柔性葉輪式排肥器的設(shè)計與結(jié)構(gòu)特點

梁玉成 謝宇峰 許劍平 郝劍英 劉國平 毛俐

摘要：排肥器是播種機具和施肥機具上的重要部件，它的工作性能直接影響播種和施肥的質(zhì)量，關(guān)系到肥料在土壤內(nèi)的分布狀況，進而影響到種子的出苗情況和糧食產(chǎn)量。目前，國內(nèi)外的排肥器，其形式主要有外槽輪式、轉(zhuǎn)盤式、離心式、螺旋式、星輪式和振動式幾種。柔性葉輪式排肥器屬于外槽輪形式，相比于老式排肥器，具有排肥均勻、不易堵塞、對肥料的適應(yīng)性強、使用壽命長、更換調(diào)整方便等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：排肥器；柔性；播種；施肥機具

中圖分類號：S2322文獻標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.04.001

0引言

隨著農(nóng)藝要求的不斷改進和化肥使用的要求逐步嚴格，國內(nèi)外學(xué)者都加強了對精量排肥技術(shù)的研究，并試圖在農(nóng)作物大面積種植區(qū)得到廣泛推廣。由于使用肥料的差異，不同肥料的顆粒大小、硬度及肥料的流動性都不相同，該排肥器主要是針對現(xiàn)階段用戶廣泛使用的復(fù)合類肥料設(shè)計的，在這樣的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)排肥器原理，設(shè)計了這種柔性葉輪式排肥器，并取得了國家實用新型專利，專利號 ZL 2011 2 02790868。經(jīng)過多年田間試驗，該排肥器具有排肥均勻、不易堵塞、減少肥料研磨、對肥料的適應(yīng)性強、使用壽命長、更換調(diào)整方便等優(yōu)點。

1排肥器結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)合國內(nèi)外其他形式排肥器的優(yōu)點，立足于黑龍江省實際農(nóng)藝生產(chǎn)要求，設(shè)計了柔性葉輪式排肥器。該排肥器需要安裝在具有45°左右傾角的肥箱底部，以減輕肥料對排肥盒壓實所造成的阻力；肥量調(diào)節(jié)機構(gòu)為單肥箱獨立調(diào)節(jié)方式，也可以單獨對獨立肥盒進行調(diào)整；肥箱中安裝有肥料攪動機構(gòu)，防止肥料出現(xiàn)架空和施肥不均現(xiàn)象。圖1為排肥器整體安裝示意圖，該排肥器主要以播種機為使用載體，在經(jīng)多年生產(chǎn)實踐驗證后，已得到用戶的廣泛認可。

該施肥器的工作方式為：在播種機使用過程中，排肥器的動力來源可以是地輪，也可以采用電機傳遞，通過連接肥盒的傳動軸旋轉(zhuǎn)來帶動柔性葉輪達到輸送肥料的目的。排肥器的肥料調(diào)整通過兩種方式來共同實現(xiàn)，一是通過調(diào)整傳動軸轉(zhuǎn)速（范圍調(diào)整），二是調(diào)整排肥盒自身的肥料喂入量（微量調(diào)整）。在排肥器使用過程中肥箱內(nèi)安裝有肥料攪動裝置，目的是防止肥料架空和保證每個肥盒的排肥均勻，其動力來自于肥盒的傳動軸。

該排肥器對于流動性差異大的肥料，均可有效均勻的控制其排肥，且排肥盒結(jié)構(gòu)簡單、使用維修方便，可以在大多數(shù)機具上使用。

1.1排肥盒

排肥盒通過傳動軸獲取動力，由1∶1的錐齒傳動部件來改變動力旋轉(zhuǎn)角度，進而驅(qū)動柔性葉輪旋轉(zhuǎn)，達到低損傷均勻施肥的目的。由于排肥盒與肥箱具有一定的傾角，目前使用的肥箱傾角為45°，有效減輕了肥料對肥盒的無用壓實，減少了傳動阻力，提高了排肥器的使用壽命；旋轉(zhuǎn)的柔性葉輪對肥料的損傷極低，降低了肥料的研磨，提高了肥料的使用效率，圖2為排肥盒結(jié)構(gòu)示意圖。

排肥盒的零部件均由模具加工，經(jīng)過多次試驗考核和對部件材質(zhì)的調(diào)整，排肥盒各部件的抗老化性、硬度、耐磨性、變形量、部件摩擦生熱系數(shù)等關(guān)鍵因素都得到了改良和優(yōu)化，圖3為排肥盒三維結(jié)構(gòu)示意圖。

1.2肥量調(diào)節(jié)機構(gòu)

排肥器的肥量調(diào)節(jié)功能是調(diào)整排肥盒自身的肥料喂入量，通過可限位手柄旋轉(zhuǎn)控制肥量調(diào)節(jié)板上下移動，控制排肥盒入肥口大小，進而控制下肥量。可限位手柄上有20個調(diào)節(jié)檔位，可以對下肥量進行微調(diào)，再加上傳動軸轉(zhuǎn)速的范圍調(diào)整，可以滿足大多數(shù)地區(qū)農(nóng)藝對下肥量的要求，圖4為肥量調(diào)節(jié)機構(gòu)示意圖。

1.3肥料攪動機構(gòu)

肥料攪動機構(gòu)起到防止肥料架空、砌塊、使各肥盒排肥均勻的作用。它是由排肥盒傳動軸傳遞動力，帶動轉(zhuǎn)軸上的螺旋彈簧，攪動肥箱內(nèi)的肥料，使其不產(chǎn)生架空現(xiàn)象，并破碎肥塊，防止肥塊堵塞排肥盒。在肥箱內(nèi)肥料不多時，可以把肥料均勻的分配給每個排肥盒，防止施肥不均、漏施肥現(xiàn)象的發(fā)生，圖5為肥料攪動機構(gòu)示意圖。

2試驗與分析

按照DB23/T 1418-2011 《黑龍江省不同區(qū)域土壤大豆高產(chǎn)施肥技術(shù)規(guī)程》的要求，經(jīng)過多年試驗與改進，該排肥器可以滿足黑龍江省農(nóng)作物對下肥的要求，其主要排肥性能如下：

最大排肥量（試驗用肥為：磷酸二胺）/kg·畝-1：65；

各行排肥一致性變異系數(shù)：0.38%；

排肥穩(wěn)定性變異系數(shù)：1.05%；

均勻性變異系數(shù)：4.5%；

試驗用肥料為磷酸二胺：含水率約為4%。

柔性葉輪式排肥器已大規(guī)模投入到黑龍江省的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，在實際生產(chǎn)作業(yè)過程中，經(jīng)改良后的排肥盒還未發(fā)現(xiàn)規(guī)模性損壞現(xiàn)象，其中易損部件（柔性葉輪、錐齒輪）的平均使用壽命在3～4年。排肥器性能可靠，受到用戶的一致好評。

3結(jié)論

（1）田間試驗證明，該設(shè)計方法正確有效，排肥器結(jié)構(gòu)合理，可以投入田間實際作業(yè)。

（2）通過試驗可以看出，該排肥器施肥均勻、不易堵塞、肥量調(diào)整方便、使用壽命長、易損件更換簡單。

（3）該排肥器對肥料的適應(yīng)性強，可以保證在高速作業(yè)的情況下有效施肥，提高了施肥作業(yè)效率。

參考文獻：

[1]牛俊奇，姚輸梅.可變彈性葉輪式多能排肥器的研究[J].糧油加工與食品機械，1989（3）：1.

[2]高煥文.保護性耕作技術(shù)與機具[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：119.

[3]劉慎.渦輪排肥器的研究[J].糧油加工與食品機械，1986：43.

[4]陳芳.型齒式排肥器[J].農(nóng)機與食品機械，1996（5）：13.

[5]中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊（上冊）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1984.

[6]楊永才.機械設(shè)計新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊[M].北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社，1993：165.

[7]張波屏.現(xiàn)代種植機械工程[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997：190.

（03）