2CMG-4型馬鈴薯播種機(jī)排肥試驗(yàn)研究

高　雄，郝　磊

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，呼和浩特　010018)

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2CMG-4型馬鈴薯播種機(jī)排肥試驗(yàn)研究

高雄，郝磊

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，呼和浩特010018)

摘要：隨著馬鈴薯種植規(guī)模的不斷擴(kuò)大，馬鈴薯種植機(jī)械化得到了快速發(fā)展。2CMG-4型馬鈴薯播種機(jī)性能優(yōu)越、作業(yè)效率高、故障率低，因而對(duì)其排肥性能進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了排肥穩(wěn)定性和最大排肥量的試驗(yàn)。當(dāng)?shù)剌嗈D(zhuǎn)動(dòng)相同圈數(shù)，外槽輪工作長(zhǎng)度分別取55、40、25mm時(shí)，總排量一致性變異系數(shù)分別為1.13%、1.14%、1.21%，各行排量一致性變異系數(shù)分別為2.27%、3.56%、3.97%。結(jié)果表明：排肥穩(wěn)定性在規(guī)定的性能指標(biāo)內(nèi)；當(dāng)外槽輪工作長(zhǎng)度降低時(shí)，穩(wěn)定性下降；最大排肥量為1 038.5kg/hm2，滿足需求。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯播種機(jī)；排肥性能；磷酸氫二銨；排肥器

0引言

馬鈴薯在我國(guó)種植歷史已達(dá)400年多，是我國(guó)第4大栽培作物。馬鈴薯在我國(guó)年種植面積達(dá)到500萬(wàn)hm2，占世界總種植面積的1/4，處于全球之首[1]，在世界上有著很重要的地位。使用性能優(yōu)越的馬鈴薯種植機(jī)械，在大幅度降低勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)能滿足播種、施肥精細(xì)化作業(yè)要求，從而在減少勞動(dòng)力的同時(shí)，還能縮短勞動(dòng)時(shí)間和節(jié)省原料，在多方面讓廣大農(nóng)民受益。

按照內(nèi)蒙地區(qū)的土壤條件，馬鈴薯的產(chǎn)量為2.25×104～3.0×1054kg/hm2，所需肥料為1.5×104～2.25×104kg/hm2的有機(jī)肥、187.5～240kg/hm2的純氮、105～135kg/hm2的五氧化二磷、180～300kg/hm2的氧化鉀。由于自然條件、栽培管理等不同，N、P、K施肥量和施肥配比有很大的不同[2]。

在國(guó)外，機(jī)型大致分兩類：一類是以美國(guó)DoubleL、德國(guó)GRIMME、挪威Kvemeland公司生產(chǎn)的4行及以上聯(lián)合作業(yè)機(jī)為代表，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，配備了電子監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，造價(jià)昂貴；另一類是以日本、韓國(guó)、意大利的產(chǎn)品為代表，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多以兩行為主進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)[3]。在國(guó)內(nèi)，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)和中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院聯(lián)合研究發(fā)明了2CM-2型播種機(jī)，該機(jī)可與超過(guò)37kW的拖拉機(jī)配套使用，一次完成施肥播種的所有作業(yè)，具有節(jié)肥、保墑和播種一致性好的優(yōu)點(diǎn)[4]。

本文通過(guò)對(duì)內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械廠生產(chǎn)的2CMG-4型馬鈴薯播種機(jī)的排肥試驗(yàn)，進(jìn)行各行排肥量一致性測(cè)定和總排肥量穩(wěn)定性測(cè)定，并分析試驗(yàn)結(jié)果，為其以后的改進(jìn)奠定基礎(chǔ)。

1排肥系統(tǒng)

1.1排肥器

外槽輪排肥器如圖1所示。

1.排肥管　2.槽輪　3.排肥箱

工作時(shí)，在重力作用下，肥料自由落入排肥盒和槽輪凹槽；凹槽內(nèi)的肥料隨著槽輪的旋轉(zhuǎn)落入排肥管，將肥料排出。外槽輪排肥器對(duì)排肥量的調(diào)節(jié)可以通過(guò)改變槽輪工作長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，工作長(zhǎng)度越大排肥量越大，外槽輪轉(zhuǎn)速越大排肥量越大。外槽輪排肥器在排施松散性好的化肥時(shí)性能優(yōu)秀，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性好的特點(diǎn)，已成為現(xiàn)在市場(chǎng)上使用最為廣泛的排肥器。

1.2傳動(dòng)系統(tǒng)

播種機(jī)與拖拉機(jī)采用三點(diǎn)懸掛，能一次性完成開(kāi)溝、施肥、播種、覆土和鎮(zhèn)壓等多項(xiàng)作業(yè)。當(dāng)拖拉機(jī)懸掛該機(jī)具進(jìn)行田間作業(yè)時(shí)，拖拉機(jī)前進(jìn)帶動(dòng)地輪轉(zhuǎn)動(dòng)，地輪軸與從動(dòng)軸之間通過(guò)鏈傳動(dòng)進(jìn)行動(dòng)力傳遞，從動(dòng)軸帶動(dòng)排肥軸轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)排肥器進(jìn)行排肥。排肥器轉(zhuǎn)速同拖拉機(jī)牽引速度保持一致是排肥均勻及穩(wěn)定的前提。因此，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必須工作可靠、調(diào)節(jié)方便。播種機(jī)上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)，以及適當(dāng)?shù)淖兯贆C(jī)構(gòu)。傳動(dòng)一般分為整體傳動(dòng)和分組傳動(dòng)，谷物條播機(jī)上的傳動(dòng)都是整體傳動(dòng)[5]。圖2所示為該播種機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。

1.排種箱　2.排種軸　3.地輪軸　4.地輪　5.中間傳動(dòng)軸

2排肥性能試驗(yàn)

2.1施肥機(jī)械質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)

在顆?；屎什怀^(guò)12%、小結(jié)晶粉狀化肥含水率不超過(guò)2%情況下，施肥機(jī)械的排肥性能應(yīng)滿足表1規(guī)定[6]。

表1　施肥機(jī)械性能指標(biāo)

2.2試驗(yàn)材料設(shè)備及地點(diǎn)

試驗(yàn)所用設(shè)備主要為2CMG-4型馬鈴薯播種機(jī)、電子天平(精確到0.1g)，試驗(yàn)在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械廠室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)材料為內(nèi)蒙地區(qū)使用最廣泛的磷酸氫二銨,主要化學(xué)成分是(NH4)2HPO4。磷酸氫二銨又稱磷酸二銨(DAP)，俗稱二銨，是一種含氮磷兩種營(yíng)養(yǎng)成分的復(fù)合肥，自然存放時(shí)呈深黑色或灰白色顆粒狀，密度大致在800g/L左右，易溶于水而不溶于乙醇；具有一定吸濕性，在潮濕空氣中易分解，揮發(fā)出氨變成磷酸二氫銨。

2.3試驗(yàn)內(nèi)容

試驗(yàn)時(shí)，肥箱內(nèi)的肥料在箱內(nèi)容積的1/2以上，本試驗(yàn)每次按機(jī)械前進(jìn)長(zhǎng)度50m為1個(gè)單位，折算成地輪的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。地輪旋轉(zhuǎn)圈數(shù)及排肥量為

(1)

(2)

式中n—地輪的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)；

D—地輪的直徑(m)；

k—滑移率(%)；

Q—排肥量(kg/hm2)；

q—地輪轉(zhuǎn)n轉(zhuǎn)所測(cè)定排肥口每次總排肥量的平均值(g)；

a—平均行距(m)；

M—試驗(yàn)機(jī)具的行數(shù)。

測(cè)定行數(shù)由于低于6行，故行數(shù)全測(cè)，驅(qū)動(dòng)地輪轉(zhuǎn)n圈，在同一時(shí)間開(kāi)始和停止接各個(gè)排肥口所排出的肥料，并進(jìn)行稱重，重復(fù)5次試驗(yàn)。各行排量一致性的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)為

(3)

(4)

(5)

式中Xi—每行每次平均排量(g)；

x—每行每次平均排量的平均值(g)；

S—各行排量一致性的標(biāo)準(zhǔn)差(g)；

V—各行排量一致性的變異系數(shù)(%)；

n—排肥口個(gè)數(shù)。

3試驗(yàn)結(jié)果與分析

用含水率為2%的馬鈴薯肥料磷酸氫二銨進(jìn)行試驗(yàn)，k≈0.1[6]，D=0.6m，按式(1)計(jì)算，得地輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)n=25。當(dāng)外槽輪工作長(zhǎng)度L=55mm時(shí)，各次總排量平均值為q=15 652g；將D=0.6m、n=25、a=0.8m、M=4代入式(2)得：排肥量Q=1 038.5kg/hm2。分別進(jìn)行5次試驗(yàn)，所得數(shù)據(jù)如表2所示。

表2　試驗(yàn)數(shù)據(jù)(L=55mm，n=25)

將表2中數(shù)據(jù)分別代入式(3)～式(5)求得：各行排量一致性的標(biāo)準(zhǔn)差S=108.5g,各行排量一致性變異系數(shù)V=2.77%；每次總排肥量一致性標(biāo)準(zhǔn)差S=177.4g，每次總排肥量一致性變異系數(shù)V=1.13%。此時(shí)，各行排肥一致性和每次總排肥量穩(wěn)定性低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的上限，反映了在此種環(huán)境和參數(shù)下排肥性能良好，能滿足要求。將外槽輪工作長(zhǎng)度改變?yōu)?0mm，地輪轉(zhuǎn)動(dòng)25圈，各次總排量平均值為q=10 755g；將D=0.6m、n=25、a=0.8m、M=4代入式(2)得：排肥量Q=713.5kg/hm2。分別測(cè)量5次,所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3　試驗(yàn)數(shù)據(jù)(L=40mm,n=25)

將表3中數(shù)據(jù)分別代入式(3)～式(5)得：各行排量一致性的標(biāo)準(zhǔn)差S=95.6g,各行排量一致性變異系數(shù)V=3.56%；總次總排肥量一致性標(biāo)準(zhǔn)差S=122.5g,各次總排肥量一致性變異系數(shù)V=1.14%。此時(shí)，各行排肥一致性和每次總排肥量穩(wěn)定性在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，滿足排肥性能要求。將外槽輪工作長(zhǎng)度減為25mm，地輪轉(zhuǎn)動(dòng)25圈，各次總排量平均值為q=6 675g，將D=0.6m、n=25、a=0.8m、M=4代入式(1)得：排肥量Q=442.9kg/hm2。分別試驗(yàn)5次，測(cè)得5次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。

表4　試驗(yàn)數(shù)據(jù)(L=25mm,n=25)

將表4中數(shù)據(jù)分別代入式(3)～式(5)求得：各行排量一致性的標(biāo)準(zhǔn)差S=66.5g,各行排量一致性變異系數(shù)V=3.97%；總次總排肥量一致性標(biāo)準(zhǔn)差S=81.1g,各次總排肥量一致性變異系數(shù)V=1.21%；此時(shí)，各行排肥一致性和每次總排肥量穩(wěn)定性在規(guī)定范圍內(nèi)，滿足排肥性能要求。改變外槽輪工作長(zhǎng)度，排肥性能相應(yīng)發(fā)生變化，外槽輪工作長(zhǎng)度與各行排量一致性變異系數(shù)如圖3所示，外槽輪工作長(zhǎng)度與各次試驗(yàn)總排肥量穩(wěn)定性變異系數(shù)見(jiàn)圖4所示。

圖3　槽輪工作長(zhǎng)度與各行變異系數(shù)

圖4　槽輪工作長(zhǎng)度與各次總排量變異系數(shù)

由圖3和圖4可以看出：在整個(gè)過(guò)程中，變異系數(shù)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)定值，排肥性能滿足要求。當(dāng)減小工作長(zhǎng)度時(shí)，各行排量變異系數(shù)和總排量穩(wěn)定性變異系數(shù)增加，排肥性能下降。

4結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明：各行排量變異系數(shù)的最大值為3.97%，總排量穩(wěn)定性變異系數(shù)最大值為1.21%，均低于規(guī)定指標(biāo)。試驗(yàn)論證了設(shè)計(jì)的合理性和模型的可靠性，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得知：當(dāng)在減小工作長(zhǎng)度時(shí)，各行排量和各次總排量穩(wěn)定性變異系數(shù)增加，排肥性能下降。對(duì)此分析認(rèn)為：當(dāng)外槽輪工作長(zhǎng)度過(guò)小時(shí)，從肥箱落入排肥盒內(nèi)的肥料顆粒之間的間隙變小，肥料間的摩擦及肥料與外槽輪內(nèi)壁、凹槽表面的摩擦顯著增大，使排肥器中部分肥料顆粒出現(xiàn)壓實(shí)架空現(xiàn)象，造成肥性能有所下降。

參考文獻(xiàn)：

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Study on Fertilizer Experiment of 2CMG-4 Type Potato Planter

Gao Xiong, Hao Lei

(College of Mechanical and Electrical Engineering of Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010018, China)

Abstract：Potato is important food crop, there is a large planting area in China, also has been planted widely in Inner Mongolia, however, domestic potato planters are backward, the research of distributing system is not deeply. 2CMG -4 potato planter which with good performance. Based on this prototype, my paper study the performance of this distributing.Made the test of rows stability and largest fertilizer,when local wheel turning certain laps,outside slot round working length respectively take 55mm, 40mm, 25mm, the total displacement consistency coefficient of variation were 1.13%, 1.14%, 1.21 % , all displacement consistency coefficient of variation were 2.27%, 3.56%, 3.97% . Distributing stability within the prescribed performance index.The stability fell slightly with decrease the working length of outside slot round. The Largest fertilizer consumption is 1 038.5kg/hm2,also meet the demand.

Key words：the potato planter；performance of distributing；ammonium monohydric phosphate；fertilizer apparatus

文章編號(hào)：1003-188X(2016)04-0205-04

中圖分類號(hào)：S223.2+6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：高雄(1957-)，男，呼和浩特人，副教授，碩士生導(dǎo)師，(E-mail)gao0927cn@ aliyun.com。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41161045)

收稿日期：2015-03-26