溫室大棚電動自走式撒肥機的設計_申屠留芳.pdf

溫室大棚電動自走式撒肥機的設計 申屠留芳 1 張洪宇 1 楊 剛 1 2 孫星釗 3 龔尊國 1 2 1 淮海工學院 機械工程學院 江蘇 連云港 222005 2 中國礦業(yè)大學 機電學院 江蘇 徐州 221008 3 連云港市元天農機研究所 江蘇 連云港 222006 摘 要 目前 大棚內的作業(yè)大部分為原始的手工勞動 勞動強度大 工作環(huán)境差 效率低 嚴重阻礙了蔬菜生產 的發(fā)展 現在國內尚無機型輕巧 轉向靈活 適應大棚農業(yè)作業(yè)的生產機具 為了加快大棚蔬菜生產的推廣普 及 填補我國在工作性能優(yōu)良的小型農機具制造方面的空白 設計了一款溫室大棚電動自走式的撒肥機械 一次 能完成 8 壟的撒肥任務 改善了作業(yè)環(huán)境 降低了勞動強度 明顯提高了作業(yè)效率 該撒肥機機型小 結構簡單 操作方便 造價低廉 一定會受到蔬菜種植戶的歡迎 關鍵詞 撒肥機 電動 自走式 溫室大棚 中圖分類號 文獻標識碼 A 文章編號 1003 188X 2013 09 0145 03 0 引言 我國人口基數較大 對食品的需求也較大 為了 緩和農副食品供應的緊張局面 穩(wěn)定市場 改善人民 的生活條件 農業(yè)部提出了 菜籃子工程 由于蔬菜 生產受季節(jié)性影響較大 某一階段會出現某種蔬菜的 真空期 而居民對蔬菜的需求是長期的 連續(xù)的 為 了解決蔬菜消費的經常性與生產的季節(jié)性之間的矛 盾 保證各種蔬菜的全年供應 全國各地正在大力發(fā) 展蔬菜生產 目前普遍采用溫室大棚來種植蔬菜 一般蔬菜大棚單位面積產量比露天高 1 2 倍 純 收入可提高 2 4 倍 而且可大大增強防澇抗旱的能 力 保證災期蔬菜的供應 其經濟效益和社會效益均 很顯著 目前全國蔬菜大棚面積已發(fā)展到近 66 67 萬 hm 2 多 并且近兩年的增長勢頭極為迅猛 根據設施農業(yè)對農機具的要求和農民對農機具價 格的承受能力 開發(fā)一種結構簡單 質量輕 機型小且 轉向靈活的機具 以適應溫室大棚的生產 1 設計參數 設計一款與 3kW 的電動機配套用于小型溫室大 棚的自走式撒肥機械 撒肥寬度在 0 5 1 5m 內可 調 選擇三連體蔬菜溫室大棚 每個溫室寬 9m 長度 為 44m 總面積 1 188m 2 每塊單間面積 396m 2 拱形 收稿日期 2012 10 09 基金項目 江蘇省海洋資源開發(fā)研究院基金項目 JSIM 11A03 作者簡介 申屠留芳 1965 女 浙江東陽人 教授 博士 E mail stlf hhit edu cn 頂 拱形底部距地面高 2 8m 圓頂高距地面 4 4m 大 棚示意圖 如圖 1 所示 圖 1 3 連體蔬菜溫室大棚結構草圖 Fig 1 Scheme of three piece vegetable greenhouse 2 總體方案設計 為了完成撒肥功能 整機主要有 5 部分組成 肥料 箱 撒肥機構 傳動機構 走動輪和機架等 其工作原 理如下 電動機通過萬向節(jié)將動力傳給錐齒輪 通過錐齒 輪達到變速和換向 然后 傳動到撒肥圓盤 同時帶動 攪拌機構轉動 以上整體安裝在電動手扶車上 完成 整個機械的作業(yè) 傳動系統(tǒng)原理圖 如圖 2 所示 3 主要工作部件的設計 自動撒肥機的核心工作部件有 料箱和撒肥機 構 根據圖 1 所示 大棚壟寬為 550mm 壟間隙為 500 620mm 8 個壟 每個壟長為 42 000mm 壟型如圖 3 所示 3 1 料箱的設計 一般溫室大棚所種植蔬菜為菠菜 菠菜屬葉片類 菜 對氮需求量較多 可選用高氮低磷高鉀類復合肥 541 2013 年 9 月 農 機 化 研 究 第 9 期 料 根據土壤肥力 每公頃施用 450 750kg 即每平 方米肥田所需要的肥料為 0 045 0 075kg 溫室大 棚的肥田長度為 42m 所以一個單間大棚里的肥田面 積為 184 8m 2 則每個單間大棚所需的施肥量為 8 3 13 9kg 8L 復合肥顆粒大約為 1kg 復合肥密度大 約為 0 125 kg L 則料箱體積至少應該有 112L 考慮到誤差 5 即料箱體積要小于 117 6L 但至少 要達到 112L 料箱整體結構試采用上部緩沖區(qū)圓柱 形 下部分采用圓錐狀 但去掉圓錐的錐尖頂部 為了確保機械晃動和工作震動時 肥料不向外撒 出 設置緩沖區(qū)圓柱體 圓柱體高度為 C 半徑為 圓錐部分高度為 H 圓錐小端半徑為 r 根據試驗 得 出 250mm H 200mm r 50mm C 400mm 此時 緩沖區(qū)的體積 V 78 7L 整體材料厚度為 t 2mm 料箱的最終形態(tài) 如圖 4 所示 1 攪拌機構 2 軸承 3 錐齒輪 4 箱體 5 萬向節(jié) 6 電動機 圖 2 傳動系統(tǒng)示意圖 Fig 2 Drive system schematic 圖 3 壟型示意圖 Fig 3 Schematic of the ridge type 圖 4 料箱的最終形態(tài) Fig 4 The final form of the bins 3 2 撒肥機構的設計 工作過程 操縱肥料控制機構將肥料箱的下肥口 打開 肥料靠自身重力落到撒肥部件上 如圖 5 所示 電動機動力通過萬向節(jié)傳遞到撒肥部件 并以一定的 速度旋轉 肥料顆粒落于撒肥盤上 借助推板推力 在自身離心力的作用下拋撒于肥田 完成施肥作業(yè) 1 推肥板 2 螺栓 3 撒肥圓盤 圖 5 撒肥機構示意圖 Fig 5 Scheme of manure spreaders institutions 根據實際起壟高度 確定撒肥高度為 h 500mm 圓盤半徑 r 210mm 撒肥圓盤轉速過大 作業(yè)時粉狀或者顆粒狀的肥 料比較容易漂移 從而會造成肥料損失 并且會污染 溫室大棚環(huán)境 在設計中 將圓盤轉速 n 確定為 108r min 左右 分析肥料顆粒在撒肥圓盤上的旋轉運動 根據力 學的原理 若 mg mr 2 肥料將停留在撒肥盤表 面 其中 是摩擦因數 m 是肥料顆粒的質量 是 圓盤角速度 肥料顆粒被送到撒肥盤 遇到以一定速度旋轉的 推肥板的撞擊并被推到撒肥盤邊緣以一定速度拋出 如果忽略肥料顆粒與推肥板及撒肥圓盤的摩擦作用 肥料顆粒離開撒肥圓盤的速度為 v 2 nr 由此可 求得拋撒速度 v 2 34m s 設拋撒半徑為 x 則可得 出拋撒半徑 x 0 75m 即拋撒直徑 1 5m 符合最大 撒肥寬度設計要求 若圓盤轉速為 n 0 36r min 則拋撒速度 v 0 0 78m s 拋撒半徑 x 0 0 25m 則拋撒直徑為 0 5m 達到最小撒肥寬度設計要求 因此 為了滿足拋撒寬 度在 0 5 1 5m 范圍 輸出軸的轉速范圍為 36 108r min 根據經驗和撒肥規(guī)模 設置 3 個推肥機構 每個 推肥機構長度為 150mm 寬度為 20mm 具體位置如圖 3 所示 為了防止肥料撒向整個機構后方 使得撒下 肥料整體能向前方和側面噴撒 特設計擋肥板 其位 641 2013 年 9 月 農 機 化 研 究 第 9 期 置關系如圖 6 所示 1 擋肥板 2 撒肥圓盤 圖 6 擋肥板位置示意圖 Fig 6 Scheme of location for theboard of blocking fertilizer 4 撒肥機總體效果圖 肥料箱 撒肥機構等均安放在焊接機架上 整體 效果圖 如圖 7 所示 圖 7 撒肥機總體效果圖 Fig 7 The overall effect diagram of fertilizer distributor 5 結論 人工施肥過程繁瑣復雜 勞動強度大 效率低 而 且撒肥不均 對人體的傷害也大 這種溫室大棚電動 自走式撒肥機能代替人工撒肥 與人工撒肥相比 肥 料深施均勻 撒肥范圍廣 節(jié)省人力和時間 大大提高 了作業(yè)效率 其降低了生產成本 提高了肥效利用 率 為提高農作物產量和品質打下了基礎 此溫室大 棚電動自走式撒肥機與動力機械配套安裝使用 具有 結構簡單 作業(yè)效率高 作業(yè)質量好 作業(yè)使用可靠和 使用操作方便等特點 參考文獻 1 羅成定 吳萍 秦春芳 吳江市溫室大棚植保機械化現狀 及對策分析 J 農業(yè)開發(fā)與裝備 2007 5 34 35 2 葛志軍 傅理 國內外溫室產業(yè)發(fā)展現狀與研究進展 J 安徽農業(yè)科學 2008 35 15751 15753 3 王立祥 李軍 農作學 M 北京 科學出版社 2003 4 毛炳秋 機械設計基礎 M 北京 高等教育出版社 2010 5 中國農業(yè)機械化科學研究院 拖拉機及配套農機具產品 指南 M 北京 機械工業(yè)出版社 1992 6 中國農業(yè)機械化科學研究院 農業(yè)機械手冊 上下冊 K 北京 中國農業(yè)科學技術出版社 2007 7 李寶筏 農業(yè)機械學 M 北京 中國農業(yè)出版社 2003 下轉第 155 頁 741 2013 年 9 月 農 機 化 研 究 第 9 期 4WD and 4WS The flexible chassis uses electric wheels and biasing shafts In order to improve the steering qualities of the flexible chassis a steering control system is designed based on bridge circuit The steering system uses the neighbor ing arms of the bridge to import the signal from steering wheel and wheel position By the export of the bridge voltage the wheel s speed is changed and comes true the following of the equilibrium position The system makes use of TMS320F2812 DSP as a central controller to build the hardware circuit and design the software Key words 4WS greenhouse steering bridge equilibrium position 上接第 147 頁 Abstract ID 1003 188X 2013 09 0145 EA Design of Greenhouse Electric Self propelled Fertilizer Distributor Shentu Liufang 1 Hong Zhangyu 1 Yang Gang 1 2 Sun Xingzhao 3 Gong Zunguo 1 2 1 School of Mechanical Engineering Huaihai Institute of Technology Lianyungang 222005 China 2 School of Me chanical and Electrical Engineering China University of Mining and Technology Xuzhou 221008 China 3 Lianyun gang YuanTian Agricultural Machinery esearch Institute Lianyungang 222006 China Abstract At present greenhouse operations are the original manual labor large labor intensity poor working conditions and low efficiency It is a serious impediment to the development of vegetable production Now there is not the production equipment to adapt to the greenhouse agricultural operations in the domestic In order to speed up the promotion of vegeta ble production and fill the blank in the small farm machinery manufacturing the writers have designed a greenhouse e lectric self propelled fertilizer distributor in the article It is time to complete the eight ridge fertilizers task Farmers use the machine to improve the working environment reduce the labor intensity and significantly improve operating efficien cy The manure spreader has simple structure convenient operation and low cost It will be welcomed by vegetable grow ers Key words fertilizer distributor electric self propelled greenhouse 上接第 150 頁 Abstract ID 1003 188X 2013 09 0148 EA The Design of Device for Cleaning Soaking and Airing in the Fresh ed Jujube Cleaning and Drying Equipment Li Chuanfeng 1a Chen Chao 2 Ding Yu 1a Li Shugang 1b 1 a College of Mechatronics Engineering b College of Life Sciences Tarim University Alar 843300 China 2 Alar Bu reau of Quality and Technical Supervision Alar 843300 China Abstract The article introduces the overall design scheme operating feature and main technical parameter of the clean air drying equipment for fresh red jujube Through the cleaning time and conveyor belt transmission speed regulation to drain dry cleaning effect we confirm the main technical parameters of the related working parts and design a reasonable structure good performance easy to use high working efficiency red jujube cleaning device It will improve the charac teristic agricultural economic value and increase the farmers income Also it will promote the social development of Xin jiang region Key words drying equipment red jujube cleaning soaking 551 2013 年 9 月 農 機 化 研 究 第 9 期