小麦施肥喷药机的设计学士学位论文.doc
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1、前 言农作物在生长过程中对养分的需求呈现先增长后下降的趋势,在生长旺盛期对养分的需求量最大。为满足农作物在营养最大效率期对养分的需求,往往需对其进行追肥,适时追肥是提高农作物产量的一个重要措施。为提高作业效率和精度,减轻人工劳动强度,机械化追肥是农业机械研究的热点之一。为此,综述了我国在追肥施布机械及技术上的进展,并对其发展趋势进行了展望。前言当前,小麦种植实行无埂无渠大平播喷灌,从而增加播种面积20%,提高小麦产量2030%。但是,无埂无渠大平播带来了人工在撒肥、运肥当中踩踏小麦及撒肥不匀等问题。市场上的喷药机装置普遍存在,因此,其设计必须综合各个施肥机的特点而设计一个更具有功能性的施肥机;
2、在喷药装置的方面可以通过各种因素来考虑设计出适合小麦生长发育所需要的机械。本文设计的小麦中期施肥喷药机是小麦的一种常用机械设备。可以提高小麦生长过程中人力和物力资源的利用率,同时也提高了劳动生产率。本课题设计的主要内容是小麦中期施肥喷药机的设计。主要通过对原始数据的分析、方案的论证比较与选择,完成了机械的总体设计,施肥喷药的原理的设计,分离装置的设计以及传动方案的选择等内容。在此基础上对小麦中期施肥喷药机机体的结构尺寸,使本方案有了初步的设计应用价值。关键词:小麦中期;施肥机;喷药机目 录1绪论11.1课题研究的意义11.2小麦中期施肥喷药机发展状况及其国内外的市场分析11.3国内外小麦中期施
3、肥喷药机存在的问题21.4研究的内容和方法21.5 预期目标21.6重点研究的关键问题及解决思路31.7工作条件及解决方法32小麦中期施肥喷药机总体设计32.1小麦中期施肥喷药机的结构42.2电动机的选择与计算43小麦中期施肥喷药机组成部分53.1施肥机53.2喷药机54轴的校核64.1轴1的校核64.2轴2的校核65传动装置的设计75.1传动的典型方法11 5.2带传动的计算125.3链传动的计算14总 结17致 谢18参考文献19 塔里木大学毕业设计1绪论1.1课题研究的意义小麦中期施肥喷药机的设计是目前国家重点研究的小麦保产丰收问题。不仅有利于保护耕地,减少粉尘污染,而且小麦中期施肥喷药
4、机功能多,一次性完成喷药、化肥的合理施肥,具有减少作业程序,省工省力,节本增效,提高化肥利用率,保护环境,抑制沙尘暴,增产粮食等优点;但若机具调整不好或操作不当,不但能造成粮食减产而且给今后推广工作也带来一定的困难。因此,小麦中期施肥喷药机的设计使用与调整,对大力推广保护性耕作技术有着十分重要的意义。小麦中期施肥喷药机是小麦的一种常用机械设备。可以提高小麦生长过程中人力和物力资源的利用率,同时也提高了劳动生产率。本课题设计的主要内容是小麦中期施肥喷药机的设计。主要通过对原始数据的分析、方案的论证比较与选择,完成了机械的总体设计,施肥喷药的原理的设计,分离装置的设计以及传动方案的选择等内容。在此
5、基础上对小麦中期施肥喷药机机体的结构尺寸,使本方案有了初步的设计应用价值。为满足农作物在营养最大效率期对养分的需求,往往需对其进行追肥,适时追肥是提高农作物产量的一个重要措施。为提高作业效率和精度,减轻人工劳动强度,机械化追肥是农业机械研究的热点之一。为此,综述了我国在追肥施布机械及技术上的进展,并对其发展趋势进行了展望。1.2小麦中期施肥喷药机发展状况及其国内外的市场分析(1)小麦中期施肥喷药机的国外发展现状1840年,德国农业化学家李比希提出了“矿质营养理论”,为化肥的生产与应用奠定了科学的理论基础。近年来,发展中国家化肥增长势头强劲,所占比例超过了发达国家,在世界化肥生产和消费中的地位越
6、来越重要,其中亚洲特别是中国已成为世界化肥生产与消费大国。 1843年,英国科学家在洛桑试验站安排长期肥效定位试验,开始了科学施肥技术的探索历程。各国土壤肥料科技工作者在确定科学合理的施肥数量、施肥品种、施肥方式和施肥时期方面,开展了大量的研究工作,科学施肥技术方兴未艾。目前,美国配方施肥技术覆盖面积达80以上,40的玉米采用土壤或植株测试推荐施肥技术,大部分州都制定了测试技术规范。精准施肥在美国已经从试验研究走向普及应用,有23的农场采用了精准施肥技术。英国农业部出版了推荐施肥技术手册,进行分区和分类指导,每年要组织专家更新一次。日本则在开展次耕地调查和大量试验的基础上,建立了全国的作物施肥
7、指标体系,制定了作物施肥指导手册,并研究开发了配方施肥专家系统。 总体来看,世界科学施肥发展大概经历了个阶段:一是1843年至20世纪中叶,以产量为目标的科学施肥时期;二是20世纪中叶至80年代,以产量和品质为目标的科学施肥时期;三是20世纪90年代至今,以产量、品质和生态为目标的科学施肥时期。在现阶段,人们对肥料施用存在正负两方面作用有了更加深刻的认识:肥料既是作物高产优质的物质基础,又是潜在的环境污染因子,不合理施肥就会 污染环境。施肥既要考虑各种养分的资源特征,又要考虑多种养分资源的综合管理、养分供应和需求以及施肥与其他技术的结合。(2)国内发展现状我国科学施肥发展历程1901年氮肥从日
8、本输入我国台湾,开创了我国施用化肥的新纪元。新中国成立以来,党和国家高度重视科学施肥工作,1950年,中央在北京召开了全国土壤肥料工作会议,商讨土壤肥料工作大计。会议提出了我国中低产田的分区与整治对策,对我国耕地后备资源进行了评估,将科学施肥作为发展粮食生产的重要措施之一,随后重点推广了氮肥,加强了有机肥料建设。1957年成立全国化肥试验网,开展了氮肥、磷肥肥效试验研究。1959-1962年组织开展了第一次全国土壤普查和第二次全国氮、磷、钾三要素肥效试验,在继续推广氮肥的同时,注重了磷肥的推广和绿肥生产,为促进粮食生产发展发挥了重要作用。1979年开展了第二次全国土壤普查,摸清了我国耕地基础信
9、息,1981-1983年组织开展了第三次大规模的化肥肥效试验,对氮、磷、钾及中、微量元素肥料协同效应进行了系统研究。随后,开展缺素补素、配方施肥和平衡施肥技术推广,研究探索了配方施肥技术规范和工作方法,总结出了“测、配、产、供、施”一条龙的测土配方肥技术服务模式,初步建立了全国测土配方施肥技术体系。 随着化肥用量的增加,施肥目标也进行了次大的调整。第一次是20世纪初到80年代中期,以单纯追求作物高产为目标,氮、磷、钾肥相继得到大面积的推广应用,施肥效益不断增长;第二次是20世纪80年代中期到20世纪末,以“两高一优”(即高产、高效、优质)为目标,广泛开展复混肥示范推广,单质肥料由低浓度向高浓度
10、方向发展,复混(合)肥料开始大面积推广应用,化肥施用总量迅速增加,但由于大部分地区忽视土壤测试和田间肥效试验,盲目施肥现象普遍,施肥效益开始下降;第三次是进入新世纪以来,以优质、高产、高效、生态、安全为目标,全面进入生产与生态并重的施肥阶段。受农村千家万户小规模生产的限制,在旧的工作机制不适应形势发展、而新的工作机制又没有建立起来的情况下,由于投入严重不足,这些先进实用的施肥技术一直停留在小面积、小范围试验示范阶段,习惯施肥、甚至盲目施肥的现象仍十分普遍。1.3小麦中期施肥喷药机存在的问题在现阶段,人们对肥料施用存在正负两方面作用有了更加深刻的认识:肥料既是作物高产优质的物质基础,又是潜在的环
11、境污染因子,不合理施肥就会 污染环境。施肥既要考虑各种养分的资源特征,又要考虑多种养分资源的综合管理、养分供应和需求以及施肥与其他技术的结合。小麦施肥喷药机所存在的问题:(1)研究过程中在做到连动过程中,选取不同的连接件,所要达到的寿命、磨损都要通过计算。需要大量的数据分析。(2)选取悬挂的方式,要结合实际的情况择优选择。拖拉机的马力机器的自身问题都要考虑在内以及自身重量。(3) 重的环境污染。过多施用的肥料不仅造成了对地表水和地下水的持续污染,还增加了农业产品中有毒物质的残留,出现了地表水富营养化,地下水和蔬菜中硝态氮含量超标等问题,化肥尤其是氮肥已成为主要的环境污染源之一。这同时也给农业可
12、持续发展带来很大危害。随着环境问题日益受到重视,如何在保证作物高产优质的同时提高氮肥的利用率。(4)近年来,我国氮肥的消费量和作物的产量都在逐年增加,但是投入和产出极不相称。1.4研究的内容和方法本装置主要用于在中期小麦土地上进行施肥喷药,通过选择合适的方法设计小麦施肥喷药机的施肥装置、喷药装置、整体机架等相关设计。为了达到中期小麦生长发育所需的营养内容,设计施肥喷药机的思路。通过查阅各个文献资料掌握其结构设计理念与相关内容。动力输出、连动、悬挂、自身重量、各个部件的选择以及初步的设计图与构思都是研究的问题。1.5 预期目标现阶段小麦中期施肥喷药这个关键环节是保证小麦高产丰收的确保。在设计喷药
13、机时要解决其环境和地势等因素对喷药的影响,保证小麦的中期防虫和营养所需;施肥机的下肥速度和撒肥阶段要对促进小麦生长,施肥机的施肥速度以及施肥范围,合理的解决肥与机械之间的配合关系与调配发挥出起作用。1.6重点研究的关键问题及解决思路施肥机动力源于一部分来自于拖拉机一部来自于电动机带动,喷药机的气压来自于拖拉机自身所携带的气泵;施肥机的传动装置的链接有链连接和皮带连接,化肥的下肥速度,而喷药机的需要一个压力控制合理控制喷药速率。(1)选择合适动力传递方式,设计离合装置、曲柄摇杆装置和传动装置;(2)运用Auto CAD软件,绘制二维零件图和装配图;(3)利用有限元分析和Solidworks进行虚
14、拟样机设计,完成整机各零部件的三维建模。1.7工作条件及解决方法计塔里木大学位于南疆中心位置,校内有实习工厂、土槽实验室、农业工程重点实验室等,设计条件较好,为项目开展提供了场地和基本条件。校内拥有优良的硬件环境,机械电气化工程学院拥有先进的实验设备和机械加工制造设备,并且师资力量雄厚,完全可以满足小麦中期施肥喷药机的工作条件。2 小麦中期施肥喷药机的设计2.1小麦中期施肥喷药机的结构图2-1小麦中期施肥喷药机的三维图 1.拨肥轮 2.药箱 3.施肥轮 4.肥箱 5.拖肥架 6.撒肥装置 7.下肥孔 8.链条盒 9.前轮胎 10.喷药杆 11.喷药架 12.喷药嘴 13.撑杆 14后轮胎 15
15、.后轴 16.皮带轮图2-2 小麦中期施肥喷药机二维整体图2.2电动机的选择与计算步进电动机三种工作方式:(1)三相单三拍控制方式:由于每次只有一相绕组通电,在切换瞬间将失去自锁转矩失步,另外,只有一相绕组通电,易在平衡位置附近产生震荡,稳定性不佳。在实际应用中不采用单三拍工作方式。(2)三相双三拍控制方式:由于双三拍控制每次有二相绕组通电,而且切换时总保持一相绕组通电,所以工作比较稳定。(3)三相单六拍控制方式:比三相双三拍控制方式步距角小一半,因而精度更高,且装换过程中始终保持有一个绕组通电,工作稳定因此这种方式被大量采用。 本设计选择第三种工作方式的电动机,稳定输出。 电动机选择的计算过
16、程: 选择电动机的功率 卷筒所需要的有效功率: (2-1) 电动机所需要的功率: (2-2) 确定电动机的转速: (2-3) 电动机的过载校核: (2-4) 电动机的静功率: ( 最大起升载荷) (2-5) 可以得出: (2-6) 所以选择YEJ180M-4B5型号电动机满求。3小麦施肥喷药机的组成部分3.1施肥机机构的设计图3-1 施肥机撒肥结构3.2喷药机构的设计图3-2 喷药机的结构4 轴的校核4.1 轴I的强度校合(1)求作用在齿轮上的力 (4-1) (4-2)(2)求轴承上的支反力垂直面内:N N水平面内: 根据第四强度理论且忽略键槽影响 (4-3) (4-4) (4-5) (4-6
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