果園挖穴施肥機的設計【果園定量挖坑施肥機】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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挖坑機的作用是開挖施肥坑洞，我國在果園施肥主要是先使用挖坑機進行開挖坑洞然后再人工進行施肥及土壤回填。我國針對挖坑機的研究開發(fā)晚于國外，現在我國使用的挖坑機雖都能針對不同環(huán)境進行挖坑，可是功能單一挖坑之后就閑置無法滿足機械化施肥作業(yè)的需求。 2果園挖穴施肥機的設計 本果園施肥機主要有齒輪箱總成、傳動箱總成、3點懸掛裝置、覆土裝置、排肥箱、土壤收集器、機架等部分組成如圖4.工作原理如下所述： （1）利用拖拉機的牙也懸掛系統(tǒng)將施肥機掛在施肥機后方。 （2）施肥機的動力由拖拉機的后動力輸出軸經傳動軸總成傳至于齒輪箱。 （3）動力經過齒輪箱的減速、換向，作用于豎直方向和水平方向的兩傳動軸，帶動排肥裝置實施肥料添加。 （4）在螺旋鉆頭于土壤接近時電容式接近開關開始開啟排肥管，螺旋鉆頭開始鉆孔時由其螺旋的提升作用，將土壤和肥料至于土壤收集器內混合；在螺旋鉆孔結束提升過程中，肥料和土壤由土壤收集器置入鉆孔中，并在施肥機前進是由覆土裝置覆土。來實現整機鉆孔、施肥、覆土一體化要求。 2.1果園挖穴施肥機施肥量的計算 排肥輪應便于制造和清理，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化肥充滿程度以及地面斜度和沖擊力的影響。本施肥機械要求排肥量在5~90kg之間，因此選用外槽星輪式排肥裝置，星輪每轉排肥量q為： q=aFZσ+hr1000 （3-1） 式子中 F-排肥輪每單個齒槽面積（cm2），R=5cm，F=πR22=39.25； δ0-排肥輪每個齒厚（cm），取δ0=0.5； h-活門的開度（cm），即活門至星輪最下端的距離，取h=20； α-肥料充滿系數，決定于肥料物理狀態(tài)、濕度和其流動性，一般取α=0.7； Z-排肥輪輪齒的槽數，取Z=10； r-排肥單位容積質量（gL），取r=1500。 將以上所示的各個參數帶入式子（1），得星輪每轉排肥料量q為 q=8.4kg 根據已知條件，可以按照下列公式計算出施肥機每公頃排肥量Q，即； Q=15mnq1000δ （4-1） 式子中，m為排肥器數量，取m=1；n為排肥器轉動速（rmin），n=864；δ為排肥輪損失率（%）取δ=30。 將各個參數代入式（2），得每公頃排肥量Q為 Q=362kg 每個鉆孔內應排出的化肥量q0為 q0=Qj 其中，j為每公頃果園內的果樹株數，設取為j=500。則 q0=0.72kg 所以每株果樹的施肥量約為0.5kg。 總 結 此次設計的任務是完成果園挖穴施肥機的設計。這是我們在大學期間所進行的一次非常全面的設計，為自己在大學四年所學習知識的全面總結和鞏固，使我們初步了解和掌握做設計的基本步驟、基本方法，通過本環(huán)節(jié)把我們在大學期間所學課程中所獲得的理論知識在設計實踐中加以綜合和運用，把大學四年以來來所學的知識貫穿起來，使理論知識和生產實踐密切的結合起來，為我將來的實際工作打下了堅實的基礎。 這是一個非常全面而系統(tǒng)的設計題目，非常鍛煉人。從方案的論證到最終的設計，涉及的領域包括：機械制圖，機械原理，工程材料，機械設計等等。通過設計實踐，提高我計算、制圖能力；使我們能熟練地應用有關參考資料、計算圖表、手冊、圖集、規(guī)范，熟悉有關的國家標準。機械方面知識得到系統(tǒng)的鞏固和提升。在進行畢業(yè)設計的同時，我還學到了許多新的知識，如Solidworks，CAD2008的使用和WORD、POWERPOINT等軟件的應用。 我深刻的認識到，要想成為一名合格的工程設計人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠遠不夠的，應該具有更加淵博的知識，如應該對計算機應用，農產品的特性，農業(yè)經濟的發(fā)展現狀等各個方面能力進行加強。 在設計過程中也曾遇到很多的問題，但通過查閱相關的書籍、手冊以及老師的精心指導，都得到了解決，設計過程基本順利完成。 塔里木大學 畢業(yè)論文（設計）開題報告 課題名稱 果園挖穴施肥機的設計 學生姓名 艾合塔爾江 學 號 8031208216 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化 班 級 農機16-4 指導教師 賀小偉 起止時間 2015.10.15-2016.5.25 機械電氣化工程學院教務辦制 填 表 說 明 一、學生撰寫《開題報告》應包含的內容： 1、本課題來源及研究的目的和意義； 2、本課題所涉及的問題在國內（外）研究現狀及分析； 3、對課題所涉及的任務要求及實現預期目標的可行性分析； 4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路； 5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法； 6、完成本課題的工作方案及進度計劃； 7、主要參考文獻（不少于7篇）。 二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文（設計）課題任務的學生在接到“畢業(yè)論文（設計）任務書”的兩周內獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。 三、開題報告要求手寫體，字數在3000字以上，由學生在本報告冊內填寫，頁面不夠可自行添加A4紙張。 四、每個畢業(yè)論文（設計）課題須提交開題報告一式三份，一份學生本人留存，一份指導教師存閱，一份學生所在學院存檔，備檢備查。 一 本題來源及研究的目的和意義 1.1 課題的來源：自選題 1.2 研究的目的 機械化施肥是提高水果產品的品質和產量的一種有效方式，但是由于我國在研究機械化施肥技術萬面的起步晚對應的研究技術不成熟，在果園施肥方面采用的最多的還是人工施肥。但因其效率低勞動強度大人工成本高等原因已經影響到了我國果林行業(yè)的發(fā)展，人們對于機械化施肥的需求越來越強烈。在這種情況下我國借鑒國外先進的技術和經驗以及結合本土實際情況研究出了符合我國果林行情的各種施肥機械。 1.3 研究的意義 本課題設計采用機械化的設備對果園進行施肥。設備能在理論上有效提高肥料的利用率，節(jié)省人力資源，提高果園的產量。課題的實施是為果園機械化施肥提供合理的設計方案。 二 課題所涉及的問題在國內外現狀及分析 2.1 施肥機械的研究現狀及存在的問題 施肥機械是使用工具將固態(tài)或液態(tài)化肥施入土壤。隨著施肥機械的普及、發(fā)展與科研隊伍的不斷加強、擴大，經過基礎理論、技術與機具研究、設計開發(fā)等研究工作，施肥機械的研制已取得了大量成果。施肥機械可分為很多類型:按照施肥方式可分為撒肥機、種肥施肥機與追肥施肥機，且應用都較為普遍;按照化肥狀態(tài)可分為施液態(tài)化肥與固態(tài)化肥兩種，其中液態(tài)化肥的研究較為落后與狹窄。較為先進的變量施肥機械也已經取得了大量研究成果。 2.2 追肥施肥機的研究現狀及問題 追肥施肥機械是在作物生長發(fā)育的同時施用化肥的機械，現今追肥機的研究達到了一定水平。張傳斌研制的 TX － 12 型煙草定量穴灌追肥機不僅可定量追肥、灌溉，還可在田間輕便移動，工作效率高，尤其適用于干旱地區(qū);王金星等研制了一種通過高準確率傳感器將信號傳給單片機以達到自動控制的智能煙草定量穴施追肥機，可實現自動化與煙草的低損傷率。為了解決干旱地區(qū)作物苗期中耕、追肥作業(yè)的高成本、復雜與低效率問題，崔歡虎等人研制出了以節(jié)約水資源為基礎的中耕保墑追肥機。經過多年試驗，其機具所需動力小、效率高且輕便靈活，可為廣大農民接受。 農民大量使用的追肥機大都采用簡單的四桿機構，運動副容易產生磨損，維修較為困難，必將影響作業(yè)效果。輸肥管在施肥機下降上升過程的往復運動過程中容易造成變形而形成縫隙，就可能會使肥料在縫隙中漏掉。我國大多農民容易在作物的非最佳追肥期施用追肥，且采用的封壟蹚地后追肥的方式對時間把握不準確也將引起倒伏，且也容易造成對植物根系損害而導致減產。由于農村勞動力減少，農民為了節(jié)省時間與精力，將追肥與種肥同時施入土壤，必然會出現燒種燒苗的現象。農民在追肥時，同樣容易出現忽視有機肥與部分微量元素的重要性的問題。 2.3 變量施肥機械的研究現狀與存在的問題 由于變量施肥機械具有綜合評價效果顯著、可按需施肥并可調節(jié)及施肥準確度高等優(yōu)點，已經成為施肥機械的主要研究方向之一。馬旭等研究了便捷、穩(wěn)定的手控與自控變量施肥機械，可與播種機配套使用，成為“3S 技術”的基礎。針對我國國情，王秀等人研制了不僅可以配套國產拖拉機，還可以在GPS 協(xié)助下按照系統(tǒng)網格劃分所得的處方圖實現變量施肥的機械，并試驗了不同齒槽轉速所對應的精確排肥量，以確定最優(yōu)轉速。為了解決施肥機械受到拖拉機行駛速度及排肥軸轉速等對排肥量的影響，陳廣大等設計了以 AＲM 微處理器為核心、通過 PID 自動調節(jié)排肥量的控制系統(tǒng)，可達到排肥穩(wěn)定、均勻與精度高的效果。針對不同規(guī)格大小農田的網格劃分并確定位置的高難度問題，于英杰等人確定了一種自動識別算法。該算法使用 AＲM 控制器采集傳感器信號，能適應農田形狀的變化，精度高，穩(wěn)定性較好。 我國的變量施肥機具相對于發(fā)達國家起步較晚，變量施肥機械使用的傳感器等設備未國產化而導致了儀器昂貴。我國大多數農民的經濟基礎薄弱，尤其是中西部山區(qū)，難以接受機械的使用成本。我國處于概念階段的變量施肥機械，其一幅寬較小，其二采用的差分 GPS 系統(tǒng)的精確度較低，可能會導致以周圍較近區(qū)域的處方量為依據施肥，將偏離施肥目的。機具大多只能實現總量的變量配比，而多元素的精確變量配比卻難以實現。專家在決策分析時容易脫離實際，由于其研究系統(tǒng)過于復雜，結果也與最終實際相差較大，有的時候甚至遠遠低于普通的決策。由于變量施肥機大多懸掛于拖拉機，將會受到土壤環(huán)境的限制，不適宜大幅度轉彎或翻梗，穩(wěn)定性將會直接受到影響。 2.4 解決問題的對策與措施 1)加強施肥機械與施肥技術的研究，將農機與農藝結合起來。國家應該同時加強施肥機械與施肥技術的投入，重視機具與技術的基礎理論與應用的研究，如播種施肥機種子與化肥比例的精確數據研究。研究符合農業(yè)現代化機具與技術的同時，還應把由中小企業(yè)生產的機具，且適應于中小型農場的施肥機具考慮在內。 加強不同施肥機械的研制，尤其是針對地域差異、氣候差異與植物在生長周期差異時所對應的機具研究，以達到“聯(lián)合作業(yè)、一機多用”，且可施有機肥。將液力、氣力理論應用到純機械式施肥機具上以提高機具的自動化程度，使效率高、污染小與精確度高的機具替代落后裝備。機具的研究應具有針對性，尤其是針對出現問題概率較高的部件進行優(yōu)化設計，如肥料輸送管道易堵塞及部件強度不夠而容易產生的疲勞損失的問題。 現代施肥技術綜合性強，技術、機具與制肥三者缺一不可，應增強其技術與工作人員的交流與合作，探索出三者相互配套且有機結合的一系列應用理論。 2)加強科研成果的推廣，開展技術與機具應用培訓。改變我國施肥機械與施肥技術落后現狀的最好辦法是加強科研部門與農業(yè)推廣部門的緊密聯(lián)合，以達到事半功倍的效果。應該鼓勵施肥技術與機具研制人員對農民進行技術與機械的應用培訓，既可以使科研人員不脫離農村實際，又可以增強農民的技術與機械的應用水平，糾正農民的錯誤施肥方式，學會保養(yǎng)與維修施肥機械，從而減少因為方式錯誤而導致的環(huán)境問題。 國內施肥機械大都來自中小企業(yè)的生產，應該在農村展開調查，擇優(yōu)選擇效率高的機具進行再開發(fā)與研究后向農民推廣應用。同時，應利用各大農業(yè)高校與農業(yè)科研部門的科研項目，將項目的研究理論以及實驗機加以改造為應用機，再投向于農村，實現科研價值的最大化。 3) 淘汰落后機具，加大機具的補貼力度。結合國家對環(huán)境友好型施肥機具的補貼政策，強制報廢農村低效率、化肥高污染的施肥機具，并予以相應的補貼。對于技術或機具使用的材料，尤其是污染大的材料，應該被環(huán)保材料取締;淘汰落后機具，實現先進高效率機械的應用推廣，推進農業(yè)現代化的進程。 為了實現高精度機械與技術的推廣應用，一是應盡量減少機具與技術的制造與應用成本，尤其是針對精準農業(yè)所使用的成本;二是加大政府對先進機具與技術的補貼力度，除了補貼農民購買機具或儀器時所需的成本外，還需要加大農民對技術與機具培訓所需經費的補貼。 2.5 棗園施肥技術 肥料的選擇應符合生產無公害果品的要求, 應以堆肥、漚肥、圈肥、作物秸稈、餅肥、微生物肥、腥肥等有機肥料為主, 適量使用無機化學肥料, 使有機、無機肥料配合運用。有機肥包括: 堆肥、漚肥、圈肥、作物秸稈、餅肥、微生物肥、腥肥等; 無機肥包括: 礦物磷肥( 磷礦粉) 、礦物氮肥、礦物鉀肥、石灰石, 按土壤養(yǎng)分狀況優(yōu)化配制的氮肥、磷肥、鉀肥以及符合要求的無機復合肥, 以銅、鋅、鐵、錳、硼、鉬等微量元素及有益元素為主配制的肥料。 1.基肥 基肥是供給冬棗樹生長的基本肥料。一般春秋兩季均可施入, 但以秋季在果實采收后至落葉前為好, 這時期葉片仍有一定的光合效能, 根系處于年周期中最后一個生長高峰, 有利于礦質營養(yǎng)的吸收及有機營養(yǎng)的轉化積累。秋施基肥的目的就在于增加樹體的貯藏營養(yǎng), 以滿足翌年萌芽、花芽分化和開花坐果的需求。 增施基肥結合深耕改土, 以有機肥為主, 化肥為輔。應采用多穴散施法, 禁止采用溝狀施肥法, 提倡“穴施肥水”法。幼樹( 5 年生以下) 株施有機肥 25 千克～50 千克, 尿素或磷酸二銨 0.15 千克～0.4 千克, 鈣鎂磷肥1 千克～2 千克; 成齡樹株施有機肥 100 千克～150 千克, 尿素或磷酸二銨 0.4 千克～1 千克, 鈣鎂磷肥 2 千克～4 千克, 硫酸鉀 1.5 千克或草木灰 10 千克。 2.地下追肥 追肥每年進行 3 次, 分別在萌芽前、坐果期、果實膨大期進行。 冬棗生長的前期, 是各器官對營養(yǎng)爭奪的激烈時期, 此時往往由于樹體的貯藏營養(yǎng)不足而影響各器官的正常生長發(fā)育, 乃至造成開花坐果不良, 果實發(fā)育受阻。因此, 這次追肥可使冬棗樹萌芽整齊一致, 生長旺, 棗吊長, 葉片大, 有利于花芽分化, 不僅保證了冬棗樹的正常生長對營養(yǎng)的需求,而且有利于產量的提高。這次追肥, 以速效氮磷為主。幼樹株施磷酸二銨 0.1 千克～0.2 千克, 成齡樹株施磷酸二銨 0.3 千克～0.4 千克。 6 月上旬開花坐果期消耗養(yǎng)分多, 而往往由于營養(yǎng)不足, 造成大量落花落果, 所以花期追肥十分重要, 這次追肥, 可促進枝葉健壯生長, 提高花芽分化質量, 提高坐果率, 減少落花落果, 有利于果實的生長發(fā)育。用肥的種類以氮肥為主, 幼樹株施尿素 0.1千克～0.2 千克, 成齡樹株施尿素 0.25 千克～0.4 千克。 7 月上旬幼果膨大期追肥, 這次追肥的目的, 主要是減少生理落果, 促進果實膨大, 提高果實產量和品質。此期施入氮磷鉀及微量元素復合肥, 幼樹株施0.4 千克～0.5 千克, 成齡樹株施 0.6 千克～1 千克。 3.根外追肥 根外追肥也叫葉面噴肥, 就是在冬棗樹生長季節(jié), 將肥料配成一定濃度的液體, 噴灑在樹體上。此法簡單易行, 用肥量少, 見效快, 一般噴后 1～2 小時就能進入葉中加工合成, 被樹體利用, 增產效果十分明顯。 葉面噴肥是冬棗樹追肥中不可缺少的一種施肥方法, 花前、花期、幼果期和生長后期, 葉面噴施尿素溶液, 可以增補土壤供應氮素的不足, 使葉片色澤加深, 提高光合效能, 因而有助于養(yǎng)分積累和產量的提高。花期噴施硼素, 有利于提高坐果率。幼果期噴施磷、鉀素溶液, 可提高果實品質和產量。因土壤鹽堿引起的缺鐵黃葉, 噴施鐵素可使黃葉轉綠, 對恢復樹勢也有較好的效果。葉面噴肥, 花期宜單用, 其它時期可以結合防治病蟲, 與某些可以混配的農藥混合使用。從 5 月下旬開始, 每隔半月左右葉面噴施一次。噴肥時, 應注意把肥料噴在葉片的背面, 因植物葉片的背面吸收養(yǎng)分的速度比葉片正面大。噴肥應在無風的晴天進行, 一天之中, 以下午 4～5 點到傍晚最好, 其次是早晨到上午 10 點前。因為中午氣溫高,蒸發(fā)量大, 影響肥料的利用率, 甚至引起肥害。葉面噴肥的濃度參考如下: 尿素 0.3%～0.5%; 硫酸鉀 0.4%; 硝酸鉀 0.5%～1%; 硫酸鋅 0.3%; 硫酸亞鐵 0.3%; 硫酸鎂 0.1%; 硼砂 0.5%～0.7%; 過磷酸鈣浸出液 2%; 草木灰浸出液 4%; 硫酸二氫鉀0.3%。 三、對課題所涉及的任務要求及實現預期目標的可行性分析 3.1 課題任務要求 本施肥機械主要用于棗園的田間施肥，通過選擇合適的方法設計施肥機，使此施肥機能因地制宜的對棗園合理施肥。 3.2 課題設計預期目標的可行性分析 本施肥機械主要用于棗園的田間施肥，綜合國內施肥技術發(fā)展現狀分析，國內微耕技術并未成熟，但是使用微耕機施肥器進行施肥對于棗園比較適合，隨著微耕機的前進，利用定量施肥機的錐頭將土壤耕開形成20-25cm深度，肥料中的肥料不斷攪拌并由肥料箱灌入土壤，隨后埋起土壤。綜上所述，該設計是可行的。 四 本課題需要重點研究的關鍵的問題及解決的思路 4.1 本課題需要研究的重點問題 需要滿足棗園田間施肥量合理性要求。微耕機施肥器主要包括：機架、發(fā)動機、離合器、側減速器、手把組合、旋轉錐頭、肥料箱、攪拌器、輸送管以及覆土裝置組陳。 4.2 本課題需要研究的難點問題解決的思路 我國微耕技術并未成熟，所以為了解決微耕機施肥器的棗園施肥問題，必須設計一個合理的結構，首先為了肥料的合理利用方面，微耕機施肥器的耕作耕深要有限深裝置保證，耕深不能超過20-25cm。然后是微耕機施肥器前進速度，要保證肥料的合理施肥量。而肥料箱中的肥料要均勻的輸送至被開耕的土壤底部，所以肥料箱的大小，輸送管以及覆土裝置的設計也尤為重要。 五 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法 完成本課題所必須做的工作有利用學校圖書館及互聯(lián)網查閱大量資料，了解棗園田間施肥機的基本性質，施肥機結構、原理等，了解各種類型的棗園田間施肥機的特點。關鍵問題可請求老師指導或通過同學討論，選擇適合棗園田間施肥機的類型，對擬定的施肥機進行設計，計算，利用Auto CAD等繪圖軟件繪制出施肥機的零件圖，裝配圖，反復對設計內容進行檢驗、校核。 六 工作方案及進度計劃 工作方案：設計總體含括→機架、發(fā)動機部分裝置設計→旋轉錐頭→肥料箱、攪拌器→鏈輪→輸料罐以及機體有機組合。 進度計劃： 第1周—第2周 通過查找文獻資料，了解施肥機的國內外現狀。 第2周—第5周 設計果園挖穴施肥機的總體方案。 第6周—第9周 對果園挖穴施肥機的結構進行具體設計。 第10周—第12周 撰寫設計說明書，對部分問題修改、調整。 第13周—第14周 整理資料準備答辯。 七 參考文獻 [1]袁文勝,金梅,吳崇友,肖體瓊. 國內種肥施肥機械化發(fā)展現狀及思考[J]. 農機化研究,2011,12:1-5. 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[8]鐘衛(wèi)東,路奎波. 多功能微耕機的改造與應用[J]. 新農業(yè),2013,19:48-50. 學生簽名 年 月 日 指導教師審閱意見 指導教師簽名 年 月 日 塔里木大學畢業(yè)設計答辯塔里木大學畢業(yè)設計答辯果園挖穴施肥機的設計學生姓名：學生姓名：艾合塔爾江艾合塔爾江.艾爾肯艾爾肯指導老師：賀小偉指導老師：賀小偉答辯時間：答辯時間：2012016 6.0.05 51 12 23 34 4課題研究的目的及意義課題研究的目的及意義課題研究的主要內容課題研究的主要內容關鍵部件的設計關鍵部件的設計創(chuàng)新與改進創(chuàng)新與改進v1 1 課題研究的目的及意義課題研究的目的及意義v 機械化施肥是提高水果產品的品質和產量的一種有效方式，但是由于我國在研究機械化施肥技術萬面的起步晚對應的研究技術不成熟，在果園施肥方面采用的最多的還是人工施肥。但因其效率低勞動強度大人工成本高等原因已經景/響我國果林行業(yè)的發(fā)展，人們對于機械化施肥的需求越來越強烈。在這種情況下我國借鑒國外先進的技術和經驗以及結合本土實際情況研究出了符合我國果林行情的各種施肥機械。v 但是我國國內缺少著機械化施肥機械使得很多地區(qū)都無法實現機械化施肥，而機械化的顯著優(yōu)點就是對比人工作業(yè)具有更高的效率，在現代農業(yè)快速發(fā)展的前提下我國對于施肥的機械化需求度越來越高而相對應的施肥機械卻有待開發(fā)。特別是針對挖坑機的研究挖。v2 2 課題研究的主要內容課題研究的主要內容v 就針對于目前果園挖穴施肥中存在的問題，可以從兩個方面來考慮：第一是依靠園藝技術來改善種植模式，實現機具于園藝技術配套，從而保證機具順利進行果園田間施肥作業(yè)，但就依目前來看，調整傳統(tǒng)的果園施肥模式是很難實現的；第二是根據果樹生長情況及營養(yǎng)需求，進行挖坑定量施肥，一次性完成挖坑、施肥、覆土工作，有效的提高肥料的利用率和工作效率。v 所以必須根據我國的實際情況，結合果樹的營養(yǎng)需求，設計一個能夠實現挖坑、施肥、覆土一體化的果園挖坑施肥機，并且具備一定的檢測和精確施肥的能力，成為本設計重點內容。2 2.1.1工作原理工作原理v本果園施肥機主要有齒輪箱總成、傳動軸總成、3點懸掛裝置、覆土裝置、排肥箱、土壤收集器、機架等部分組成如圖4.工作原理如下所述：v（1）利用拖拉機的牙也懸掛系統(tǒng)將施肥機掛在施肥機后方。v（2）施肥機的動力由拖拉機的后動力輸出軸經傳動軸總成傳至于齒輪箱。v（3）動力經過齒輪箱的減速、換向，作用于豎直方向和水平方向的兩傳動軸，帶動排肥裝置實施肥料添加。v（4）在螺旋鉆頭于土壤接近時電容式接近開關開始開啟排肥管，螺旋鉆頭開始鉆孔時由其螺旋的提升作用，將土壤和肥料至于土壤收集器內混合；在螺旋鉆孔結束提升過程中，肥料和土壤由土壤收集器置入鉆孔中，并在施肥機前進是由覆土裝置覆土。來實現整機鉆孔、施肥、覆土一體化要求。2.2.2 2果園田間施肥機整體結構果園田間施肥機整體結構 13點懸掛裝置，2齒輪箱總成，3鏈條，4施肥箱，5排肥輪，6覆土裝置，7施肥管，8土壤收集器，9彈簧，10螺旋鉆頭，11機架，12后動力輸出軸，13從動軸，14后動力輸入軸。v3 3 關鍵部件的設計關鍵部件的設計3.13.1土壤收集的設計土壤收集的設計土壤收集器主要以外套筒、內套筒和彈簧構成。其外套同和內套筒因為要和土壤、肥料相接觸所以采用耐磨性能比較好65Mn 剛。在螺旋鉆頭對土壤開始進行鉆孔工作時，土壤收集器的內套筒受力向上收縮，通過螺旋鉆的螺旋葉片的提升作用，將土壤提升至搜集器內部，隨后土壤與肥料接觸混合并在螺旋鉆提升后隨著土壤收集器向下進入鉆孔內部。3.23.2挖穴鉆頭的設計挖穴鉆頭的設計v3.1.1 螺旋刀片的參數的選擇v刀片的選擇：選用梯形刀片比較事宜，安裝角度以小于30比較合適。v刀片的厚度/mm：810；v刀刃的厚度/mm：0.20.8；v刀片的材料：65 SiMnRe 鋼或65Mn 剛v刀片的硬度：HRC46HRC60v螺旋鉆頭的外徑是根據施肥坑洞的直徑確定的，螺旋鉆頭的外徑應略微大于施肥坑洞的直徑，而隨著土壤類型的不同其差異也有所不同。3.2.1機械傳動結構v 本挖穴施肥機根據功能要求采用了兩級齒輪傳動，傳動部分借助于后動力減速器和其3個直傘齒輪構成，其結構圖如圖所示其中，1為后動力傳輸裝置，2為主動齒輪，3從動齒輪為其鏈輪提供動力再由齒輪4為螺旋鉆頭提供動力輸出。根據螺旋鉆頭的傳動需要的總傳矩，分別設計了直傘齒輪（2、3、4）其參數如下 齒輪 2：z1=20，d1=285mm 齒輪 3：z2=25，d2=367mm 齒輪 4：z3=15，d3=285mm 齒輪 1、2、4傳動：模數m1=6，寬度b1=60v4 4 創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計 （1）為了使得本果園挖穴施肥機能夠實現挖穴和施肥的一體化，為此設計了土壤收集器以此來實現土壤和肥料的混合以及施肥。（2）本施肥機雖然能夠實現挖穴施肥的一體化，但并未做到精確施肥，所以采用了電容式接近開關來檢查螺旋鉆頭與土壤的距離來封閉或開啟施肥管來實現施肥的精確控制。謝謝大家！謝謝大家！誠請各位老師指正！誠請各位老師指正！ 塔里木大學畢業(yè)設計 16 屆畢業(yè)設計 果園挖穴施肥機的設計 學生姓名 艾合塔爾江.艾爾肯 學 號 8031212234 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農業(yè)機械化與其自動化 班 級 16-2 指導老師 賀小偉 日 期 2016.05 塔里木大學機械電氣化工程學院制 前 言 我國是生產水果的大國，無論是在面積上還是在水果產品的產量上都是位居世界第一的。但是由于果園管理和種植技術的落后使得水果產品的品質下降，所以果園施肥技術和方式就成了提高水果產品的品質的一大因素。雖然果園施肥方式呈現多樣化的趨勢，但是果園機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、而肥料的腐蝕性對人體造成著傷害等，消耗著大量人力物力卻無法達到提高水果產量和品質的提升。所以機械化施肥和肥料的利用率成了設計的重點。就此果園定量挖坑施肥機可以解決，機械化施肥和提高肥料利用率的難題。 關鍵詞：果園；挖穴；施肥機 目 錄 1緒論 3 1.1課題研究的意義 3 1.2國內外定量挖坑施肥機發(fā)展狀況 3 1.3國內外果園挖坑定量施肥機存在的問題 4 1.4研究的內容和方法 4 1.5預期目標 4 1.6重點研究的關鍵問題及解決思路 5 1.7工作條件及解決方法 5 2果園挖穴施肥機的總體設計 5 2.1果園挖穴施肥機方案的選擇 5 2.2果園挖穴施肥機的結構 7 2.3果園挖穴施肥機的原理 8 3施肥機主要部件的設計 8 3.1土壤收集器的設計 8 3.2螺旋鉆頭的設計 9 4機械傳動部分的設計 10 4.1機械傳動結構 10 4.2傳動比以及傳動轉速的計算 11 5挖穴施肥機的施肥箱設計 12 5.1施肥箱 12 5.2排肥輪的設計與排肥量的計算 12 6果園挖穴施肥機接近開關的設計 13 6.1接近開關的選擇 13 6.2電容式接近開關與其定量施肥的原理 15 7軸的校核 16 7.1主動軸的校核 16 總 結 18 致 謝 19 參考文獻 20 1緒論 1.1課題研究的意義 機械化施肥是提高水果產品的品質和產量的一種有效方式，但是由于我國在研究機械化施肥技術萬面的起步晚對應的研究技術不成熟，在果園施肥方面采用的最多的還是人工施肥。但因其效率低勞動強度大人工成本高等原因已經影響到了我國果林行業(yè)的發(fā)展，人們對于機械化施肥的需求越來越強烈。在這種情況下我國借鑒國外先進的技術和經驗以及結合本土實際情況研究出了符合我國果林行情的各種施肥機械。 但是我國國內缺少著機械化施肥機械使得很多地區(qū)都無法實現機械化施肥，而機械化的顯著優(yōu)點就是對比人工作業(yè)具有更高的效率，在現代農業(yè)快速發(fā)展的前提下我國對于施肥的機械化需求度越來越高而相對應的施肥機械卻有待開發(fā)。特別是針對挖坑機的研究挖。 挖坑機的作用是開挖施肥坑洞，我國在果園施肥主要是先使用挖坑機進行開挖坑洞然后再人工進行施肥及土壤回填。我國針對挖坑機的研究開發(fā)晚于國外，現在我國使用的挖坑機雖都能針對不同環(huán)境進行挖坑，可是功能單一挖坑之后就閑置無法滿足機械化施肥作業(yè)的需求。 雖然現在國內對于果園機械化方面的扶持力度不斷增加，但我國在果園機械化施肥技術及機械上還存在許多問題。特別是近幾年國內果園種植的面積不斷增大如何因地制宜的選擇施肥肥料、施肥量、施肥間隔都是我國需要深入研究的問題。而針對施肥機械的研究應該從挖溝、精量施肥、覆土、壓埋的多功能一體化的機械施肥機開發(fā)為主。所以設計此類的施肥機械成為了不可避免的選擇。 1.2國內外定量挖坑施肥機發(fā)展狀況 1.2.1國外定量挖坑施肥機發(fā)展現狀 國外很早就開始了對于定量施肥機等精確農業(yè)技術的研究和發(fā)展，早在80年代末美國的土壤研究專家們就已經提出了精確農業(yè)這個概念。一直到現在精確農業(yè)在全世界廣泛發(fā)展。精確農業(yè)追求的就是在追求農業(yè)生產效益提高的同時減少農業(yè)生態(tài)環(huán)境的污染。而日本在于定量施肥機械等精確農業(yè)的進展也是相當快的，而其生產的自走式高性能挖坑整地一體化施肥機采用柴油機作為動力，行走裝置輪胎外還配備有行走腳，一般用輪胎行駛，坡地高時用行走腳行走。而英國生產的05H8300型號的掛式挖坑機械和美國的懸掛式挖坑機，鉆頭之間可以調節(jié)距離，工作效率高。 1.2.2國內定量挖坑施肥機發(fā)展現狀 我國對于精確農業(yè)的思想也已經逐步被社會所接受，并將一部分的研究成果應用在了實際中。就精確農業(yè)而講目前我國比較有代表性的研究機構有：中國農業(yè)大學精細農業(yè)研究中心，北京農業(yè)信息技術研究中心，上海精確農業(yè)公司，浙江大學精確農業(yè)研究中心，中國農業(yè)科學院，黑龍江八一農墾大學和吉林大學精確農業(yè)研究中心等。吉林大學馬成林教授作為精確農業(yè)學科帶頭人開辟了精確農業(yè)研究的新方向，他已經完成了國家“九五”攻關項目“變量深施肥機的研制”和吉林省科委項目“精確農業(yè)自動變量施肥技術的研究”，對如何實施精確農業(yè)自動變量施肥技術進行了深入地探討，提出了分步實施“精確農業(yè)”的設想：第一步進行手控變量投入；第二步采用智能化機具進行全自動變量投入。吉林大學為了適第一步手控變量投入技術的應用，已完成了“手動變量深施肥機”的研究開發(fā)。目前正在吉林省榆樹市進行“機械化精確施肥技術示范”，已開始第二步“精確農業(yè)”研究示范應用。 1.3國內外果園挖坑定量施肥機存在的問題 目前，我國使用的施肥機也只能完成機械鉆孔和人工輔助施肥，施肥量不能實現精密控制，而且作業(yè)成本高，生產率低下，勞動強度高。相比之下外國的施肥機械采用了電子、液壓、計算機等新型技術進行自動化控制來提高作業(yè)質量，實現精量施肥，但是其機械成本高，一次性投入較大，且于我國傳統(tǒng)的果園種植模式也并不匹配，不利于機具的的通過作業(yè)。 1.4研究的內容和方法 就針對于目前果園挖坑施肥中存在的問題，可以從兩個方面來考慮：第一是依靠園藝技術來改善種植模式，實現機具于園藝技術配套，從而保證機具順利進行果園田間施肥作業(yè)，但就依目前來看，調整傳統(tǒng)的果園施肥模式是很難實現的；第二是根據果樹生長情況及營養(yǎng)需求，進行挖坑定量施肥，一次性完成挖坑、施肥、覆土工作，有效的提高肥料的利用率和工作效率。 所以必須根據我國的實際情況，結合果樹的營養(yǎng)需求，設計一個能夠實現挖坑、施肥、覆土一體化的果園挖坑施肥機，并且具備一定的檢測和精確施肥的能力，成為本設計重點內容。 1.5預期目標 （1）果園挖坑施肥機作業(yè)方便，結構簡單，通用性好，噪音小，使用壽命長。 （2）施肥機施肥效率高、能實現精密施肥、并有一定覆土能力。 （3）可以在田間、果樹林上作業(yè)，人工勞動量少，同時動力上要消耗少。 （4）制造價格便宜，容易普及，能滿足果園農戶的使用的要求。 1.6重點研究的關鍵問題及解決思路 該果園定量施肥機的主要動力源是由拖拉機的后動力輸出來實現動力提供的，并由齒輪的傳動作用傳動給各個工作部件，實現挖坑、施肥、和覆土。在施肥過程中由電渦式接近開關實現施肥量的精確控制。 （1）選擇合適動力傳遞方式，設計工作裝置和傳動裝置。 （2）運用Auto CAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。 （3）利用有限元分析和Solidworks進行虛擬樣機設計，完成整機各零部件的三維建模。 1.7工作條件及解決方法 塔里木大學位于南疆中心位置，校內有實習工廠、土槽實驗室、農業(yè)工程重點實驗室等，設計條件較好，為項目開展提供了場地和基本條件。校內擁有優(yōu)良的硬件環(huán)境，機械電氣化工程學院擁有先進的實驗設備和機械加工制造設備，并且?guī)熧Y力量雄厚，完全可以滿足果園挖穴施肥機的工作條件 2果園挖穴施肥機的總體設計 2.1果園挖穴施肥機方案的選擇 2.1.1果園挖穴施肥機的幾種樣式 目前，在果園施肥工作和過程中，多數果園農戶仍采用傳統(tǒng)的人工挖溝或挖穴撒肥的方式，該方法的肥料利用率低，大大增加了果農的工作強度。相比開溝施肥等其他的施肥方式來講，挖穴施肥減少了對果樹根部的傷害、有利于肥料的持續(xù)性吸收，更加節(jié)約能耗。 圖片2-1中所展示的是一種小型手提式果園挖穴施肥機，此類施肥機已被多數果農采用，得到了一定程度的推廣。這種挖穴機采用的是一汽油機作為動力，動力強勁，由單人或是雙人手提操作，方便使用效率又高，而且可以根據果園的需要來跟換不同的鉆頭。實用、方便，但是挖穴工作結束以后要使用人力來將液體或固體肥料填埋到坑穴中，比較適合于拖拉機無法通過的地形復雜的山地、丘陵等地區(qū)。 圖2-1 手提式挖穴施肥機 圖片2-2所展示的是懸掛挖穴式施肥機，廣泛用于果樹的挖穴施肥作業(yè)，也可以用于獨立的挖穴作業(yè)。其挖穴機設置在機架的后端，拖拉機設置在機架的后部，但其施肥工作需要人工操作，所以雖然提高了施肥作業(yè)效率但是肥料利用率卻低下。 圖2-2 懸掛式挖穴施肥機 圖片2-3為山東農業(yè)大學韓大勇等人根據果樹標準化施肥技術的要求，研制設計的一種自走式施肥機，該施肥機由發(fā)動機驅動液壓泵供油，電磁閥控制馬達旋轉，帶動鉆頭轉動，另外一個電磁閥控制升降液壓缸，帶動鉆頭由上往下進行鉆孔作業(yè)，挖出的土壤搜集器，由單片機控制步進電機來驅動排肥器工作，實現定量施肥。 圖2-3 自走式施肥機 2.1.2果園挖穴施肥機方案的制定 為了實現預定功能制定了一個方案： 使用已拖拉機為輸出動力源的挖穴施肥機，施肥機鉆頭轉速由拖拉機馬力和減速器的減速作用來確定，并采用土壤收集器來進行土壤的混合和施肥。為滿足定量施肥的要求，利用電容式接近開關來檢查于土壤的距離來封閉或是開啟施肥管來控制施肥量。 2.2果園挖穴施肥機的結構 果園挖穴施肥機主要由，機架、施肥箱、后動力輸出軸、齒輪箱總成、土壤收集器等構成。本機能在果園施肥作業(yè)中實現挖穴、施肥、覆土作業(yè)，大幅度減少勞動力，提高肥料利用率。比較使用果樹農戶的需要。 1 3點懸掛裝置、 2 機架、 3 鏈條、 4 施肥箱、 5 排肥輪、 6 覆土裝置 、7 排肥管、8 土壤收集器、 9 彈簧、 10 挖穴鉆頭、 11 齒輪箱總成、 12 主動軸、 13 從動軸、 14 后動力輸出軸。 圖2-4 果園挖穴機結構圖 2.3果園挖穴施肥機的原理 本果園施肥機主要有齒輪箱總成、傳動箱總成、3點懸掛裝置、覆土裝置、排肥箱、土壤收集器、機架等部分組成如圖4.工作原理如下所述： （1）利用拖拉機的牙也懸掛系統(tǒng)將施肥機掛在施肥機后方。 （2）施肥機的動力由拖拉機的后動力輸出軸經傳動軸總成傳至于齒輪箱。 （3）動力經過齒輪箱的減速、換向，作用于豎直方向和水平方向的兩傳動軸，帶動排肥裝置實施肥料添加。 （4）在螺旋鉆頭于土壤接近時電容式接近開關開始開啟排肥管，螺旋鉆頭開始鉆孔時由其螺旋的提升作用，將土壤和肥料至于土壤收集器內混合；在螺旋鉆孔結束提升過程中，肥料和土壤由土壤收集器置入鉆孔中，并在施肥機前進是由覆土裝置覆土。來實現整機鉆孔、施肥、覆土一體化要求。 3施肥機主要部件的設計 3.1土壤收集器的設計 土壤收集器主要以外套筒、內套筒和彈簧構成。其外套同和內套筒因為要和土壤、肥料相接觸所以采用耐磨性能比較好65Mn 剛。在螺旋鉆頭對土壤開始進行鉆孔工作時，土壤收集器的內套筒受力向上收縮，通過螺旋鉆的螺旋葉片的提升作用，將土壤提升至搜集器內部，隨后土壤與肥料接觸混合并在螺旋鉆提升后隨著土壤收集器向下進入鉆孔內部，其結構圖如下3-1所示。 圖3-1 土壤收集器結構圖 3.2螺旋鉆頭的設計 3.1.1 螺旋刀片的參數的選擇 刀片的選擇：選用梯形刀片比較事宜，安裝角度以小于30°比較合適。 刀片的厚度/mm：8~10； 刀刃的厚度/mm：0.2~0.8； 刀片的材料：65 SiMnRe 鋼或65Mn 剛 刀片的硬度：HRC46~HRC60 3.1.2 螺旋鉆頭的外徑 螺旋鉆頭的外徑是根據施肥坑洞的直徑確定的，螺旋鉆頭的外徑應略微大于施肥坑洞的直徑，而隨著土壤類型的不同其差異也有所不同。所以其螺旋鉆的外徑可以以下面的公式確定； D=0.92~0.98D0 （3-1） 其中，D為螺旋鉆頭的外徑；D0為施肥坑洞的直徑，取0.38m。將數據代入式子（1），得出 D=0.349~0.372m 根據果園挖穴施肥機的工作要去，固取D=0.36m。 3.1.3 螺旋鉆頭的長度的確定 一般的螺旋鉆頭的長度H應不小于坑深H0，即H≥H0；該施肥機的挖穴深度H0=0.30m，故取=0.30m。 挖穴鉆頭的螺旋升角α，有 α<90°-（ρ1+ρ2） （3-2） 其中，ρ1為土壤對于剛的摩擦角，取30°；ρ2為土壤之間的摩擦角，取40° 把以上的數據都代入式子（2）中，得到 α<90°-（30°+40°），得到α<20° 根據我國國內挖穴用的螺旋鉆的實驗要求，α=（15°~22°），因此該設計中取α=16° 。 螺旋鉆頭的導程h。有公式為 h=πDtanα=0.18m （3-3） 所以螺旋鉆頭的設計為 圖3-2 螺旋鉆頭圖 4機械傳動部分的設計 4.1機械傳動結構 本挖穴施肥機根據功能要求采用了兩級齒輪傳動，傳動部分借助于后動力減速器和其3個直傘齒輪構成，其結構圖如圖4-1所示 圖4-1 機械傳動部分結構圖 其中，1為后動力傳輸裝置， 2為主動齒輪，3從動齒輪為其鏈輪和螺旋鉆頭提供動力輸出。 根據螺旋鉆頭的傳動需要的總傳矩，分別設計了直傘齒輪（2、3、4）其參數如下 齒輪 2：z1=20，d1=285mm 齒輪 3：z2=25，d2=367mm 齒輪 4：z3=15，d3=285mm 齒輪 1、2、4傳動：模數m1=6，寬度b1=60 4.2傳動比以及傳動轉速的計算 本施肥機采用的是以拖拉機后動力輸出軸為傳動提供動力，如果采用東風904農用拖拉機為動力源其傳輸轉速為540（r/min）。已知傳動公式為； i=z1z2=D2D1 （4-2） 本施肥機后動力輸出裝置是采用傳動比1:1減速來輸出的動力經過齒輪1和各個齒輪減速來改變轉速，已知齒輪2的齒數為20齒輪3為25其傳動比為； i=2025=0.8 其于螺旋鉆頭的齒輪之間的傳動比為； i=2515=1.6 求出其傳動比后計算其轉速，其公式為； n1=i×n0 其中n0為東風904農用拖拉機轉速540（r/min），n1為從動齒輪轉速 n1=0.8×540=432（r/min） 在算出螺旋鉆孔的速度，將n0=432，i=1.6 代入得到 n1=1.6×432=691（r/min） 為后續(xù)計算排肥量方便，將大鏈輪和小鏈輪傳動比和轉速計算出來，所以將z1為27、z2為13得到傳動比為 i=2713=2 計算出小鏈輪轉速為 n1=2×432=864（r/min） 5挖穴施肥機的施肥箱設計 5.1施肥箱 施肥箱為整體式焊接結構，采用單一的排種口，箱體采用了厚度為1mm的鐵板，采用等腰梯形結構，箱體沒有死角，使肥料的殘余量少，有利于肥料進入排肥輪中。 根據施肥裝置的通用尺寸參數，并結合果園施肥機的設計要求，確定了如下尺寸： 施肥箱的開口出寬度為度a1=600mm；施肥箱下底的寬度為b1=500mm；施肥箱高度h=600mm；工作幅度l=300mm；排肥箱容積為V=ha+bl2=98L。 排肥口尺寸設置為：長a2=100mm；b2=50mm。 5.2排肥輪的設計與排肥量的計算 排肥輪應便于制造和清理，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化肥充滿程度以及地面斜度和沖擊力的影響。本施肥機械要求排肥量在5~90kg之間，因此選用外槽星輪式排肥裝置，星輪每轉排肥量q為： q=aFZσ+hr1000 （5-1） 式子中 F-排肥輪每單個齒槽面積（cm2），R=5cm，F=πR22=39.25； δ0-排肥輪每個齒厚（cm），取δ0=0.5； h-活門的開度（cm），即活門至星輪最下端的距離，取h=20； α-肥料充滿系數，決定于肥料物理狀態(tài)、濕度和其流動性，一般取α=0.7； Z-排肥輪輪齒的槽數，取Z=10； r-排肥單位容積質量（gL），取r=1500。 將以上所示的各個參數帶入式子（1），得星輪每轉排肥料量q為 q=8.4kg 根據已知條件，可以按照下列公式計算出施肥機每公頃排肥量Q，即； Q=15mnq1000δ （5-1） 式子中，m為排肥器數量，取m=1；n為排肥器轉動速（rmin），n=864；δ為排肥輪損失率（%）取δ=30。 將各個參數代入式（2），得每公頃排肥量Q為 Q=362kg 每個鉆孔內應排出的化肥量q0為 q0=Qj 其中，j為每公頃果園內的果樹株數，設取為j=500。則 q0=0.72kg 所以每株果樹的施肥量約為0.5kg。 6果園挖穴施肥機接近開關的設計 6.1接近開關的選擇 接近開關是一中無需要與運動部件進行機械直接的接觸而可以操作的位置開關，當物體接近開關的感應面到動作距離的時候，不需要機械接觸及施加任何壓力即可使開關動作，從而使驅動直流電器或給計算機（plc)裝置提供控制指令。接近開關是種開關型傳感器（即無觸點開關），它既有行程開關、微動開關的特性，同時具有傳感性能，且動作可靠強，性能穩(wěn)定，頻率響應快，應用壽命長，抗干擾能力強等、并具有防水、防震、耐腐蝕等特點。產品有電感式、電容式、霍爾式、交、直流型。 接近開關又稱是無觸點式接近開關，是理想的電子開關量的傳感器。當金屬檢測體接近開關的感應區(qū)域時候，開關就能無接觸，無壓力、無火花、迅速發(fā)出電氣指令，準確反應出運動機構的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命、安裝調整的方便性和對惡劣環(huán)境的適用能力上，是一般機械式行程開關所不能相比較的。它廣泛地應用于機床、冶金、化工、輕紡和印刷等行業(yè)。在自動控制系統(tǒng)中可作為限位、計數、定位控制和其自動保護環(huán)節(jié)等。 而接近開關的種類和原理分別有； 電容式接近開關 圖6-1 為電容式接近開關 這種開關的測量通常是構成電容器的一個極板，而另一個極板是開關的外殼。這個外殼在測量過程中通常是接地或與設備的機殼相連接。當有物體移向接近開關時，不論它是否為導體，由于它的接近，總要使電容的介電常數發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關的接通或斷開。這種接近開關檢測的對象，不限于導體，可以絕緣的液體或粉狀物等。 霍爾接近開關 圖6-2 霍爾接近開關 霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開關，叫做霍爾開關。當磁性物件移近霍爾開關時，開關檢測面上的霍爾元件因產生霍爾效應而使開關內部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進而控制開關的通或斷。這種接近開關的檢測對象必須是磁性物體。 光電式接近開關 圖6-3 光電式接近開關 利用光電效應做成的開關叫光電開關。將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在同一個檢測頭內。當有反光面（被檢測物體）接近時，光電器件接收到反射光后便在信號輸出，由此便可“感知”有物體接近。 而本施肥機才用在接近開關與地面的距離來控制施肥管封閉與開啟，所以只有電容式接近開關比較合適于本施肥機的要求，故選擇電容式接近開過作為感應和開關裝置。 6.2電容式接近開關與其定量施肥的原理 電容式接近開關屬于一種具有開關量輸出的位置傳感器,它是由兩個同軸金屬電極構成，很象“打開的”電容器電極，該兩個電極構成一個電容，串聯(lián)在RC振蕩的回路內。電源接通時，RC振蕩器不振蕩，當一個目標朝著電容器的電極靠近時，電容器的容量增加，使振蕩器開始振蕩，通過后級電路的處理，將停振和振蕩兩種信號轉換成開關信號，從而起到了檢測有無物體存在的目的。該傳感器能檢測金屬物體，也能檢測非金屬物體，對金屬物體可以獲得最大的動作距離，對非金屬物體動作距離決定于材料的介電系數，介電系數變得越大，可獲得的動作距離越大。大多數的電容式接近開關都有一個多圈的螺旋電位器，用于開關距離的調整，其部分材料的介電常數如圖； 圖6-4 部分材料的介電常數 本果園施肥機其在挖穴過程中利用施肥機與地面距離的變化來實現感應器感應地面來實現，肥料的定量施肥的。但其中重點在于感應器與地面達到多少距離時施肥，本果園施肥機螺旋鉆頭與地面開始接觸到開始鉆孔時施肥管開啟使肥料進入土壤收集器來與土壤混合為宜，所以根據材料介電常數來確定電容式接近開關于地面距離為15cm時施肥比較時候于本施肥機，也合理于傳感器的感應范圍。 7軸的校核 7.1傳動軸的校核 軸的校核是選擇軸和其強度計算的重要已經，計算其扭轉強度。 圖7-1 主動軸的結構視圖 選用45#調制，硬度為217~255HBS 軸的直徑約為d=36mm 轉速為n1=540 根據軸直徑公式得出其扭轉強度 WT=πd316=0.2d3=9331 mm2 (7-1) 7.1.2軸長支反力 根據軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學模型。 水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 =1606.43 N 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則Fa=0 那么RA’=RB’ =Fr×65.5/131=584.695 N 畫彎矩圖 主動軸剖面處的彎矩： 水平面的彎矩：MC=RA×65.5×0.001=105.221 Nm 垂直面的彎矩：MC1’= MC2’=RA’×65.5×0.001=38.297 Nm 合成彎矩： (7-2) 畫轉矩圖： T= Ft×d1/2=3212.86×70/2×0.001=112.45 Nm 畫當量彎矩圖 因為是單向回轉，轉矩為脈動循環(huán)，α=0.6 可得右起第三段剖面C處的當量彎矩： (7-3) 7.1.3判斷危險截面并驗算強度 右起第三段剖面C處當量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險截面。 已知MeC2=130.34Nm ,由課本表13-1有: ［σ-1］=60Mpa 則： σe= MeC2/W= MeC2/(0.1·D43) =130.34×1000/(0.1×553)=7.8 Nm<［σ-1］ 右起第一段D處雖僅受轉矩但其直徑較小，故該面也為危險截面： (7-4) σe= MD/W= MD/(0.1·D13) =67.47×1000/(0.1×303)=34.99 Nm<［σ-1］ 所以確定的尺寸是安全的 。 總 結 此次設計的任務是完成果園挖穴施肥機的設計。這是我們在大學期間所進行的一次非常全面的設計，為自己在大學四年所學習知識的全面總結和鞏固，使我們初步了解和掌握做設計的基本步驟、基本方法，通過本環(huán)節(jié)把我們在大學期間所學課程中所獲得的理論知識在設計實踐中加以綜合和運用，把大學四年以來來所學的知識貫穿起來，使理論知識和生產實踐密切的結合起來，為我將來的實際工作打下了堅實的基礎。 這是一個非常全面而系統(tǒng)的設計題目，非常鍛煉人。從方案的論證到最終的設計，涉及的領域包括：機械制圖，機械原理，工程材料，機械設計等等。通過設計實踐，提高我計算、制圖能力；使我們能熟練地應用有關參考資料、計算圖表、手冊、圖集、規(guī)范，熟悉有關的國家標準。機械方面知識得到系統(tǒng)的鞏固和提升。在進行畢業(yè)設計的同時，我還學到了許多新的知識，如Solidworks，CAD2008的使用和WORD、POWERPOINT等軟件的應用。 我深刻的認識到，要想成為一名合格的工程設計人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠遠不夠的，應該具有更加淵博的知識，如應該對計算機應用，農產品的特性，農業(yè)經濟的發(fā)展現狀等各個方面能力進行加強。 在設計過程中也曾遇到很多的問題，但通過查閱相關的書籍、手冊以及老師的精心指導，都得到了解決，設計過程基本順利完成。 致 謝 畢業(yè)在即，四年的大學生活已接近尾聲，經過三個多月的不斷努力，在賀小偉老師的悉心指導下，設計任務基本完成了。在撰寫論文期間，我要衷心的感謝我的指導老師賀小偉，從設計的選題、實施到撰寫、修改和定稿，賀小偉均傾注了大量的心血。導師的悉心指導、熱忱鼓勵不僅使我樹立了深遠的學術目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。還有，導師淵博的專業(yè)知識，嚴謹的治學態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力將使我終生受益。同時我還要感謝大學期間各位任課老師在學習上給予我的指導和幫助，感謝他們四年來的辛勤栽培，他們的關懷和熏陶讓我在這四年里收獲頗豐。 最后，也感謝和我一起學習的同窗朋友，他們給了我無數的關心和鼓勵，也讓我的大學生活充滿了溫暖和歡樂，感謝他們的陪伴與幫助，愿我們以后的人生都可以充實、多彩與快樂！ 參考文獻 [1]張洪,張學軍,鄢金山,史增錄,牟國良,于蒙杰. 密植果園挖穴施肥機挖穴鉆頭的設計及試驗研究[J]. 農業(yè)科技與裝備,2013,02:39-41. 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