2KF-2.0 型果園開溝液體施肥機的研制

張魯云，楊懷君，劉進寶

（新疆農墾科學院機械裝備研究所，新疆 石河子 832000）

0 引言

林果業不僅是新疆農牧團場經濟收入的主要來源，也是新疆農業發展的主導產業之一[1]。近年來，隨著新疆地區退耕還林、還草，向南發展，發展特色林果業等諸多產業項目的實施，林果業的社會地位和經濟效益得到顯著提升。施肥是林果產業中的重要工作，合理適時的施肥對果樹的生長，果品的質量，果農的增收具有重要意義。長期以來，我國果園施肥多以固體肥料為主，雖然也產生了相當的經濟效益，但隨之也帶來了土壤污染、板結、酸化、養分元素失衡等諸多問題。液體肥料在運輸、施肥過程中對環境污染較小[2]，配方方便靈活，可將各種營養成分均勻充分混合，易于果樹根系吸收，可以減少施肥次數，從而降低生產成本和勞動強度。但是目前我國果園的液體肥料施用基本上全靠人工完成，勞動強度大、浪費嚴重、肥料使用效率低。因此，研制適合于我國果園實際情況，價格低廉、操作簡單、經濟耐用的液體肥料施用機械，對果園產業的快速發展具有重要意義。

1 整機結構

2KF-2.0 型果園開溝液體施肥機是一款集開溝[3]、施肥、覆土功能為一體的新型液體施肥機械，它主要由傳動軸、開溝器、牽引裝置、肥箱、機架、行走地輪、施肥器、覆土滾輪等主要部件組成，其結構如圖1。

圖1 2KF-2.0 型果園開溝液體施肥機結構

2 工作原理

利用懸掛裝置將施肥機與拖拉機后懸掛裝置進行連接，拖拉機通過動力輸出軸帶動開溝器旋轉開溝，液體肥料通過施肥器流入溝底，液體肥料滲入土壤到達果樹根系部位，覆土器滾輪隨之進行覆土鎮壓，防止液肥揮發流失，提高肥料的利用率。

3 主要技術參數

外形尺寸（長×寬×高，mm） 4 200×2 400×1 540

4 關鍵部件設計

4.1 機架設計

機架是承載肥料箱重量的主體裝置[4]，機架的設計尺寸直接關系到肥箱的容積和肥料的重量。為了能夠保證機具在施肥作業時平穩行走，機架必須有足夠的強度和剛度，因此采用80×80 mm 矩形方管制作。機架與肥箱之間采用3mm 厚鍍鋅鐵皮條進行連接，不僅保證了行走施肥作業時肥箱的穩定性，而且便于拆卸維修。機體各部分配置的原則是：在便于制作維修的前提下整體簡潔緊湊，保證整個施肥機的重心在整機上方三分之一左右，以防止機具動態時液體肥料在肥箱中晃動潑濺，影響作業穩定性。

4.2 肥箱

新疆由于遠離海洋，處于亞歐大陸腹地，夏季最高溫度可達50 ℃左右，冬季最低溫度則為-40 ℃左右，而液體肥料pH 值在4.5～6.5之間。因此，肥箱不但要容量大、重量輕、耐腐蝕性強，而且要具有耐高溫、抗低溫的性能。PVC 材質在同等使用條件下許多方面性能都要好于其它材質，因此采用PVC 材質肥箱。根據不同成分的液體肥料和使用環境，肥箱材質也可采用鋁合金、玻璃鋼和不銹鋼。經過計算和田間試驗實地測量，最后確定肥箱體積為2.5 m3。

4.3 刀盤設計

圖2 旋耕刀盤

為滿足開溝施肥的要求，設計了旋轉開溝刀盤，用來安裝開溝鏟[5]，如圖2。刀盤采用10mm 厚鋼板經過切割、車削、鉆孔等工序加工完成，刀盤直徑470 mm。一只開溝鏟用3個Φ10螺釘固定在刀盤上，一側刀盤安裝6個開溝鏟，總共安裝12只開溝鏟。因此，旋轉刀盤上均布12組Φ10.5 mm 通孔。

4.4 開溝鏟

開溝鏟是開溝器的主要工作部件，其結構和形狀直接影響到開溝效果的好壞[6]，本機具選用圓弧彎刀形開溝鏟。開溝鏟上部為固定鏟柄，下半部分為開溝刀口，如圖3，刀口設計為圓弧形，有較好的切割土壤能力。作業時圓弧形刀刃按到傳動軸的距離由遠及近依次切入土壤，有利于減小切割阻力并順利拋出切割土壤。此外，弧形刃口可以減少雜草纏繞的現象，適合于在雜草較多的黏性土壤中進行開溝作業。

圖3 開溝鏟

4.5 施肥器

開溝器采用液體立式施肥方案，前部為分土裝置，后部為施肥裝置，如圖4。分土裝置防止出肥口堵塞，液體肥料通過后部施肥裝置流入開溝器所開的土槽當中。

4.6 覆土裝置

因開溝深度可達400mm 左右，再加上液體肥料的可揮發性，因此機具后部裝有覆土器滾輪，對所施液體肥料進行覆土掩蓋。覆土滾輪采用Φ350mm通用鑄鐵件，價格低廉，堅固耐用，覆土效果良好。

5 試驗測試

2020年7月，在新疆一師阿拉爾13團7連矮化密植紅棗園對液體施肥機進行性能試驗測試。試驗棗園面積約為1 hm2左右，配套動力為雷沃歐豹904 拖拉機，四輪驅動，發動機功率66.2 kW，標準牽引力21.3 kN，試驗測試結果如表1。

表1 試驗結果

試驗結果表明：液體施肥機在試驗過程中沒有出現故障，運行平穩，施肥作業正常，證明該型機在理論和設計上是切實可行的[7]。根據施肥作業之后現場挖掘測量計算，各項參數指標均達到設計要求。

6 結論

目前，新疆特色林果業生產機械化程度較低[8]，雖然農機生產廠家研制相關樣機種類較多，但真正用于批量生產的液體施肥機幾乎沒有。2KF-2.0 型果園開溝液體施肥機的研制，有效的減少了肥料浪費，實現了液體肥料的最大化利用，對發展新疆特色林果業有著積極的推動作用。