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水肥一体化技术是集节水灌溉与施肥于一体的新型农业技术,是实现现代农业可持续发展的综合技术措施。近年来,我国在水肥一体化施肥机的设备研发与改进方面投入力度较大。本课题以满足贵州省山地农业智能灌溉需求为出发点,对三通道旁路吸肥式自动施肥机展开结构设计与研究分析,主要研究内容如下:(1)针对我国进口施肥机价格昂贵、后期维护成本高,国产机型功能单一、精度较低的现状,综合施肥设施性能要求与农作物需肥特点,进行三通道旁路吸肥式自动施肥机的方案设计与部件划分。并在整机方案确定的基础上,研究设计施肥机“后进前出”工作模式,达到兼具作物灌区水肥一体化灌溉及纯水源灌溉的目的。(2)进行施肥机核心部件吸混肥系统的设计与分析优化.设计基于文丘里管施肥器并联的吸混肥系统,通过SolidWorks三维软件建立吸混肥系统的三维模型,并运用FloEFD软件仿真分析获得了文丘里管施肥器的液肥吸入量与吸肥机构进出端压差成正比的工作特性。为得到吸混肥系统较高的液肥吸入量及进一步增大出口压力,在混肥系统末端设计了离心泵的“旁路吸肥”模式,通过末端压力的降低来获得较优的液肥吸入量并增大水肥液输出端压力。通过以上结构设计与特性分析优化,进一步确定三通道旁路吸肥式自动施肥机整机结构。(3)针对三通道旁路吸肥式自动施肥机整机结构进行整机运行工况的仿真分析。运用FloEFD软件对整机初始运动及稳态运动进行分析,对系统水压0.45MPa仿真分析获得了吸混肥运行过程流动迹线动态图,达到对水及三种单元素液体肥料的水肥混合及稳定输出的效果。并在此基础上,对吸肥通道不同开启数量下的吸肥量开展进一步的研究分析,得到每增加一个通道的开启都会对甲吸肥通道的吸肥能力产生影响,且新开启的吸肥通道都会对前一个吸肥通道的吸肥量产生影响。(4)开展样机试制与性能试验。加工制造三通道旁路吸肥式自动施肥机并进行性能试验,最大吸肥量的试验中,通过对比分析仿真数据与试验数据,误差在允许范围内;定量吸肥的试验中,运用MATLAB对试验数据进行拟合获得流量与时间的变化关系,为控制系统中的定量吸肥设定提供了依据;样机稳定性试验中,样机在6小时运行中三通道吸肥量保持稳定状态。