电控液压双变量施肥机排肥试验研究

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1、2015年2月农机化研究第2期电控液压双变量施肥机排肥试验研究1121李振，张立新，喻俊志，张立萍(1．石河子大学机械电气工程学院，新疆石河子832003;2．中国科学院自动化研究所，北京100190)摘要:为了分析各因素对外槽轮排肥器排肥量的影响，通过标定试验，利用线性回归方程得出排肥轴驱动信号与排肥轴转速的关系，并得到一个合理的排肥轴转速区间。同时，采用正交试验设计的研究方法，确定排肥轴转速(N)、槽轮开度(L)、肥料种类对双变量施肥机排肥量的影响，并对正交试验结果进行了极差分析和方差分析。研究结果表明，影响排

2、肥量大小的因素依次为槽轮开度、排肥轴转速、肥料种类。由此，可为减弱外槽轮排肥器脉动性等后续研究提供重要理论参考。关键词:排肥轴;槽轮开度;正交试验;脉动性中图分类号:S224．25文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)02－0195－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.02.0461．1试验说明0引言本试验是以实验室研制的转速开度双变量施肥目前，我国农田多数采用粗放式施肥，农户多根物理样机为研究对象，排肥轴转速(N)与槽轮开度据施肥经验采用“平均施肥”方式进行田间施肥。这

3、(L)均采用液压马达驱动，如图1所示。会造成作物养分投入比例失调、化肥利用率偏低、比［1，2，6］［2－3］较效益下降等问题。精准变量施肥是提高我国土壤环境质量、减少水土污染、提高作物产量和［4－8］质量的有效途径。变量施肥根据不同空间单元上的农艺要求，采用精准变量施肥机械进行精确定位按需施肥，可最大限度地优化使用肥料，获得最大的经济效益和环保效益。目前，我国基肥施用的化肥大多为颗粒状，多采［1－2，6］用外槽轮式排肥器，且多为单变量施肥(即只控N—排肥轴转速(r/min)L—槽轮开度(mm)制排肥轴转速来控制排肥

4、量)，相对于双变量施肥机图1转速开度控制原理图排肥精度差、可调度小，同时在低速排肥时脉动性［8］Fig．1ThecontrolschematicsofShaftspeedandopeningdegree［7－8］槽轮开度采用安置左端的三位四通O型电磁换会显著增加，排肥均匀性大大降低;而双变量施肥可以较好地解决上述问题。排肥装置是双变量施向阀控制，排肥轴转速采用安置右端的Atos电液比例肥机的关键零部件，其性能直接决定施肥作业质量。阀进行调节。电液比例阀在进行试验之前需要进行因此，研究影响双变量施肥机排肥器施肥量的关

5、键因输入信号与排肥轴转速的标定，作为后续试验研究的素及其影响权重十分有意义。基础。依次需要对电子放大器进行偏流、增益及斜坡参数的调整，从而得到不同的控制模型。1双变量施肥机施肥量影响试验根据实际需要，调整输入信号，标定结果如图2所示。输入电压信号与输出排肥轴转速函数模型:收稿日期:2014－01－13f()x=18．13x+17．49，电压调节范围x取(0．1，基金项目:国家自然科学基金项目(51365048);中科院科技支新工程项7．5V］。试验发现，排肥轴转动需要一个最小启动电目(XBXJ－2011020)压为

6、0．8V。产生最小启动电压主要原因是为克服外作者简介:李振(1988－)，男，山东济宁人，硕士研究生，(E－槽轮排肥器产生的静摩擦阻力，排肥轴转速平稳后驱mail)sdwslz@163．com。通讯作者:张立新(1967－)，男，新疆石河子人，教授，博士生导动电压又可继续降到0．1V附近，而在本试验中(0．1，师，(E－mail)zhlx2001730@126．com。0．8V)属于不稳定区域，易出现液压泵憋死的现象。·195·2015年2月农机化研究第2期1．2试验方法根据对双变量施肥机排肥量影响因素的分析，一般

7、施肥机在正常作业时前进速度稳定，所以在本试验中选取排肥轴转速、槽轮开度和肥料种类为主要考虑因素。由于试验中考虑的因素具有多种状态(即多个水平)，因此在综合考虑各个因素不同水平影响情况的条件下需要进行试验的次数比较多。例如，在本试验中如按照传统单因素轮换法安排试验，每个水平都要与其它因素的水平进行试验，则根据排列组合原理需图3双变量施肥机排肥测试Fig．3Bivariatefertiliserspreadertestsoffertilizer进行64次试验，且尚未计算抵销误差所进行的重复表1因素水平正交试验数据结果性

8、试验。为减少排肥试验次数，同时为实现不同因素Table1Theresultsoforthogonaltest不同水平对排肥量影响情况的比较，采用正交试验方肥料［9－10］，按照正交表L转速开度排肥量法。遵循正交试验设计方法16种类5(4)安排试验，且不考虑各因素交互作用对排肥量的ABCDEym影响。14020N11184224025P22173734030K