水田侧深施肥装置的优化设计与试验研究
2020-03-04熊文江王深研
熊文江，王深研
（黑龙江省农垦科学院，黑龙江 哈尔滨 150038）
1 水田侧深施肥设置的优化设计内容
本文主要研究深施化肥的装置，进一步根据实际使用情况及环境进行优化设计，并对设置的关键部位进行改造和试验，更好地促进水稻的种植效率和产量。本文就单因素和二次正交旋转结合的试验进行探究。
1.1 水田侧深施肥装置的优化设计
水田侧深施肥装置主要包括肥料箱、内置部件、肥料调节装置等部件的设计，主要从部件的尺寸和结构进行优化，提高施肥的流动性和有效性，防止化肥粘附在肥料箱壁上，有利于肥料的均匀排出，这样土壤会吸收的更好一些。除此之外，还可以在装置上增设一些简单的开沟器，更好地调节水田作业的环境和要求。
1.2 水田侧深施肥装置的部件优化
结合VB软件进行数据分析，把肥料的调节方式和运动轨迹进行梳理，更好地优化肥料调节装置的具体操作模式，让肥料深施达到最佳的效果。
1.3 水田侧深施肥装置的测试方式
本研究主要是针对水田侧深施肥装置的性能进行分析，并以单因素和二次正交旋转结合，设计出相应的优化试验。其中主要的性能包括肥料排出能力、肥料准确性、肥料均匀度等等，通过相关的对比试验，更好地总结和优化当前的侧深施肥装置，促进施肥的效率和质量。
2 水田侧深施肥装置的性能测试与试验研究分析
试验研究是以单因素试验为主要方式，通过对装置性能的效率进行试验检测分析，对装置的基本性能进行检测和水平的观察记录。然后通过二次正交旋转组合试验进行组合测试，找到施肥装置和排量的关系，从而设计出更为合理的装置工作方案。
2.1 单因素试验测试
2.1.1 试验材料
皮尺、卷尺、钢尺、肥料收集箱、秒表、电动机、变频机等。
2.1.2 试验校准
在化肥装置试验机上安装两个三相异步电动机，电动机都是采取变频调速的方式进行试验。变频的主要作用是调控化肥装置的速度和螺旋转速，通过分析速度和变频数据之间的关系，更好地控制电动机的最佳速度。
2.1.3 单元数试验测试分析
落料口的排肥能力。首先，施肥装置必须设置在静止的状态下，然后在确保肥料没有压实的情况下，通过填满的方式进行试验，从而测量施肥量的最大值和最小值。把肥料装置的肥料口调到最大，并记录10 s内肥料落下的质量，反复进行8次测试，最后取测试的平均质量值。以同样的方式把肥料口调到最小，并记录相关质量数值。
排肥稳定性。施肥装置排出肥料的质量变化越大，证明装置的稳定性能越差，反之质量变化越小则装置稳定性更好。因此，通过单因素试验能够有效地排查出装置中的细节问题，排肥稳定性通过静态试验的方式进行。首先把肥料箱装满，然后分别以落料口的直径是25 mm、30 mm、35 mm、40 mm和45 mm进行多次调解测试，每次测量时间为10 s，具体试验数据见表1。
表1 排肥稳定性试验数据Tab.1 Test data of fertilizer discharge stability
结果表明，水田测深施肥装置的排肥稳定性能是一切良好的，指标数据都是在合格范围标准内。
2.2 二次正交旋转结合试验测试
通过单因素试验的静态试验，可以得出相关的数据条件，二次正交旋转结合试验是采取多因素的方式，以动态试验研究肥料装置的变化规律。
2.2.1 速度对肥料排量的影响
以动态的试验进行分析规律，要确定好行进速度在0.6～1.2 m/s，然后通过调节落料口的直径进行排量观察。分别以直径25 mm、30 mm、35 mm、40 mm和45 mm进行试验并记录数据，具体数据如表2。
表2 行进速度为0.6 m/s落肥口对排肥量的影响Tab.2 Effect of 0.6 m/s fertilizer outlet on fertilizer output g
得出相关的数据之后，把数据输入到Design-Expert6.0.1中，取其中一组数据，直径为25 mm的值进行分析，从而得出拟合曲线图，更好地反映出速度与肥料排量的变化关系。经过多次的数据测试和分析，最终得出不同速度所对应的水田测深施肥装置排肥量。
2.2.2 多目标优化装置
为了进一步保证水稻的排肥量，选用肥料是尿素，白浆土尿素用量是170～240 kg/hm2，然后以排肥量为试验指标进行测试，通过换算的方式，核算出相关的匹配数值。通过试验得出表3数据。
表3 白浆土经济施肥指标因子测试Tab.3 Economic fertilization index factor test of albic soil
其中选取一组因子组合进行优化，并反复进行试验，最后得出结果如表4。
表4 试验结果Tab.4 Test results
从试验数据看出，排肥量的最大值是0.88 g，最小值是0.81 g，平均值是0.85 g，说明这样的因子组合是能够满足排肥量的。
3 结束语
总的来说，本次对水田侧深施肥装置的研究试验，进一步对侧深施肥装置进行了性能检测和完善，通过单因素和二次正交旋转组合试验进行分析总结，更加清楚地了解到各因子对排肥量的影响和规律，从而更好地根据不同的条件和土质进行施肥。
