温室大棚电动自走式撒肥机的设计_申屠留芳.pdf

温室大棚电动自走式撒肥机的设计 申屠留芳 1 张洪宇 1 杨 刚 1 2 孙星钊 3 龚尊国 1 2 1 淮海工学院 机械工程学院 江苏 连云港 222005 2 中国矿业大学 机电学院 江苏 徐州 221008 3 连云港市元天农机研究所 江苏 连云港 222006 摘 要 目前 大棚内的作业大部分为原始的手工劳动 劳动强度大 工作环境差 效率低 严重阻碍了蔬菜生产 的发展 现在国内尚无机型轻巧 转向灵活 适应大棚农业作业的生产机具 为了加快大棚蔬菜生产的推广普 及 填补我国在工作性能优良的小型农机具制造方面的空白 设计了一款温室大棚电动自走式的撒肥机械 一次 能完成 8 垄的撒肥任务 改善了作业环境 降低了劳动强度 明显提高了作业效率 该撒肥机机型小 结构简单 操作方便 造价低廉 一定会受到蔬菜种植户的欢迎 关键词 撒肥机 电动 自走式 温室大棚 中图分类号 文献标识码 A 文章编号 1003 188X 2013 09 0145 03 0 引言 我国人口基数较大 对食品的需求也较大 为了 缓和农副食品供应的紧张局面 稳定市场 改善人民 的生活条件 农业部提出了 菜篮子工程 由于蔬菜 生产受季节性影响较大 某一阶段会出现某种蔬菜的 真空期 而居民对蔬菜的需求是长期的 连续的 为 了解决蔬菜消费的经常性与生产的季节性之间的矛 盾 保证各种蔬菜的全年供应 全国各地正在大力发 展蔬菜生产 目前普遍采用温室大棚来种植蔬菜 一般蔬菜大棚单位面积产量比露天高 1 2 倍 纯 收入可提高 2 4 倍 而且可大大增强防涝抗旱的能 力 保证灾期蔬菜的供应 其经济效益和社会效益均 很显著 目前全国蔬菜大棚面积已发展到近 66 67 万 hm 2 多 并且近两年的增长势头极为迅猛 根据设施农业对农机具的要求和农民对农机具价 格的承受能力 开发一种结构简单 质量轻 机型小且 转向灵活的机具 以适应温室大棚的生产 1 设计参数 设计一款与 3kW 的电动机配套用于小型温室大 棚的自走式撒肥机械 撒肥宽度在 0 5 1 5m 内可 调 选择三连体蔬菜温室大棚 每个温室宽 9m 长度 为 44m 总面积 1 188m 2 每块单间面积 396m 2 拱形 收稿日期 2012 10 09 基金项目 江苏省海洋资源开发研究院基金项目 JSIM 11A03 作者简介 申屠留芳 1965 女 浙江东阳人 教授 博士 E mail stlf hhit edu cn 顶 拱形底部距地面高 2 8m 圆顶高距地面 4 4m 大 棚示意图 如图 1 所示 图 1 3 连体蔬菜温室大棚结构草图 Fig 1 Scheme of three piece vegetable greenhouse 2 总体方案设计 为了完成撒肥功能 整机主要有 5 部分组成 肥料 箱 撒肥机构 传动机构 走动轮和机架等 其工作原 理如下 电动机通过万向节将动力传给锥齿轮 通过锥齿 轮达到变速和换向 然后 传动到撒肥圆盘 同时带动 搅拌机构转动 以上整体安装在电动手扶车上 完成 整个机械的作业 传动系统原理图 如图 2 所示 3 主要工作部件的设计 自动撒肥机的核心工作部件有 料箱和撒肥机 构 根据图 1 所示 大棚垄宽为 550mm 垄间隙为 500 620mm 8 个垄 每个垄长为 42 000mm 垄型如图 3 所示 3 1 料箱的设计 一般温室大棚所种植蔬菜为菠菜 菠菜属叶片类 菜 对氮需求量较多 可选用高氮低磷高钾类复合肥 541 2013 年 9 月 农 机 化 研 究 第 9 期 料 根据土壤肥力 每公顷施用 450 750kg 即每平 方米肥田所需要的肥料为 0 045 0 075kg 温室大 棚的肥田长度为 42m 所以一个单间大棚里的肥田面 积为 184 8m 2 则每个单间大棚所需的施肥量为 8 3 13 9kg 8L 复合肥颗粒大约为 1kg 复合肥密度大 约为 0 125 kg L 则料箱体积至少应该有 112L 考虑到误差 5 即料箱体积要小于 117 6L 但至少 要达到 112L 料箱整体结构试采用上部缓冲区圆柱 形 下部分采用圆锥状 但去掉圆锥的锥尖顶部 为了确保机械晃动和工作震动时 肥料不向外撒 出 设置缓冲区圆柱体 圆柱体高度为 C 半径为 圆锥部分高度为 H 圆锥小端半径为 r 根据试验 得 出 250mm H 200mm r 50mm C 400mm 此时 缓冲区的体积 V 78 7L 整体材料厚度为 t 2mm 料箱的最终形态 如图 4 所示 1 搅拌机构 2 轴承 3 锥齿轮 4 箱体 5 万向节 6 电动机 图 2 传动系统示意图 Fig 2 Drive system schematic 图 3 垄型示意图 Fig 3 Schematic of the ridge type 图 4 料箱的最终形态 Fig 4 The final form of the bins 3 2 撒肥机构的设计 工作过程 操纵肥料控制机构将肥料箱的下肥口 打开 肥料靠自身重力落到撒肥部件上 如图 5 所示 电动机动力通过万向节传递到撒肥部件 并以一定的 速度旋转 肥料颗粒落于撒肥盘上 借助推板推力 在自身离心力的作用下抛撒于肥田 完成施肥作业 1 推肥板 2 螺栓 3 撒肥圆盘 图 5 撒肥机构示意图 Fig 5 Scheme of manure spreaders institutions 根据实际起垄高度 确定撒肥高度为 h 500mm 圆盘半径 r 210mm 撒肥圆盘转速过大 作业时粉状或者颗粒状的肥 料比较容易漂移 从而会造成肥料损失 并且会污染 温室大棚环境 在设计中 将圆盘转速 n 确定为 108r min 左右 分析肥料颗粒在撒肥圆盘上的旋转运动 根据力 学的原理 若 mg mr 2 肥料将停留在撒肥盘表 面 其中 是摩擦因数 m 是肥料颗粒的质量 是 圆盘角速度 肥料颗粒被送到撒肥盘 遇到以一定速度旋转的 推肥板的撞击并被推到撒肥盘边缘以一定速度抛出 如果忽略肥料颗粒与推肥板及撒肥圆盘的摩擦作用 肥料颗粒离开撒肥圆盘的速度为 v 2 nr 由此可 求得抛撒速度 v 2 34m s 设抛撒半径为 x 则可得 出抛撒半径 x 0 75m 即抛撒直径 1 5m 符合最大 撒肥宽度设计要求 若圆盘转速为 n 0 36r min 则抛撒速度 v 0 0 78m s 抛撒半径 x 0 0 25m 则抛撒直径为 0 5m 达到最小撒肥宽度设计要求 因此 为了满足抛撒宽 度在 0 5 1 5m 范围 输出轴的转速范围为 36 108r min 根据经验和撒肥规模 设置 3 个推肥机构 每个 推肥机构长度为 150mm 宽度为 20mm 具体位置如图 3 所示 为了防止肥料撒向整个机构后方 使得撒下 肥料整体能向前方和侧面喷撒 特设计挡肥板 其位 641 2013 年 9 月 农 机 化 研 究 第 9 期 置关系如图 6 所示 1 挡肥板 2 撒肥圆盘 图 6 挡肥板位置示意图 Fig 6 Scheme of location for theboard of blocking fertilizer 4 撒肥机总体效果图 肥料箱 撒肥机构等均安放在焊接机架上 整体 效果图 如图 7 所示 图 7 撒肥机总体效果图 Fig 7 The overall effect diagram of fertilizer distributor 5 结论 人工施肥过程繁琐复杂 劳动强度大 效率低 而 且撒肥不均 对人体的伤害也大 这种温室大棚电动 自走式撒肥机能代替人工撒肥 与人工撒肥相比 肥 料深施均匀 撒肥范围广 节省人力和时间 大大提高 了作业效率 其降低了生产成本 提高了肥效利用 率 为提高农作物产量和品质打下了基础 此温室大 棚电动自走式撒肥机与动力机械配套安装使用 具有 结构简单 作业效率高 作业质量好 作业使用可靠和 使用操作方便等特点 参考文献 1 罗成定 吴萍 秦春芳 吴江市温室大棚植保机械化现状 及对策分析 J 农业开发与装备 2007 5 34 35 2 葛志军 傅理 国内外温室产业发展现状与研究进展 J 安徽农业科学 2008 35 15751 15753 3 王立祥 李军 农作学 M 北京 科学出版社 2003 4 毛炳秋 机械设计基础 M 北京 高等教育出版社 2010 5 中国农业机械化科学研究院 拖拉机及配套农机具产品 指南 M 北京 机械工业出版社 1992 6 中国农业机械化科学研究院 农业机械手册 上下册 K 北京 中国农业科学技术出版社 2007 7 李宝筏 农业机械学 M 北京 中国农业出版社 2003 下转第 155 页 741 2013 年 9 月 农 机 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 页 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 页 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 农 机 化 研 究 第 9 期