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浅析农用自走式高效化肥播撒机设计

2020-04-09 284 上传者：管理员

摘要：文章对农用自走式高效化肥播撒机的设计进行了介绍。其动力系统由电动机提供，可以把人类从高强度的体力劳动中解放出来，而由蓄电池提供能源则使节能、环保的目标得以实现，从而让播撒机在人工控制方向的情况下实现了自走，此支架搭载了足够容量的化肥桶，而且有可调速播撒转盘，还可以控制播撒范围，使适用范围更广、效率更高，既能在蔬菜大棚、果树、茶园等农村植保中使用，又可以在城市绿化中应用，具有高环保，高效，经济实惠的特点，在未来有很好地发展空间和潜力。

关键词：
化肥播撒机
工作原理
自走式
高效使用
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我国广大的农用耕地地形复杂多样，且多山地丘陵。限制了大型植保机械在农业领域内的推广，为了解放和发展生产力，将农业机械从“人背机械”到“机械背人”是必然的发展趋势，小型植保机械在我国农业市场前景将更加广阔[1]。

1、问题的提出

在广大的农村地区，我国土地生产的形式是个体小规模生产的模式，再加上我国广大的农用耕地地形复杂。且多山地丘陵，都限制了大型、先进的植保机械在我国农业领域内的广泛推广，本文设计了一种小型、轻简化的化肥播撒机械，可用以解决普通化肥播撒中存在的效率低、劳动量大、费时费力等问题。

2、工作原理

农用自走式高效化肥播撒机的前进速度原理为：以电源提供动力，通过操控手柄调节单片机，由单片机控制电机，再通过助力传感器对速度进行精确调控。速度控制系统如图1所示。播撒控制系统由电源提供动力，通过触碰传感器来操控单片机改变伺服电机的旋转角度或直流电机的转速。

3、农用自走式高效化肥播撒机设计

农用自走式高效化肥播撒机主要由自走系统、播撒系统、控制系统等组成。结构简图如图2所示。为了满足山地、丘陵、大棚等地区作物的化肥播撒需求。要尽量将车体体积设计的小一些。不同作物的种植间隙是不同的，但是大都在250mm400mm之间，因此，在本设计中将车架的整体宽度定为300mm。材料选用三角铁焊接而成，最终车体设计尺寸为800长x300宽×900高(mm)。

1)动力系统。播撒机的动力系统主要包括电机和电瓶两大部分。该设计选用48V/20Ah的电瓶，为播撒机实现自走提供动力支持。为减小播撒机整体体积，电机可以选用电动白行车上的无刷电机，用来驱动轮的转动。其具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点田。设计选用48V，350W的无刷直流电机，其最高时速可达到30km/h速度。完全能满足播撒需求，通过调节手柄控制器可以自由调节电机转速，使得在人控制方向的情况下实现播撒机的自走。为减小播撒机体积，采用轮毂驱动电机，电机与车轮为一体。

2)播撒系统。播撒机的播撒系统主要包括直流电池组、直流电机和播撒盘。为提供足够离心力。设计采用高转速、较高扭矩、可调速的555减速直流减速电机。农用自走式高效化肥播撒机采用播撒盘转动产生离心力的方式播撒化肥，可控得电机转速使该装置能有效控制化肥的播撒范围，手动按动电机控制器旋钮，通过改变电机的转速，来控制转盘转动产生的离心力的大小，将化肥甩出转盘，从而完成对化肥的播撒。用离心力计算公式计算最远播撒距离：F=axm=Ѡ2xrxm。式中F：离心力；Ѡ：非惯性系自身转动的角速度；r：半径；m：化肥质量。因为播撒机由直流电机带动播撒盘转动，所以电机的转速决定了播撤的距离。对播撒机的实际测试结果如表1所示。

表1 测试结果

3)控制系统。播撒机的控制系统主要包括单片机及控制器。以手柄作为控制前进速度的主要原件，使操作者能够更加方便地把握前进速度，以单片机将速度分为停止、慢速、正常、快速四个等级，通过扭转手柄的不同角度。来确定前进速度的等级，速度控制系统框图如图1所示。在化肥播撒捅下。装有由伺服马达控制的挡板，用于控制化肥的流量，通过单片机，由三个按钮来控制伺服马达以设定的全开、半开、闭合三个扭转角度；化肥从化肥暂存桶流人连接在由直流马达控制的播撒盘上。直流马达转动。带动播撤盘转动。从而产生离心力，将化肥甩出，通过调节器调节单片机设定好的直流马达的停止、一速、二速、三速四个转速。

图1 速度控制系统框图

图2 农用自走式化肥播撒机模型

4、结束语

本文设计的农用自走式高效化肥播撒机以电力为能源，绿色环保，操作方便，经济成本低。高效环保、易于维修，既可用于平原，又可用于山地；既可用于蔬菜大棚，又可用于农田作物等，完全符合农业要求，适合广泛推广。

参考文献：

[1]付大平,田耘.我国植保机械的发展状况与前景分析[J].农业与技术,2012(11):49-50.

[2]徐新国,陈军峰.电动车无刷直流电机控制器系统研究[J].探索与观察,2016(10):85.

[3]肖骁,戈文祺.电气传动系统中单片机技术的应用解析[J].中国标准化,2017(22):250-252.

[4]茅阳.单片机技术在电气传动控制系统中的应用与研究[J].中国高新区,2018(1):24.

杨怀斌,王海艳,王娜,等.农用自走式高效化肥播撒机设计[J].南方农机,2019,50(13):16.