固體有機肥撒肥機設計

李正仁

(黑龍江省農業機械工程科學研究院 牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157000)

0 引言

我國對黑土地保護越來越重視，在2017年中共中央國務院發布了《關于加強耕地保護和改進占補平衡的意見》[1]。2021年4月農業部、國家發改委、財政部、國土部、環保部、水利部6部委聯合印發《東北黑土地保護規劃綱要(2017—2030年)》[2]，提出了擴大有機肥施用，尤其要利用畜禽廢棄物，增加土壤養分及有益菌群數量，促進土壤養分釋放利用，推行保護性耕作。

施肥是為植物提供所需養分，并保持和提高土壤肥力的農業技術措施。農業生產過程中，土壤施肥是一個必不可少過程。

最早的施肥方式是人工施肥，人工施肥可以保證施肥均勻、可控性好，達到精準施肥目的，但是勞動強度大，工作效率低。隨著農業技術的進步，市場上出現了自動撒肥車[3]，現有撒肥車一般是由拖拉機帶動其工作，通過多組萬向節將動力傳到撒肥機構，進行撒肥作業，能夠極大地節約勞動力、提高生產效率。但是，撒肥車的傳動軸大多是采用通軸，由輸入端鏈輪帶動其轉動，傳動速比不穩定，降低了使用壽命、傳動軸易變形，而且撒肥車車架直接焊接在一起，當肥料需要轉運時，無法實現快速卸料，增加工作成本、降低工作效率。

針對以上問題，研制一種固體有機肥撒肥機，該機能夠在完成肥料拋撒的同時，對肥料進行破碎，使肥料拋撒更均勻、更細碎，保持準確的傳動比，傳動速比穩定，肥料需要轉運時，可以一次性快速卸料。具有結構新穎、合理、簡單、作業故障少、作業效率高、作業質量好的特點。

1 總體結構和工作原理

1.1 總體結構

如圖1所示，固體有機肥撒肥機主要包括牽引機架、固定板、機架總成、箱板總成、液壓桿、轉板銷、地輪、拋撒輥總成等。

1.2 主要技術參數

箱體長度：4 100 mm；

箱體寬度：1 500 mm；

箱體高度：1 300 mm；

配套動力：73.55 kW(100馬力) ；

載重量：8 000 kg；

最大容積：8 m3；

施肥量：7 500～15 000 kg·hm-2。

1.3 工作原理

撒肥機與73.55 kW(100馬力)以上的拖拉機配套使用。機組工作時，首先將固體有機肥運裝到撒肥機箱體內部，將箱體后尾板向上折疊并用螺栓固定，方便撒肥作業，啟動拖拉機，撒肥機的動力由拖拉機動力輸出軸提供，通過萬向節將動力傳到撒肥機各傳動部件，刮板總成以傳送帶方式工作，刮板總成不斷將肥料向箱體末端運送，直到與拋撒輥接觸，拋撒輥將塊狀肥料打碎，均勻拋撒出去，從而完成撒肥過程。

當肥料需要轉運時，可以一次性快速卸料，不需要使用轉運車輛，一機多用，提高工作效率，降低人工費用，節省勞動力。

2 動力傳遞系統設計

如圖2所示，動力傳遞系統主要包括動力輸入軸、上鏈輪、下鏈輪 、傳動軸 、雙鏈輪、萬向節、箱體、拋撒輥總成 、變速箱 、異形鏈輪軸、異形鏈輪和刮板總成等。撒肥機工作時，拖拉機動力輸出軸為撒肥機提供動力，通過萬向節將動力傳到撒肥機輸入軸，輸入軸固定安裝在機架總成上，上鏈輪固定在輸入軸上，上鏈輪通過鏈條將動力傳給下鏈輪，下鏈輪帶動下方傳動軸轉動，下傳動軸分兩段，兩段傳動軸之間通過雙排鏈連接，傳動軸通過萬向節帶動箱體轉動、換向，箱體帶動拋撒輥總成轉動，箱體與拋撒輥總成通過雙排鏈連接，拋撒輥總成帶動變速箱工作，經變速箱變速后，帶動異形鏈輪軸轉動，異形鏈輪軸帶動異形鏈輪轉動，異形鏈輪通過鏈條帶動整個刮板總成工作，刮板總成不斷將肥料運送到箱體末端，拋撒輥總成能夠將塊狀肥料打碎，均勻的拋撒出去，從而完成撒肥過程。

1.動力輸入軸；2.上鏈輪；3.下鏈輪；4.傳動軸；5.雙鏈輪；6.萬向節；7.箱體；8.拋撒輥總成；9.變速箱；10.異形鏈輪軸；11.異形鏈輪；12.刮板總成圖2 動力傳動示意圖

3 主要工作部件設計

3.1 箱板設計

如圖3所示，根據該機正常工作時的撒肥速度設計箱板，與撒肥速度相匹配，保證固體有機肥輸送的連續性，便于固體有機肥快速裝卸，設計箱板內部寬度B=1 500 mm，高度H=1 300 mm，根據設計需求，最終確定箱板的體積為8 m3。該機在撒肥作業時，后箱板末端沿著合頁處向上折疊，并用螺栓固定。

圖3 后箱板尺寸設計圖

3.2 機架總成、刮板總成設計

機架是本機的重要組成部分，主要起到運輸、承載、卸料的作用。在牽引架上安裝機架總成，機架總成與牽引架焊接在一起，在機架總成上面安裝箱板總成，箱板總成靠近輸入軸端通過固定板固定，固定板一端通過螺栓固定在機架總成上，另一端通過螺栓固定在箱板總成上。

如圖4、圖5所示， 刮板總成由刮板焊合和不銹鋼鏈條組成，數個刮板焊合焊接在異形不銹鋼鏈條上，在箱體底部形成鏈板輸送裝置，鏈板輸送裝置下方有鋼板托板，用于運輸箱板內部固體有機肥至拋撒輥。

1.不銹鋼鏈條；2.刮板焊合圖4 刮板總成

圖5 不銹鋼鏈條

如圖5所示，考慮到固體有機肥物理特性、腐蝕性等因素，設計鏈條為不銹鋼鏈條，直徑D=10.16 mm，高度W=34.78 mm,長度L=44.86 mm。固體物料輸送效率應與拋撒輥拋撒速度相匹配，即輸送物料效率應該不小于拋撒效率。

3.3 快速卸料裝置總成

如圖6所示，快速卸料裝置設計時應考慮道路不平、物料撒落，并且做到卸料就位準確、迅速、操作省力等問題。快速卸料裝置總成由舉升液壓缸、轉耳、液壓桿、轉板銷等組成。舉升液壓缸位置選擇十分重要，直接決定卸料省力程度，本設計是以轉板銷為中心，舉升液壓缸在以轉板銷為中心的圓形軌道上實現舉升運動。

1.舉升液壓缸；2.轉耳；3.液壓桿；4.轉板銷圖6 快速卸料裝置

需要卸料作業時，首先打開液壓桿控制閥，液壓桿將后箱板撐起，后箱板繞著轉耳打開一定角度(角度可以在20°～60°之間調整)，利于快速卸料。發動機通過變速器、液壓泵，高壓油經分配閥、油管進入舉升液壓缸，推動活塞桿，舉升液壓缸推起箱板，同時箱板繞著轉板銷轉動，實現快速卸料。

3.4 拋撒輥總成

如圖7所示，拋撒輥總成是固體有機肥撒肥機主要執行部分，這部分設計直接影響肥料拋撒均勻、細碎程度。拋撒輥總成主要包括：拋撒輥、葉片。拋撒輥上部葉片采用仿攪龍式雙螺旋排列，這種排列方式能夠使肥料拋撒更均勻、細碎，而且便于維修拆卸。

1.葉片；2.中間葉片；3.拋撒輥圖7 拋撒輥總成

撒肥機工作時，拋撒輥上部的葉片繞著軸心線高速旋轉，在離心力和葉片與固體有機肥之間摩擦力作用下，將肥料打碎，隨后在拋撒出去，達到所要幅寬。

4 結論

該固體有機肥撒肥機解決了目前國內固體有機肥撒肥機傳動軸易變形、傳動速比不穩定、使用壽命短、工作效率低且不能快速完成卸料等問題。該機肥料拋撒均勻、細碎，作業質量好；箱板總成、動力傳遞系統、拋撒輥總成均可拆卸。冬天農戶不需要撒肥時，可以將本機動力傳遞系統、拋撒輥總成拆下，當做運糧車使用，且設計有快速卸料裝置，一機兩用，為農戶節省資金。