2FGH-12型棉田用固態(tài)肥拋撒機(jī)的研制

王忠宇，王保興，范國強(qiáng)※，張曉輝，董和銀，齊自成，陳丙龍

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院，山東 泰安271018；2.山東省農(nóng)業(yè)裝備智能化工程實(shí)驗(yàn)室3.泰安意美特機(jī)械有限公司；4.泰安市畜牧智能裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院；5.山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院）

0 引言

隨著我國畜牧業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重。我國絕大多數(shù)規(guī)?；B(yǎng)殖場缺乏必要的污染防治設(shè)備和措施，產(chǎn)生的糞污無法得到及時(shí)處理，大量的糞污不但會對地下水、土壤和大氣造成嚴(yán)重危害，同時(shí)也會對畜牧業(yè)本身和人類健康造成巨大威脅[1]。

解決養(yǎng)殖污染的根本措施是采取種養(yǎng)結(jié)合和農(nóng)牧結(jié)合，讓畜禽糞污變成有機(jī)肥回歸農(nóng)田，發(fā)展以循環(huán)和生態(tài)為主的環(huán)保型畜牧業(yè)[2,3]。施用有機(jī)肥能增加棉株對氮、磷養(yǎng)分的吸收，且顯著提高氮肥利用率（P＜0.05）和棉花產(chǎn)量和品質(zhì)[4]。

有機(jī)肥撒施作業(yè)勞動(dòng)量大，環(huán)境條件惡劣，歐美發(fā)達(dá)國家已經(jīng)研發(fā)生產(chǎn)了用于有機(jī)肥運(yùn)輸及田間撒施作業(yè)的機(jī)具，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)肥機(jī)械化拋撒。我國有機(jī)肥拋撒作業(yè)主要依靠人力，有機(jī)肥拋撒機(jī)械的發(fā)展比較落后，主要是以引進(jìn)與仿制改進(jìn)為主。

針對以上現(xiàn)狀，研制了一種適用于大面積棉田作業(yè)的2FGH-12型牽引立輥式固態(tài)肥拋撒機(jī)，實(shí)現(xiàn)了固態(tài)有機(jī)肥拋撒的機(jī)械化作業(yè)，解決了傳統(tǒng)拋撒作業(yè)效率低下、拋撒不均勻的問題，降低了生產(chǎn)成本。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

2FGH-12型棉田用牽引型固態(tài)肥拋撒機(jī)主要由牽引架、機(jī)架、料箱、液壓系統(tǒng)、立式拋撒及破碎裝置、刮板輸送機(jī)構(gòu)、車橋、傳動(dòng)軸組成，整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1。

1.2 工作原理

2FGH-12型棉田用固態(tài)肥拋撒機(jī)由拖拉機(jī)牽引作業(yè)，拋撒動(dòng)力由拖拉機(jī)后動(dòng)力輸出提供，刮板送料機(jī)構(gòu)和液壓油缸由拖拉機(jī)齒輪泵提供液壓動(dòng)力。將有機(jī)肥裝入肥料箱，開動(dòng)拖拉機(jī)牽引拋撒機(jī)到農(nóng)田進(jìn)行作業(yè)。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

作業(yè)方式料箱容積（m3）最大載重量（kg）配套動(dòng)力（kW）拋撒裝置形式肥料輸送方式拋撒寬度（m）輪距（mm）工作速度（km/h）后拋12600090～100立式雙螺旋拋撒輥刮板輸送≥821505～10

2 關(guān)鍵部件

2.1 送料機(jī)構(gòu)

采用鏈條式刮板輸送機(jī)構(gòu)進(jìn)行固態(tài)有機(jī)肥的輸送，主要由液壓馬達(dá)、減速機(jī)和鏈條刮板組成，如圖2。

拖拉機(jī)齒輪泵的液壓輸出驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過減速機(jī)減速，帶動(dòng)鏈輪、鏈條和刮板運(yùn)動(dòng)。在液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)回路上裝有流量控制閥，可根據(jù)行駛速度和肥料種類調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量，使鏈條刮板送料速度達(dá)到最佳值。

2.2 拋撒與破碎機(jī)構(gòu)

立輥式拋撒與破碎機(jī)構(gòu)如圖3，主要由螺旋葉片、破碎擋板、拋撒主軸、圓盤和三聯(lián)體變速箱組成。

在兩根拋撒主軸上焊接旋向相反的螺旋葉片，每根拋撒主軸的底部設(shè)置一個(gè)小圓盤，圓盤上設(shè)有刮刀，提高了肥料拋撒的均勻性。傳動(dòng)軸將拖拉機(jī)后動(dòng)力輸出引入三聯(lián)體變速箱，帶動(dòng)兩根拋撒主軸反向旋轉(zhuǎn)，使物料呈上升趨勢，在整個(gè)螺旋輸送過程中都實(shí)現(xiàn)拋撒，防止物料堆積在螺旋底部（圖4）。在螺旋葉片的頂部間隔設(shè)置破碎擋板，可將粘結(jié)在一起的大顆粒有機(jī)肥破碎。該機(jī)構(gòu)可有效提高工作效率、拋撒均勻性和對有機(jī)肥料的適應(yīng)性。

2.3 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)如圖5。主要由齒輪泵、濾油器、三聯(lián)多路閥、調(diào)速閥、液壓馬達(dá)、擋料板液壓缸、護(hù)罩液壓缸、散熱器和液壓油箱組成。

操作三聯(lián)多路閥，控制液壓馬達(dá)、擋料板液壓缸和護(hù)罩液壓缸的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)護(hù)罩的開合、擋料板調(diào)整和刮板液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

3 拋撒輥轉(zhuǎn)速計(jì)算

物料顆粒從接觸螺旋葉片到脫離葉片之間產(chǎn)生的動(dòng)能來自葉片，且顆粒脫離螺旋葉片時(shí)的最大速度等于葉片在該點(diǎn)的線速度與物料相對滑動(dòng)率的乘積。葉片最大直徑R為0.6 m，葉片中間點(diǎn)離地距離h為1.4 m,物料最遠(yuǎn)拋撒距離S為3.5 m，則：

計(jì)算得物料初始速度v為6.5 m/s。

式中ε—物料相對滑動(dòng)率，取值0.5。

4 試驗(yàn)及結(jié)論

樣機(jī)在新疆蘇中農(nóng)場進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)拖拉機(jī)行駛速度為5 km/h 時(shí)，有效拋撒幅寬為8 m，平均厚度為0.5 cm，拋撒均勻性變異系數(shù)CV 為32%，滿足設(shè)計(jì)要求。