随着我国沼气工业的不断发展,沼液沼渣的处理和利用成为人们亟待面对和解决的迫切问题,实践表明,沼液沼渣是优质的有机肥和生物农药,但由于国内缺乏液态沼肥的机械化施肥技术和装备,目前现有的机械也仅停留在功能上的实现,未有成形的研究方案和研究方法。本课题来源于“十二五”国家科技支撑计划资助项目“寒冷地区干湿耦合发酵气、热、电联供技术集成与示范”(课题编号:2011BAD15B04)。本文的研究目的是设计出用于存储沼肥并能安全运输的储罐系统,同时研制出气力吸排系统使其在功能上实现沼肥的吸入和排放,为研制出集采集、运输、均匀性施肥功能为一体的沼肥采运车,提供可行的理论支持和技术模式。论文基于全面系统的研究路线,在遵循理论分析与虚拟软件仿真相结合的原则下,就沼肥采运车的储罐和吸排系统做了深入系统的研究。(1)通过理论分析确定储罐系统的设计参数以及核心零部件的选型设计,使用CATIA软件进行虚拟样机三维建模的构建,应用流体软件FLUENT中的VOF多相流模型对采运车紧急制动时不同充料比下罐体内沼肥晃动进行晃动分析和数值模拟,使用CATIA有限元分析模块对储罐系统进行工程分析,并依据计算结果调整储罐系统设计并优化其结构。运用相似理论量纲分析法确定储罐模型的几何尺寸及试验参数,模型试验中前防浪板迎峰面所受的冲击力计算值与原型中的数值模拟值存在近似1:64的比例关系,模型试验结果可推广至原型。(2)设计出气力吸排系统使其在功能上实现沼肥的吸入和均匀排放。应用流体力学知识对沼肥的吸入和排放进行了理论计算,得到了吸入作业时储罐内的真空度和均匀性施肥的压力方程。依据理论分析得到储罐系统在均匀施肥过程中的总耗气量和单位时间最大耗气量,根据施肥过程中储罐耗气量确定真空泵及气力吸排系统中其他核心零部件的选型及设计。(3)针对沼肥采运车在田间施肥过程中因出肥口处压力不稳定,导致施肥不均匀的问题,设计了以PLC为控制单元以电磁阀为执行部件的均匀性施肥控制系统。变压力施肥控制系统硬件设计包括PLC的资源配置、A/D输入模块和传感器的选型;软件部分使用GX Developer编写出施肥系统均匀性施肥的控制程序,使用GX Simulator对控制程序进行了仿真和调试,并依据调试结果对程序进行了优化。研究结果表明储罐系统的设计可有效解决沼肥的存储和安全运输,自动化程度较高的气力吸排系统可方便快捷的进行沼肥的吸入和排放作业,基于PLC的变压力施肥控制系统精确调控储罐出肥口处压力的随动性,达到均匀性施肥作业要求。