旋耕整地施肥聯合作業技術研究

李新明

（山東工業職業學院，山東 淄博 256414）

1 整機結構與工作原理

1GF-230旋耕施肥機結構總圖如圖1所示。拖拉機通過萬向節總成與旋耕機相連，旋耕機上方裝有肥箱，肥箱側邊裝有電機，通過控制器來調節電機轉速[1-4]。在旋耕機前梁上均勻設有8個施肥器分流板。樣機主要技術參數如表1所示。

施肥控制器安裝在駕駛室內，通過導線分別連接拖拉機電瓶與直流電機，直流電機固定在肥箱一側，當控制器打開接通電源后，直流電機將動力經過鏈條傳至肥箱鏈輪，肥箱鏈輪與排肥軸同步轉動，并同時帶動施肥盒里的外槽輪轉動，將肥料從肥箱中導出，肥料經各路施肥管漏至各路分流板，被隔板分流后均勻撒在幅寬內，從而達到全幅寬均勻施肥的目的。

萬向傳動軸連接拖拉機后輸出軸和中間齒輪箱輸入軸，將拖拉機動力傳遞至旋耕施肥機。中間齒輪箱輸出軸通過花鍵軸與刀軸連接，最終把動力輸出，直接驅動旋耕刀軸回轉，旋耕刀軸上通過螺栓固裝有若干旋耕刀，從而完成旋耕作業，同時將從施肥管分流漏下的肥料均勻攪拌進土里，隨著拖拉機前進，安裝在旋耕機后面的拖板將旋耕起來的土壤耙平，一次性完成了耕、耙作業。電機轉速可通過駕駛室內的控制器調節，從而達到調節排肥量的目的。

2 旋耕整地施肥聯合作業技術

2.1 技術簡介

旋耕整地施肥聯合作業技術是利用旋耕整地施肥聯合作業機一次完成旋耕、施肥、耙平整地作業，為水稻種植提供良好苗床條件的田間作業技術。該技術實施主要依靠旋耕整地施肥聯合作業機，該機由旋耕機、施肥裝置和鎮壓器組成。在旋耕機機架上安裝有肥料箱，肥料箱的底部安裝外槽輪式排肥盒，在旋耕機的后部安裝鎮壓平整地部件（包括拖板和鎮壓平地輥）用來將旋耕后的土壤壓實整平。在旋耕機機架前梁上均勻設有6個施肥器，通過塑料管與外槽輪式排肥盒連接，施肥器上端為矩形管，下端為扇形施肥口，扇形施肥口內有導流板。

作業時，從肥箱中排出的肥料通過施肥器扇形施肥口內的導流板分流，肥料流出扇形施肥口時呈扇形被均勻拋灑在地表上，通過旋耕機的旋耕作業，將拋灑在地表上的肥料均勻攪拌在耕層土壤中，從而實現全耕層均勻施肥。

2.2 電動排肥器結構設計

排肥器是旋耕施肥機的重要工作部件，外槽輪排肥器由于結構簡單、可靠性好，被廣泛應用于排流動性好的復合顆粒肥，電動排肥器結構示意圖如圖2所示。

電動排肥器通過直流電機驅動槽輪轉動強制排肥，解決了水田作業過程中因地輪打滑導致斷條的問題，提高了肥料排施作業質量和深施肥效果。因其具有排肥量調節靈敏、準確的優點，故選擇電動排肥器，其結構主要包括直流電機、肥盒、槽輪和排肥口等。工作時，顆粒肥料由于重力的作用從肥箱流出，充滿肥盒和槽輪，直流電機由控制器控制轉動，直流電機輸出軸連接直槽輪，凹槽內的肥料被轉動的槽輪強制帶動至排肥口排出。同時，處于槽輪凹槽以外的肥料由于顆粒間的摩擦力也被帶動，并隨著槽輪轉動落入排肥口。強制排出的肥料和帶動排出的肥料在重力作用下經排肥口落入排肥管。根據農業機械設計手冊得知，排肥量與直流電動機轉速和外槽輪有效工作長度有關系，外槽輪每轉排肥量按公式（1）進行計算。

式中：q1——槽輪強制排出肥料質量，g/r；q2——槽輪帶動排出肥料質量，g/r；q——槽輪每轉排肥量，g/r；ρ——肥料密度，g/cm3；τ——凹槽內肥料充滿系數；z——凹槽數目；s——單個凹槽的截面積，mm2；L——槽輪有效工作長度，mm；D——槽輪的外徑，mm；λ——帶動層系數，mm。

由公式（1）可知，在其他參數均保持不變的情況下，電動機轉速和槽輪工作長度的乘積是定值，因此，試驗時農藝要求固定槽輪工作長度，可通過調節電動機轉速來實現預設施肥量的變化。

圖2 電動排肥器結構示意圖

2.3 技術效果

旋耕整地施肥聯合作業技術的應用實現了全耕層均勻施肥，能有效提高農業生產效率和肥料利用率，同時降低了生產成本，起到增產增收的效果。施肥和整地同時進行，防止了肥料隨水流失和揮發，可大大減輕污染，有利于生態環境的保護，具有極大的社會效益。試驗證明，此技術程序輕簡、操作方便、技術穩定、安全環保、節約成本，廣大農民易于掌握和接受，適宜在華中及長江中下游單季稻種植區大面積普及推廣。

3 試驗與結果分析

3.1 試驗條件

根據旋耕施肥機機型和當地耕作種植模式（當地前茬作物為油菜），選擇有代表性的地塊為試驗用地。試驗地點地表平整，長度大于50 m，兩端留有預備區，寬度滿足機具4個往返程，試驗時機器行進速度4.1 km/h，樣機田間試驗如圖3所示。

圖3 樣機田間試驗

依據GB/T 20346.1《施肥機械試驗方法》和GB/T 5262《農業機械試驗條件測定方法的一般規定》等國家推薦標準以及水田施肥農藝模式，對旋耕整地施肥聯合作業機進行田間性能試驗。樣機具體試驗條件如表2所示。

表2 樣機試驗條件

3.2 試驗結果分析

試驗過程中樣機運轉平穩、可靠，符合農藝要求，核心工作部件能夠有效完成全幅旋耕、均勻施肥、耙平作業。工作過程協調而通暢，排肥量能準確達到預先設定的指標，旋耕、耙平效果較好，能夠分別滿足水田旋耕、施肥和旱田旋耕、施肥的要求。樣機生產試驗記錄如表3所示。

表3 樣機生產試驗記錄

4 存在的問題及改進意見

1）水田旋耕施肥作業時，旋耕刀容易將泥漿甩到施肥裝置的分流板上，造成肥料下落黏結，不均勻。可在分流板上加裝蓋板。

2）由于排肥盒無毛刷（塑料板）導致肥料經排肥盒被排出時有部分被擠碎，影響肥料功效。可更換排肥盒或者在原排肥盒上增加毛刷。

3）肥料箱裝滿肥料的情況下，直流電機轉速不能太低，容易出現卡殼狀況。可更換大功率電機，或者兩端都加裝電機，每個電機只帶4個排肥盒。

4）肥料箱底部為平整結構，當肥料較少時，肥料集中在底部不能全部進入排肥盒，需要人工抹勻，影響作業效率。可將肥箱改為排肥口凹槽形式，形成楔面，避免肥料集中。

5 結論

1）旋耕整地施肥聯合作業技術一次完成全幅均勻施肥、旋耕、耙平整地作業，是一種為水稻種植提供良好苗床條件的田間作業技術。

2）旋耕施肥機結構布置緊湊、連接方便、設計合理、調整、操作簡單，能有效提高農業生產效率和肥料利用率，同時降低了生產成本，起到增產增收的效果。亦可大大減輕污染，有利于生態環境的保護。

3）田間生產試驗表明，該機施肥、旋耕等關鍵部件工作可靠、作業效果好、效率高，符合農藝要求，滿足了水田施肥的要求，較好解決了水田施肥難題。