2FGH-12型棉田用固態肥拋撒機的研制

王忠宇，王保興，范國強※，張曉輝，董和銀，齊自成，陳丙龍

（1.山東農業大學機械與電子工程學院，山東 泰安271018；2.山東省農業裝備智能化工程實驗室3.泰安意美特機械有限公司；4.泰安市畜牧智能裝備產業技術研究院；5.山東省農業機械科學研究院）

0 引言

隨著我國畜牧業的發展，環境污染問題日趨嚴重。我國絕大多數規模化養殖場缺乏必要的污染防治設備和措施，產生的糞污無法得到及時處理，大量的糞污不但會對地下水、土壤和大氣造成嚴重危害，同時也會對畜牧業本身和人類健康造成巨大威脅[1]。

解決養殖污染的根本措施是采取種養結合和農牧結合，讓畜禽糞污變成有機肥回歸農田，發展以循環和生態為主的環保型畜牧業[2,3]。施用有機肥能增加棉株對氮、磷養分的吸收，且顯著提高氮肥利用率（P＜0.05）和棉花產量和品質[4]。

有機肥撒施作業勞動量大，環境條件惡劣，歐美發達國家已經研發生產了用于有機肥運輸及田間撒施作業的機具，實現了有機肥機械化拋撒。我國有機肥拋撒作業主要依靠人力，有機肥拋撒機械的發展比較落后，主要是以引進與仿制改進為主。

針對以上現狀，研制了一種適用于大面積棉田作業的2FGH-12型牽引立輥式固態肥拋撒機，實現了固態有機肥拋撒的機械化作業，解決了傳統拋撒作業效率低下、拋撒不均勻的問題，降低了生產成本。

1 整機結構與工作原理

1.1 整機結構

2FGH-12型棉田用牽引型固態肥拋撒機主要由牽引架、機架、料箱、液壓系統、立式拋撒及破碎裝置、刮板輸送機構、車橋、傳動軸組成，整機結構如圖1。

1.2 工作原理

2FGH-12型棉田用固態肥拋撒機由拖拉機牽引作業，拋撒動力由拖拉機后動力輸出提供，刮板送料機構和液壓油缸由拖拉機齒輪泵提供液壓動力。將有機肥裝入肥料箱，開動拖拉機牽引拋撒機到農田進行作業。

1.3 主要技術參數

作業方式料箱容積（m3）最大載重量（kg）配套動力（kW）拋撒裝置形式肥料輸送方式拋撒寬度（m）輪距（mm）工作速度（km/h）后拋12600090～100立式雙螺旋拋撒輥刮板輸送≥821505～10

2 關鍵部件

2.1 送料機構

采用鏈條式刮板輸送機構進行固態有機肥的輸送，主要由液壓馬達、減速機和鏈條刮板組成，如圖2。

拖拉機齒輪泵的液壓輸出驅動液壓馬達轉動，經過減速機減速，帶動鏈輪、鏈條和刮板運動。在液壓馬達驅動回路上裝有流量控制閥，可根據行駛速度和肥料種類調節系統流量，使鏈條刮板送料速度達到最佳值。

2.2 拋撒與破碎機構

立輥式拋撒與破碎機構如圖3，主要由螺旋葉片、破碎擋板、拋撒主軸、圓盤和三聯體變速箱組成。

在兩根拋撒主軸上焊接旋向相反的螺旋葉片，每根拋撒主軸的底部設置一個小圓盤，圓盤上設有刮刀，提高了肥料拋撒的均勻性。傳動軸將拖拉機后動力輸出引入三聯體變速箱，帶動兩根拋撒主軸反向旋轉，使物料呈上升趨勢，在整個螺旋輸送過程中都實現拋撒，防止物料堆積在螺旋底部（圖4）。在螺旋葉片的頂部間隔設置破碎擋板，可將粘結在一起的大顆粒有機肥破碎。該機構可有效提高工作效率、拋撒均勻性和對有機肥料的適應性。

2.3 液壓傳動系統

液壓傳動系統如圖5。主要由齒輪泵、濾油器、三聯多路閥、調速閥、液壓馬達、擋料板液壓缸、護罩液壓缸、散熱器和液壓油箱組成。

操作三聯多路閥，控制液壓馬達、擋料板液壓缸和護罩液壓缸的動作，實現護罩的開合、擋料板調整和刮板液壓馬達的轉動。

3 拋撒輥轉速計算

物料顆粒從接觸螺旋葉片到脫離葉片之間產生的動能來自葉片，且顆粒脫離螺旋葉片時的最大速度等于葉片在該點的線速度與物料相對滑動率的乘積。葉片最大直徑R為0.6 m，葉片中間點離地距離h為1.4 m,物料最遠拋撒距離S為3.5 m，則：

計算得物料初始速度v為6.5 m/s。

式中ε—物料相對滑動率，取值0.5。

4 試驗及結論

樣機在新疆蘇中農場進行了試驗。試驗數據顯示，當拖拉機行駛速度為5 km/h 時，有效拋撒幅寬為8 m，平均厚度為0.5 cm，拋撒均勻性變異系數CV 為32%，滿足設計要求。