基于MBD-DEM合器的双叉旋转管条肥料散布装置的优化和实验

科学领域:

• 农业工程 农业工程
• 精准农业 精准农业 精准农业
• 机械设计 机械设计

背景情况:

• 目前的肥料散布器在实现统一应用方面面临挑战,影响肥料利用率和作物产量.
• 精确,均的肥料在可控制的条形中传播,对于高效的农业实践至关重要.

研究的目的:

• 设计和评估一种新型的双叉式摇摆管肥料散布装置.
• 为了增强肥料在纵向和横向方向均传播.
• 通过精确的应用来提高肥料的整体利用率.

主要方法:

• 设计了一个采用空间子摆摆式旋转机的双分旋转管肥料散布器.
• 开发了一个摇摆管的数学模型,并建立了肥料颗粒运动方程.
• 采用多体动力学 (MBD) 和离散元件方法 (DEM) 合模型进行模拟分析,使用EDEM-RecurDyn软件.
• 进行单因素测试和响应表面方法测试,以分析喷嘴高度,前进速度和摆动频率对传播均性的影响.
• 通过实验室测试验证了模拟结果,并将性能与单个摇摆管装置进行了比较.

主要成果:

• 确定了最佳操作参数:喷嘴高度 (350.0-450.0毫米),前进速度 (0.5-1.5米/秒) 和摆动频率 (1.40-2.00赫兹).
• 喷嘴高度,前进速度和摆动频率显著影响了传播均性 (P<0.01).
• 优化的参数实现了纵向均系数≤25%和横向均系数≤45%.
• 实验室验证显示模拟和实验结果之间的误差最小 (3.46%纵向,1.44%横向).
• 与单个摇摆管相比,分叉的摇摆管装置减少了纵向和横向均系数分别为50.33%和14.95%.

结论:

• 双叉的摇摆管条式肥料散布装置有效地实现了均的肥料散布.
• 与传统的单个摇摆管扩散器相比,设计的设备表现出优越的性能.
• 结果为未来的旋转管肥料散布装置和性能测试方法的设计提供了宝贵的见解.