雙側(cè)式水稻側(cè)深施肥機的設(shè)計與試驗示范

黃裕飛 張 波 郭翠琴

(1.蘇州市農(nóng)業(yè)機械技術(shù)推廣站，江蘇 蘇州 215128；2.蘇州久富農(nóng)業(yè)機械有限公司，江蘇 蘇州 215128)

1雙側(cè)式水稻側(cè)深施肥機的結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理

1.1整機結(jié)構(gòu)組成

雙側(cè)式水稻側(cè)深施肥機，是為滿足高速插秧機機插秧同步施肥農(nóng)藝要求而研制的一款精度高、性能穩(wěn)定可靠的肥料播撒機械。整體結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)一體式結(jié)構(gòu)最大的不同是采用了分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖1所示。

①左側(cè)施肥機總成；②右側(cè)施肥機總成；③施肥機控制器；④施肥機主線束總成；⑤施肥傳感器支架；⑥車速傳感器；⑦施肥車速同步齒；⑧輸送管；⑨輸送管連接器；⑩開溝器；覆土板圖1施肥機結(jié)構(gòu)簡圖

其主要結(jié)構(gòu)包括左側(cè)施肥機總成、右側(cè)施肥機總成、施肥機控制器、施肥機主線束總成、施肥傳感器支架、車速傳感器、施肥車速同步齒、輸送管、輸送管連接器、開溝器、覆土板等組成，如圖2所示。

1.2電控系統(tǒng)及工作原理

2HF-1.8C/2HF-2.4C型水稻側(cè)深施肥機系統(tǒng)包括：控制器1、農(nóng)藝參數(shù)2、速度信號3、播撒使能信號4、報警信號5、報警指示6、鼓風(fēng)機7、步進(jìn)驅(qū)動器8、步進(jìn)減速電機9、排料輪10，如圖3所示。

①長毛刷；②槽輪；③鼓風(fēng)機；④密封條；⑤篩網(wǎng)；⑥槽輪電機；⑦鏈條鏈輪；⑧調(diào)壓器；⑨繼電器圖2施肥機總成結(jié)構(gòu)

圖3施肥機控制系統(tǒng)構(gòu)成

控制器安裝于插秧機上，帶顯示屏、控制按鈕/開關(guān)以及調(diào)節(jié)旋鈕，如圖4所示，顯示屏顯示調(diào)節(jié)參數(shù)和報警信息，控制按鈕/開關(guān)用于控制施肥機工作，調(diào)節(jié)按鈕/旋鈕用于調(diào)節(jié)參數(shù)；農(nóng)藝參數(shù)由農(nóng)機作業(yè)人員根據(jù)農(nóng)藝確定，通過控制器上按鈕或旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)；速度信號由插秧機安裝的速度檢測裝置提供；施肥機信號由在插秧機上安裝的插植開關(guān)提供；報警信號由安裝于施肥機的檢測傳感器提供，包括但不限于管道堵塞檢測、物料(肥料)用盡檢測等，堵肥傳感器數(shù)量跟施肥機行數(shù)一致；報警指示由控制器自帶顯示屏、指示燈、蜂鳴器進(jìn)行指示；鼓風(fēng)機為施肥機機械自帶的鼓風(fēng)機，為肥料提供輸送動力；步進(jìn)驅(qū)動器安裝于播施肥機上，用于驅(qū)動步進(jìn)減速電機轉(zhuǎn)動；步進(jìn)減速電機為施肥機的為排料輪提供動力的裝置；排料輪為將播撒物料均勻排除的裝置。

圖4施肥機控制器控制面板

控制系統(tǒng)根據(jù)插秧機行走速度信號及設(shè)定農(nóng)藝參數(shù)自動計算步進(jìn)減速電機的轉(zhuǎn)速和圈數(shù)，驅(qū)動排料輪均勻排出肥料，并由鼓風(fēng)機將物料吹送至作秧苗側(cè)位深處。

1.3動力傳遞結(jié)構(gòu)設(shè)計

動力傳遞部分由步進(jìn)減速電機組件、鏈條、排料輪組件組成，如圖5所示。步進(jìn)減速電機通過鏈條傳遞給排料輪組件。

1.減速電機組件；2.鏈條；3.排料輪組件圖5施肥機控動力傳遞組件

步進(jìn)電機采用86步進(jìn)電機配3∶1減速機，可輸出高達(dá)12 Nm的力矩，避免因肥料板結(jié)而導(dǎo)致的排料輪卡死。

1.4風(fēng)力輸送結(jié)構(gòu)設(shè)計

風(fēng)力輸送部分采用獨立風(fēng)道結(jié)構(gòu)，每個肥料輸送管路采用獨立風(fēng)機吹送，避免傳統(tǒng)單個風(fēng)機供應(yīng)多管道造成的風(fēng)力損失，如圖6所示。

風(fēng)機采用9733鼓風(fēng)機，風(fēng)機布置方向為風(fēng)向切線方向與通道方向大體一致，以避免氣流紊亂，且風(fēng)壓風(fēng)速更強。通道角度與底座呈35°角，在保證肥料輸送通暢的基礎(chǔ)上保證了整體結(jié)構(gòu)的緊湊性。

2性能測試

2.1排肥量均勻性變異系數(shù)

試驗采用動態(tài)模擬施肥，樣機在測區(qū)內(nèi)作業(yè)，選取顆粒復(fù)合肥。每行以100mm為一區(qū)段，等間隔選取10個區(qū)段，共取樣60段，測定數(shù)據(jù)匯總分析如表1所示。

圖6風(fēng)力輸送結(jié)構(gòu)

表1 排肥量均勻性變異系數(shù)測定表

2.2各行排肥量、總排肥量一致性變異系數(shù)

運用靜態(tài)試驗方法，按實際行進(jìn)50 m排肥量進(jìn)行排肥，收集每行每個排肥口的肥料，重復(fù)5次，測定各行排肥量和總排肥量平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、均勻性變異系數(shù)及穩(wěn)定性系數(shù)，測定數(shù)據(jù)匯總分析如表2所示。

表2 各行排肥量和總排肥量變異系數(shù)測定表

3試驗示范

3.1試驗前準(zhǔn)備

3.1.1 水稻秧苗準(zhǔn)備

水稻種子為南粳46，采用育秧流水線機械化育秧，6月10日播種，6月28～30日栽插。秧塊盤根不散、分布均勻、彈性好、秧塊整齊、無缺邊少角。

3.1.2 試驗田塊準(zhǔn)備

位于吳江同里鎮(zhèn)九里湖和黎里鎮(zhèn)星誼，共2個區(qū)域，每個區(qū)域約3.33 hm2。田塊經(jīng)秸稈機械化全量還田、曬垡泡田及平整地作業(yè)之后，泥腳深25 cm、田面水深1 cm左右。

3.2試驗方案

每個區(qū)域內(nèi)均采用基肥和分蘗肥一起施用，之后再施用一次穗肥。每個區(qū)域內(nèi)機器撒施2.66 hm2，人工撒施0.67 hm2作為對照。基蘗肥按照80%的施肥量采用15%復(fù)合肥施用，穗肥采用尿素17.4 kg+鉀肥5.8 kg。

3.3生長情況查定

每個區(qū)域機器撒施田塊選擇6個測點，人工撒施田塊選擇4個測點，每個測點距田埂≥5行，共10穴，作為對栽插之后的測查點。主要查定主莖株高、莖蘗動態(tài)和產(chǎn)量情況，查定時間按照拔節(jié)前每間隔5 d查莖蘗數(shù)一次，拔節(jié)后到齊穗為7 d一次。通過查定數(shù)據(jù)分析，采用施肥插秧機田塊的分蘗效果優(yōu)于采用人工施肥田塊，后期隨著肥力流失以及施用了相同量的穗肥導(dǎo)致各田塊的分蘗趨同。

3.4經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益分析

從同里九里湖產(chǎn)量測產(chǎn)結(jié)果看，機施肥水稻田畝產(chǎn)達(dá)530.4 kg/667m2，人工撒施肥水稻畝產(chǎn)528.6 kg/667m2，產(chǎn)量相當(dāng)，同時，每畝機施施肥總量減少了22 kg。按照耕整地60元/667 m2，育秧成本95元/667 m2，插秧人工50元/667 m2，施肥人工3元/667 m2，植保6元/667 m2次(本季共作業(yè)5次)，收割70元/667 m2，運糧20元/667 m2，水稻收儲價格3.3元/kg，15%復(fù)合肥2.1元/kg，尿素1.5元/kg，鉀肥2.48元/kg計算，肥料農(nóng)資成本的減少直接增加了經(jīng)濟(jì)效益，也提高了生態(tài)效益。

4結(jié)語

施肥機對稱布置于插秧機兩側(cè)，不改變插秧機原來的中心位置，避免在插秧機單側(cè)安裝施肥裝置致使插秧機重心偏離問題，同時給作業(yè)人員留出加苗操作的空間，較為貼近用戶作業(yè)習(xí)慣。將施肥機傳輸動力結(jié)構(gòu)和排肥裝置進(jìn)行優(yōu)化，在每個下肥通道設(shè)有獨立風(fēng)力進(jìn)行吹送，肥料傳輸動力較強，很好地避免了堵肥現(xiàn)象發(fā)生。研發(fā)設(shè)計的雙側(cè)式水稻側(cè)深施肥機排肥量均勻性變異系數(shù)、各行排肥量、總排肥量一致性變異系數(shù)符合生產(chǎn)要求。應(yīng)用雙側(cè)式水稻側(cè)深施肥機進(jìn)行施肥插秧，與人工施肥相比，能夠有效降低化肥物資成本和施肥人工成本，增加了經(jīng)濟(jì)效益，又促進(jìn)生態(tài)環(huán)境改善。