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Sep 01, 2023

Diseño y experimentación con una máquina fertilizadora y zanjeadora de profundidad fija de una sola espiral

Informes científicos volumen 13,

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 7798 (2023) Citar este artículo

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Apuntando a los problemas de baja eficiencia de fertilización, principalmente la operación del proceso y la profundidad de fertilización inconsistente de las máquinas fertilizantes para jardines de té domésticos, se diseña adecuadamente una máquina de fertilización y excavación de profundidad fija de una sola espiral. Esta máquina es capaz de realizar la operación integrada de zanjeo, fertilización y cobertura del suelo al mismo tiempo a través del modo de operación de fertilización y zanjeo de espiral simple. El análisis teórico y el diseño de la estructura de los componentes principales se realizan adecuadamente. La profundidad de fertilización se puede ajustar a través del sistema de control de profundidad establecido. La prueba de rendimiento revela que la máquina zanjadora y fertilizadora de espiral simple presenta un coeficiente de estabilidad máximo de 96,17 % y mínimo de 94,29 % en términos de profundidad de excavación y un máximo de 94,23 % y mínimo de 93,58 % en términos de uniformidad de fertilización, satisfacer los requisitos de producción de las plantaciones de té.

La aplicación de fertilizantes es uno de los aspectos cruciales de la producción de cultivos, la calidad de la aplicación de fertilizantes influye directamente en el crecimiento de los cultivos, y la aplicación razonable de fertilizantes se considera comúnmente como una de las medidas importantes para garantizar una alta calidad y un alto rendimiento de los cultivos1,2,3 ,4. El principal método de zanjeo y fertilización en China es construir una zanja con una cultivadora rotativa, luego utilizar un esparcidor de fertilizante o esparcir el fertilizante manualmente y finalmente labrar el suelo a mano5,6,7. Este enfoque de fertilización tiende a tener una eficiencia de uso de fertilizantes relativamente baja y queda fertilizante residual en la superficie, lo que fácilmente podría contaminar el medio ambiente8,9. Una situación de fertilización adecuada es capaz de mejorar la tasa de utilización de fertilizantes10,11. Una posición de fertilización demasiado alejada de las raíces podría conducir fácilmente a una absorción deficiente del cultivo y a una baja proporción de fertilizante, y una posición de fertilización demasiado cerca de las raíces podría ocasionar fácilmente problemas de fertilizantes quemados por las raíces. La investigación realizada por agrónomos ha revelado que una posición de fertilización razonable garantiza la máxima absorción de fertilizante por parte de las raíces del cultivo, mejora la tasa de utilización de fertilizante y es crucial para disminuir la tasa de fertilizante11,12,13,14.

Los países extranjeros desarrollados tienen un comienzo temprano de investigación sobre máquinas fertilizadoras, y el desarrollo de sus máquinas zanjadoras ha llevado al rápido desarrollo de dispositivos zanjadores y fertilizadores, experimentando varias etapas de arados compartidos, zanjadoras rotativas y zanjadoras de cadena15,16,17. El inicio de las máquinas zanjeadoras y fertilizadoras fue relativamente tardío en el país, utilizándose principalmente máquinas fertilizadoras de surcos rotativos18. Xiao et al.19 desarrollaron una zanja en espiral doble y una máquina fertilizante para jardines, que se utiliza junto con un tractor para aplicar fertilizante de manera uniforme y puede satisfacer las necesidades agronómicas de la fertilización de jardines. Gaomi Yifeng Machinery Co., Ltd. produjo un dispositivo de fertilización multipropósito autónomo, que pasa a través de un distribuidor de fertilizante de tornillo para ajustar la cantidad de siembra de fertilizante y un chasis de oruga con buen rendimiento de paso. Shen Congju et al.20 desarrollaron un dispositivo autopropulsado de fertilización por aflojamiento profundo de gas para jardines, que resolvió los problemas técnicos de perforación y dosificación de fertilizantes en suelos duros, y una base teórica y soporte técnico para el desarrollo de un fertilizador de aflojamiento profundo por explosión de gas. máquina para huerta21.

De los resultados de los trabajos de investigación dentro y fuera del país, está claro que las máquinas domésticas de fertilidad son principalmente operaciones de un solo proceso y carecen de dispositivos automáticos de ajuste de profundidad. Las máquinas extranjeras de zanjado y fertilización son más avanzadas, pero son caras y no satisfacen las necesidades operativas de nuestro país. En el presente documento, se diseña una máquina de fertilización y zanjeo de profundidad fija en espiral, que podría realizar adecuadamente la operación integrada de zanjeo, fertilización y cobertura del suelo, y puede ajustar automáticamente la profundidad de fertilización para lograr una fertilización de profundidad constante, con el fin de mejorar la eficiencia operativa y el efecto de fertilización de la máquina de excavación y fertilización. Este artículo se divide en cuatro partes, donde la primera parte da una introducción al estado actual de la investigación sobre máquinas fertilizadoras. La segunda parte tiene como objetivo diseñar la estructura mecánica y el sistema de control de la máquina fertilizadora. La tercera parte trata de la prueba de zanja, la prueba de fertilización y la prueba de campo. La cuarta parte resume todo el artículo y los principales resultados obtenidos.

Con el fin de mejorar la eficiencia de la fertilización, junto con las necesidades agrícolas de la plantación de té, se diseña adecuadamente una máquina de fertilización y excavación de zanjas de profundidad fija de una sola espiral, donde la estructura completa correspondiente se ilustra esquemáticamente en la Fig. 1. Consiste esencialmente en un tractor , mecanismo de transmisión, marco de caja de fertilizante, distribuidor de fertilizante de tornillo, caja de fertilizante, tubería de suministro de fertilizante, rueda de tierra de profundidad fija, raspador de césped, mecanismo de zanjeo y fertilización, hoja espiral, etc. Los principales parámetros técnicos también se presentan en la Tabla 1.

Representación esquemática de la construcción del fertilizante, cuyas partes principales se detallan a continuación: 1. Tractor, 2. Mecanismo de transmisión, 3. Bastidor de caja de fertilizante, 4. Tornillo distribuidor de fertilizante, 5. Caja de fertilizante, 6. Tubo de entrega de fertilizante, 7. Fijo rueda de profundidad, 8. Rascador de hierba, 9. Mecanismo de zanjeo y fertilización, y 10. Cuchilla espiral.

La profundidad del zanjeo está predeterminada de acuerdo con los requisitos agronómicos de la fertilización antes de que funcione la máquina zanjadora y fertilizadora. Durante la zanja y la fertilización, el tractor tira del dispositivo de zanja y fertilización hacia adelante, la máquina de zanja y fertilización corta el suelo, el fertilizante se descarga a través del tornillo distribuidor de fertilizante y se transporta al mecanismo de zanja y fertilización a través de la tubería de suministro de fertilizante y finalmente cae en el surco cortado por el mecanismo de zanjeo y fertilización. Al mismo tiempo, el suelo retrocede para completar el suelo de cobertura, realizando la acción integrada de excavar, fertilizar y cubrir el suelo.

El aparato de fertilizante adopta el distribuidor de fertilizante de tornillo, que consiste esencialmente en una caja de fertilizante, salida de fertilizante, entrada de fertilizante, eje giratorio y hoja espiral de fertilizante, como se muestra en la Fig. 2.

Representación esquemática del distribuidor de fertilizante de tornillo, cuyos componentes principales son los siguientes: 1. Caja de fertilizante, 2. Salida de fertilizante, 3. Entrada de fertilizante, 4. Eje giratorio y 5. Pala espiral de fertilizante.

El diámetro del distribuidor de fertilizantes de tornillo es uno de los factores cruciales de los distribuidores de fertilizantes de tornillo, que afecta directamente la cantidad de fertilizante plantado por el distribuidor de fertilizantes de tornillo y el coeficiente de variación uniforme de la distribución de fertilizantes22. Dado que la cantidad y la velocidad de siembra del fertilizante no se tienen en cuenta, la fórmula para evaluar el fertilizante de siembra de un solo anillo toma la siguiente forma:

donde D representa el diámetro exterior del distribuidor de fertilizante de tornillo (mm), d denota el diámetro interior del distribuidor de fertilizante de tornillo (mm), s es el paso del distribuidor de fertilizante de tornillo (mm), b significa el espesor medio del tornillo diente del tornillo distribuidor de fertilizante (mm), h representa la profundidad del tornillo tornillo del distribuidor de fertilizante (mm), L es la longitud promedio del tornillo tornillo del distribuidor de fertilizante (mm), ρ denota el volumen de fertilizante peso (g/mm3), y φ representa el coeficiente de llenado del distribuidor de fertilizante de tornillo.

En virtud de la Ec. (1), se puede ver que la cantidad de siembra de fertilizante de anillo único (q) depende de varios factores, incluidos D, d, S, ρ y φ. La cantidad de siembra de fertilizante de anillo único (q) cambia alterando los valores de D, d y S. La relación entre el diámetro exterior del distribuidor de fertilizante de tornillo y la cantidad de siembra de fertilizante en toda la operación de siembra de fertilizante está dada por:

donde Q representa la cantidad de siembra de fertilizante del distribuidor de fertilizante de tornillo (t/h), A es el coeficiente característico integral del material, K denota el coeficiente integral del material, c es el coeficiente proporcional del paso al diámetro, λ representa la masa de la unidad de material volumen (t/m3), y ε denota el coeficiente de transferencia.

Cuando la máquina está en funcionamiento continuo, la tasa de fertilizante se puede expresar por:

donde Qs representa la tasa de fertilizante (t/h), g es la tasa de fertilizante para recorrer una distancia (t) y s representa la distancia recorrida (m).

De acuerdo con los requisitos agronómicos para la fertilización de las plantaciones de té, se prevé que la cantidad de fertilización necesaria para una planta de té sea de 1,8 kg. Luego, una fila de árboles de té necesita la cantidad de fertilizante para 0,9 kg, y el espacio entre plantas de los árboles de té es generalmente de 1,5 a 1,8 m. Al elegir una velocidad promedio de 1100 m/h para la velocidad de desplazamiento de la máquina fertilizante, la tasa de fertilizante (Qs) se puede obtener como 0,6 t/h y la cantidad de siembra de fertilizante (Q) también se prevé que sea 0,6 t/h sobre la base de la Ec. (6). Junto con los parámetros del material fertilizante, se puede determinar que el coeficiente de llenado del fertilizante (φ) es 0,25, el coeficiente característico integral del fertilizante (A) es 28, la unidad de masa del material del fertilizante es 1,2 T/m3, el coeficiente proporcional del paso al diámetro es 0,9 y el coeficiente de transporte es 0,9, que se sustituyen en las Ecs. (4) y (5). Otros cálculos revelan que el diámetro exterior del distribuidor de fertilizantes de tornillo sería de 91 mm. Dado que dicho factor debe diseñarse como una serie estándar, su valor también puede tomarse como 88 mm.

La inclinación del distribuidor de fertilizante de tornillo determina el ángulo de ascenso del tornillo y la velocidad de avance del fertilizante, lo que tiene un impacto crucial en la cantidad y uniformidad del fertilizante del distribuidor de fertilizante de tornillo23, y se evalúa la inclinación del distribuidor de fertilizante de tornillo por la siguiente relación:

donde K1 significa el coeficiente proporcional del paso y el diámetro, generalmente en el rango de 0,8 a 1,0, que se relaciona principalmente con la capacidad de flujo del fertilizante.

De acuerdo con la experiencia de diseño existente, un análisis integral para tomar K1 = 0,8, por lo que el paso es de 70,4 mm, redondeado a 70 mm.

Para maximizar la uniformidad de la fertilización y cumplir con los requisitos de fertilizante, la velocidad de rotación adecuada del eje giratorio puede garantizar la estabilidad de la tasa de fertilizante. Cabe señalar que la velocidad de rotación del distribuidor de fertilizante de tornillo se puede determinar en función de la tasa de fertilizante, el diámetro del distribuidor de fertilizante de tornillo y los parámetros relevantes del material del fertilizante para determinar la mejor velocidad de rotación24. Cuando la velocidad de rotación es demasiado alta, el fertilizante se adherirá a la pared interna del distribuidor de fertilizante de tornillo bajo la acción de la fuerza centrífuga; por lo tanto, la fuerza centrífuga del fertilizante y la gravedad deben satisfacer los siguientes requisitos:

Teniendo en cuenta el efecto de varios fertilizantes,

donde A representa el coeficiente integral del fertilizante, K0 denota el coeficiente característico integral del fertilizante, nmax es la velocidad máxima del distribuidor de fertilizante de tornillo (r/min) y n representa la velocidad de rotación del distribuidor de fertilizante de la tripulación (r/min). La cantidad de siembra de fertilizante del distribuidor de fertilizante de la tripulación se puede calcular como:

De acuerdo con las Ecs. (14) y (16), la velocidad de rotación del distribuidor de fertilizante de la tripulación debe cumplir con la siguiente condición: n ≤ 200 (r/min).

El dispositivo de zanjeo en espiral de la máquina fertilizadora y de zanjeo en espiral simple utiliza un zanjeo en espiral simple, como se muestra en la Fig. 3. Está compuesto principalmente por una caja de transmisión, una placa deflectora, un cortador, una hoja en espiral y una broca. La forma de zanjeo en espiral simple tiene una estructura simple y ajustada, bajo consumo, y la parte del borde de la hoja en espiral se incorpora a un aumento de la hoja de corte del suelo, lo que podría prevenir efectivamente el desarrollo de deformación adicional.

Diagrama esquemático de la estructura de la espiral de zanjeo y fertilización, cuyos componentes principales son los siguientes: 1. Caja de transmisión, 2. Placa deflectora, 3. Eje de corte, 4. Cuchilla espiral y 5. Broca de herramienta.

La máquina fertilizadora y zanjeadora de espiral simple se conduce en los campos de té, dependiendo de la hoja espiral para la operación de zanjeo y, junto con las necesidades agrícolas relevantes, se determina que el ancho de la zanja no es inferior a 250 mm. El diámetro de la hoja espiral es:

donde D1 representa el diámetro de la hoja espiral (mm), y D2 denota el ancho de la zanja de la máquina fertilizadora (mm).

El diámetro de la cuchilla en espiral se selecciona como 250 mm ya que la máquina de fertilización y de espiral simple requiere una profundidad máxima de zanja de 450 mm. Además, la altura de la hoja en espiral se establece en 350 mm, y la altura de la broca de la herramienta se ajusta en 100 mm porque la hoja en espiral debe realizar la operación de corte e inclinación del suelo. Al mismo tiempo, realiza la operación de excavación en línea recta, lo que indica la alta necesidad de alta resistencia y dureza del material; por lo tanto, se elige CR12MOV con un espesor de 10 mm como material.

La cuchilla en espiral es el parámetro principal del mecanismo de fertilización y zanjeo en espiral, y sus parámetros estructurales podrían influir directamente en la calidad y el consumo de energía del zanjeo25,26. La máquina de fertilización y excavación en espiral simple emplea un mecanismo de excavación en espiral variable cilíndrico, y la curva en espiral de paso variable consta de numerosas tangentes (consulte la Fig. 4).

Representación esquemática de la curva espiral.

Considere un punto A en la generatriz a lo largo del eje z, y considérelo como un movimiento ascendente uniformemente acelerado. Por tanto, su trayectoria forma una parábola en el plano ZOX, cuya curva espiral se puede expresar mediante la siguiente relación:

donde r representa el radio de la cuchilla de excavación (mm), n indica el número de vueltas en espiral, γ representa el ángulo en espiral (°), n1 es el número de vueltas en espiral en B, β representa el ángulo en espiral en C (°) , y h denota la altura del punto F (mm).

La eficiencia del mecanismo de fertilización y excavación en espiral se basa en la acción de la cuchilla en espiral para completar la operación de corte y levantamiento en el suelo. De acuerdo con las necesidades agrícolas de la fertilización del té, el ancho de la zanja se establece en el rango de 200 a 300 mm y la profundidad correspondiente se considera de 300 a 400 mm. Teniendo en cuenta el consumo de energía, así como la profundidad y el ancho de la fertilización, los parámetros principales del mecanismo de fertilización y zanjeo en espiral se diseñan combinando las Ecs. (17) y (18), como se presenta en la Tabla 2.

El mecanismo de zanja de un solo tornillo corta hasta el fondo de la zanja y su proceso de ajuste automático se ilustra en la Fig. 5.

Representación esquemática del ajuste automático de profundidad.

Durante la operación de zanjeo, la profundidad de zanja y fertilización (H) se obtiene ajustando la altura de la profundidad fija (H1) de acuerdo con el crecimiento de los árboles de té y los requisitos agronómicos de fertilización. El eje de la cortadora de zanjas gira y corta el suelo, cuando la rueda de tierra de profundidad fija toca el suelo. En este momento, el sensor de profundidad de la rueda de tierra de profundidad fija transmite la señal a la microcomputadora de un solo chip en tiempo real, que es responsable de controlar la expansión y contracción del cilindro hidráulico. Con este fin, el relé y la válvula solenoide se emplean principalmente para realizar el ajuste en tiempo real de la profundidad de fertilización y zanjeo y mantenerla constante (es decir, H=cte). El diagrama del principio de ajuste se proporciona en la Fig. 6.

Diagrama esquemático del ajuste automático de profundidad.

El sistema de control de profundidad fija es el sistema de control principal de la máquina de fertilización y zanjeo de profundidad fija en espiral, que se compone principalmente de un sistema de hardware y un sistema de software, que controla la profundidad de zanjeo y fertilización a través de la retroalimentación en tiempo real de la profundidad fija rueda de tierra, y su sistema de control se ha demostrado en la Fig. 7. El programa del sistema de control está codificado en lenguaje C. El programa principal llama a varias subrutinas para realizar el control de toda la máquina. El sistema de control se basa en microcomputadoras de un solo chip STM32 L1 como elemento central de control y se compone esencialmente de una fuente de alimentación, un módulo regulador de voltaje y un módulo de ejecución. La fuente de alimentación proviene de una batería de litio de 24 V y 40 AH fabricada por Shenzhen Xinheng Power Technology Co., Ltd. Se utiliza para proporcionar una fuente de alimentación independiente para todo el sistema de control y, al utilizar el módulo regulador de voltaje, se proporciona una fuente de alimentación estable. para componentes electrónicos. La rueda rectificada de profundidad fija está montada en la palanca de operación de la válvula de control de perfil (es decir, una válvula de control de perfilado PMF de Danfoss con una presión operativa máxima de 28 bar), que se utiliza para detectar la inclinación de la rueda rectificada de profundidad fija en condiciones reales. -tiempo y así controlar la profundidad de zanjeo y fertilización. El motor hidráulico es un BRM-50 de Foshan Hongpeng Hydraulic Co., Ltd. Con una velocidad de rotación de 750 rpm y un par de 89 Nm, que se emplea para controlar la velocidad de rotación del distribuidor de fertilizante de tornillo y, por lo tanto, la tasa de fertilizante.

Diagrama de marco del sistema de control de una máquina de zanjeo y fertilización de espiral simple.

La prueba se llevó a cabo el 19 de marzo de 2022 en una plantación de té estándar con un espacio entre plantas de 300 mm y un espacio entre hileras de 1500 mm en Shenhang Forest, Tea and Fruit Seed Technology Co. El clima estaba despejado, la temperatura variaba en el rango de 3 a 15°, la velocidad del viento fue inferior a 3 m/s, la humedad relativa del aire se midió como 65 %, el terreno de prueba era franco, el contenido absoluto de humedad fue de 17,3 % y el terreno de prueba era llano. El fertilizante elegido para el experimento fue un fertilizante orgánico granular producido por Hebei Dewaldo Fertilizer Co., Ltd. Con un contenido de humedad de aproximadamente 1,5 % y un diámetro de aproximadamente 3,3 mm, el método de prueba adopta los métodos estipulados en la Especificación Técnica de Evaluación de Calidad. para Maquinaria Fertilizante (NY/T 1003-2006) y los Métodos de Medición para Condiciones de Prueba de Maquinaria Agrícola-Reglas Generales (GB/T 5262-2008).

Para la prueba de zanjeo, la máquina fertilizadora y zanjeadora de espiral única se operó a una velocidad uniforme de 1,5 m/s para realizar tres recorridos operativos, cada uno de 80 m de largo, con 10 m antes y después de las dos secciones del recorrido restantes como área reservada. , y probar 5 puntos igualmente entre 20 y 70 m. La profundidad de zanjeo promedio y el coeficiente de estabilidad de cada golpe se evalúan por separado y los resultados de la prueba se dan en la Tabla 3.

Los resultados de la prueba de zanjeo indican que la máxima diferencia de profundidad es de 17 mm sometidos a varios golpes y el valor mínimo del coeficiente de estabilidad de la profundidad de zanjeo en el caso de tres golpes es 94,81%, lo cual está de acuerdo con el índice de evaluación para la operación de la máquina zanjadora.

En el jardín de té de prueba, la máquina de excavación y fertilización de una sola espiral funcionó con 6 golpes de operación de fertilización. Para ello se fijó la longitud de cada carrera operativa y la longitud del área protegida antes y después igual a la de la prueba de zanjeo, desde una carrera de 10 m hasta una carrera de 40 m. En este intervalo, a partir de considerar cada 10 cm como intervalo de prueba, cada brazada se dividió en 30 intervalos de prueba, resultando en un total de 180 mediciones. Durante la prueba, la máquina fertilizadora y zanjeadora de espiral simple se movió a una velocidad uniforme, y en la etapa de preparación, el mecanismo fertilizador y zanjeador en espiral se elevó y viajó a través del área de prueba a una velocidad constante. Luego se recolectó la fertilización en cada área por separado y se evaluó su peso con una balanza electrónica. Después de completar la operación de viaje individual, se calculó su uniformidad de fertilización a su vez, y los resultados de las pruebas correspondientes se proporcionan en la Tabla 4.

Los resultados de la prueba de fertilización revelan que la uniformidad de la fertilización para cada golpe individual es superior al 93,15%, lo que cumple con los requisitos operativos del índice de evaluación para la máquina de fertilización.

Sitio de prueba: la prueba se realizó en abril de 2022 en el jardín de té de la fábrica de té Pingshan en el distrito de Liuhe, Nanjing, China, y la prueba de campo se ilustra en la Fig. 8.

Prueba de campo de la máquina fertilizadora y zanjeadora de espiral simple.

Condiciones de prueba: clima soleado, temperatura de 4 a 22 °C, brisa, distancia entre plantas de 290 mm y distancia entre hileras de 1600 mm en el jardín de té, terreno llano en el jardín de té de prueba, el suelo es franco arenoso y el contenido de humedad del suelo es de 13,2%.

Materiales de prueba: Fertilizante orgánico granular producido por Hebei Dewaldo Fertilizer Company.

Se realizaron pruebas repetidas con tres carreras y los resultados de las pruebas se presentan en la Tabla 5. Los datos observados experimentalmente revelaron que el coeficiente de profundidad de zanjeo de la máquina fertilizadora y zanjeadora de espiral simple fue de un máximo de 96,17 % y un mínimo de 94,29 % El máximo nivel de uniformidad de fertilización se reportó en 94,23% y el mínimo se obtuvo en 93,58%. Estos resultados cumplen con los requisitos operativos del índice de evaluación para la máquina fertilizadora.

En la investigación actual, se diseña una máquina fertilizadora y de zanjeo de profundidad fija de una sola espiral, que puede realizar la operación integrada de zanjeo, fertilización y cobertura del suelo, y puede ajustar automáticamente la profundidad de fertilización para lograr una profundidad de fertilización constante. A través del análisis teórico, se diseñan el distribuidor de fertilizante de tornillo, el mecanismo de fertilización y zanjeo en espiral y el sistema de control correspondiente, y la profundidad de zanjeo se ajusta automáticamente mediante el sistema de control de profundidad fija, de modo que la eficiencia de la operación y el efecto de fertilización del zanjeo y la máquina de fertilización se mejoraron adecuadamente.

La máquina fertilizadora diseñada en este documento puede resolver efectivamente el problema de que la posición de fertilización de la máquina fertilizadora tradicional no es razonable, lo que hace que la eficiencia del uso del fertilizante sea relativamente baja y el fertilizante residual en la superficie puede contaminar fácilmente el medio ambiente. La fertilización de profundidad fija se puede realizar a través del sistema de control de profundidad constante, para garantizar la posición razonable de la fertilización, lo que mejora la tasa de utilización del fertilizante. La máquina de fertilización diseñada puede resolver de manera efectiva el problema de la posición de fertilización irrazonable, mejora la tasa de utilización del fertilizante y muestra impactos significativos para reducir la tasa de fertilizante.

Los resultados de las pruebas de campo revelaron que el coeficiente de estabilidad de la profundidad de la zanja de la máquina fertilizadora y zanjeadora de espiral simple fue de un máximo de 96,17 % y un mínimo de 94,29 %. También se informó que el valor máximo de uniformidad de la fertilización fue del 23,94 % y el mínimo del 93,58 %, lo que cumple con los requisitos de la producción de plantaciones de té.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

Hermawan, W. Diseño conceptual de aplicador de fertilizantes para palma aceitera en cultivo en terrazas. En Actas de la 2.ª Conferencia Internacional sobre Ingeniería Agrícola para la Producción Agrícola Sostenible (AESAP), Bogor Agr Univ, Bogor, INDONESIA, F 2018, 23 al 25 de octubre de 2017, (2018).

Fuadi, M., Sutiarso, L. & Radi, R. Prueba de desempeño e implementación de aplicador de fertilizante líquido basado en Aplicación de Tasa Variable (VRA) para Soya (Glycine max). Agritech 41(2), 172–183 (2021).

Artículo Google Académico

Otake, T., Sato, M., Shindo, H., et al. Sistemas de agricultura energética para el cultivo de cebolla galesa. En Actas de la 6.ª Conferencia Internacional sobre Tendencias en Ingeniería Agrícola (TAE), Czech Univ Life Sci, Fac Engn, Praga, República Checa, 2019 Sep 07–09, 2019, (2019).

Zhao, L. et al. Calibración de parámetros del modelo de simulación de sustrato de salvado de coco basado en elementos discretos y metodología de superficie de respuesta. Tecnología en polvo. 395, 183–194 (2022).

Artículo CAS Google Académico

Zhan, C. et al. Diseño y experimentación de una zanjadora automática de doble tornillo con ajuste de profundidad y fertilización. PLoS ONE 17(12), e0277824 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Sumon, MM et al. Diseño y evaluación del desempeño de un aplicador de briquetas NPK para cultivos de pequeña escala de secano. J. Biosyst. Ing. 47(3), 270–285 (2022).

Artículo Google Académico

Sarker, KK et al. Desarrollo y evaluación de labranza zonal con aplicador de fertilizante subterráneo para el cultivo de arroz de trasplante sin charcos. Ama-Agric. mecánico Asia Afr. América Latina 46(2), 7–12 (2015).

Google Académico

Du, J. et al. Modelado de elementos discretos y verificación de un aplicador de fertilizante de rueda de ranura exterior con dientes helicoidales. Trans. ASABE 63(3), 659–665 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Hu, H. et al. Investigación de los factores que influyen en el tiempo de caída del fertilizante para un aplicador de fertilizante de dosis variable. aplicación Ing. agricola 38(5), 797–806 (2022).

Artículo Google Académico

Zhang, M. et al. Optimización de parámetros de aplicador de fertilizante en espiral basado en red neuronal artificial. Sostenibilidad 15(3), 1744 (2023).

Artículo Google Académico

Yang, Y. et al. Diseño y prueba de los componentes clave del aplicador de fertilizante profundo de interlabranza 3ZFS-520. Inmateh-Agric. Ing. 59(3), 111–118 (2019).

Artículo Google Académico

Zhang, J. et al. Un estudio sobre el tiempo de retraso y la compensación de un aplicador de fertilizante de dosis variable. aplicación Ing. agricola 37(1), 43–52 (2021).

Artículo Google Académico

Yang, Y., Zhang, SL, Yang, XY y Sun, BH Efecto de la fertilización a largo plazo sobre el rendimiento del trigo, la eficiencia en el uso de nutrientes y el equilibrio de nutrientes en suelos lou de secano. Mentón. J. Ciencias del suelo. 48(05), 1162–1168 (2017).

Google Académico

Iqbal, Achmad M, Sapsal MT, et al. Diseño de aplicadores de fertilizantes orgánicos para apoyar la producción de arroz. En Actas de la 1ra Conferencia Internacional sobre Cuestiones Globales para Infraestructura, Medio Ambiente y Desarrollo Socioeconómico (IC-GIESED), Hasanuddin Univ, Post Grad Sch, Makassar, INDONESIA, F 2019 30 de agosto al 1 de septiembre de 2018, (2019).

Cartner, JO Aparato de zanjeo con hoja de zanjeo mejorada: US, US4612715 A[P] (1986).

Kazuhisa, M. (2009) Zanjadora para montar, JP2009167722A[P].

Saeys, W., Engelen, K. & Ramon, H. Un sistema automático de control de profundidad para la inyección de estiércol superficial, Parte 1: Modelado del sistema de control de profundidad. biosis. Ing. 98(2), 146–154 (2007).

Artículo Google Académico

Xiao, HG et al. Diseñe y experimente en el eje de la cuchilla de la máquina de fertilización y excavación de zanjas de doble hélice tipo 1KS60-35X para huerto. J. Agric. Ing. 10, 32–39 (2017).

Google Académico

Zhang, HJ et al. Diseño y experimentación de máquina zanjeadora-fertilizadora de doble hilera con profundidad automática. Trans. Mentón. Soc. agricola Mach. J. Agric. Mach. 52(01), 62–72 (2021).

Google Académico

Shen, CJ et al. Análisis y ensayos cinemáticos del mecanismo de inserción de una máquina subsoladora y fertilizadora autopropulsada de explosión de gas de huerta. J. Agric. Ing. 01, 44–52 (2022).

Google Académico

Zeng, S. et al. Diseño estructural y determinación de parámetros para aplicador de fertilizante de rodillos estriados. En t. J. Agric. Biol. Ing. 13(2), 101–110 (2020).

Google Académico

Zhao, L. Simulación y experimento de un descargador de fertilizante en espiral para una máquina de aplicación de fertilizante de mango basada en elementos discretos (Tesis de maestría, Universidad Tecnológica de Kunming, 2019).

Wai, GJ, Qi, B., Jiao, W., Shi, S. & Jian, SC Diseño y experimento de dispositivo mecánico de fertilización forzada para arrozales. J. Agric. Mach. S1, 154–164 (2020).

Google Académico

Xiao, WL et al. Diseño y experimentación de un aparato fertilizante de dos hileras y cuatro tornillos para máquina sembradora de colza. Trans. Mentón. Soc. agricola Mach. 52(11), 68–77 (2021).

Google Académico

Yang, WW et al. Estudio experimental de los efectos de los parámetros del puerto de descarga en el rendimiento de fertilización para aparatos de distribución de fertilizantes con tornillo. Trans. Mentón. Soc. agricola Ing. (Trans. CSAE) 36(17), 1–8 (2020).

CAS Google Académico

Liu, HN et al. Diseño y experimentación de un dispositivo de alimentación tipo tornillo de un dispositivo de aplicación centralizada de fertilizantes asistido por aire. J. China Agric. Universidad 26(08), 150–161 (2021).

Google Académico

Descargar referencias

Esta investigación fue financiada por el proyecto de gastos comerciales de investigación científica básica a nivel de Instituto de la Academia China de Ciencias Agrícolas (Subvención No. S202206), Sistema de Investigación Agrícola de China de MOF y MARA (Subvención NO. CARS-19), The Agricultural Science and Technology Proyecto de innovación de los chinos (Subvención No. CAAS-ASTIP-2022-NIAM), Proyecto especial de I + D clave de la provincia de Yunnan (Subvención No. 202102AE090038), Centro de ciencia y tecnología agrícola de Chengdu Proyecto de fondos especiales financieros locales "Investigación y desarrollo y demostración de mecanizado Equipo de operación para Hilly Orchards" (Subvención No. NASC2020AR03), Programa de I+D "Pioneer" y "Leading Goose" de Zhejiang (Subvención Nº 2022C02010), Proyectos de ciencia y tecnología en la provincia de Jiangsu (Subvención Nº BE2020315).

Ministerio de Agricultura y Asuntos Rurales, Instituto de Mecanización Agrícola de Nanjing, Nanjing, 210014, China

Caixue Zhan, Wenqin Ding, Yu Han, Qinghai Jiang, Ying Zhao y Zhiyu Song

Facultad de Ingeniería Mecatrónica, Universidad Forestal de Nanjing, Nanjing, 210037, China

liang zhao

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Conceptualización, CZ y WD; metodología, CZ, WD y YH; software, YH y YZ; validación, ZS, QJ y LZ; análisis formal, CZ y WD; investigación, CZ, WD, QJ y YH; recursos, CZ y WD; curación de datos, CZ y WD; redacción—preparación del borrador original, CZ, WD y QJ; redacción: revisión y edición, CZ, WD y QJ; visualización, CZ, QJ y WD; supervisión, YH y ZS; administración de proyectos, CZ; adquisición de fondos, ZS Todos los autores han leído y están de acuerdo con la versión publicada del manuscrito.

Correspondencia a Zhiyu Song.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Zhan, C., Ding, W., Han, Y. et al. Diseño y experimentación con una máquina fertilizadora y zanjeadora de profundidad fija de una sola espiral. Informe científico 13, 7798 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-34464-6

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Recibido: 16 enero 2023

Aceptado: 30 de abril de 2023

Publicado: 13 mayo 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-34464-6

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