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《果園有機肥施肥機的設(shè)計》開題報告 一、 課題來源及研究的目的和意義 我國作為一個發(fā)展中國家，正面臨這大戰(zhàn)經(jīng)濟和保護資源與環(huán)境的雙重任務(wù)，但在發(fā)展經(jīng)濟的同時常常會導(dǎo)致環(huán)境破環(huán)與資源的浪費。 在所有產(chǎn)業(yè)中，農(nóng)業(yè)與資源環(huán)境的關(guān)系最為密切和特殊，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)既可以保護和改善生態(tài)環(huán)境，也可能對環(huán)境造成重大破壞并浪費大量資源。如不當?shù)母髟斐伤亮魇?；過度種植與放牧使土壤地力下降；過量的施用化肥和不當?shù)墓喔绕茐牧送寥澜Y(jié)構(gòu)，加速了次生鹽漬化，使土壤生產(chǎn)能力日益下降，而為了維持農(nóng)田眼前的生產(chǎn)，愈益依賴于化肥，如此反復(fù)的惡性循環(huán)，導(dǎo)致土壤生態(tài)環(huán)境的惡化；為了防止有害生物的危害，大量使用化學(xué)農(nóng)藥和除草劑，雖然暫時控制住了病蟲草的危害，保住了產(chǎn)量，但與此同時，殺滅了天敵，破壞了自然界動物區(qū)系及昆蟲、微生物與植物之間的生態(tài)平衡，有害生物抗藥性逐漸增強，最終會導(dǎo)致病蟲害的暴發(fā)，甚至達到難以控制的地步；此外，森林和草原面積的減少使風(fēng)沙加劇，人類生存環(huán)境更加惡化，農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展受到嚴重威脅；理有甚者，農(nóng)藥、化肥的濫用不僅污染了大氣、土壤與河流，也直接威脅到我們的食品安全等等，這些問題使發(fā)展經(jīng)濟與保護環(huán)境的矛盾越來越尖銳。目前人們已經(jīng)認識到發(fā)展經(jīng)濟不能以犧牲人類賴以生存的環(huán)境為代價，世界各國都在積極探討既能實現(xiàn)發(fā)展目標，又能保護和改善生態(tài)環(huán)境的途徑，尋求農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展之路，而發(fā)展有機農(nóng)業(yè)是解決這一矛盾的重要途徑。 根據(jù)聯(lián)邦德國農(nóng)業(yè)部的農(nóng)業(yè)年度報告，以有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式從事生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)企業(yè)的多年平均純收入水平，無論是按單位土地利用面積、單位勞動力還是農(nóng)戶計算，均至少不低于以常規(guī)方式生產(chǎn)的同類農(nóng)業(yè)企業(yè)。這主要是因為有機農(nóng)業(yè)的企業(yè)通過投入較多勞動的方法，自己來進行土地肥力保護和植物保護工作（而常規(guī)農(nóng)業(yè)則是通過購入化肥與農(nóng)藥來"購入"土地肥力和植物保護），并且用自己所生產(chǎn)出來的飼料而不是購入飼料。這就是說，其生產(chǎn)的購入物資成本較低。 目前，林果業(yè)的發(fā)展帶動了林果產(chǎn)品品種的提升，促進了林果業(yè)的經(jīng)濟的提高，尤其是在南疆地區(qū)，林果業(yè)的發(fā)展迅速。紅棗，核桃，巴旦木等食品每年的播種面積成直線上升。但是有許多工序的成本太高，不利于南疆的擴大規(guī)模生產(chǎn)。從簡單的方面來說，大多數(shù)的果農(nóng)還在使用傳統(tǒng)的施肥機械，沒有成熟的果園有機肥施肥機械。單靠人工施肥，容易造成肥料的浪費和生產(chǎn)成本的增加，不利于提高果農(nóng)們的收入。 二、 課題所涉及的問題在國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀及分析 我國對開溝機的研究開發(fā)起步較晚。經(jīng)歷了從犁鏵式開溝機、圓盤式開溝機和鏈式開溝機的發(fā)展歷程。1975年，我國農(nóng)墾系統(tǒng)引進了意大利菲惡特公司FLAT系列旋轉(zhuǎn)圓盤挖溝機，20世紀80年代中期．國家引進小量挖溝機主要用于農(nóng)業(yè)暗管排水工程。這是早期的技術(shù)引進。但由于有機肥的應(yīng)用還不廣泛．只是停留在小農(nóng)經(jīng)濟水平上。因此．此時的開溝機主要用于農(nóng)田水利工程以及地下電纜、自來水工程等。 近年來，隨著國家對綠色農(nóng)業(yè)的大力倡導(dǎo)，有機肥在農(nóng)業(yè)上得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展。特別是在果園的應(yīng)用上，使開溝機的研究方向逐漸向果園有機肥開溝機方向發(fā)展。果樹園林業(yè)是現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的重要組成部分和富民工程的重要途徑，施肥是果樹生產(chǎn)管理中的重要技術(shù)措施，其合理與否直接影響果樹生長、產(chǎn)量、果品質(zhì)量及經(jīng)濟效益。因此。研制出一種適于果園施肥開溝的機械，對減少人力和物力資源的浪費、提高勞動生產(chǎn)率具有重要意義。 2009年2月，農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機械化研究所阿布里孜·巴斯提、蘭秀英、貢獻、劉旋峰等人開發(fā)研制了l K—40型偏置式果園開溝機，主要用于果園施肥開溝、種樹開溝。該機針對果園的土壤特點及開溝位置的要求。采用偏置式設(shè)計，具有以下特點：一是由于偏置式果園開溝機的開溝部件向右側(cè)置(在拖拉機右輪后)，作業(yè)時拖拉機行間行走可將施肥溝開在距樹干0．5～1．5 in處，使樹冠樹葉免受影響。二是該開溝機一機多用。除可用于果園挖施肥溝外，還可用于農(nóng)田、荒地的開溝作業(yè)。三是機具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、使用可靠、生產(chǎn)效率高、成本低。 2010年4月，西北農(nóng)林科技大學(xué)機電學(xué)院王京風(fēng)、楊福增、劉世等人進行微型遙控果園開溝機的研發(fā)與設(shè)計。該機特點如下：一是針對果園空間狹小、小四輪及手扶拖拉機作業(yè)時通過性不好、操作不便等問題，設(shè)計出一種與微型遙控機械配套的果園開溝機；二是機具高度僅67 cm，通過性能好；三是遙控、人力兩套操縱系統(tǒng)可隨機操縱．也可人機分離，降低了操作人員的勞動強度；四是采用履帶行走裝置，附著力強，爬坡能力大：五是穩(wěn)定性強，能防止機具作業(yè)時翻倒。從試驗結(jié)果看，該機功耗小，具有一定爬坡能力，適合果園作業(yè)。微型遙控果園開溝機的成功研制，解決了果樹行距小、冠下高度低的難題，對果園機械化生產(chǎn)具有重要的意義。 國外的施肥機械 隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的深入發(fā)展, 人們對采用高效的精密施肥已達成共識。世界農(nóng)業(yè)發(fā)達國家都著眼于溫室施肥機的研發(fā), 并普遍采用混肥均勻、性能穩(wěn)定、使用效果好、使用壽命長的施肥設(shè)備。目前中國連棟溫室使用的施肥機多為國外進口, 價格昂貴, 因此開發(fā)適合中國國情、技術(shù)上達到國際先進水平的植物精密施肥系統(tǒng)是非常有必要的。在引進、消化、吸收國外先進技術(shù)和成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上, 結(jié)合中國的氣候特點、科技和經(jīng)濟現(xiàn)狀, 北京市農(nóng)機研究所京鵬環(huán)球溫室工程公司集中自動化、機械化、環(huán)境控制、栽培等多學(xué)科的力量, 開發(fā)出一套適合于中國國情、低成本的植物精密施肥系統(tǒng), 通過計算機及自動編程控制器,保證施肥系統(tǒng)可根據(jù)作物生長對水、肥的需要量進行定時、定量的自動灌溉施肥。 如今，國外的農(nóng)業(yè)機械化水平很高了。歐美等發(fā)達國家，尤其是日本，在機械播撒有機肥的同時又研制了不降低撒布精度能適應(yīng)一切形狀、性狀堆肥，且比老式撒布機具有更寬撒布幅寬更好的均勻性的雙圓盤式農(nóng)家肥撒施機，這種形式的機械幾乎不受風(fēng)力影響，撒布幅寬8～10m。歐美發(fā)達國家，對畜禽廢物的綜合利用及處理技術(shù)已達到一定水平，主要進行了畜禽廢物管理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，其包括糞便收集、存貯、運輸、處理和利用等設(shè)施的設(shè)計，以及對不同處理方法過程的理論研究。 庫恩施 國內(nèi)的施肥機械 果樹是我國的重要經(jīng)濟作物之一，而施肥是果樹生產(chǎn)中關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，我國在施肥機方面的研究相對比較薄弱, 目前部分廠家仿照國外技術(shù)進行了簡易的文丘里式施肥器、壓差式施肥罐的生產(chǎn), 但該種產(chǎn)品的施肥精度不高, 難以進行精確的施肥。也有一些單位引進國外比例式注肥器,可根據(jù)不同種植需要進行注肥比例的調(diào)節(jié), 最大比例為2.5%, 使用中發(fā)現(xiàn)該注肥器容易堵塞。北京市農(nóng)業(yè)機械研究所正是適應(yīng)這一形式進行植物精密施肥系統(tǒng)的研發(fā), 利用傳感器技術(shù)、信息采集與處理技術(shù), 結(jié)合作物專家系統(tǒng), 在栽培上進一步弄清各種不同作物、不同生育階段對養(yǎng)分的需求, 開發(fā)出植物精密施肥系統(tǒng), 保證植物正常生長。國內(nèi)完全沒有自己成熟的技術(shù)開發(fā)，需要急需解決。 2011年，巴楚縣農(nóng)機局積極鼓勵和支持廣大農(nóng)戶使用先進適用的農(nóng)業(yè)機械，大力推廣林果開溝施肥機，提高全縣農(nóng)業(yè)機械化水平和農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，優(yōu)化全縣農(nóng)機裝備結(jié)構(gòu)，促進農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收。圖為國產(chǎn)的一個林果開溝施肥機 由山西太原科衛(wèi)專利事務(wù)所所研制的可調(diào)式防漏土壤深松施肥機，具有體為一種可調(diào)施肥深度的可調(diào)式防漏土壤深松施肥機,解決了現(xiàn)有土壤深松施肥機施肥過程中肥料深度無法控制的問題?？烧{(diào)式防漏土壤深松施肥機,包括深松刀,深松刀的后側(cè)固定有套筒,套筒內(nèi)套有施肥管,套筒表面設(shè)有調(diào)節(jié)螺桿,施肥管下端前側(cè)固定有回土擋片,回土擋片的左右兩側(cè)向下彎曲,且回土擋片與水平面呈銳角設(shè)置。本實用新型通過巧妙地設(shè)計克服了現(xiàn)有土壤深松施肥機施肥過程中肥料深度無法控制的問題,保證肥料在土壤中的深度一致,深淺適宜,有利于玉米發(fā)育前期根系對肥料的吸收,促進壯苗,具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便且成本低的優(yōu)點。 三、課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標可行性分析 本課題任務(wù)要求是設(shè)計一種適用于南疆果園有機肥的施肥機械，主要能完成開溝，有機肥施灑、覆土等功能。 中國的設(shè)施水平與國外農(nóng)業(yè)發(fā)達國家相比, 還存在很大差距。目前中國大部分農(nóng)林果園都沒有專業(yè)的施肥器，我國的果樹施肥機械化水平很低 處于剛剛起步階段, 有些地方果樹施肥還采用人工挖溝撒肥方式，工作繁重，效率低, 施肥量很不均勻，這極大地降低了果園的實際生產(chǎn)效能, 不能使果園生產(chǎn)達到最大化和最佳化。 總之，有機肥撒施機械的研發(fā)成功將對加速兵團實現(xiàn)集約化經(jīng)營，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，實現(xiàn)果園有機肥的全程機械化，設(shè)計適合廣泛果園施肥的新機械。 四、 需要重點的、關(guān)鍵的問題及解決的思路 常見的果園施肥機械存在一些問題 4-1 肥箱排肥稀少不均，可能是槽輪調(diào)節(jié)不當 4-2 施肥過深或過淺，開溝器入土太深或太淺。 4-3注意肥箱的肥料是否足夠，不夠及時補充。 4-4機械在工作中的安全性。 對整體進行參數(shù)確定，對于林果施肥機的尺寸的確定，動力源的選擇等進行試驗分析。 施肥機的造價要能夠最便宜，能夠滿足農(nóng)戶的需求，可以廣泛的使用。最主要還是要解決以前施肥機存在的一系列問題。 方案的確定：（1）施肥方式； （2）作業(yè)幅寬； （3）施肥量； （4）作業(yè)速度； （5）配套動力； （6）施肥機的尺寸； 每年都有因農(nóng)業(yè)機械化作業(yè)而產(chǎn)生的事故，因此要求該機的工作的環(huán)境是一個密封的，防止機器在工作時，因一些疏忽的措施造成不必要的財產(chǎn)的損失，提高操作人員的安全性。還有就是防止外部條件的干預(yù)等。 五、工作進度 前二周：查找文獻資料，確定設(shè)計思路及初步方案。 第三、四周：合理擬定輸送送裝置，確定設(shè)計內(nèi)容。 第五周：確定傳送裝置的傳輸速度 第六周---第七周：根據(jù)前期計算數(shù)值確定主要設(shè)備的選擇及其相關(guān)的輔助的選擇，完成相關(guān)的設(shè)計內(nèi)容。根據(jù)設(shè)計的要求結(jié)合前期的的設(shè)計內(nèi)容確定變速裝置及其保護裝置，完成設(shè)計圖紙。 第八周---第九周：根據(jù)設(shè)計的前期綜合確定完成設(shè)計的主體部分既鏈板式輸送裝置，完成設(shè)計圖紙。 第十周：整理設(shè)計材料，撰寫論文，答辯。 六、 參考文獻 [1]袁智安;蘇禮廣 雙道果樹開溝施肥機[P]. 中國專利:CN201571329U,2010-09-08. 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