9YPE-10型液態(tài)肥撒播機(jī)的研制

董和銀 ，張 濤 ，滕 翔 ，范國(guó)強(qiáng) ※，王延國(guó) ，韓 見 ，陳丙龍

（1.泰安意美特機(jī)械有限公司，山東 新泰 271215；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院；3.山東省園藝機(jī)械與裝備實(shí)驗(yàn)室）

0 引言

目前農(nóng)業(yè)的施肥還是基本處于全人工狀態(tài)，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、成本高不利于農(nóng)業(yè)的發(fā)展。液態(tài)有機(jī)肥具有營(yíng)養(yǎng)全面、易被植物吸收、安全、無公害等優(yōu)點(diǎn)，受到越來越多的關(guān)注。尤其是我國(guó)畜牧養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)居世界首位，每年會(huì)產(chǎn)生幾十億噸的糞污。我國(guó)絕大多數(shù)規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)缺乏必要的污染防治設(shè)備和措施，產(chǎn)生的糞污基本上未得到及時(shí)處理，大量未經(jīng)處理的糞污對(duì)地下水、土壤和大氣環(huán)境造成較大危害，成為重要水源、江河和湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因，同時(shí)也會(huì)對(duì)畜牧業(yè)本身和人類健康造成巨大威脅[1-3]。將液態(tài)有機(jī)肥施用到農(nóng)田中，不但能夠提高土壤生物活性、改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤養(yǎng)分，還能提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，有效地保護(hù)環(huán)境。近年來，我國(guó)已經(jīng)把液態(tài)有機(jī)肥的施用列為重點(diǎn)發(fā)展規(guī)劃，農(nóng)業(yè)部已經(jīng)將液態(tài)肥料的使用列為我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域重點(diǎn)推廣項(xiàng)目[4]。針對(duì)以上問題，泰安意美特機(jī)械有限公司與山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院聯(lián)合研制了9YPE-10型液態(tài)肥撒播機(jī)，既可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施肥又能發(fā)揮液態(tài)肥料的優(yōu)點(diǎn)。

1 機(jī)型結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

圖1 整機(jī)結(jié)構(gòu)示意

液態(tài)肥撒播機(jī)主要由輸肥機(jī)構(gòu)、拋撒機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、行走系統(tǒng)幾部分組成，如圖1。

1.2 工作原理

液態(tài)肥撒播機(jī)通過懸掛裝置與拖拉機(jī)相連接，完成整車的行走功能；拖拉機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)通過萬向聯(lián)軸器與車體前部的真空泵相連，將動(dòng)力輸送給真空泵，真空泵根據(jù)拖拉輸出動(dòng)力的方向來調(diào)整真空泵管內(nèi)氣體的流動(dòng)方向，然后經(jīng)過空氣過濾器，最后通過通氣口作用到罐體內(nèi)，進(jìn)而改變罐體內(nèi)的壓強(qiáng)。填充肥料時(shí)利用真空泵將降低罐體內(nèi)的壓強(qiáng)，然后控制罐體兩側(cè)進(jìn)料口上的液壓缸將下接管管口沒入液態(tài)肥料中，打開進(jìn)料口閥門，利用罐體內(nèi)部與罐體外部的壓強(qiáng)差把肥料“吸”入罐體內(nèi)部，當(dāng)罐體內(nèi)肥料充滿時(shí)關(guān)閉進(jìn)料口；當(dāng)增加罐體內(nèi)的壓強(qiáng)時(shí)，打開噴灑裝置，液態(tài)肥料通過噴頭噴灑出罐體，此時(shí)拖拉機(jī)拖動(dòng)車體行走，進(jìn)而將液態(tài)肥料均勻的噴灑到田地中，完成施肥。

2 主要技術(shù)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新

2.1 技術(shù)難點(diǎn)

（1）通氣口外部連接的結(jié)構(gòu)如果密封不及時(shí)就會(huì)發(fā)生氣體泄露，影響工作效果，也會(huì)增加油耗。

（2）要保證均勻施肥必須把噴嘴流量控制在一定范圍內(nèi)，防止因施肥過多或不足影響農(nóng)作物生長(zhǎng)。要解決這個(gè)問題就要保證罐體內(nèi)壓強(qiáng)恒定，且要保證噴嘴流暢，不發(fā)生堵塞。

（3）整車行走速度要與噴嘴流量相適應(yīng)，控制施肥量在合理范圍內(nèi)。車速基本恒定，保證施肥效果。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

2.2.1 拖拉機(jī)牽引及傳動(dòng)

整機(jī)由拖拉機(jī)牽引作業(yè)，如圖2，拖拉機(jī)有動(dòng)力強(qiáng)勁、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)[2]，車體與拖拉機(jī)后懸掛裝置連接在一起，可以在180°內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，方便調(diào)整方向。整車行走時(shí)依靠拖拉機(jī)牽引車體完成前進(jìn)和后退的功能。拖拉機(jī)動(dòng)力輸出裝置與萬向軸連接，萬向軸與真空泵連接，將拖拉機(jī)動(dòng)力傳送到真空泵，使真空泵工作。通過改變拖拉機(jī)動(dòng)力輸出裝置的旋轉(zhuǎn)方向，進(jìn)而改變真空泵氣體的流動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)罐體內(nèi)增壓或降壓的目的。

圖2 整機(jī)牽引圖

2.2.2 真空泵及防溢閥

當(dāng)拖拉機(jī)的動(dòng)力供給真空泵，真空泵開始工作。真空泵外接兩個(gè)防溢閥，初級(jí)防溢閥的作用是：防止罐體內(nèi)的液體因車體搖晃等原因進(jìn)入送氣管中；次級(jí)防溢閥的作用是：可以將流出液體留在其底部，防止液體流入真空泵影響其工作。

2.2.3 罐體

罐體采用6 mm厚鋼板，應(yīng)用氣體保護(hù)焊接技術(shù)，密封性良好，能承受較高的壓力。罐體上部有通氣口，通過通氣管與真空泵相連；頂部有壓力泄壓閥，在罐體內(nèi)壓力過大或不工作時(shí)可以打開閥門釋放氣體，減小罐體內(nèi)的壓力，提高使用壽命。

2.2.4 電磁閥

通過電磁閥控制油缸的伸縮，進(jìn)而控制罐體的升降和閥門的開閉。

2.2.5 噴灑裝置

噴嘴接于罐體后部，形狀為錐形，可以增加噴灑速度。噴嘴口上下各有一塊鋼板，上部鋼板的作用是防止液體飛濺，噴嘴噴出的水柱射到下部鋼板，以扇形面撒播到田中。

2.3 技術(shù)創(chuàng)新及特點(diǎn)

（1）實(shí)現(xiàn)了液態(tài)肥撒播的機(jī)械化；

（2）罐體上外接透明塑料管，可以清楚的看到罐體內(nèi)部肥料的剩余情況；

（3）罐體兩側(cè)都有進(jìn)料口，不用因單側(cè)進(jìn)料口方向不合適而增加工作量；

（4）噴頭與鋼板結(jié)合可形成扇形頁(yè)面，既保證了噴灑的均勻性又簡(jiǎn)化了構(gòu)造，提高了性價(jià)比；

（5）后部殘?jiān)欧趴诳蓪堅(jiān)懦觯粫?huì)影響罐體的容量和減少噴頭阻塞的發(fā)生；

3 主要技術(shù)參數(shù)及試驗(yàn)

3.1 主要技術(shù)參數(shù)

3.2 試制與試驗(yàn)

9YPF-10液態(tài)肥撒播機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，經(jīng)過設(shè)計(jì)、制圖、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)制作完成。在試制過程中，按照零件生產(chǎn)工藝進(jìn)行分類，進(jìn)過切割、折彎、焊接安裝等步驟完成樣機(jī)制作。

2018年10月，在泰安市新泰市的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)下進(jìn)行了第一次實(shí)地試驗(yàn)，作業(yè)面積達(dá)3 hm2，作業(yè)效率為1.5～3 hm2/h，效果良好。在做了進(jìn)一步的完善后，2019年5月，公司又做了第二次試驗(yàn)，試驗(yàn)后的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期要求。

4 結(jié)論

針對(duì)當(dāng)前液態(tài)肥撒播缺乏專用機(jī)械的現(xiàn)狀，研制了9YPE-10型液態(tài)肥撒播機(jī)，實(shí)現(xiàn)了液態(tài)肥撒播的機(jī)械化作業(yè)。該機(jī)由拖拉機(jī)牽引作業(yè)，采用真空泵作為動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)液態(tài)肥的吸取和撒播。該機(jī)機(jī)械化程度高，作業(yè)效率為1.5～3 hm2/h，極大地降低勞動(dòng)力的投入，作業(yè)效果良好，具有廣闊的應(yīng)用前景。