基于微顆粒種肥電動(dòng)施肥器的研制及應(yīng)用

郭云東，王敘超

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

0 引言

我國(guó)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(guó)對(duì)化肥的使用量也在逐年增加，但我國(guó)的施肥機(jī)械化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家。

目前我國(guó)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(jìn)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(huì)造成在養(yǎng)分高的地段化肥過(guò)量的使用, 這些過(guò)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(lái)越多有關(guān)國(guó)家逐漸重視化肥的使用對(duì)環(huán)境造成的污染程度。

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

1 精密滾輪種肥施肥器總體設(shè)計(jì)

1.1 施肥器結(jié)構(gòu)及工作原理

本課題小組設(shè)計(jì)的機(jī)具如圖1所示，主要由前箱板、后箱板、蓋板、滾輪、軸、電機(jī)、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(guó)產(chǎn)拖拉機(jī)及玉米播種機(jī)配套使用，將施肥器掛置在玉米播種機(jī)上。滾輪上面有等角度的12個(gè)孔，用以保證下料的均勻，蓋板上有四個(gè)方孔，裝配時(shí)將滾輪正好嵌入到蓋板與其上表面重合，以防肥料通過(guò)方孔向下漏料，下料部分（圖2）。隔板把每個(gè)滾輪都間隔開，防止施肥器在田間工作晃動(dòng)時(shí)肥料向兩側(cè)撒漏。

機(jī)具工作時(shí)，將拖拉機(jī)上的自帶電瓶作為施肥器的動(dòng)力源，接至調(diào)速板，并通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)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(gè)管口，同時(shí)也要配合拖拉機(jī)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(duì)于優(yōu)美達(dá)微顆粒種肥，每公頃需25～45kg，電機(jī)轉(zhuǎn)速300r/min，肥箱容積5.5m ，株距0.33～0.4m，行距0.5～0.6m?，F(xiàn)假定拖拉機(jī)約15min時(shí)間內(nèi)，在1/15公頃田里施肥2kg，通過(guò)調(diào)速板可調(diào)節(jié)電機(jī)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(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速配合拖拉機(jī)的行駛速度達(dá)到理想要求。

2 施肥器的田間試驗(yàn)

本課題小組研制的精密施肥器通過(guò)了樣機(jī)試驗(yàn)，目前已經(jīng)在山東部分地區(qū)田間進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)施肥器，同時(shí)根據(jù)試驗(yàn)情況進(jìn)行了改進(jìn)提高，從試驗(yàn)效果來(lái)看基本可以符合所設(shè)定的要求。目前正準(zhǔn)備進(jìn)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(duì)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(shì)，它是通過(guò)播種機(jī)的地輪作為動(dòng)力源，經(jīng)過(guò)幾條鏈條之間傳遞動(dòng)力最終帶動(dòng)施肥器的滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)下料，該施肥器安裝繁瑣，而且播種機(jī)的種類型號(hào)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(jī)均可適用。

3 總結(jié)

本機(jī)具的創(chuàng)新點(diǎn)在于利用國(guó)產(chǎn)拖拉機(jī)自帶電瓶作為本課題研制的施肥器的電源動(dòng)力源，通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速帶動(dòng)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(jī)上安裝拆卸也更為方便，操作也很簡(jiǎn)便。適合機(jī)械化和規(guī)模化生產(chǎn)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了肥料的浪費(fèi)，并提高了肥料的利用率，可以更好的促進(jìn)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(jī)械結(jié)構(gòu)問題的漏料、種肥同播技術(shù)、通過(guò)GPS定位精準(zhǔn)施肥等問題，這些將是我們以后研究的重點(diǎn)。

[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(bào),2000(02):17-20.

[2]嚴(yán)定彬.我國(guó)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(guó)內(nèi)種肥施肥機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀及思考[J].農(nóng)機(jī)化研究，2011(12):1

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