化学肥料能有效提高土壤肥力和农作物产量,是农业增产和农民增收的重要途径之一。目前,在生产过程中,主要以人工撒施或机械定量施肥为主,肥料利用率低,成本高,对环境污染大。因此,研究精准变量施肥装置与技术,对提高肥料利用率,实现高效绿色生产具有重要意义。排肥器的精准排肥和控制是精准变量施肥的关键。为此,本文设计了一种电驱式螺旋精量排肥装置,对排肥均匀性和稳定性进行了深入研究,主要研究内容如下:（1）设计了电驱式螺旋排肥装置根据农业生产中精准施肥需求,设计了可以独立控制驱动的电驱式螺旋精量排肥器。对螺旋输送过程中颗粒的运动状态和受力状态进行了分析,确定了螺旋外径、螺距和转速等主要参数。（2）建立了肥料离散元仿真模型根据离散元仿真需求,选取硫酸硼复合肥为对象,测定了其物料特性参数。以休止角为评价指标,进行了肥料颗粒的离散元参数标定,建立了离散元模型,对模型进行了验证。验证结果表明,采用该模型计算的休止角与实际休止角误差为0.002°,说明模型能准确模拟该肥料颗粒,为排肥器的进一步研究提供了基础。（3）对排肥器的充肥特性进行了研究。设计了离散元仿真试验,进行了充肥口对排肥器填充率和排肥扭矩影响的研究。采用频谱分析方法对螺旋的动态扭矩特征进行了时域特征和频域特征分析,确定了最佳充肥口结构参数,并在该组合参数下进行了验证试验。试验结果表明,采用充肥终止角为210°、长度为1.5倍螺距的侧向充肥方式,肥料破损率最低,平均扭矩降低了19%,扭矩标准差降低了42%。为电驱式螺旋排肥器提供了设计依据。（4）对排肥器的排肥特性进行了研究采用离散元仿真和台架试验,研究了排肥口结构参数对螺旋排肥器排肥均匀性的影响。确定了最佳排肥口角度为135°和长度为1.5倍螺距。采用台架试验对最佳参数组合进行了试验验证,验证结果表明,排肥均匀性较好,排肥量变异系数为6.14%。（5）台架与田间试验研究为全面考察螺旋排肥器的性能,对排肥器的排肥稳定性和控制稳定性进行了台架试验和田间试验。台架试验结果表明,在设计转速范围内,单圈排肥量变异系数小于0.8%,排肥量与转速呈正比例关系,决定系数R~2＞0.999;在100kg/亩目标施肥量情况下,车速升阶跃变化下的排肥质量与对照组的误差小于4%。田间试验表明,玉米基肥施用量为40kg/亩时玉米苗期长势最好。研究表明,电驱式螺旋排肥器满足精准排肥的要求,为精准排肥的实施和肥料的减施提供了重要支撑。