2FY-11.5型液肥灑施機的研究

陳偉旭　金鵬鵬　張海濱

摘要：為了解決畜禽糞尿還田，根據不同地塊、不同種植品種灑施量，研究設計出一種有機液肥灑施機。重點介紹液肥灑施機的結構和工作原理，確定了主要技術參數，為規模化畜禽養殖場有效防治養殖污染及糞污收集還田利用模式提供了一條可探索之路。

關鍵詞：液肥灑施機;真空泵;有機肥

長期以來，在農業生產中，肥料的施用存在不科學的現象，導致無機肥施用過多，有機肥施用量不足。我國農村地區畜禽糞便還田率低于50%，造成土壤有機質下降和肥力衰減等問題，同時畜禽養殖場大量糞尿隨意堆放，環境污染極其嚴重，因此，急需研究適應我國種植模式的糞肥處理設備，來解決畜禽糞尿還田及根據不同地塊、不同種植品種灑施量的問題。大量試驗證明，增施有機液肥，不但能提高化肥的利用率，減少施肥量，而且還能有效地預防病害的發生，是生產綠色有機產品的好肥料，對農作物有較好的增產增收效果。液態有機肥灑施機是通過設置在機具后方的噴灑器或專用滑撬式開溝器及滴流管施肥裝置來完成液肥地表灑施、地下深施作業的專用施肥機械。

1整機結構及工作原理

由機架、行走系統、罐體、泵、抽吸系統、噴灑系統、輔助安全裝置等組成，其結構如圖所示。設備采用拖拉機拖掛式，液肥罐采用圓形金屬筒焊制而成，用以盛儲液肥，罐體焊后采用熱鍍鋅處理，罐上設有觀察孔、檢查口、浮子標尺和控制液肥吸排的閥門等。罐內液肥用專用的泵吸入和打出，泵由拖拉機后輸出軸驅動。當需要向罐內加裝液肥時，把機器自帶的吸肥膠管用快速接頭連到吸肥法蘭口上，吸肥膠管始終浸沒于液肥水平面下，當開啟真空泵后，液罐內的空氣被不斷抽吸，因其得不到補充而越來越稀薄，致使罐內壓力低于大氣壓力，液肥即在大氣壓力作用下，經吸肥膠管進入罐體。當需要排肥時，泵把空氣不斷排入液罐內，因其沒有出路而被壓縮，致使罐內氣體壓力高于大氣壓力，液肥即在壓縮空氣及重力的共同作用下，經噴嘴排出罐外。當泵將液態糞肥從貯糞池抽到罐體后，液肥灑施機通過拖拉機牽引驅動開到田間后經噴灑系統得以灑施液肥，噴肥量靠閥門開啟大小來調節。每次工作結束后，罐內和噴灑管的液肥應排盡，并沖洗干凈。

罐體是液肥灑施機的主體，在其上部開設有通氣口，通氣口通過連接管件與水氣分離器及壓力安全閥連接，是空氣出入罐體的通道。在罐體通氣口處裝有浮球截止閥，當液肥裝滿時，可以將浮球頂起切斷罐內真空，防止液肥抽到真空泵中，起到保護真空泵的作用。通氣口上端有密封蓋，平時處于密封狀態維修時可以打開。在罐體后部有檢查口及吸排孔，通過閥門連接的膠管，是液肥出入罐體的通道。 罐體兩側設有步梯，用于工作人員上下操作方便。罐體內部裝有防蕩板，用以減少車輛行駛所引起的液肥的劇烈晃蕩沖擊，以免引起罐體變形及連接件損壞。罐體內部設有浮球機構，在前部設有刻度標線，便于顯視液肥裝載量。當檢修或清洗罐體時，可打開后蓋，方便人員進出。罐體以剛性連接方式，安裝在車架上。

罐體筒身成型是罐體生產的重要工藝。由于液肥灑施車罐體直徑較大，在成形過程中必須保證筒體卷制質量和減少變形。采用“胎模”加“外力牽引”的工藝方法進行。解決了筒身在成型過程中易變形的難題，提高了產品的一致性水平， 確保了產品質量達到設計要求。

為使坯料獲得所需要的零件形狀和尺寸，罐體封頭成型改變傳統壓力容器封頭加工形式， 這種加工方式沖壓件的表面質量、尺寸公差、生產率等對模具結構及其合理設計依賴性很大，而且當封頭形狀、規格變化時，模具即需更新，導致成本較高，難以滿足現代機械加工的通用性要求。本設備罐體封頭成型采用液壓和機械一體化技術，不同封頭形狀靠液壓調節沖頭，既提高了生產效率，還能適應不同形狀封頭的生產。

1.2車架系統

車架由牽引架、支撐梁、懸掛架、行走系統等組成。車架承載著機器及液肥全部重量，它不但承受來自液罐滿載時傳來的力及力矩作用，當車輪受到沖擊時，車架也受到沖擊載荷，因此在設計車架時，在滿足要求時盡量減輕重量，并具有足夠強度和適合的剛度。本機架設計總裝載重量15 t，采用牽引架和邊梁共同承載罐體重量方案，牽引架由方管和鋼板焊接而成，牽引架與拖拉機連接，邊梁由兩根縱梁組成，用焊接的方法將縱梁與罐體連接成堅固的剛性構件。這樣由牽引架回轉套筒與罐體下部銷軸連接，支撐梁與邊梁通過螺栓連接，支撐梁再與懸掛架、車軸、車輪連接，整機布置四個輪胎。

車架底部平直，制造工藝簡單，離地間隙較高，通過性好。整機大部分的載荷通過支承梁、懸掛架、車輪軸和車輪傳到地面。支承梁為矩形變截面的焊接件，具有較高的橫向抗彎強度，車架邊梁為梯形截面，每側布置兩個輪胎，提高了車架的縱向抗彎強度，采用此種車架便于液肥的裝卸與運輸。

1.3泵及抽吸系統

此系統包括泵、真空管路、壓力表及安全閥等。當需要吸取液肥時，把泵手柄調至真空工作狀態下，由于吸肥時膠管入口始終浸沒于液面下，液罐內的空氣被抽吸后，因其得不到補充而越來越稀薄，致使罐內壓力低于大氣壓力，液肥即在大氣壓力作用下，經吸肥膠管進入罐體。當需要排肥時，把泵手柄調至正壓工作狀態下，排肥口在罐的后面底部，空氣被不斷排入液罐時，因其沒有出路而被壓縮，致使罐內壓力高于大氣壓力，液肥即在壓縮空氣的作用下，經噴嘴排出罐外。系統中設置的安全閥起安全保護作用，當系統壓力超過規定值時，安全閥打開，將系統中的一部分氣體吸入（排出）到罐體內（罐體外），使系統壓力不超過允許值，從而保證系統不因壓力過高而發生事故。

真空泵是液肥灑施機上的關鍵元件，通過換向閥，實現向罐內吸入空氣，或者向罐外排出空氣兩種功能。其工作原理是偏心轉子在拖拉機后輸出軸帶動下工作，把罐體空氣吸入壓縮室，當壓力超過排氣口規定值后，壓縮室自動開啟，把壓縮空氣排出泵外，這樣罐體內部空氣就被抽出，反復循環，罐體內部就形成真空。

1.4水氣分離器

水氣分離器位于罐體前部，一端與罐體連通，一端與真空泵連接。它的內部設有輸氣管，在其兩側分別開有法蘭孔，供空氣出入。由于氣體與水的密度不同，液體在與氣體一起流動時，液體會受到重力的作用，沿著桶壁向下流動，而氣體仍然朝著原來的方向流動，向下的液體附著在壁面上匯集在一起，集中到一定程度可通過開啟閥門排放出去。能夠在抽吸作業過程中，避免液肥對真空泵的污染，并將分離后的空氣排出罐外。

1.5夾緊機構

夾緊機構主要作用是保證檢修口蓋的密封，位于罐體的后部和上方，主要由操縱桿、鎖緊銷、定位板等組成，工件之間用活節拉桿、螺紋接頭等連接。操作拉桿上設有鎖緊銷、拉桿及手柄。當檢修口蓋沿鎖緊銷回轉到固定位置，螺紋接頭沿活節拉桿順時針轉動，轉動到定位板中時，使檢修口蓋緊緊堵住檢修口，旋緊手柄至固定位置，定位板可以保證操作拉桿不致因工作過程中的振動顛簸而松動，實現夾緊功能，達到密封目的。

1.6自平衡系統

使用強力牽引裝置，即使在傾斜地面仍可輕松牽引行駛，在下坡地段將液壓缸伸長便可提高機身，將剩余在機體內的殘留液肥全部拋灑出去，避免浪費。

1.7制動系統及信號系統

制動依靠前部拖拉機制動及車輪加裝的盤式液壓剎車裝置共同作用，具有剎車能力強，制動力矩大，響應速度快等優點。拖拉機帶著設備在路面高速行駛或灑肥機在斜坡作業需緊急制動時，可將灑施機快速制動，從而保證拖拉機在行駛中更加平穩，降低對輪胎的消耗，同時提高了設備的安全性能。

信號系統由后尾燈、倒車燈、制動燈、后霧燈和后轉向燈組成，通過快速接頭與拖拉機電源輸出連接。

1.8噴灑系統

噴灑系統由排肥管、液壓閥門和帶噴嘴的噴灑器等組成。噴灑系統位于設備的后下方。噴灑前應先關閉液壓閥門，按作業要求調節噴灑器的角度，調整閥門開啟大小，然后邊行駛邊噴灑。

2主要參數

針對養殖場規模及大中型拖拉機保有量情況，設計的液肥灑施機參數如下表所示。

項目指標配套動力/kw66PTO驅動轉速/r·min-1540噴灑幅寬/m10最大裝載容積/m311.5完成滿罐抽吸時間/min<103結論

（1）養殖場產生的污水經厭氧發酵或氧化塘處理儲存后，在農田灌溉期間，將無害化處理的污水與灌溉用水按照一定比例混合后，可以用液肥灑施機在田間施用。

（2）對養殖場產生的糞便、尿和污水集中收集，全部進入氧化塘貯存，糞污通過氧化塘貯存進行無害化處理，再經過固液分離，這樣在施肥季節再用液肥灑施機進行農田作業。

（3）通過樣機的試驗、生產考核，證明其滿足了液肥灑施的要求。該機工作可靠，使用方便，在有機肥施用上必將有廣闊的市場前景。

參考文獻：

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