jìn)行封堵 從 而在分管內(nèi)產(chǎn)生脈沖高壓 沖擊發(fā)生局部阻 力的部位 葉片上連接有葉片導(dǎo)桿 通過導(dǎo) 桿與轉(zhuǎn)子鏈接 本文將葉片前端設(shè)計(jì)為與徑 向成一定傾斜角度 同時(shí) 葉片前端設(shè)計(jì)成 刀刃狀 這樣不僅可以減緩葉片在旋轉(zhuǎn)過程 中所受到的液體阻力 還可以清理分液器殼 體底部在上一次工作后殘留下來的淤泥 2 2 轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)子的主要作用是與葉片導(dǎo)桿鏈接帶動(dòng) 旋轉(zhuǎn)葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)子四周均勻分配著四 個(gè)彈簧腔 當(dāng)旋轉(zhuǎn)葉片遇到硬質(zhì)顆粒物的情 況時(shí) 防堵葉片隨著葉片導(dǎo)桿壓縮彈簧而在 彈簧腔內(nèi)滑動(dòng) 為了阻礙液體填滿彈簧內(nèi)腔 而導(dǎo)致彈簧固化 在彈簧腔封口處加密封墊 圈 并且在彈簧腔根部開一個(gè)通氣孔 通氣 孔使彈簧腔與外界相通 這樣既確保了彈簧 的可壓縮性 又確保了液態(tài)肥料不能進(jìn)入彈 簧腔 轉(zhuǎn)子中心處是一個(gè)正六邊形的鍵槽 與主軸配合 2 3 錐架的設(shè)計(jì) 錐架的結(jié)構(gòu)圖如圖 4 13 所示 錐架底 部圓面直徑為 350mm 錐架高度為 225mm 為了減輕錐架的重量 將其設(shè)計(jì)成中空結(jié)構(gòu) 錐架與轉(zhuǎn)子固定在一起 隨轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)液態(tài)肥料從進(jìn)料口進(jìn)入分液器后首先沖擊 錐架 由于錐架旋轉(zhuǎn) 液態(tài)肥料在離心力的 作用下被甩向分液器殼體內(nèi)壁 這樣既緩解 了液態(tài)肥料對轉(zhuǎn)子的直接沖擊 影響分液器 工作的穩(wěn)定性 又可以將沼液沼渣中的泥塊 兒甩向器壁有利于泥塊溶于液體中 2 4 防堵分配器 防堵分配器主要作用是對有機(jī)液肥料進(jìn) 行均勻穩(wěn)定的分配 但由于類似沼液沼渣這 樣的有機(jī)液肥具有粘性大 雜質(zhì)多等特點(diǎn) 流狀肥料在分配管路中很容易發(fā)生堵塞 為 解決這一問題 本文設(shè)計(jì)了一種具有沖刷管 壁 減緩沖擊 避讓顆粒體等功能的分配器 1 沖刷管壁 液壓馬達(dá)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 封堵葉片在隨 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)間斷性地對出料口進(jìn)行封堵 使有機(jī)液肥間斷性地流入分管 從而形成脈 沖高壓 沖刷管壁 實(shí)現(xiàn)防堵功能 2 減緩沖擊 當(dāng)有機(jī)液肥從主管注入分配器后首先會(huì) 沖擊錐架 由于錐架隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 會(huì)對肥料 產(chǎn)生離心力 肥料在離心力的作用下被甩向 內(nèi)壁 從而減緩了肥料的沖擊 避免了肥料 直接沖擊轉(zhuǎn)子 影響肥料的均勻穩(wěn)定分配 3 避讓顆粒體 本文將旋轉(zhuǎn)葉片的前端設(shè)計(jì)成具有一定 傾斜角度 當(dāng)葉片與硬質(zhì)物體發(fā)生碰撞時(shí)硬 質(zhì)物體對葉片的擠壓力會(huì)產(chǎn)生徑向分力 從 而使導(dǎo)桿末端壓縮彈簧完成避讓 3 總結(jié) 本文綜合研究分析國內(nèi)外有機(jī)液肥施肥 機(jī)的研究現(xiàn)狀 針對我國沼氣工程的快速發(fā) 展但對其產(chǎn)生的廢棄物的利用情況不佳的現(xiàn) 狀 研究設(shè)計(jì)了一種可一次性行走完成開溝 松土 施肥 起壟 鎮(zhèn)壓等多個(gè)功能的有機(jī) 液肥施肥機(jī) 對其整機(jī)及管件部件進(jìn)行了系 統(tǒng)的理論分析 得到以下結(jié)論 1 本文設(shè)計(jì)了能夠同時(shí)完成開溝 松土 施肥 起壟 覆土鎮(zhèn)壓等作業(yè)的有機(jī)液肥施 肥機(jī) 并采用 solidworks 進(jìn)行三維建模 2 本文針對有機(jī)液肥料因粘稠而容易堵塞 分配管路設(shè)計(jì)了防堵分配器 該分配器利用 旋轉(zhuǎn)葉片間斷性地對流狀肥料輸出口進(jìn)行封 堵 在分管口處產(chǎn)生脈沖高壓 從而對出料 口內(nèi)壁的沉積物進(jìn)行沖擊 清理 該分配器 能夠很好的實(shí)現(xiàn)防堵功能 參考文獻(xiàn) 1 陳大為 治 五亂 現(xiàn)象 建美麗村莊 N 中國 環(huán)境報(bào) 2013 8 9 002 2 張承林 液體肥料發(fā)展?jié)摿薮?N 河南科技報(bào) 2013 8 13 B01 3 馮元琦 美國高濃度液體肥料 無水液氨 J 化 肥設(shè)計(jì) 2001 39 1 59 60 4 郜玉環(huán) 張昌愛 董建軍 沼渣沼液的肥用研 究進(jìn)展 J 山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2011 6 71 75 5 李文哲 徐名漢 李晶宇 畜禽養(yǎng)殖廢棄物資 源化利用技術(shù)發(fā)展分析 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 2013 5 Vol 44 No5 135 142 6 王金峰 王金武 深施型液態(tài)施肥分配器的優(yōu) 化設(shè)計(jì) C 紀(jì)念中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)成立 30 周年暨中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì) 2009 年學(xué)術(shù)年會(huì) CSAE 2009 論文集 7 熊棣文 熊偉 一種沼液管道施肥裝置 P CN 200810009436 0 2008 8 13 8 錢曉華 美國肥料科技現(xiàn)狀及其對我們的啟示 J 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 1999 5 1 16 17 9 馮金龍 液體施肥裝置施肥機(jī)理的試驗(yàn)研究 D 哈爾濱 東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2007 10 王家俊 胡瑞 劉建宏 俄羅斯沼氣技術(shù)發(fā)展 動(dòng)向 J 中國沼氣 1998 16 1 49 50 11 趙曉霞 土壤鎮(zhèn)壓簡述 J 農(nóng)業(yè)工程 2013 3 1 21 22 12 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手 冊 上冊 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社 2007 373 384 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 開題報(bào)告 課題名稱 小型有機(jī)液肥施肥機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 姚歡歡 學(xué) 號(hào) 8031212401 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級 16 4 指導(dǎo)教師 馬少輝 起止時(shí)間 2015 11 5 2016 05 24 機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制 填 表 說 明 一 學(xué)生撰寫 開題報(bào)告 應(yīng)包含的內(nèi)容 1 本課題來源及研究的目的和意義 2 本課題所涉及的問題在國內(nèi) 外 研究現(xiàn)狀及分析 3 對課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 4 本課題需要重點(diǎn)研究的 關(guān)鍵的問題及解決的思路 5 完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法 6 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃 7 主要參考文獻(xiàn) 不少于 7 篇 二 本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 課題任務(wù)的學(xué)生在接到 畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 任務(wù)書 的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫完成 并交指導(dǎo)教師審 閱 三 開題報(bào)告要求手寫體 字?jǐn)?shù)在 3000 字以上 由學(xué)生在本報(bào)告冊 內(nèi)填寫 頁面不夠可自行添加 A4 紙張 四 每個(gè)畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 課題須提交開題報(bào)告一式三份 一份學(xué) 生本人留存 一份指導(dǎo)教師存閱 一份學(xué)生所在學(xué)院存檔 備檢備查 一 本題來源及研究的目的和意義 一 課題的來源 自選題 二 研究的目的 沼液沼渣是典型的流狀有機(jī)肥 作為沼氣發(fā)酵原料的人畜糞便和植物莖稈經(jīng)厭氧 發(fā)酵產(chǎn)生的腐熟純凈的沼液與沼渣 除含有豐富的有機(jī)質(zhì) 腐殖酸和速效氮 磷 鉀 外 還含有多種常量和微量元素 特別是動(dòng) 植物所需要的氨基酸含量十分豐富 這 些可溶性營養(yǎng)物質(zhì) 都可通過滲透作用被植物吸收利用 用作添加劑還可將飼料中不 易被動(dòng)物吸收的粗纖維等物分解成多種可溶性物質(zhì) 形成復(fù)合消化酶 這些酶能起到 催化劑的作用 促進(jìn)消化吸收和新陳代謝 加快畜禽的生長發(fā)育 三 研究的意義 沼液沼渣是一種很好的流狀有機(jī)肥料 對于改善土壤生態(tài)環(huán)境 提供土壤肥力狀 況 提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)等具有重要作用 沼液的施肥具有連續(xù) 量大的特點(diǎn) 因此需 要結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械化的技術(shù)手段設(shè)計(jì)出進(jìn)行沼液沼渣田間暗灌施肥機(jī)械 沼液沼渣既是 速效與遲效兼?zhèn)?速效多于遲效的有機(jī)肥 又是防治病蟲害的無污染 無殘毒 無抗 藥性的 生物農(nóng)藥 但由于沒有類似沼液沼渣這種流狀有機(jī)肥料的機(jī)械化施肥技術(shù) 和機(jī)械裝備 沼肥雖好卻很難施用于田間 所以針對大型沼氣工程對沼液沼渣的消納 以及生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)對流狀有機(jī)肥料利用的需求 小型有機(jī)肥施肥機(jī)械 具有流狀 肥料抽裝 運(yùn)輸以及田間深松 施肥 起壟以及鎮(zhèn)壓等功能 使田間施肥作業(yè)更加省 時(shí) 高效 二 本課題所涉及的問題在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 一 國內(nèi)現(xiàn)狀 我國沼氣事業(yè)發(fā)展迅速 尤其在大中型沼氣工程的建設(shè)中會(huì)產(chǎn)生大量的沼液 我國對沼液的利用方式主要有農(nóng)作物肥料 防病抑菌 沼液浸種 作為飼料添加劑等 幾個(gè)方面 雖然我國越來越重視沼肥的合理使用 但目前 我國在沼液沼渣等流狀有 機(jī)肥的利用方面與發(fā)達(dá)國家還有一定差距 差距的產(chǎn)生主要體現(xiàn)在流狀有機(jī)肥田間施 肥機(jī)械的不完善 我國在流狀有機(jī)肥的施肥過程中廣泛采用的施肥方式是噴灑施肥 這種施肥方式肥料的利用率低 且會(huì)對環(huán)境造成污染 近幾年我國沼氣產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展 人們已經(jīng)意識(shí)到沼液沼渣正確利用的重要性 二 國外現(xiàn)狀 國外沼液沼渣的田間施肥技術(shù)與裝備比較發(fā)達(dá) 如捷克 瑞典 澳大利亞 加拿 大 美國 比利時(shí) 俄羅斯等國都已對流狀有機(jī)肥高度重視并研制出較為成熟的流狀 有機(jī)肥施肥機(jī)械 大型沼氣工程都配有沼液沼渣運(yùn)輸與施肥機(jī)械 施肥方式主要有兩 種 一種是噴灑在耕地或草原的地表 另一種是耕地暗罐施肥 從而將沼氣工程 生 態(tài)農(nóng)業(yè) 有機(jī)栽培較為完美地結(jié)合在一起 三 對課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 1 對課題所涉及的任務(wù) 本課題將設(shè)計(jì)一種小型有機(jī)液肥施肥機(jī) 能實(shí)現(xiàn)對有機(jī)液肥的田間施肥作業(yè) 并 且要求該機(jī)具能達(dá)到以下幾點(diǎn)目標(biāo) 1 從液肥箱總管出來的沼液沼渣能均勻穩(wěn)定地送到各施肥鏟 且不容易堵塞 2 具有一定的施肥深度 滿足農(nóng)業(yè)對肥料的要求 施完肥后能將肥料完全覆蓋住 防止肥料中氨的揮發(fā)造成肥效下降以及由此帶來的臭氣污染和氨揮發(fā)造成的溫室效應(yīng) 3 農(nóng)具一次性行走能完成開溝 松土 施肥 起壟 鎮(zhèn)壓多個(gè)功能 減少罐車和 拖拉機(jī)進(jìn)出耕地的次數(shù) 同時(shí)要完成設(shè)計(jì)草圖的繪制 有二維圖和三維圖的設(shè)計(jì) 在制圖中要合理的顯示 出重要的零件并且去仿真運(yùn)動(dòng) 然后應(yīng)用相關(guān)資料和書籍對所設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算 2 對實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 對于草圖的繪制是應(yīng)用二維和三維軟件來完成 對于遇到的問題可以通過網(wǎng)絡(luò)和 各資料來解決問題 至于實(shí)物的設(shè)計(jì)是無法完成的 沒有零部件和應(yīng)有的條件 四 本課題需要重點(diǎn)研究的 關(guān)鍵的問題及解決的思路 一 本課題需要重點(diǎn)研究的問題 小型有機(jī)液肥施肥機(jī)械主要包括液肥箱和施肥裝置兩大部分 施肥裝置主要由機(jī) 架 開溝施肥鏟 起壟裝置 鎮(zhèn)壓裝置 分配器 行走裝置及輸送管組成 機(jī)架的主要作用是作為其他工作部件的載體 承受它們的重力作用 各工作部 件按照要求安裝在機(jī)架上 為保證每個(gè)部件都能夠發(fā)揮正常作用以及滿足運(yùn)輸?shù)囊?機(jī)架需要具有足夠的強(qiáng)度和剛度 限深輪具有支撐暗灌機(jī)重量 為其他工作部件傳遞動(dòng)力等作用 起壟器是農(nóng)田施肥機(jī)具中的一種重要的觸土部件 在壟作栽培作業(yè)中得到了非常 廣泛的應(yīng)用 鎮(zhèn)壓裝置不僅可以通過在起壟后的地表上形成緊密層防止緊密層下的土壤被吹透 還可以使土壤深處上升的氣態(tài)水在緊密層處凝結(jié)成液態(tài)水 起到了保存水分的作用 防堵分配器主要作用是對流狀有機(jī)肥料進(jìn)行均勻穩(wěn)定的分配 但由于類似沼液沼 渣這樣的流狀有機(jī)肥具有粘性大 雜質(zhì)多等特點(diǎn) 流狀肥料在分配管路中很容易發(fā)生 堵塞 其中關(guān)鍵問題有以下幾點(diǎn) 1 施肥機(jī)具與液肥箱的連接 2 輸肥管堵塞問題 3 液肥箱總管出來的沼液沼渣能否均勻穩(wěn)定地送到各施肥鏟的問題 4 施肥深度與施肥鏟的問題 二 關(guān)鍵問題解決思路 實(shí)際中通過對要施肥的土地進(jìn)行勘察 對不同的土地要設(shè)置不同的施肥量 施肥 機(jī)具采用三點(diǎn)懸掛的方式安裝在拖拉機(jī)后面 限于沼液出料壓力 應(yīng)采用分配器對總管的沼液進(jìn)行分配 再用分管接分配器出 口將沼液沼渣輸送到施肥鏟管內(nèi) 施肥完成后進(jìn)行起壟 鎮(zhèn)壓 分配器同時(shí)還有防堵 的作用 能保證流狀有機(jī)肥料施肥的均勻性和穩(wěn)性定 結(jié)合壟作施肥及不同施肥深度的要求分別采用了深松型 開溝器型 尖朝后型 鼠道型四種不同類型的施肥鏟 能適應(yīng)不同的壟作要求 壟作施肥能將沼液沼渣完全 的覆蓋 有效地減少肥料揮發(fā)和臭氣污染 五 完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法 所需工作條件 1 該課題內(nèi)容的參考文獻(xiàn) 2 實(shí)地考察已有機(jī)型的具體構(gòu)造 3 對所學(xué)的專業(yè)課程的理解與運(yùn)用 4 理解并清楚各個(gè)零部件的作用 5 對零件和實(shí)體運(yùn)用二維 三維圖還原 解決的辦法 1 到圖書館或中國知網(wǎng)查閱文獻(xiàn) 資料對所設(shè)計(jì)的課題進(jìn)行了解 2 設(shè)計(jì)各零部件 進(jìn)行組裝 進(jìn)行修改 3 通過大學(xué)里所學(xué)的專業(yè)知識(shí)計(jì)算各零部件所應(yīng)有的強(qiáng)度計(jì)算 4 用 CAD SolidWorks 進(jìn)行繪畫二維和三維的零部件和裝配圖 5 用三維軟件對所設(shè)計(jì)的機(jī)具進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真 六 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃 1 工作方案 1 設(shè)計(jì)其動(dòng)力裝置 2 對施肥機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì) 3 對輸肥管防堵裝置的設(shè)計(jì) 4 對其他零部件的設(shè)計(jì) 2 進(jìn)度計(jì)劃 1 2015 年 11 月 5 日 11 月 25 日 查閱相關(guān)資料 文獻(xiàn) 撰寫開題報(bào)告 2 2015 年 11 月 26 日 2016 年 1 月 20 日 完成機(jī)器草圖設(shè)計(jì) 3 2016 年 1 月 21 日 4 月 17 日 繪制機(jī)器各零件圖 4 2016 年 4 月 18 日 中期檢查 5 2016 年 4 月 19 日 5 月 9 日 完成各零件圖 裝配圖 撰寫設(shè)計(jì)說明書 6 2016 年 5 月 10 日 審閱畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料 7 2016 年 5 月 11 日 5 月 24 日 修改設(shè)計(jì) 準(zhǔn)備答辯 七 參考文獻(xiàn) 1 王金峰 王金武 深施型液態(tài)施肥分配器的優(yōu)化設(shè)計(jì) C 紀(jì)念中國農(nóng)業(yè)工程協(xié)會(huì)成 立 30 周年暨中國農(nóng)業(yè)工程協(xié)會(huì) 2009 年學(xué)術(shù)年會(huì) CSAE 2009 論文集 2 熊棣文 熊偉 一種沼液管道施肥裝置 P CN 200810009436 0 2008 8 13 3 錢曉華 美國肥料科技現(xiàn)狀及其對我們的啟示 J 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 1999 5 1 16 17 4 馮金龍 液體施肥裝置施肥機(jī)理的試驗(yàn)研究 D 哈爾濱 東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2007 5 王家俊 胡瑞 劉建宏 俄羅斯沼氣技術(shù)發(fā)展動(dòng)向 J 中國沼氣 1998 16 1 49 50 6 趙曉霞 土壤鎮(zhèn)壓簡述 J 農(nóng)業(yè)工程 2013 3 1 21 22 7 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 上冊 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版 社 2007 373 384 8 馮元琦 美國高濃度液體肥料 無水液氨 J 化肥設(shè)計(jì) 2001 39 1 59 60 9 郜玉環(huán) 張昌愛 董建軍 沼渣沼液的肥用研究進(jìn)展 J 山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2011 6 71 75 10 李文哲 徐名漢 李晶宇 畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用技術(shù)發(fā)展分析 J 農(nóng)業(yè)機(jī) 械學(xué)報(bào) 2013 5 Vol 44 No5 135 142 11 張璐 深松鏟降阻技術(shù)研究 吉林大學(xué) 2013 6 12 W R 吉爾 G E 范德伯奇 耕作和牽引土壤動(dòng)力學(xué) M 北京 中國農(nóng)業(yè) 機(jī)械出版社 1983 13 王兆亮 李建橋 張銳 起壟鏟仿生設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究 C 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì) 2008 年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集 學(xué)生簽名 年 月 日 指導(dǎo)教師審閱意見 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 小型有機(jī)液肥施肥機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 姚歡歡 學(xué) 號(hào) 8031212401 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級 16 4 指導(dǎo)老師 馬少輝 日 期 2016 05 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制 16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 前 言 能源是人類社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ) 也是人們從事生產(chǎn)活動(dòng)中的重要 基礎(chǔ) 在城市化 工業(yè)化 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化等諸多方面 都起著決定性的作用 沼氣工程能 利用排泄物 秸稈 餐廚垃圾等廢棄物生產(chǎn)沼氣等清潔能源 變廢為寶 對于我國的能 源需求 農(nóng)村生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式都有重要的作用 但是 沼氣工程還產(chǎn) 生大量的沼液沼渣 如果不將其合理處理將導(dǎo)致二次污染 于此同時(shí) 沼液沼渣也是一 種很好的有機(jī)液肥 能夠有效改善土壤生態(tài)環(huán)境 提供土壤肥力狀況 提高農(nóng)產(chǎn)品的品 質(zhì)等 沼液沼渣等有機(jī)液肥不同于傳統(tǒng)的液態(tài)肥 它具有較高的粘度同時(shí)可揮發(fā)產(chǎn)生污染 性氣體 因此需設(shè)計(jì)一種既具有防堵功能又具有減少揮發(fā)的施肥機(jī) 本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)出有機(jī)液肥田間施肥機(jī)械 該施肥機(jī)械可以一次性完成開溝 施肥 起 壟 鎮(zhèn)壓等作業(yè) 同時(shí)對該施肥機(jī)械的主要部件的設(shè)計(jì)原理 功用等做了分析 首先分 別設(shè)計(jì)出主機(jī)架 行走裝置 施肥裝置 起壟裝置 鎮(zhèn)壓裝置以及防堵分配器等主要工 作部件 在設(shè)計(jì)防堵分配器時(shí)首先需要設(shè)計(jì)出一種合理的防堵機(jī)構(gòu) 本文中通過防堵葉 片對分管進(jìn)行間歇性封堵 防止固態(tài)雜質(zhì)蓄積造成堵塞 關(guān)鍵詞 沼液沼渣 有機(jī)液肥 施肥機(jī) 防堵分配器 液肥箱 目 錄 1 引言 1 1 1 目的與意義 1 1 2 國內(nèi)外研究概況 3 1 3 研究內(nèi)容與方法 5 2 技術(shù)方案 5 2 1 設(shè)計(jì)要求 5 2 2 結(jié)構(gòu)組成 5 2 3 工作原理 6 3 零部件與總成設(shè)計(jì) 6 3 1 施肥機(jī)機(jī)架 6 3 2 限深輪 7 3 3 施肥鏟 8 3 4 起壟器 9 3 5 鎮(zhèn)壓裝置 10 4 防堵分配器的研究 12 4 1 功能分析 12 4 2 基本結(jié)構(gòu)與工作原理 13 4 3 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 結(jié) 論 24 致 謝 25 參考文獻(xiàn) 26 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 0 1 引言 1 1 目的與意義 我國農(nóng)業(yè)資源豐富 每年會(huì)產(chǎn)生大量的生物質(zhì)廢棄物 農(nóng)業(yè)秸稈每年生產(chǎn)量超過 600 萬噸 其中可以視為能源用途的約 350 萬噸 且農(nóng)村普遍存在 五亂 現(xiàn)象 1 近 年我國能源分布不均衡 煤炭運(yùn)輸緊張 能源生產(chǎn)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)矛盾突出 能源消耗產(chǎn)業(yè) 結(jié)構(gòu)不合理 工業(yè)部門所占比重偏高 結(jié)構(gòu)性污染等問題 傳統(tǒng)的化石能源已經(jīng)造成嚴(yán) 重的環(huán)境污染和生態(tài)失衡 因此 切實(shí)解決能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)兩大問題迫在眉睫 為 緩解能源需求的壓力 兼顧經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境保護(hù) 能源格局的更新 開發(fā)無污染 可再 生的新能源與能源轉(zhuǎn)化技術(shù)是科技界的當(dāng)務(wù)之急 有機(jī)液肥具有混合均勻 配方容易調(diào)整 可添加其他農(nóng)用化學(xué)品 生產(chǎn)成本低 能 耗低等許多優(yōu)點(diǎn) 因此已經(jīng)有許多國家開始通過農(nóng)作物灌溉系統(tǒng)對有機(jī)液肥進(jìn)行使用 2 在北美有機(jī)液肥消費(fèi)量在國際上達(dá)到第一 西歐達(dá)到第二 沼液沼渣常規(guī)工藝發(fā)酵的營養(yǎng)成份見表 1 1 表 1 2 所示 表1 1 沼液營養(yǎng)物質(zhì)含量 全氮 全磷 全鉀 水溶性 氮 水溶性 磷 水溶性 鉀 Ca Mg Fe Mn 代號(hào) Ph L 1 7 67 552 3 76 3 813 5 411 6 25 5 783 9 167 4 27 8 10 4 1 2 8 03 142 8 114 5 361 5 135 3 6 94 327 2 128 1 29 3 13 0 4 3 8 6 160 7 71 5 361 5 139 5 5 22 327 2 140 4 29 8 41 7 0 7 4 8 14 362 111 8 873 7 344 4 19 8 826 1 90 1 28 6 3 8 0 45 5 7 62 379 9 31 6 1114 7 342 2 29 1035 2 64 1 26 1 11 3 0 3 6 7 45 704 7 146 1 780 1 625 3 12 9 474 5 204 4 11 6 0 9 2 52 7 7 14 286 1 140 4 262 7 226 8 79 7 226 72 2 33 4 2 9 1 28 8 7 2 543 164 4 506 2 376 8 27 5 504 7 116 7 32 8 2 24 0 6 9 7 58 616 3 107 485 9 471 8 39 8 451 9 87 4 36 7 2 55 0 24 10 7 61 751 2 188 688 7 675 84 632 7 49 3 35 1 4 0 52 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 表1 2 沼渣營養(yǎng)物質(zhì)含量 據(jù)檢測 通常農(nóng)戶使用的堆肥中的含氮量比沼液沼渣低 40 60 含磷量比沼液 沼渣低 40 50 含鉀比沼液沼渣低 80 90 作物利用率比沼液沼渣低 10 20 數(shù)據(jù)表明 沼液沼渣作為肥料應(yīng)用極具價(jià)值 隨著沼氣工業(yè)的迅速發(fā)展 沼氣的加工和利用成為迫切需要解決的問題 如果沼液 沼渣處理不當(dāng) 對沼氣工程正常運(yùn)行造成影響的同時(shí) 還會(huì)形二次污染 4 當(dāng)今多數(shù)選 用濕法厭氧發(fā)酵的沼氣工程都以畜禽糞便混入些許秸稈為原料 該原料在厭氧發(fā)酵過程中 所產(chǎn)生氣體的主要成分份 CH4 和 CO2 剩余營養(yǎng)成分包括 N P K 及各種礦質(zhì)均未損壞 而且微生物孕育繁殖 新陳代謝和分解均會(huì)釋放出許多有機(jī) 無機(jī)酸鹽等可溶性產(chǎn)品 同時(shí)大量繁殖的細(xì)菌死亡后釋放出各種生物活性物質(zhì) 包括生長素 維生素 核苷酸等 所以經(jīng)厭氧發(fā)酵后的沼液沼渣的植物營養(yǎng)有增無減 本設(shè)計(jì)根據(jù)一般沼氣工程對沼液沼渣的處置 和生態(tài)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)對有機(jī)液肥利用的需 要 研發(fā)出一種有機(jī)液肥施肥機(jī)械 該機(jī)械可實(shí)現(xiàn)五壟同時(shí)施肥 具有有機(jī)液肥田間深 松 暗罐 起壟和鎮(zhèn)壓等多項(xiàng)功能 使田間施肥作業(yè)更加省時(shí) 高效 該機(jī)械的設(shè)計(jì)和 推廣可以有效解決沼液沼渣肥料化利用的最后一公里問題 具有重要的現(xiàn)實(shí)意義 有機(jī)質(zhì) 全氮 全磷 全鉀 有效氮 有效磷 有效鉀 Ca Mg Fe Mn 代號(hào) Ph 1 8 01 64 3 3 48 9 85 7 12 358 3 918 690 3 14078 6 869 4 845 4 797 1 2 7 63 154 4 2 31 6 53 2 36 355 3 737 5 469 6 7920 576 7 713 9 239 2 3 6 62 60 9 3 85 5 57 7 99 329 7 266 1 1250 9 7403 5 634 5 590 9 322 4 7 31 50 6 2 42 8 29 6 92 584 9 507 3 1400 2 8594 1 617 9 583 3 329 3 5 7 82 97 4 2 99 11 5 2 71 358 3 795 977 8544 3 550 9 642 2 364 1 6 7 89 56 2 2 91 3 2 86 432 6 1134 6 762 1 2221 6 650 3 455 6 64 7 7 7 83 157 6 3 33 7 37 1 25 792 5 1999 2 621 2 22573 4 1603 9 1178 3 416 8 8 7 87 162 7 4 6 16 1 29 615 4 1914 3 676 2 5925 6 1266 3 869 7 94 7 9 7 88 122 2 4 53 6 99 1 43 851 4 2114 672 3 6022 2 926 3 788 2 84 10 7 89 109 8 4 78 7 76 1 39 769 4 1934 2 676 4 10594 709 3 872 3 466 5 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 1 2 國內(nèi)外研究概況 1 2 1 國內(nèi)研究 我國沼氣事業(yè)發(fā)展迅速 尤其在大中型沼氣工程的建設(shè)中會(huì)產(chǎn)生大量的沼液 我國 對沼液的利用方式主要有防病抑菌 農(nóng)作物肥料 沼液浸種 作為飼料添加劑等幾個(gè)方 面 我國雖然越來越重視沼肥的合理使用 但目前 在沼液沼渣等有機(jī)液肥的利用方面 與發(fā)達(dá)國家還有一定差距 差距的產(chǎn)生主要體現(xiàn)在有機(jī)液肥田間施肥機(jī)械的不完善 我 國在有機(jī)液肥的施肥過程中廣泛采用的施肥方式是噴灑施肥 用這種方式施肥利用率低 同時(shí)還會(huì)污染環(huán)境 6 近幾年我國沼氣產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展 人們已經(jīng)意識(shí)到沼液沼渣正確利 用的重要性 我國已經(jīng)在沼液管道施肥裝置方面有所研究 7 但這種施肥方式同樣會(huì)造 成環(huán)境污染 考慮到沼液的污染問題 暗灌施肥是一個(gè)很理想的施肥方式 但我國現(xiàn)有 的有機(jī)液肥暗灌機(jī)械幾乎一片空白 待研究空間非常廣闊 1 2 2 國外研究 國外有機(jī)液肥的田間施肥能力與機(jī)械比較發(fā)達(dá) 如瑞典 捷克 加拿大 澳大利亞 美國 比利時(shí) 俄羅斯等國都已對有機(jī)液肥高度重視并研制出較為成熟的有機(jī)液肥施肥 機(jī)械 通常氣工程都擁有沼液沼渣的運(yùn)送和施肥設(shè)備 施肥方法通常有兩種 一種是直 接噴灑在地表 另一種是耕地暗罐施肥 8 10 從而將沼氣工程 生態(tài)農(nóng)業(yè) 有機(jī)栽培較 為完美地結(jié)合在一起 美國的灌溉技術(shù)十分發(fā)達(dá) 他們的滴灌技術(shù)還傳入了以色列 美國將灌溉與施肥相 完美結(jié)合 非?？粗赜袡C(jī)液肥的制造和利用 他們在大田作物 蔬菜 瓜果和觀賞植物 上普遍使用有機(jī)液肥 11 以色列生產(chǎn)的自動(dòng)灌溉施肥機(jī) 對灌溉和施肥一體化的實(shí)現(xiàn) 大大提高了水肥利用 率和耦合效應(yīng) 12 在俄羅斯已經(jīng)生成了濃度相對較高的凈化后的生態(tài)和清潔型有機(jī)肥 沼液市場 發(fā)酵后的沼沼液沼渣等有機(jī)肥在各種作物中的廣泛應(yīng)用 13 比利時(shí)的 Joskin 公司率先研制并生產(chǎn)了各種有機(jī)液肥施肥機(jī)具 另外 還包括美國 的大平原 澳大利亞的 John Shearer 加拿大的 BigRig 等知名企業(yè)都對有機(jī)液肥施肥 機(jī)械有所涉獵 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 a Terraflex 2 型施肥機(jī) b Terrasoc 型施肥機(jī) c Terraflex 3 型施肥機(jī) 圖 1 1 Joskin 研發(fā)的系列有機(jī)液肥施肥機(jī) 圖 1 1 為比利時(shí)的 Joskin 研發(fā)的有機(jī)液肥施肥機(jī) 圖 1 2 a 為 Terraflex 2 型 施肥機(jī) 該施肥機(jī)械具有許多堅(jiān)硬靈活的細(xì)鏟 細(xì)鏟的底端有 6 5cm 寬的可反轉(zhuǎn)的犁頭 由于細(xì)鏟的這種特殊結(jié)構(gòu) 它在工作時(shí)可以很好的疏松土壤 植物殘余物可以得到充分 的混合 b 為 Terrasoc 型施肥機(jī) 該施肥機(jī)械每間隔 30 或 40cm 裝配有一個(gè)堅(jiān)硬的 鋤刀 鋤刀的底端是一個(gè) 24cm 寬的箭型犁頭 犁頭寬度根據(jù)不同的流狀肥料和不同的土 地情況由 15cm 到 25cm 不同 流狀肥料從軟管口流出后全部注到犁頭上 為了滿足工作 要求 鋤刀的工作深度為 10 12cm 這種鋤刀形式可以很好的適合機(jī)械除草技術(shù) c 為 Terraflex 3 型施肥機(jī) 鏟頭分三行排列 第一行與第二行的間距大于第二行與第三 行的間距 這種結(jié)構(gòu)加大了鏟與鏟之間的寬度 能夠適應(yīng)田地中有較多植物殘留物的情 況 綜上所述 由比利時(shí) Joskin 研發(fā)制造的系列流狀肥料施肥機(jī)均以大型為主 機(jī)重大 且需要配備大功率拖拉機(jī) 施肥效率高 適用于大地塊作業(yè) 當(dāng)然 機(jī)器價(jià)格也相當(dāng)昂 貴 而我國一般地塊不大 家庭的購買力不高 并且 我國能與大型施肥機(jī)具配合使用 的拖拉機(jī)很少 主要以中小型施肥機(jī)械為主 因此無論從價(jià)格上 還是從需要的配套動(dòng) 力來看 均與我國國情不符 所以我們只能根據(jù)我國的實(shí)際情況 設(shè)計(jì)制造適用于我國 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 國情的有機(jī)液肥施肥機(jī)械 1 3 研究內(nèi)容與方法 本文是在綜合研究國內(nèi)外有機(jī)液肥施肥機(jī)械研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上 針對我國對沼液沼 渣等有機(jī)液肥的利用情況 結(jié)合有機(jī)肥的物理特性以及我國農(nóng)田對有機(jī)肥料的實(shí)際需求 設(shè)計(jì)一種可多行同時(shí)完成開溝 松土 施肥 起壟 鎮(zhèn)壓多個(gè)功能的有機(jī)液肥施肥機(jī)械 本文的主要研究內(nèi)容及方法如下 施肥機(jī)的整機(jī)設(shè)計(jì) 在考慮了我國田間作業(yè)的農(nóng)藝要求 施肥的工作效率以及分析 壟體參數(shù)的基礎(chǔ)上 提出有機(jī)液肥施肥機(jī)的設(shè)計(jì)要求及實(shí)現(xiàn)的功能 防堵分配器的設(shè)計(jì) 針對沼液沼渣等有機(jī)液肥具有較高的粘稠性 而且要實(shí)現(xiàn)多行 同時(shí)施肥設(shè)計(jì)出一種既具有將有機(jī)液肥均勻分配到各個(gè)輸肥管功能 又具有防堵塞功能 的防堵分配器 2 技術(shù)方案 2 1 設(shè)計(jì)要求 1 從液肥箱總管出來的沼液沼渣能均勻穩(wěn)定地送到各施肥鏟 且不容易堵塞 各 分管的施肥量要滿足農(nóng)藝的要求 沼肥施肥量為 50m3 hm2 2 具有一定的施肥深度 滿足農(nóng)業(yè)對肥料的要求 施完肥后能將肥料完全覆蓋住 防止肥料中氨的揮發(fā)造成肥效下降以及由此帶來的臭氣污染和氨揮發(fā)造成的溫室效應(yīng) 溫室氣體中氨的排放主要來自農(nóng)業(yè) 3 開溝 松土 施肥 起壟 鎮(zhèn)壓多個(gè)功能能同時(shí)完成 縮減了機(jī)具和拖拉機(jī)進(jìn) 出農(nóng)田的次數(shù) 2 2 結(jié)構(gòu)組成 如上所述本施肥機(jī)械主要包括施肥裝置和肥箱兩大部分 其中施肥裝置如圖 2 1 所 示 主要由機(jī)架 施肥裝置 起壟裝置 鎮(zhèn)壓裝置 防堵分配器 行走裝置及輸送管組 成 肥箱下方有用于控制流量的閥門和防堵分配器連接 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 1 主架 2 起壟裝置 3 鎮(zhèn)壓裝置 4 控流閥門 5 分配器 6 液肥箱 7 肥箱支架 8 施肥鏟 9 行走裝置 圖 2 1 施肥機(jī)具整機(jī)結(jié)構(gòu)圖 2 3 工作原理 施肥機(jī)具可以根據(jù)作業(yè)地長度 面積等因素選擇采用在機(jī)架上方安裝肥箱架和肥箱 直接由拖拉機(jī)牽引進(jìn)行施肥作業(yè) 也可以采用三點(diǎn)懸掛的方式安裝在沼液罐車后面 液 肥罐內(nèi)部的高壓泵將沼液沼渣從液肥罐輸送到閥門所在的總管 本文采用防堵分配器對 液肥進(jìn)行分配 再由分配器出口將沼液沼渣從閥門輸送到施肥鏟管內(nèi) 施肥完成后進(jìn)行 起壟和鎮(zhèn)壓 分配器同時(shí)還具有防堵作用 能保證有機(jī)液肥施肥的均勻性和穩(wěn)性定 通 過壟作施肥和其他不同施肥深度的要求分別設(shè)計(jì)了四種不同類型的施肥鏟 深松型 開 溝器型 雙翼型 鼠道型 能適應(yīng)不同的壟作要求 壟作施肥能將沼液沼渣完全的覆蓋 有效地減少肥料揮發(fā)和臭氣污染 保留土壤水分和消減風(fēng)蝕可以利用土壤鎮(zhèn)壓 14 通過 鎮(zhèn)壓彈簧來調(diào)節(jié)鎮(zhèn)壓力 3 零部件與總成設(shè)計(jì) 3 1 施肥機(jī)機(jī)架 機(jī)架的主要作用是作為其他工作部件的承重載體 承受它們的重力作用 每一工作 部件按照要求安裝在機(jī)架上 為保證每個(gè)部件都能夠發(fā)揮正常作用以及達(dá)到運(yùn)輸?shù)囊?機(jī)架必須達(dá)到一定的強(qiáng)度和剛度 本文選用的機(jī)架如圖 3 1 所示 主要包括主架 上懸 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 掛 下懸掛 支撐架 1 主架 2 上懸掛 3 下懸掛 4 支撐架 圖 3 1 有機(jī)液肥施肥機(jī)機(jī)架 主機(jī)架的相關(guān)尺寸如圖 3 2 所示 為了滿足施肥機(jī)同時(shí)掛接多個(gè)工作部件 主架設(shè) 計(jì)為 100 100 10 的方形空心鋼 長度為 3900mm 由于施肥機(jī)要同時(shí)完成開溝施肥 起壟 鎮(zhèn)壓等多項(xiàng)工作 主架選擇矩形架 架體寬度為 600mm 將各施肥鏟固定于前橫 梁上 起壟器和鎮(zhèn)壓裝置固定于后橫梁上 各相同工作部件之間的間距符合田間作業(yè)農(nóng) 藝要求 主架上連接有支撐架 支撐架起到支撐分液裝置的功能 為保證施肥機(jī)機(jī)架與 拖拉機(jī)或罐車鏈接的可靠性 本設(shè)計(jì)采用三點(diǎn)懸掛方式 兩下懸掛間距為 700mm 圖 3 2 主機(jī)架工程圖 3 2 限深輪 限深輪具有支撐施肥機(jī)重量 為其他工作部件傳遞動(dòng)力等作用 本次設(shè)計(jì)中限深輪 采用了升降可調(diào)節(jié)地輪的形式 機(jī)架兩側(cè)各有一個(gè)行走輪 能夠起到仿形 限深 驅(qū)動(dòng) 的作用 其結(jié)構(gòu)如圖 3 3 所示 由輪胎 安裝支架 調(diào)節(jié)螺栓 連接方板組成 通過調(diào) 節(jié)支架上的螺栓孔點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)輪胎的上下高度調(diào)節(jié) 從而調(diào)節(jié)施肥高度 而且 也可以通 過上下調(diào)節(jié)施肥鏟來改變施肥高度 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 限深輪通過連接板安裝在機(jī)架上 承受著施肥機(jī)具的重力 在行走過程中機(jī)具只受 到水平牽引力的作用 不需要再提供垂直提升力 輪胎的負(fù)荷指數(shù)為 77 即最大負(fù)荷為 412kg 的負(fù)載 而整個(gè)機(jī)具的總重量約為 370kg 平均下來每個(gè)輪胎負(fù)重 185kg 小于輪胎 的最大負(fù)荷 滿足使用要求 1 連接板 2 安裝架 3 輪胎 圖 3 3 限深輪結(jié)構(gòu)圖 3 3 施肥鏟 為了達(dá)到沼液沼渣等有機(jī)液肥的施肥量相對較大且對于不同土地情況或不同的種植 環(huán)境下施肥深度有也所不同的要求 本文采用了 4 種不同類型的施肥鏟 深松型 雙翼 型施肥鏟 后鏵型施肥鏟 鼠道型等 這四種施肥鏟使有機(jī)液肥的施肥方式變得更加靈 活 四種施肥鏟分別為 1 圖 3 4 a 為深松型施肥鏟 是將施肥管焊接在現(xiàn)有土壤深松鏟的后端而成 鏟體結(jié)構(gòu)主要有菱型鏵尖和弧形鏟柱 深松的同時(shí)將有機(jī)液肥灌入土壤中 施肥深度最 深可達(dá) 30cm 應(yīng)用于平作或起新壟時(shí)施肥 15 2 圖 3 4 b 雙翼型施肥鏟如所示 鏟柱為直立式 翼型鏟頭下端的翼板可以 穩(wěn)定溝槽 后面施肥管末端翼板是防止泥土進(jìn)入施肥管淤塞 切削土壤通過兩側(cè)翼板入 土刃來完成 翼板的分土和翻土作用開出的溝槽 15 這種開溝器開出的溝槽較大 施肥 深度最深可達(dá) 20cm 適用于整地后土壤狀態(tài)好且施肥量較大的土壤 3 圖 3 4 c 是后鏵型施肥鏟 是在對固態(tài)施肥鏟改造成的 能夠用于固含量 較高的沼液泥漿施肥 這類施肥鏟不具有松動(dòng)土壤的能力 只能通過后弧刃剪切土壤擠 壓出的一條窄溝槽流入液肥 土壤表層的秸稈 殘茬可以被這類施肥鏟順著后弧刃壓到 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 土壤的下層 不會(huì)形成秸稈纏繞施肥鏟柱現(xiàn)象 4 鼠道型施肥鏟參考外文文獻(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)圖如圖 3 4 d 所示 直立式鏟 柱 圓錐型鏟尖 鏟尖后部的圓型管起到溝槽穩(wěn)定成型的作用 施肥管焊接在圓型管的 后面 這類施肥鏟開出的溝槽相對穩(wěn)定 類似于鼠道 這種施肥鏟入土效果佳 開溝效 果也較好 所承受的土壤阻力相對較小 對土地質(zhì)量要求不高 多適用于淺層 中層土 壤 16 17 a 深松型施肥鏟 b 雙翼型施肥鏟 c 后鏵型施肥鏟 d 鼠道型施肥鏟 1 鏟尖 2 施肥管 3 鏟柱 圖 3 4 四種類型的施肥鏟 根據(jù)本項(xiàng)目擬應(yīng)用地區(qū)的土質(zhì)特點(diǎn)及耕作需求 先期選擇深松型施肥鏟為設(shè)計(jì)形式 后鏵型施肥鏟作為備用 3 4 起壟器 起壟器是農(nóng)田施肥機(jī)具中的一種重要的觸土部件 在壟作栽培作業(yè)中得到了非常廣 泛的應(yīng)用 18 本文選用普通起壟器 其結(jié)構(gòu)圖如圖 3 10 所示 由起壟鏟 擋板 起壟 鏟柱等組成 用頂絲固定在鏟柱上 通過連接板固定在后梁上 移動(dòng)連接板可調(diào)節(jié)壟距 本文預(yù)計(jì)的壟距為 700mm 松開頂絲可調(diào)節(jié)入土深度 起壟器的外形通常為錐體 線性 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 元素一般為直線 1 起壟鏟 2 擋板 3 起壟鏟柱 4 頂絲 5 連接板 圖 3 10 起壟器結(jié)構(gòu)圖 3 5 鎮(zhèn)壓裝置 本文中鎮(zhèn)壓裝置采用橡膠鎮(zhèn)壓輪形式 這種形式的鎮(zhèn)壓輪不僅可以減輕機(jī)體重量 更重要的是具有黏土少 容易脫土等特點(diǎn) 鎮(zhèn)壓效果很好 圖 3 11 為該鎮(zhèn)壓裝置結(jié)構(gòu) 安裝在起壟部件中間靠后方 主要由橡膠鎮(zhèn)壓輪 鎮(zhèn)壓梁 鎮(zhèn)壓彈簧 連接桿等構(gòu)成 鎮(zhèn)壓裝置不僅可以通過在起壟后的地表上形成緊密層防止緊密層下的土壤被吹透 還可以使土壤深處上升的氣態(tài)水在緊密層處凝結(jié)成液態(tài)水 起到了保存水分的作用 14 橡膠鎮(zhèn)壓輪通過連接桿與鎮(zhèn)壓梁相連 在連接桿與鎮(zhèn)壓梁之間裝有鎮(zhèn)壓彈簧 在鎮(zhèn)壓裝 置對土壤進(jìn)行鎮(zhèn)壓過程中鎮(zhèn)壓彈簧起到了減震作用 保護(hù)鎮(zhèn)壓裝置不被震壞 1 橡膠鎮(zhèn)壓輪 2 鎮(zhèn)壓彈簧 3 連接桿 4 鎮(zhèn)壓梁 圖 3 11 鎮(zhèn)壓裝置 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 1 橡膠輪胎 2 輪轂 3 墊圈 4 鎮(zhèn)壓輪軸 圖 3 12 鎮(zhèn)壓輪 鎮(zhèn)壓輪采用橡膠輪 結(jié)構(gòu)如圖 3 12 所示 圖 3 13 為鎮(zhèn)壓輪的受力分析 鎮(zhèn)壓輪上 的載荷及其自身重量通過接地面積以一定的壓力傳到土壤 引起土壤內(nèi)應(yīng)力的變化 在 應(yīng)力作用下壓實(shí)土壤 鎮(zhèn)壓輪對土壤的壓實(shí)程度主要取決于鎮(zhèn)壓輪自重 載荷大小及其 加載方式和加載時(shí)間 土壤含水量 鎮(zhèn)壓輪直徑 鎮(zhèn)壓輪寬度等因素 其關(guān)系式如公式 3 1 所示 圖 3 13 鎮(zhèn)壓輪受力分析圖 3 1 3 123DLGZ 式中 Z 鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓深度 mm G 鎮(zhèn)壓輪接地重量 包括自重及轉(zhuǎn)移重量 N 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 L 鎮(zhèn)壓輪寬度 mm D 鎮(zhèn)壓輪直徑 mm 鎮(zhèn)壓輪的翻轉(zhuǎn)角 所選用的鎮(zhèn)壓輪 如圖 3 11 所示 外形尺寸直徑 256mm 寬度 240mm 橡膠輪胎 輪轂由 5mm 厚鋼板沖壓而成 調(diào)節(jié)壓力彈簧使其處于原始長度 則鎮(zhèn)壓輪加上附件總重 量為 4 8kg 則計(jì)算鎮(zhèn)壓輪的鎮(zhèn)壓深度 Z 2 2mm 計(jì)算鎮(zhèn)壓輪的翻轉(zhuǎn)角 如式 28 所示 3 2 21cos Dar 鎮(zhèn)壓輪的接地面積 S 如式 29 所示 3 3 sin L 則鎮(zhèn)壓強(qiáng)度 P 如式 30 所示 3 4 si DGP 對于多數(shù)壟作區(qū)的土地 0 10 土壤容重在 1 2 1 3g cm3 之間時(shí) 土壤狀況最 適于作物生長發(fā)育 有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知 確保鎮(zhèn)壓強(qiáng)度范圍 3 5N cm2 即可滿足要求 在 彈簧不作用的情況下 計(jì)算鎮(zhèn)壓輪的翻轉(zhuǎn)角 11 5 鎮(zhèn)壓強(qiáng)度 P 0 40N cm2 由計(jì)算 結(jié)果可知依靠鎮(zhèn)壓輪自重?zé)o法滿足適宜于種子發(fā)芽的土壤容重要求 因此 采用彈簧加壓 彈簧長度為 120mm 直徑為 22mm 彈簧絲直徑為 3 5mm 螺距為 12mm 剛度系數(shù)為 139N cm 最大變形量為 4cm 鎮(zhèn)壓強(qiáng)度可在 0 87 8 12N cm2 內(nèi)調(diào)節(jié) 滿足設(shè)計(jì)參數(shù)要求 4 防堵分配器的研究 4 1 功能分析 防堵分配器主要作用是對有機(jī)液肥料進(jìn)行均勻穩(wěn)定的分配 但由于類似沼液沼渣這 樣的有機(jī)液肥具有粘性大 雜質(zhì)多等特點(diǎn) 流狀肥料在分配管路中很容易發(fā)生堵塞 為 解決這一問題 本文設(shè)計(jì)了一種具有沖刷管壁 減緩沖擊 避讓顆粒體等功能的分配器 1 沖刷管壁 液壓馬達(dá)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 封堵葉片在隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)間斷性地對出料口進(jìn)行封堵 使有機(jī)液肥間斷性地流入分管 從而形成脈沖高壓 沖刷管壁 實(shí)現(xiàn)防堵功能 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 2 減緩沖擊 當(dāng)有機(jī)液肥從主管注入分配器后首先會(huì)沖擊錐架 由于錐架隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 會(huì)對肥料 產(chǎn)生離心力 肥料在離心力的作用下被甩向內(nèi)壁 從而減緩了肥料的沖擊 避免了肥料 直接沖擊轉(zhuǎn)子 影響肥料的均勻穩(wěn)定分配 3 避讓顆粒體 本文將旋轉(zhuǎn)葉片的前端設(shè)計(jì)成具有一定傾斜角度 當(dāng)葉片與硬質(zhì)物體發(fā)生碰撞時(shí)硬 質(zhì)物體對葉片的擠壓力會(huì)產(chǎn)生徑向分力 從而使導(dǎo)桿末端壓縮彈簧完成避讓 4 2 基本結(jié)構(gòu)與工作原理 4 2 1 組成結(jié)構(gòu) 本文所設(shè)計(jì)的防堵分配器主要由殼體 蓋 錐架 轉(zhuǎn)子 防堵葉片 傳動(dòng)軸等組成 其結(jié)構(gòu)圖如圖 4 1 所示 1 蓋 2 錐架 3 殼體 4 轉(zhuǎn)子 5 防堵葉片 6 傳動(dòng)軸 圖 4 1 防堵分配器 4 2 2 工作原理 液壓馬達(dá)和分配器軸鏈接起來 轉(zhuǎn)子通過傳動(dòng)鍵的作用隨分配器旋轉(zhuǎn) 錐形架固定 在轉(zhuǎn)子上與轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)有機(jī)液肥從主管流入分配器中時(shí)首先落到錐形架上 旋轉(zhuǎn) 中的錐形架將液態(tài)肥甩向殼體側(cè)壁從而降低了液肥對轉(zhuǎn)子的撞擊力 葉片與轉(zhuǎn)子裝配在 一起 在導(dǎo)向槽與葉片導(dǎo)桿的作用下也隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)子的功能是讓分管中流體由連 續(xù)被切為間斷 增加流體能量的集中力 在分管中形成周期性脈沖高壓 對存在局部阻 力的地方進(jìn)行沖擊 防止固體雜質(zhì)堵塞的積累 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為 120r min 瞬間完成每個(gè) 分管的封堵 同時(shí)有機(jī)液肥自身帶有流動(dòng)性 封堵作用不會(huì)對施肥的均勻性造成影響 轉(zhuǎn)子與彈簧裝配后形成彈簧的安裝腔彈簧安裝在其內(nèi) 如圖 4 2 所示 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 1 下殼體 2 防堵葉片 3 導(dǎo)桿 4 轉(zhuǎn)子 5 彈簧 6 分液口 7 傳動(dòng)軸 8 軸承 圖 4 2 防堵分配器的工作原理圖 當(dāng)大的雜質(zhì)阻礙葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)彈簧起到自動(dòng)調(diào)節(jié)作用 圖 4 3 是雜質(zhì)阻礙葉片旋轉(zhuǎn)時(shí) 葉片的運(yùn)動(dòng)情況及受力情況 當(dāng)作用于葉片的阻力較大 滿足 FNX 大于彈簧的彈力 F 彈力 時(shí) 可迫使旋轉(zhuǎn)葉片在導(dǎo)桿處壓縮彈簧 旋轉(zhuǎn)葉片在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)沿著彈簧腔向內(nèi)移動(dòng) 從而實(shí)現(xiàn)了對雜質(zhì)的避讓 當(dāng)被阻葉片越過障礙物時(shí)阻力下降 葉片在彈簧彈力的作用 下又恢復(fù)到原來工作位置 圖 4 3 a 圖 4 3 b 分別為旋轉(zhuǎn)葉片即將對硬質(zhì)雜質(zhì)進(jìn) 行避讓和避讓過程中的情況 a 即將避讓 b 避讓過程中 圖 4 3 雜質(zhì)阻礙葉片運(yùn)動(dòng)時(shí)的避讓過程及受力分析示意圖 該防堵分配器也具有攪拌防堵功能 轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)動(dòng)過程對分配器內(nèi)部沼肥進(jìn)行攪拌 避免固體在分配器內(nèi)邊緣積累而形成淤塞 也可確保每一分管沼液沼渣總固體含量的均 勻性 另外該分配器還具有清除管口邊緣的能力 弧形封堵葉片有規(guī)律地掃過分配器管 1 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 口 預(yù)防出口處由于纖維類物質(zhì)的積累而淤塞分管 4 3 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 3 1 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 1 防堵分配器的功率計(jì)算 在防堵分配器的設(shè)計(jì)中 由于分配器會(huì)受到許多因素的影響 要正確確定防堵分配 器的工作功率比較困難 考慮到本文所設(shè)計(jì)的防堵分配器防堵機(jī)構(gòu)與攪拌機(jī)的攪拌機(jī)構(gòu) 很相像 結(jié)構(gòu)也十分相近 因此本文中防堵分配器的功率計(jì)算與攪拌機(jī)的功率計(jì)算相類 比 攪拌機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下 在介質(zhì)中旋轉(zhuǎn) 要消耗的功率 必須大于液體對旋轉(zhuǎn) 葉片的摩擦力 也就是大于介質(zhì)的阻力 而在啟動(dòng)時(shí) 液體由靜態(tài)變?yōu)閯?dòng)態(tài) 所以防堵 分配器所需要的能量還需大于液肥的慣性力 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 計(jì)算液體中旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)功 率只按運(yùn)轉(zhuǎn)功率計(jì)算是滿足不了需要的 19 所以本文中防堵分配器的功率按啟動(dòng)功率進(jìn) 行計(jì)算 啟動(dòng)時(shí)需要的功率由兩部分組成 一部分是克服液體從靜止?fàn)顟B(tài)到運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力 所消耗的功率 N1 另一部分是克服液態(tài)介質(zhì)之間的摩擦力所需的功率 即運(yùn)轉(zhuǎn)功率 N2 啟動(dòng)功率的計(jì)算公式為 20 4 1 21N 啟 4 2 3487 nhd 4 3 52kp 4 4 6 093 0 DHd 式中 h 扇葉寬度 h 0 04m d 旋轉(zhuǎn)扇葉直徑 d 0 586m D 分液器殼體直徑 D 0 616m H 液層高度 H 0 11 米 n 扇葉轉(zhuǎn)速 n 120 minr 液體密度 42skg 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 P 整個(gè)旋轉(zhuǎn)扇葉克服摩擦力的能量消耗 smkg 阻力系數(shù) 1 8 經(jīng)驗(yàn)值 k 防堵分配器的校正系數(shù) 本文中的施肥機(jī)械主要針對沼液沼渣而設(shè)計(jì)的 我們估算其介質(zhì)比重為 0 60 則介質(zhì)密度 g 600 9 81 61 2 代入 4 1 4 4 可得 3cmg 2smkg 克服液體從靜止?fàn)顟B(tài)到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的慣性力所消耗的功率 N1 的值為 34187 nhdN 2 650 3 smkg 94 防堵分配器的校正系數(shù) k 值按下式計(jì)算 6 093 0 DHd6 093 0155861 0 14 克服液體介質(zhì)之間的摩擦力所需的功率 N2 35ndkp 2 618 014 8 53 smkg 由此可得 N 啟 N1 N2 8 94 8 53 17 47 smkg 2 液壓馬達(dá)的選擇 本設(shè)計(jì)中分液器轉(zhuǎn)子所需轉(zhuǎn)速為 120r min 屬于低速運(yùn)轉(zhuǎn)工況 所以在這里選用低 速液壓馬達(dá)即可 綜合考慮實(shí)際情況 本文中選用 BM E 系列擺線液壓馬達(dá)中的 BM 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 ES630 型液壓馬達(dá) 具有一下結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 端面配流式擺線液壓馬達(dá) 先進(jìn)的嵌入式列類型轉(zhuǎn)子參數(shù)設(shè)計(jì) 啟動(dòng)壓力低 效率高 低速平穩(wěn)運(yùn)行 先進(jìn)的軸封設(shè)計(jì) 高背壓承受能力 先進(jìn)可靠的聯(lián)動(dòng)軸設(shè)計(jì) 使馬達(dá)具有長壽命 先進(jìn)的配流機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 具有配流精度高和磨損自動(dòng)補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn) 多種法蘭 輸出軸 油口等安裝銜接方式 4 3 2 分液器殼體 分配器殼體的結(jié)構(gòu)和容量的大小是液態(tài)有機(jī)肥能否均勻穩(wěn)定分配的關(guān)鍵 其主要由 上蓋和下殼體組成 上蓋頂端為總管即防堵分配器的進(jìn)料口 下殼體均勻分配有 5 個(gè)分 管口即防堵分配器的出料口 分配器的殼體結(jié)構(gòu)圖如圖 4 4 所示 1 進(jìn)料口 2 上蓋 3 夾具 4 下殼體 5 出料口 6 軸套 圖 4 4 分液器殼體 圖 4 5 上蓋零件圖 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 4 6 下殼體零件圖 為滿足 5 壟同時(shí)施肥對施肥量的要求 我們選擇下殼體的外側(cè)直徑為 600mm 高度為 170mm 分配器將閥門出來的沼液沼渣平均穩(wěn)定地分配到每一個(gè)施肥管中 從肥箱或罐車 到防堵分配器的總管內(nèi)部直徑為 100 毫米 本次設(shè)計(jì)為 5 壟同時(shí)施肥 分配器出口和施 肥管內(nèi)徑應(yīng)為 45 毫米 為了擴(kuò)大分配器的內(nèi)部壓力防止淤塞 施肥管的實(shí)際設(shè)計(jì)內(nèi)徑為 36 毫米 以便在分配器到分管出口之間形成二次壓差 使沼液沼渣能夠穩(wěn)定的注入作物 的土壤 考慮到下殼體底部有防堵葉片隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 一方面液體對器壁有一定的沖擊 力 另一方面沼液沼渣中的硬質(zhì)木棒等物質(zhì)與防堵葉片發(fā)生作用 硬質(zhì)木棒會(huì)對器壁產(chǎn) 生較大的擠壓力 因此防堵葉片工作范圍內(nèi)的器壁略厚一些 選擇厚度為 8mm 其余器 壁厚度為 5mm 防堵分配器上蓋與下殼體的零件圖如圖 4 5 圖 4 6 所示 另外 本文中 上蓋與下殼體采用如圖 4 7 所示 箱體扣連接 這一連接方式便于分配器的拆裝 可定 期清理 同時(shí)也便于分管堵塞時(shí)對堵塞情況進(jìn)行檢查與處理 圖 4 7 箱體扣 4 3 3 旋轉(zhuǎn)葉片 旋轉(zhuǎn)葉片由防堵葉片和葉片導(dǎo)桿焊接而成 在分配器中防堵葉片的主要作用是阻擋 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 液態(tài)有機(jī)肥料流入各分管中 該分配器共有四個(gè)防堵葉片均勻等距地分配在直徑為 520mm 的圓周上 在隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的過程中四個(gè)防堵葉片間斷性地對出料口進(jìn)行封堵 從 而在分管內(nèi)產(chǎn)生脈沖高壓 沖擊發(fā)生局部阻力的部位 葉片上連接有葉片導(dǎo)桿 通過導(dǎo) 桿與轉(zhuǎn)子鏈接 旋轉(zhuǎn)葉片的結(jié)構(gòu)圖如圖 4 8 所示 1 防堵葉片 2 葉片導(dǎo)桿 圖 4 8 旋轉(zhuǎn)葉片 防堵葉片的形狀及相關(guān)尺寸如圖 4 9 所示 葉片內(nèi)外側(cè)邊緣分別是半徑為 237mm 和 287mm 的圓弧 圖中圓心 O 也是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的中心 這種將內(nèi)外側(cè)邊緣設(shè)計(jì)成與旋轉(zhuǎn) 中心同心的結(jié)構(gòu) 不僅大大降低了葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所受到的阻力 同時(shí)也節(jié)省了材料 防堵 葉片除了封堵作用 還具有對硬質(zhì)木棒 石子等較堅(jiān)硬的物體進(jìn)行避讓的作用 本文將 葉片前端設(shè)計(jì)為與徑向成一定傾斜角度 同時(shí) 葉片前端設(shè)計(jì)成刀刃狀 這樣不僅可以 減緩葉片在旋轉(zhuǎn)過程中所受到的液體阻力 還可以清理分液器殼體底部在上一次工作后 殘留下來的淤泥 葉片導(dǎo)桿的零件圖如圖 4 10 所示 葉片導(dǎo)桿在轉(zhuǎn)子端蓋內(nèi)側(cè)位置設(shè)計(jì) 成軸環(huán) 在末端與彈簧安裝腔內(nèi)的彈簧相連 這樣葉片導(dǎo)桿既在端部與彈簧接觸又在轉(zhuǎn) 子端蓋處靠軸環(huán)定位 保證了旋轉(zhuǎn)葉片在不受到硬質(zhì)物體阻礙的情況下在確定的圓周上 穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn) 當(dāng)硬質(zhì)木棒與葉片前端發(fā)生作用時(shí) 木棒對葉片施加的壓力在徑直方向上 的分力通過葉片導(dǎo)桿擠壓彈簧 從而避讓了硬質(zhì)木棒 避免了葉片與硬質(zhì)木棒撞擊而破 損 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 4 9 防堵葉片零件圖 圖 4 10 葉片導(dǎo)桿零件圖 但是由于在避讓過程中 葉片會(huì)與硬質(zhì)木棒產(chǎn)生摩擦力 類比摩擦角原理 若要實(shí) 現(xiàn)葉片順利避讓硬質(zhì)木棒 葉片前端傾角需要滿足一定條件 假設(shè)當(dāng)葉片前端傾角等于 時(shí) 葉片與硬質(zhì)木棒剛好可以相互滑動(dòng)完成避讓 此時(shí)我們對葉片進(jìn)行受力分析如圖 4 11 a 所示 其中 F N1 是彈簧腔內(nèi)壁對彈簧導(dǎo)桿的彈力 f N1 是彈簧導(dǎo)桿與彈簧腔內(nèi) 壁的摩擦力 F N2 是硬質(zhì)木棒對防堵葉片的彈力 fN2 是葉片前端與硬質(zhì)木棒之間的摩擦 力 將這幾個(gè)力平移到旋轉(zhuǎn)葉片上的一點(diǎn) O 以 O 點(diǎn)為原點(diǎn) 葉片相對硬質(zhì)木棒的滑動(dòng) 方向?yàn)?X 軸建立坐標(biāo)系 如圖 4 11 b 所示 a b 圖 4 11 旋轉(zhuǎn)葉片受力分析圖 分析 只有當(dāng)沿 X 軸負(fù)方向的合力大于沿 X 軸正方向的合力時(shí) 葉片才能與硬質(zhì)木棒發(fā) 生相對滑動(dòng) 我們可選取一個(gè)臨界點(diǎn) 即葉片剛要與硬質(zhì)木棒發(fā)生相互滑動(dòng) 此 時(shí)葉片受力情況應(yīng)滿足 X 方向 4 5 CosfSinFNN 121 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 Y 方向 4 6 SinfCosFNN 112 設(shè)葉片導(dǎo)桿與彈簧腔的內(nèi)壁摩擦因數(shù)為 葉片與硬質(zhì)木棒間的摩擦因數(shù)為 2 則有 4 7 11NFf 4 8 22 將 4 5 4 6 代入 4 7 4 8 可得 4 9 CosFSinFNN 121 4 10 Sinos112 聯(lián)立 4 9 4 10 方程得 CosSin 2121 即 4 11 Ta 查閱相關(guān)資料得到鋼與鋼 油潤滑 之間的摩擦因數(shù) 鋼與硬質(zhì)木棒之間的0 1 摩擦因數(shù) 將 的值代入方程 4 11 得 35 02 21 35 01 Tan 46 所以 Arctan 0 466 25 綜上所述 旋轉(zhuǎn)葉片要想實(shí)現(xiàn)對硬質(zhì)物體的避讓作用 葉片前端傾角 應(yīng)滿足 25 由于葉片與硬質(zhì)木棒發(fā)生相對滑動(dòng)時(shí) 葉片導(dǎo)桿壓縮彈簧 彈簧對旋轉(zhuǎn)葉片產(chǎn) 生彈力 所以 我們分別選擇葉片前端傾角 的值為 30 45 60 進(jìn)行xkF 彈 試驗(yàn) 最終選定理想的前端傾角 的值為 45 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 4 3 4 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子的主要作用是與葉片導(dǎo)桿鏈接帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng) 其結(jié)構(gòu)如圖 4 11 所示 轉(zhuǎn)子四周均勻分配著四個(gè)彈簧腔 當(dāng)旋轉(zhuǎn)葉片遇到圖 4 3 所示的情況時(shí) 防堵葉片隨著 葉片導(dǎo)桿壓縮彈簧而在彈簧腔內(nèi)滑動(dòng) 為了阻礙液體填滿彈簧內(nèi)腔而導(dǎo)致彈簧固化 在 彈簧腔封口處加密封墊圈 并且在彈簧腔根部開一個(gè)通氣孔 通氣孔使彈簧腔與外界相 通 這樣既確保了彈簧的可壓縮性 又確保了液態(tài)肥料不能進(jìn)入彈簧腔 轉(zhuǎn)子中心處是 一個(gè)正六邊形的鍵槽 與主軸配合 圖 4 12 轉(zhuǎn)子 4 3 5 錐架 錐架的結(jié)構(gòu)圖如圖 4 13 所示 錐架底部圓面直徑為 350mm 錐架高度為 225mm 為 了減輕錐架的重量 將其設(shè)計(jì)成中空結(jié)構(gòu) 錐架與轉(zhuǎn)子固定在一起 隨轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)液態(tài)肥料從進(jìn)料口進(jìn)入分液器后首先沖擊錐架 由于錐架旋轉(zhuǎn) 液態(tài)肥料在離心力的 作用下被甩向分液器殼體內(nèi)壁 這樣既緩解了液態(tài)肥料對轉(zhuǎn)子的直接沖擊 影響分液器 工作的穩(wěn)定性 又可以將沼液沼渣中的泥塊兒甩向器壁有利于泥塊溶于液體中 圖 4 13 錐架 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 4 3 6 機(jī)械密封 設(shè)備密封的目的在于對一處會(huì)產(chǎn)生泄漏而要對其施以密封的地方 設(shè)置一個(gè)完善的 物理壁壘 21 防堵分配器內(nèi)部充滿了液體肥料 為了防止液態(tài)肥料溢出 需要對分配器 進(jìn)行嚴(yán)格機(jī)械密封 分析防堵分配器的結(jié)構(gòu)功能可知 該裝置有以下幾處需要密封 首先是下殼體的主軸內(nèi) 外軸孔處 采用橡膠密封墊片 這種密封方式具有裝配簡 單 價(jià)格低廉 密封效果好的優(yōu)點(diǎn) 其裝配關(guān)系如圖 4 14 所示 圖 4 14 橡膠墊片密封 第二處是轉(zhuǎn)子端蓋處 采用軸用密封 其作用是防止液態(tài)肥料進(jìn)入彈簧腔 使彈簧 固化 破壞旋轉(zhuǎn)葉片對硬質(zhì)物體的避讓作用 另外 殼體與上蓋之間為靜態(tài)密封 采用橡膠密封圈 殼體與上蓋通過自鎖裝置進(jìn) 行密封和連接 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 結(jié) 論 本文綜合研究分析國內(nèi)外有機(jī)液肥施肥機(jī)的研究現(xiàn)狀 針對我國沼氣工程的快速發(fā) 展但對其產(chǎn)生的廢棄物的利用情況不佳的現(xiàn)狀 研究設(shè)計(jì)了一種可一次性行走完成開溝 松土 施肥 起壟 鎮(zhèn)壓等多個(gè)功能的有機(jī)液肥施肥機(jī) 對其整機(jī)及管件部件進(jìn)行了系 統(tǒng)的理論分析 得到以下結(jié)論 1 本文設(shè)計(jì)了能夠同時(shí)完成開溝 松土 施肥 起壟 覆土鎮(zhèn)壓等作業(yè)的有機(jī)液 肥施肥機(jī) 并采用 solidworks 進(jìn)行三維建模 2 本文針對有機(jī)液肥料因粘稠而容易堵塞分配管路設(shè)計(jì)了防堵分配器 該分配器 利用旋轉(zhuǎn)葉片間斷性地對流狀肥料輸出口進(jìn)行封堵 在分管口處產(chǎn)生脈沖高壓 從而對 出料口內(nèi)壁的沉積物進(jìn)行沖擊 清理 該分配器能夠很好的實(shí)現(xiàn)防堵功能 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 致 謝 四年的學(xué)習(xí)和生活即將結(jié)束 但在我的生活只是一個(gè)逗號(hào) 我將面對另一個(gè)旅程的 開始 畢業(yè)答辯的步伐正加速向我走來 此時(shí)此刻我思緒萬千 心情久久不能平靜 非 常感謝我的指導(dǎo)老師 馬少輝老師 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中 您認(rèn)真幫助我解決了一個(gè)又一 個(gè)難題 幫助我在遇到困難的時(shí)候找到思路 在此 我要對您表示忠誠的感謝 還有其他教過我的其他老師 是您們教授給我們的知識(shí) 才讓我們能順利完成這次 畢業(yè)設(shè)計(jì) 在學(xué)習(xí)的過程中 您們都是充滿耐心的 這激起了我們更多的學(xué)習(xí)的興趣 在這里 真心的感謝您們 感謝我的母校 塔里木大學(xué) 是母校給我一個(gè)良好的環(huán)境 讓我們在這樣一個(gè)良好 的環(huán)境下成長為一個(gè)對社會(huì)有用的人 畢業(yè)設(shè)計(jì)馬上就要順利 竣工 了 內(nèi)心深處忐忑還為平息 從寫開題報(bào)告到設(shè)計(jì) 的完美落幕 許許多多優(yōu)秀的老師 同學(xué) 舍友給了我許多的幫助 在這里也向你們表 達(dá)我最誠摯的謝意 同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供了一個(gè)良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境 參考文獻(xiàn) 1 陳大為 治 五亂 現(xiàn)象 建美麗村莊 N 中國環(huán)境報(bào) 2013 8 9 002 2 張承林 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