電控液壓雙變量施肥機(jī)排肥試驗(yàn)研究

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1、2015年2月農(nóng)機(jī)化研究第2期電控液壓雙變量施肥機(jī)排肥試驗(yàn)研究1121李振,張立新,喻俊志,張立萍(1.石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院,新疆石河子832003;2.中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所,北京100190)摘要:為了分析各因素對(duì)外槽輪排肥器排肥量的影響,通過(guò)標(biāo)定試驗(yàn),利用線性回歸方程得出排肥軸驅(qū)動(dòng)信號(hào)與排肥軸轉(zhuǎn)速的關(guān)系,并得到一個(gè)合理的排肥軸轉(zhuǎn)速區(qū)間。同時(shí),采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的研究方法,確定排肥軸轉(zhuǎn)速(N)、槽輪開度(L)、肥料種類對(duì)雙變量施肥機(jī)排肥量的影響,并對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了極差分析和方差分析。研究結(jié)果表明,影響排

2、肥量大小的因素依次為槽輪開度、排肥軸轉(zhuǎn)速、肥料種類。由此,可為減弱外槽輪排肥器脈動(dòng)性等后續(xù)研究提供重要理論參考。關(guān)鍵詞:排肥軸;槽輪開度;正交試驗(yàn);脈動(dòng)性中圖分類號(hào):S224.25文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-188X(2015)02-0195-04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.02.0461.1試驗(yàn)說(shuō)明0引言本試驗(yàn)是以實(shí)驗(yàn)室研制的轉(zhuǎn)速開度雙變量施肥目前,我國(guó)農(nóng)田多數(shù)采用粗放式施肥,農(nóng)戶多根物理樣機(jī)為研究對(duì)象,排肥軸轉(zhuǎn)速(N)與槽輪開度據(jù)施肥經(jīng)驗(yàn)采用“平均施肥”方式進(jìn)行田間施肥。這

3、(L)均采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng),如圖1所示。會(huì)造成作物養(yǎng)分投入比例失調(diào)、化肥利用率偏低、比[1,2,6][2-3]較效益下降等問(wèn)題。精準(zhǔn)變量施肥是提高我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量、減少水土污染、提高作物產(chǎn)量和[4-8]質(zhì)量的有效途徑。變量施肥根據(jù)不同空間單元上的農(nóng)藝要求,采用精準(zhǔn)變量施肥機(jī)械進(jìn)行精確定位按需施肥,可最大限度地優(yōu)化使用肥料,獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。目前,我國(guó)基肥施用的化肥大多為顆粒狀,多采[1-2,6]用外槽輪式排肥器,且多為單變量施肥(即只控N—排肥軸轉(zhuǎn)速(r/min)L—槽輪開度(mm)制排肥軸轉(zhuǎn)速來(lái)控制排肥

4、量),相對(duì)于雙變量施肥機(jī)圖1轉(zhuǎn)速開度控制原理圖排肥精度差、可調(diào)度小,同時(shí)在低速排肥時(shí)脈動(dòng)性[8]Fig.1ThecontrolschematicsofShaftspeedandopeningdegree[7-8]槽輪開度采用安置左端的三位四通O型電磁換會(huì)顯著增加,排肥均勻性大大降低;而雙變量施肥可以較好地解決上述問(wèn)題。排肥裝置是雙變量施向閥控制,排肥軸轉(zhuǎn)速采用安置右端的Atos電液比例肥機(jī)的關(guān)鍵零部件,其性能直接決定施肥作業(yè)質(zhì)量。閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。電液比例閥在進(jìn)行試驗(yàn)之前需要進(jìn)行因此,研究影響雙變量施肥機(jī)排肥器施肥量的關(guān)

5、鍵因輸入信號(hào)與排肥軸轉(zhuǎn)速的標(biāo)定,作為后續(xù)試驗(yàn)研究的素及其影響權(quán)重十分有意義?;A(chǔ)。依次需要對(duì)電子放大器進(jìn)行偏流、增益及斜坡參數(shù)的調(diào)整,從而得到不同的控制模型。1雙變量施肥機(jī)施肥量影響試驗(yàn)根據(jù)實(shí)際需要,調(diào)整輸入信號(hào),標(biāo)定結(jié)果如圖2所示。輸入電壓信號(hào)與輸出排肥軸轉(zhuǎn)速函數(shù)模型:收稿日期:2014-01-13f()x=18.13x+17.49,電壓調(diào)節(jié)范圍x取(0.1,基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51365048);中科院科技支新工程項(xiàng)7.5V]。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),排肥軸轉(zhuǎn)動(dòng)需要一個(gè)最小啟動(dòng)電目(XBXJ-2011020)壓為

6、0.8V。產(chǎn)生最小啟動(dòng)電壓主要原因是為克服外作者簡(jiǎn)介:李振(1988-),男,山東濟(jì)寧人,碩士研究生,(E-槽輪排肥器產(chǎn)生的靜摩擦阻力,排肥軸轉(zhuǎn)速平穩(wěn)后驅(qū)mail)sdwslz@163.com。通訊作者:張立新(1967-),男,新疆石河子人,教授,博士生導(dǎo)動(dòng)電壓又可繼續(xù)降到0.1V附近,而在本試驗(yàn)中(0.1,師,(E-mail)zhlx2001730@126.com。0.8V)屬于不穩(wěn)定區(qū)域,易出現(xiàn)液壓泵憋死的現(xiàn)象?!?95·2015年2月農(nóng)機(jī)化研究第2期1.2試驗(yàn)方法根據(jù)對(duì)雙變量施肥機(jī)排肥量影響因素的分析,一般

7、施肥機(jī)在正常作業(yè)時(shí)前進(jìn)速度穩(wěn)定,所以在本試驗(yàn)中選取排肥軸轉(zhuǎn)速、槽輪開度和肥料種類為主要考慮因素。由于試驗(yàn)中考慮的因素具有多種狀態(tài)(即多個(gè)水平),因此在綜合考慮各個(gè)因素不同水平影響情況的條件下需要進(jìn)行試驗(yàn)的次數(shù)比較多。例如,在本試驗(yàn)中如按照傳統(tǒng)單因素輪換法安排試驗(yàn),每個(gè)水平都要與其它因素的水平進(jìn)行試驗(yàn),則根據(jù)排列組合原理需圖3雙變量施肥機(jī)排肥測(cè)試Fig.3Bivariatefertiliserspreadertestsoffertilizer進(jìn)行64次試驗(yàn),且尚未計(jì)算抵銷誤差所進(jìn)行的重復(fù)表1因素水平正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果性

8、試驗(yàn)。為減少排肥試驗(yàn)次數(shù),同時(shí)為實(shí)現(xiàn)不同因素Table1Theresultsoforthogonaltest不同水平對(duì)排肥量影響情況的比較,采用正交試驗(yàn)方肥料[9-10],按照正交表L轉(zhuǎn)速開度排肥量法。遵循正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法16種類5(4)安排試驗(yàn),且不考慮各因素交互作用對(duì)排肥量的ABCDEym影響。14020N11184224025P22173734030K

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