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摘要
为解决精准施肥过程中变比配肥施肥机械搅拌掺混效率低、掺混均匀度一致性差等问题，设计了一种带有二次碰撞掺混锥形体的四槽轮变比配肥器，可根据4种肥料的需肥量控制4个槽轮以不同转速排肥，二次碰撞掺混腔实现变比配肥的非机械搅拌均匀掺混。测定了4种肥料颗粒的物料特性及在不同含水率条件下的破碎力和粘附力。采用离散元法，选用Hertz-Mindlin无滑动接触模型，分析4种肥料排料运动和碰撞掺混规律。通过正交试验和方差分析，发现槽轮转速在20～80 r/min范围内时，转速对掺混偏离度标准差影响不显著，四槽轮变比配肥器可以实现变比配肥均匀掺混；优化设计二次碰撞掺混锥形体在圆柱形掺混腔内最优高度为12.1 mm,在此高度下二次碰撞掺混锥形体锥角为57.9°。利用力链分析肥料颗粒在槽轮排肥器工作时受力分布，解算4种肥料颗粒所受到的挤压力均小于其破碎力，变比配肥时不会造成肥料颗粒破碎。另外，利用高速摄影分析不同频率、振幅的振动对肥料颗粒碰撞掺混的影响，发现振动对碰撞掺混均匀度影响很小；进行变比配肥碰撞掺混试验，试验结果表明，各组配肥掺混均匀度基本一致，实现了多种肥料的变比配肥和非机械搅拌均匀掺混。
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单位山东农业大学; 电子工程学院; 中国农业机械化科学研究院
