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果園挖穴施肥機(jī)的設(shè)計(jì)
摘要：我國(guó)是生產(chǎn)水果的大國(guó)，無(wú)論是在面積上還是在水果產(chǎn)品的產(chǎn)量上都是位居世界第一的。但是由于果園管理和種植技術(shù)的落后使得水果產(chǎn)品的品質(zhì)下降，所以果園施肥技術(shù)和方式就成了提高水果產(chǎn)品的品質(zhì)的一大因素。雖然果園施肥方式呈現(xiàn)多樣化的趨勢(shì)，但是果園機(jī)械化施肥卻處于一種比較低下的水平。甚至在一些地方還采用著人工施肥的方式，這樣使得施肥工作繁重、效率低下、而肥料的腐蝕性對(duì)人體造成著傷害等，消耗著大量人力物力卻無(wú)法達(dá)到提高水果產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。所以機(jī)械化施肥和肥料的利用率成了設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。就此果園定量挖坑施肥機(jī)可以解決，機(jī)械化施肥和提高肥料利用率的難題。
關(guān)鍵詞：果園；挖穴；施肥機(jī)
1引言
機(jī)械化施肥是提高水果產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量的一種有效方式，但是由于我國(guó)在研究機(jī)械化施肥技術(shù)萬(wàn)面的起步晚對(duì)應(yīng)的研究技術(shù)不成熟，在果園施肥方面采用的最多的還是人工施肥。但因其效率低勞動(dòng)強(qiáng)度大人工成本高等原因已經(jīng)影響到了我國(guó)果林行業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)于機(jī)械化施肥的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。在這種情況下我國(guó)借鑒國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)以及結(jié)合本土實(shí)際情況研究出了符合我國(guó)果林行情的各種施肥機(jī)械。
但是我國(guó)國(guó)內(nèi)缺少著機(jī)械化施肥機(jī)械使得很多地區(qū)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施肥，而機(jī)械化的顯著優(yōu)點(diǎn)就是對(duì)比人工作業(yè)具有更高的效率，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的前提下我國(guó)對(duì)于施肥的機(jī)械化需求度越來(lái)越高而相對(duì)應(yīng)的施肥機(jī)械卻有待開(kāi)發(fā)。特別是針對(duì)挖坑機(jī)的研究挖。
挖坑機(jī)的作用是開(kāi)挖施肥坑洞，我國(guó)在果園施肥主要是先使用挖坑機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖坑洞然后再人工進(jìn)行施肥及土壤回填。我國(guó)針對(duì)挖坑機(jī)的研究開(kāi)發(fā)晚于國(guó)外，現(xiàn)在我國(guó)使用的挖坑機(jī)雖都能針對(duì)不同環(huán)境進(jìn)行挖坑，可是功能單一挖坑之后就閑置無(wú)法滿足機(jī)械化施肥作業(yè)的需求。
2果園挖穴施肥機(jī)的設(shè)計(jì)
本果園施肥機(jī)主要有齒輪箱總成、傳動(dòng)箱總成、3點(diǎn)懸掛裝置、覆土裝置、排肥箱、土壤收集器、機(jī)架等部分組成如圖4.工作原理如下所述：
（1）利用拖拉機(jī)的牙也懸掛系統(tǒng)將施肥機(jī)掛在施肥機(jī)后方。
（2）施肥機(jī)的動(dòng)力由拖拉機(jī)的后動(dòng)力輸出軸經(jīng)傳動(dòng)軸總成傳至于齒輪箱。
（3）動(dòng)力經(jīng)過(guò)齒輪箱的減速、換向，作用于豎直方向和水平方向的兩傳動(dòng)軸，帶動(dòng)排肥裝置實(shí)施肥料添加。
（4）在螺旋鉆頭于土壤接近時(shí)電容式接近開(kāi)關(guān)開(kāi)始開(kāi)啟排肥管，螺旋鉆頭開(kāi)始鉆孔時(shí)由其螺旋的提升作用，將土壤和肥料至于土壤收集器內(nèi)混合；在螺旋鉆孔結(jié)束提升過(guò)程中，肥料和土壤由土壤收集器置入鉆孔中，并在施肥機(jī)前進(jìn)是由覆土裝置覆土。來(lái)實(shí)現(xiàn)整機(jī)鉆孔、施肥、覆土一體化要求。
2.1果園挖穴施肥機(jī)施肥量的計(jì)算
排肥輪應(yīng)便于制造和清理，并且能使化肥均勻地落到筒底的輸送管道中。為了充分利用重力輸送化肥，排肥元件置于排肥器的下部，使排肥性能不受箱內(nèi)化肥充滿程度以及地面斜度和沖擊力的影響。本施肥機(jī)械要求排肥量在5~90kg之間，因此選用外槽星輪式排肥裝置，星輪每轉(zhuǎn)排肥量q為：
q=aFZσ+hr1000 （3-1）
式子中 F-排肥輪每單個(gè)齒槽面積（cm2），R=5cm，F(xiàn)=πR22=39.25；
δ0-排肥輪每個(gè)齒厚（cm），取δ0=0.5；
h-活門的開(kāi)度（cm），即活門至星輪最下端的距離，取h=20；
α-肥料充滿系數(shù)，決定于肥料物理狀態(tài)、濕度和其流動(dòng)性，一般取α=0.7；
Z-排肥輪輪齒的槽數(shù)，取Z=10；
r-排肥單位容積質(zhì)量（gL），取r=1500。
將以上所示的各個(gè)參數(shù)帶入式子（1），得星輪每轉(zhuǎn)排肥料量q為
q=8.4kg
根據(jù)已知條件，可以按照下列公式計(jì)算出施肥機(jī)每公頃排肥量Q，即；
Q=15mnq1000δ （4-1）
式子中，m為排肥器數(shù)量，取m=1；n為排肥器轉(zhuǎn)動(dòng)速（rmin），n=864；δ為排肥輪損失率（%）取δ=30。
將各個(gè)參數(shù)代入式（2），得每公頃排肥量Q為
Q=362kg
每個(gè)鉆孔內(nèi)應(yīng)排出的化肥量q0為
q0=Qj
其中，j為每公頃果園內(nèi)的果樹(shù)株數(shù)，設(shè)取為j=500。則
q0=0.72kg
所以每株果樹(shù)的施肥量約為0.5kg。
總 結(jié)
此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是完成果園挖穴施肥機(jī)的設(shè)計(jì)。這是我們?cè)诖髮W(xué)期間所進(jìn)行的一次非常全面的設(shè)計(jì)，為自己在大學(xué)四年所學(xué)習(xí)知識(shí)的全面總結(jié)和鞏固，使我們初步了解和掌握做設(shè)計(jì)的基本步驟、基本方法，通過(guò)本環(huán)節(jié)把我們?cè)诖髮W(xué)期間所學(xué)課程中所獲得的理論知識(shí)在設(shè)計(jì)實(shí)踐中加以綜合和運(yùn)用，把大學(xué)四年以來(lái)來(lái)所學(xué)的知識(shí)貫穿起來(lái)，使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐密切的結(jié)合起來(lái)，為我將來(lái)的實(shí)際工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
這是一個(gè)非常全面而系統(tǒng)的設(shè)計(jì)題目，非常鍛煉人。從方案的論證到最終的設(shè)計(jì)，涉及的領(lǐng)域包括：機(jī)械制圖，機(jī)械原理，工程材料，機(jī)械設(shè)計(jì)等等。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，提高我計(jì)算、制圖能力；使我們能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊(cè)、圖集、規(guī)范，熟悉有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械方面知識(shí)得到系統(tǒng)的鞏固和提升。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，我還學(xué)到了許多新的知識(shí)，如Solidworks，CAD2008的使用和WORD、POWERPOINT等軟件的應(yīng)用。
我深刻的認(rèn)識(shí)到，要想成為一名合格的工程設(shè)計(jì)人員只是掌握本專業(yè)的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)該具有更加淵博的知識(shí)，如應(yīng)該對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用，農(nóng)產(chǎn)品的特性，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀等各個(gè)方面能力進(jìn)行加強(qiáng)。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中也曾遇到很多的問(wèn)題，但通過(guò)查閱相關(guān)的書(shū)籍、手冊(cè)以及老師的精心指導(dǎo)，都得到了解決，設(shè)計(jì)過(guò)程基本順利完成。