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《果園有機(jī)肥施肥機(jī)的設(shè)計(jì)》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(jì)和保護(hù)資源與環(huán)境的雙重任務(wù)，但在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時常常會導(dǎo)致環(huán)境破環(huán)與資源的浪費(fèi)。
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(hù)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(fèi)大量資源。如不當(dāng)?shù)母髟斐伤亮魇В贿^度種植與放牧使土壤地力下降；過量的施用化肥和不當(dāng)?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(qiáng)，最終會導(dǎo)致病蟲害的暴發(fā)，甚至達(dá)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(yán)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(jì)與保護(hù)環(huán)境的矛盾越來越尖銳。目前人們已經(jīng)認(rèn)識到發(fā)展經(jīng)濟(jì)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(shí)現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)，又能保護(hù)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(jī)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(jī)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(jì)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?yàn)橛袡C(jī)農(nóng)業(yè)的企業(yè)通過投入較多勞動的方法，自己來進(jìn)行土地肥力保護(hù)和植物保護(hù)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(hù)），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(jìn)了林果業(yè)的經(jīng)濟(jì)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(kuò)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(jī)械，沒有成熟的果園有機(jī)肥施肥機(jī)械。單靠人工施肥，容易造成肥料的浪費(fèi)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(jī)的研究開發(fā)起步較晚。經(jīng)歷了從犁鏵式開溝機(jī)、圓盤式開溝機(jī)和鏈?zhǔn)介_溝機(jī)的發(fā)展歷程。1975年，我國農(nóng)墾系統(tǒng)引進(jìn)了意大利菲惡特公司FLAT系列旋轉(zhuǎn)圓盤挖溝機(jī)，20世紀(jì)80年代中期．國家引進(jìn)小量挖溝機(jī)主要用于農(nóng)業(yè)暗管排水工程。這是早期的技術(shù)引進(jìn)。但由于有機(jī)肥的應(yīng)用還不廣泛．只是停留在小農(nóng)經(jīng)濟(jì)水平上。因此．此時的開溝機(jī)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(jī)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(jī)的研究方向逐漸向果園有機(jī)肥開溝機(jī)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(jì)效益。因此。研制出一種適于果園施肥開溝的機(jī)械，對減少人力和物力資源的浪費(fèi)、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(jī)械化研究所阿布里孜·巴斯提、蘭秀英、貢獻(xiàn)、劉旋峰等人開發(fā)研制了l K—40型偏置式果園開溝機(jī)，主要用于果園施肥開溝、種樹開溝。該機(jī)針對果園的土壤特點(diǎn)及開溝位置的要求。采用偏置式設(shè)計(jì)，具有以下特點(diǎn)：一是由于偏置式果園開溝機(jī)的開溝部件向右側(cè)置(在拖拉機(jī)右輪后)，作業(yè)時拖拉機(jī)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(jī)一機(jī)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(jī)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(jī)電學(xué)院王京風(fēng)、楊福增、劉世等人進(jìn)行微型遙控果園開溝機(jī)的研發(fā)與設(shè)計(jì)。該機(jī)特點(diǎn)如下：一是針對果園空間狹小、小四輪及手扶拖拉機(jī)作業(yè)時通過性不好、操作不便等問題，設(shè)計(jì)出一種與微型遙控機(jī)械配套的果園開溝機(jī)；二是機(jī)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(jī)操縱．也可人機(jī)分離，降低了操作人員的勞動強(qiáng)度；四是采用履帶行走裝置，附著力強(qiáng)，爬坡能力大：五是穩(wěn)定性強(qiáng)，能防止機(jī)具作業(yè)時翻倒。從試驗(yàn)結(jié)果看，該機(jī)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(jī)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(jī)械化生產(chǎn)具有重要的意義。
國外的施肥機(jī)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(dá)成共識。世界農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家都著眼于溫室施肥機(jī)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(jī)多為國外進(jìn)口, 價格昂貴, 因此開發(fā)適合中國國情、技術(shù)上達(dá)到國際先進(jìn)水平的植物精密施肥系統(tǒng)是非常有必要的。在引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上, 結(jié)合中國的氣候特點(diǎn)、科技和經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀, 北京市農(nóng)機(jī)研究所京鵬環(huán)球溫室工程公司集中自動化、機(jī)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(jì)算機(jī)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(jìn)行定時、定量的自動灌溉施肥。
如今，國外的農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平很高了。歐美等發(fā)達(dá)國家，尤其是日本，在機(jī)械播撒有機(jī)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(jī)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(jī)，這種形式的機(jī)械幾乎不受風(fēng)力影響，撒布幅寬8～10m。歐美發(fā)達(dá)國家，對畜禽廢物的綜合利用及處理技術(shù)已達(dá)到一定水平，主要進(jìn)行了畜禽廢物管理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，其包括糞便收集、存貯、運(yùn)輸、處理和利用等設(shè)施的設(shè)計(jì)，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(jī)械
果樹是我國的重要經(jīng)濟(jì)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(jī)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(jìn)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(jìn)行精確的施肥。也有一些單位引進(jìn)國外比例式注肥器,可根據(jù)不同種植需要進(jìn)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(jī)械研究所正是適應(yīng)這一形式進(jìn)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(jìn)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(jī)局積極鼓勵和支持廣大農(nóng)戶使用先進(jìn)適用的農(nóng)業(yè)機(jī)械，大力推廣林果開溝施肥機(jī)，提高全縣農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平和農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，優(yōu)化全縣農(nóng)機(jī)裝備結(jié)構(gòu)，促進(jìn)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(jī)
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(jī)，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(jī),解決了現(xiàn)有土壤深松施肥機(jī)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(jī),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(shí)用新型通過巧妙地設(shè)計(jì)克服了現(xiàn)有土壤深松施肥機(jī)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(jìn)壯苗,具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便且成本低的優(yōu)點(diǎn)。
三、課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)可行性分析
本課題任務(wù)要求是設(shè)計(jì)一種適用于南疆果園有機(jī)肥的施肥機(jī)械，主要能完成開溝，有機(jī)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(dá)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(jī)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(shí)際生產(chǎn)效能, 不能使果園生產(chǎn)達(dá)到最大化和最佳化。
總之，有機(jī)肥撒施機(jī)械的研發(fā)成功將對加速兵團(tuán)實(shí)現(xiàn)集約化經(jīng)營，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)果園有機(jī)肥的全程機(jī)械化，設(shè)計(jì)適合廣泛果園施肥的新機(jī)械。
四、 需要重點(diǎn)的、關(guān)鍵的問題及解決的思路
常見的果園施肥機(jī)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(dāng)
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(bǔ)充。
4-4機(jī)械在工作中的安全性。
對整體進(jìn)行參數(shù)確定，對于林果施肥機(jī)的尺寸的確定，動力源的選擇等進(jìn)行試驗(yàn)分析。
施肥機(jī)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(jī)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(jī)的尺寸；
每年都有因農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)而產(chǎn)生的事故，因此要求該機(jī)的工作的環(huán)境是一個密封的，防止機(jī)器在工作時，因一些疏忽的措施造成不必要的財(cái)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(jìn)度
前二周：查找文獻(xiàn)資料，確定設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)內(nèi)容。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求結(jié)合前期的的設(shè)計(jì)內(nèi)容確定變速裝置及其保護(hù)裝置，完成設(shè)計(jì)圖紙。
第八周---第九周：根據(jù)設(shè)計(jì)的前期綜合確定完成設(shè)計(jì)的主體部分既鏈板式輸送裝置，完成設(shè)計(jì)圖紙。
第十周：整理設(shè)計(jì)材料，撰寫論文，答辯。
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