2CMX-4B型馬鈴薯種植機(jī)施肥箱改進(jìn)設(shè)計(jì)

程鵬飛，王琳琳，李學(xué)強(qiáng)，于文強(qiáng)

(1.山東理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，山東 淄博 255000；2.山東希成農(nóng)業(yè)機(jī)械科技有限公司，山東 樂陵 253600)

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2CMX-4B型馬鈴薯種植機(jī)施肥箱改進(jìn)設(shè)計(jì)

程鵬飛1，王琳琳2，李學(xué)強(qiáng)2，于文強(qiáng)1

(1.山東理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，山東 淄博 255000；2.山東希成農(nóng)業(yè)機(jī)械科技有限公司，山東 樂陵 253600)

針對現(xiàn)有馬鈴薯播種機(jī)施肥箱存在的流肥盒進(jìn)料口處堵肥、出料口處的卡肥、肥箱底部的積肥及施肥不精確問題，對2CMX-4B型播種機(jī)施肥箱進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。采用絞龍螺旋推肥作業(yè)方式，代替六方傳動軸撥肥作業(yè)方式，徹底解決了流肥盒出料口處的卡肥問題，保證了肥料順利排出；在肥箱體增設(shè)了攪拌裝置，不僅能夠?qū)⒄吵蓤F(tuán)的大塊肥料攪拌碎，又能將肥箱底部的肥料順利推進(jìn)流肥盒，避免了流肥盒進(jìn)料口處的堵肥問題與肥箱底部的積肥問題；采用更換鏈輪調(diào)節(jié)傳動比的方式代替原來靠調(diào)節(jié)流肥盒開口量的大小來控制施肥量的粗制方式，實(shí)現(xiàn)了肥量的精確控制。試驗(yàn)結(jié)果表明：改進(jìn)后的馬鈴薯播種機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，施肥效果有著明顯的改善，不僅提高了作業(yè)質(zhì)量，而且有效節(jié)約了化肥用量，降低了用戶種植成本。

馬鈴薯播種機(jī)；肥箱；絞龍；肥量調(diào)整

0 引言

隨著我國馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的推進(jìn)，馬鈴薯相關(guān)機(jī)械產(chǎn)品也得到了快速發(fā)展，從前期播種階段到后期收獲階段基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。其中，馬鈴薯播種作業(yè)是馬鈴薯生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，作業(yè)質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著馬鈴薯的產(chǎn)量，是保證其有良好收成的基礎(chǔ)。播種前施肥的目的在于補(bǔ)充土壤中營養(yǎng)物質(zhì)不足，滿足馬鈴薯生長發(fā)育過程中對營養(yǎng)元素的需要，對馬鈴薯的良好生長都有著重要意義。因此，對馬鈴播種施肥機(jī)的研究是不可或缺的一部分[1-3]。

目前，馬鈴薯種植施肥盡管實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，在播種方面已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了智能控制，但在施肥過程中卻存在諸多問題(如肥箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)過于簡單、施肥效果不理想、流肥盒進(jìn)料口處堵肥和出料口處的卡肥、肥箱底部的積肥問題、施肥不精確等)，大大降低了作業(yè)效率，直接影響了后期馬鈴薯生產(chǎn)質(zhì)量。因此，對馬鈴薯種植機(jī)施肥箱的研究改善有著十分重要的意義[4-7]。針對上述問題，本文以2CMX-4B型懸掛式播種施肥機(jī)為基礎(chǔ)對施肥箱進(jìn)行了進(jìn)一步的完善，并進(jìn)行了田間試驗(yàn)。

1 整機(jī)模型及工作原理

改進(jìn)后的馬鈴薯播種施肥整機(jī)模型由肥量調(diào)整裝置、劃線器、薯料箱、播種單元、株距調(diào)整裝置、肥箱、牽引大架、彈性開溝器、覆土盤和地輪組成，如圖1所示。

1.肥量調(diào)整裝置 2.劃線器 3.薯料箱 4.播種單元 5.株距調(diào)整裝置 6.肥箱 7.牽引大架 8.彈性開溝器 9.覆土盤 10.地輪圖1 馬鈴薯種植施肥機(jī)模型Fig.1 The model of Potato planting and fertilizing machine

該機(jī)牽引大架與拖拉機(jī)采用三點(diǎn)懸掛方式連接，在拖拉機(jī)的驅(qū)動下前行作業(yè)。工作時(shí)，地輪轉(zhuǎn)動通過鏈輪傳動至株距調(diào)整裝置來驅(qū)動4個播種單元執(zhí)行播種作業(yè)；薯料箱采用傾斜結(jié)構(gòu)，保證薯種順利進(jìn)入播種單元；肥量調(diào)整裝置同樣依靠地輪來驅(qū)動工作，控制肥箱排出的肥料流量，然后將肥料輸送到彈性開溝器已開好的溝槽中；彈性開溝器由4對構(gòu)成，且每兩個之間的間隙是可調(diào)的，便于用戶根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到更好的施肥效果；劃線器是為了保證機(jī)器在掉頭時(shí)能夠直行作業(yè)。

2 關(guān)鍵部件的改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.1 流肥盒的改進(jìn)

原馬鈴薯種植機(jī)流肥盒采用的是六方傳動軸來實(shí)現(xiàn)施肥工作的，如圖2所示。作業(yè)時(shí)，六方傳動軸轉(zhuǎn)動，從而撥動肥料排出流肥盒。六方傳動盒結(jié)構(gòu)單一，體積較小，塑料制作，容易造成卡肥的現(xiàn)象，嚴(yán)重的時(shí)候會導(dǎo)致六方傳動軸磨損變形，不僅降低了工作效率，而且影響了施肥效果。

1.六方傳動軸 2.進(jìn)料口 3.六方傳動盒 4.排料口圖2 改進(jìn)前流肥盒Fig.2 The original flow of the fertilizer box

改進(jìn)后的流肥盒主要由傳動軸、絞龍及絞龍腔體組成，如圖3所示[8]。用絞龍代替六方傳動軸，采用的是金屬制造，由旋轉(zhuǎn)軸焊接兩個旋向相反的螺旋葉片構(gòu)成的，不僅增大了耐磨強(qiáng)度，提高了流肥盒工作壽命，而且持續(xù)不斷地將肥料推至出料口處，解決了卡肥現(xiàn)象，大大提高了施肥質(zhì)量。

1.傳動軸 2.絞龍腔體 3.絞龍 4.進(jìn)料口 5.排料口圖3 改進(jìn)后流肥盒Fig.3 The improved flow of fertilizer box

2.2 肥量調(diào)整裝置

原馬鈴薯種植施肥機(jī)施肥量的控制是靠人工粗略調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的，需要調(diào)節(jié)手動旋鈕來改變六方傳動軸在流肥盒中的占據(jù)空間比，從而完成變量施肥；但該施肥方式?jīng)]有施肥標(biāo)準(zhǔn)，用戶無根據(jù)調(diào)節(jié)，純靠手動估測施肥，極易出現(xiàn)實(shí)際施肥量與所需施肥量不相符的現(xiàn)象，導(dǎo)致施肥不精確的問題。

為解決原來的粗制施肥問題，對原施肥控制箱做了進(jìn)一步的改進(jìn)，如圖4所示。其主、從動軸均水平布置，之間安裝有張緊盤，且其軸線與主動軸軸線平行。張緊盤外端面上設(shè)有兩個與張緊盤軸線平行的銷軸，兩個張緊鏈輪通過軸承安裝在張緊盤銷軸上，將鏈條纏繞成“S”型，達(dá)到張緊目的；張緊彈簧一端連接張緊盤，另一端通過掛鏈卡在側(cè)板上。當(dāng)需要調(diào)節(jié)施肥量時(shí)，松開掛鏈?zhǔn)箯埦o盤順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，鏈條松動即可更換鏈輪；調(diào)節(jié)鏈輪傳動比改變絞龍轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)變量施肥，用戶可根據(jù)施肥量調(diào)節(jié)表(見表1)精確控制施肥，鏈輪傳動也會附帶著攪拌軸轉(zhuǎn)動，從而解決了流肥盒堵肥的問題。

1.從動鏈輪 2.從動軸 3.張緊鏈輪 4.張緊盤 5.張緊拉簧 6.主動軸 7.主動鏈輪 8.傳動鏈條 9.肥箱張緊鏈輪 10.絞龍傳動軸 11.肥箱下鏈輪 12.肥箱上鏈輪 13.攪拌軸 14.肥箱體圖4 改進(jìn)后肥量調(diào)整裝置Fig.4 The improved of the fertilizer adjusting device

2.3 肥箱的改進(jìn)設(shè)計(jì)

原施肥控制箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)過于簡單，主要由肥箱體、流肥盒與手動旋鈕等組成，如圖5所示。粘連成團(tuán)的肥料總是在流肥盒進(jìn)料口處發(fā)生堵塞，導(dǎo)致不能正常施肥，而且肥量總是堆積在肥箱底部，尤其是在兩個流肥盒進(jìn)料口之間的位置處，使得肥料不能完全排出，造成肥料的浪費(fèi)。

改進(jìn)后的肥箱(見圖6)增設(shè)了攪拌裝置，該裝置是螺旋輸送條與攪拌桿在攪拌軸上焊接而成的。攪拌桿呈一定角度焊接在攪拌軸上的，且焊接位置對應(yīng)在流肥盒進(jìn)料口處，使得流肥盒進(jìn)料口處的肥料團(tuán)攪拌充分，避免了肥料堵塞問題。焊接在攪拌軸上的兩個螺旋輸送條旋向是相反的，保證了肥箱底部的肥料被順利推進(jìn)兩端的流肥盒中，解決了箱底積肥的問題，大大提高了施肥質(zhì)量。

表1 施肥量調(diào)節(jié)表

1.手動旋鈕 2.流肥盒 3.肥箱壁 4.肥箱底圖5 改進(jìn)前肥箱Fig.5 The original of fertilizer box

1.攪拌軸 2.螺旋輸送條 3.攪拌桿 4.攪拌器傳動軸 5.固定架圖6 改進(jìn)后肥箱Fig.6 The improved of fertilizer box

3 田間試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)條件

在馬鈴薯種植階段，對改進(jìn)后的2CMX-4B型號的馬鈴薯種植施肥機(jī)進(jìn)行田間試驗(yàn)。選用約翰迪爾1254型四輪驅(qū)動式拖拉機(jī)，配套動力88.2kW，在總面積約為45hm2的5個面積均等小試驗(yàn)田，進(jìn)行中耕起壟施肥作業(yè)，工作取速度4km/h，工作行距取90cm，最后對其作業(yè)效果進(jìn)行實(shí)地檢測并分析。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

按照中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布的GB/T 25417-2010《馬鈴薯種植機(jī) 技術(shù)條件》的指標(biāo)規(guī)定和相關(guān)農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)方法，對種肥間距、各行排肥量一致性變異系數(shù)、總排肥量穩(wěn)定性變異系數(shù)3項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)檢測分析，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)：改進(jìn)后的機(jī)械作業(yè)順利，解決了卡肥、積肥和堵肥的問題，整機(jī)性能得到了極大的改善[9]。

表2 田間試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

1)采用了金屬制作的絞龍代替了塑料六方傳動軸，使得肥料能夠順利排出，不僅解決了零件磨損問題，避免了流肥盒的卡肥現(xiàn)象，而且提高了流肥盒的使用壽命，。

2)針對實(shí)際施肥量與所需施肥量不相符導(dǎo)致的粗放施肥問題，采用肥量調(diào)整裝置代替原來靠調(diào)節(jié)流肥盒開口量的大小來控制施肥量的，且為用戶提供了準(zhǔn)確的施肥量調(diào)節(jié)表，實(shí)現(xiàn)了肥量的精確控制。

3)在肥箱體內(nèi)增設(shè)攪拌裝置，使得流肥盒進(jìn)料口處呈團(tuán)狀的肥料攪拌充分，避免了肥料堵塞現(xiàn)象，攪拌裝置上的螺旋輸送條順利地將肥料推進(jìn)流肥盒，解決了箱底積肥的問題，大大提高了肥料的利用率，降低了用戶種植成本。

4)田間試驗(yàn)表明：改進(jìn)后的馬鈴薯種植施肥機(jī)各行排肥量一致性變異系數(shù)、總排肥量穩(wěn)定性變異系數(shù)、肥間距3項(xiàng)指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品性能得到了極大改善，不僅提高了后期馬鈴薯產(chǎn)量，而且有效節(jié)約了化肥用量，降低了用戶種植成本。

[1] 孫東升, 劉合光. 我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望[J]. 農(nóng)業(yè)展望, 2009, 5(3):25-28.

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The Improved Design of 2CMX-4B Potato Planter Fertilizer Box

Cheng Pengfei1, Wang Linlin2， Li Xueqiang2， Yu Wenqiang1

(1.School of Mechanical Engineering，Shandong University of Technology，Zibo 255000, China; 2.Shandong Xicheng Agricultural Machinery Technology Co.Ltd.,Leling 253600, China)

With the aim to solve the problems of the inlet fertilizer block and the outlet fertilizer stuck in the flow fertilizer box, the accumulation of at the bottom of fertilizer box and inaccurate fertilization, the fertilizer box of the 2CMX-4B potato planter was redesigned.The operation mode of auger push fertilizer was replaced by the six drive shaft Shifting fertilizer,it could prevent fertilizer stuck in outlet the flow fertilizer box, keep the smooth of fertilizer discharge; In the fertilizer box body added stirring device, it could broke large clusters of stick fertilizer and the bottom fertilizer was smoothly stream fertilizer box, it could prevent the problems of the accumulation of at the bottom of fertilizer box and the inlet fertilizer block; the way of replacing sprockets replaced the way of adjusting the opening-degree of fertilizer box to adjust the transmission ratio, it could realize the accurate control of fertilizer. The test results showed that the indexes of new potato planter met the requirements of the national standard, and the new machine could improve the potato production and save the fertilizer application rate and reduce the cost of the farmers.

potato planter； fertilizer box; the auger；fertilizer adjustment

2016-05-02

國家技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目(13C26213703376)；山東省技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目(201320113005)

程鵬飛(1990-)，男，山東德州人，碩士研究生，(E-mail)872989864@qq.com。

王琳琳(1988-)，女，山東德州人，工程師，(E-mail)wllxstc123@163.com。

S223.93

A

1003-188X(2017)06-0124-05