基于微顆粒種肥電動施肥器的研制及應(yīng)用

郭云東，王敘超

（山東科技大學(xué) 機械電子工程學(xué)院，山東 青島 266510）

0 引言

我國人口眾多,人均資源少，而且資源利用效益較低。因此,我們要充分有效地利用有限的資源,去發(fā)展以節(jié)地、節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)糧為目標(biāo)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)[1]。化肥作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一種重要的生產(chǎn)資料，可以大幅度提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。隨著農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，為保證農(nóng)業(yè)增產(chǎn)我國對化肥的使用量也在逐年增加，但我國的施肥機械化程度遠遠落后于國外發(fā)達國家。

目前我國的化肥利用率非常低，通常情況下，農(nóng)民使用化肥大多是把化肥均勻地撒播在地表,然后再進行其他相應(yīng)的農(nóng)藝作業(yè)。采取這樣的作業(yè)程序, 相同數(shù)量的化肥使用在土壤養(yǎng)分高低不同的地方，就會造成在養(yǎng)分高的地段化肥過量的使用, 這些過量使用的化肥一部分在土壤中被分解或吸收掉, 另外一部分在土壤中被淋溶, 由地下水吸收, 極易造成地下水資源污染, 影響人們的身體健康[2-3]。因此隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展, 越來越多有關(guān)國家逐漸重視化肥的使用對環(huán)境造成的污染程度。

種肥施肥方式就是播種的同時將肥料施入土壤中[4]。國內(nèi)的化肥一般是大顆粒狀的居多，針對不同的肥料有相應(yīng)的施肥機械，但是對于國外優(yōu)美達微顆粒種肥國內(nèi)的施肥器很難適用。對此設(shè)計并研制出一種新型精密施肥器就是針對于微顆粒種肥的一種施肥機械。

1 精密滾輪種肥施肥器總體設(shè)計

1.1 施肥器結(jié)構(gòu)及工作原理

本課題小組設(shè)計的機具如圖1所示，主要由前箱板、后箱板、蓋板、滾輪、軸、電機、調(diào)速板、下料管等組成。

圖1 施肥器總裝配示意圖

主要與功率為37.8kw以上國產(chǎn)拖拉機及玉米播種機配套使用，將施肥器掛置在玉米播種機上。滾輪上面有等角度的12個孔，用以保證下料的均勻，蓋板上有四個方孔，裝配時將滾輪正好嵌入到蓋板與其上表面重合，以防肥料通過方孔向下漏料，下料部分（圖2）。隔板把每個滾輪都間隔開，防止施肥器在田間工作晃動時肥料向兩側(cè)撒漏。

機具工作時，將拖拉機上的自帶電瓶作為施肥器的動力源，接至調(diào)速板，并通過調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速來控制滾輪的轉(zhuǎn)速，即控制所下肥料的流量，用四根管子接到施肥器下面的四個管口，同時也要配合拖拉機的行駛速度，并最終完成施肥。

圖2 下肥料調(diào)節(jié)示意圖

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

針對于優(yōu)美達微顆粒種肥，每公頃需25～45kg，電機轉(zhuǎn)速300r/min，肥箱容積5.5m ，株距0.33～0.4m，行距0.5～0.6m。現(xiàn)假定拖拉機約15min時間內(nèi)，在1/15公頃田里施肥2kg，通過調(diào)速板可調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速至合適轉(zhuǎn)速，假設(shè)合適轉(zhuǎn)速為X r/min,滾輪轉(zhuǎn)一圈下肥料量為Y g，則建立數(shù)學(xué)模型為：15XY ≈2000。若Y為定值，則通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速配合拖拉機的行駛速度達到理想要求。

2 施肥器的田間試驗

本課題小組研制的精密施肥器通過了樣機試驗，目前已經(jīng)在山東部分地區(qū)田間進行實地試驗施肥器，同時根據(jù)試驗情況進行了改進提高，從試驗效果來看基本可以符合所設(shè)定的要求。目前正準(zhǔn)備進行小批量生產(chǎn)和推廣。本課題小組研制的新型施肥器相對于河北農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的鏈條滾筒施肥器有很大的優(yōu)勢，它是通過播種機的地輪作為動力源，經(jīng)過幾條鏈條之間傳遞動力最終帶動施肥器的滾筒轉(zhuǎn)動下料，該施肥器安裝繁瑣，而且播種機的種類型號不同，也很難適應(yīng)安裝。我們課題小組研制的新型精密施肥器體積小，便于攜帶安裝，根據(jù)不同的播種機均可適用。

3 總結(jié)

本機具的創(chuàng)新點在于利用國產(chǎn)拖拉機自帶電瓶作為本課題研制的施肥器的電源動力源，通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速帶動滾輪控制施肥量，而且施肥器的體積也變的更為小巧，減小占用空間，利于攜帶，在播種機上安裝拆卸也更為方便，操作也很簡便。適合機械化和規(guī)模化生產(chǎn)，降低了勞動強度，減少了肥料的浪費，并提高了肥料的利用率，可以更好的促進農(nóng)作物的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。但目前仍存在一些問題，如減小施肥器因機械結(jié)構(gòu)問題的漏料、種肥同播技術(shù)、通過GPS定位精準(zhǔn)施肥等問題，這些將是我們以后研究的重點。

[1]谷潔,高華.提高化肥利用率技術(shù)創(chuàng)新展望[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2000(02):17-20.

[2]嚴(yán)定彬.我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中的肥料問題[J].土壤肥料,1994(04):1.

[3]袁文勝，金梅，吳崇友，肖體瓊.國內(nèi)種肥施肥機械化發(fā)展現(xiàn)狀及思考[J].農(nóng)機化研究，2011(12):1

[4]張永瑞，張習(xí)鋒.淺探機械化化肥深施技術(shù)[J].農(nóng)村機械化，2000(05):41．