肩负式电动固料均肥—施肥器的研制

王远+王应彪+刘学渊

摘要：针对山地、丘陵地区旱地农作物移栽前，手工施肥与混合均肥作业中存在施肥量不均、手指皮层易被泥土擦伤、生产效率低下、劳动强度大和大型农业机械设备的应用受地形条件限制等不足，研制了一种采用蓄电池作为动力、肩负式、集施肥与均肥作业于一体的小型农业机械设备。该均肥-施肥器主要由料箱、定量施肥装置和电动搅拌混合均肥装置三大部分组成，其结构简单，操作方便、安全，工作性能可靠。

关键词：均肥-施肥器；定量施肥；电动搅拌；肩负式

中图分类号：S224.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）01-0206-02

Studies on Solid-Fertilizer Machine of Shoulder-Hang Type， Electric Applying-Mixing

WANG Yuan，WANG Ying-biao，LIU Xue-yuan

（School of Machinery and Communication， Southwest Forestry University， Kunming 650224， China）

Abstract： Aiming at solving the problems as disproportional fertilization， the easy abrasion of finger cortex easily by the soil， laborious work and low productivity， as well as the application limit of a large-scale agricultural machine by the special terrain condition existing in the process of applying-mixing fertilizer by hand in the mountain-hill areas before transplanting the crops on upland， a small-scale shoulder-hang type agricultural machine was developed， which was driven by a battery and incorporated applying and mixing fertilizer. The small-scale agricultural machine was mainly composed of the bin， quantitative applying fertilizer device and electric mixer， having the merits of simple structures， easy and safe operation and reliable working performance.

Key words： applying-mixing fertilizer machine； quantitative fertilizing； electrical mixing； shoulder-hang type

收稿日期：2013-05-10

基金项目：云南省教育厅重点基金项目（2010Z041）

作者简介：王 远（1978-），男，贵州湄潭人，副教授，博士，主要从事机械设计与制造技术的研究工作，（电话）0871-63862648（电子信箱）

wyuan88@126.com。

目前，在山地、丘陵地区的深施基肥和混合均肥作业多采用手工进行，即先用手大致量取一定量的基肥施于土穴内，再用手把所施基肥与穴内泥土混合均匀。这种手工作业方式存在不足，一是不易控制每次量取的基肥数量，导致施肥不均；二是在混合均肥作业时，手指经常与穴内泥土接触、摩擦，导致手指皮层易被擦伤或产生倒欠皮，细小泥土易嵌入指甲缝，损伤缝内肉层[1]；三是生产效率低下，劳动强度高。另外，山地、丘陵地区不利于大型农业机械设备作业。现有的施肥器，如双层施肥机[2]、2B系列施肥器[3-7]、手持式施肥机[8]、变量施肥机[9]、牵引式双箱施肥机[10]和整体式分层分量施肥装置[11]等，都不能把所施的固体颗粒肥料与穴内泥土混合拌匀，也不适于在山地、丘陵地区应用。综上所述，拟研制一种采用蓄电池作为动力，肩负式的、用于固体颗粒肥料的均肥-施肥器，旨在解决在山地、丘陵地区旱地农作物移栽前深施基肥和均肥作业中存在的不足。

1 固料均肥-施肥器的总体结构及工作原理

1.1 总体结构

研制的固体颗粒肥料均肥-施肥器主要由料箱、定量施肥装置和电动搅拌混合均肥装置三大部分组成，其结构见图1。其中，定量施肥装置由控料杆、控料弹簧、踩板、控料筒和漏料筒等构成；电动搅拌混合均肥装置由蓄电池、电线、直流电机、减速器、搅拌轴、搅拌爪、护泥弹簧和护泥罩等组成。除料箱和输料管以外的主要零件均采用钢材制成，表面涂漆防锈。定量施肥装置通过漏料筒安装在固定板上，电动搅拌混合装置通过减速器的4个螺栓通孔安装在固定板上，从而实现两大部分的定位与连接。不含料箱的设备外形尺寸长、宽、高分别为400、150、1 000 mm，总重约20 kg，料箱容积约0.3 m3，可盛装化肥、复合肥类的固体颗粒肥料20～25 kg。

1.2 工作原理

图1所示位置为定量取肥状态。施肥时，料箱背负于人肩膀并置于人背部，其内装的固态颗粒肥料在重力作用下经输料管流入控料筒后用脚踩踩板，当脚踩作用力大于控料弹簧的弹力时，踩板推动控肥杆沿控料筒内部向下运动，当控料杆运动到把输料管的出口完全封堵，其下端仍未移出控料筒时实现定量取料，并可通过改变控料杆的长度来调节施肥量，控料杆受脚踩作用力继续向下运动，当其下端移出控料筒进入漏料筒时，肥料经控料杆与漏料筒间的环形间隙流入转料管，施于土穴内，完成一次施肥作业。

完成施肥作业后，踩板的左下端刚好停靠在直流电机的顶部。随即开启三挡开关的正转挡，直流电机的输出转速经减速器，带动搅拌轴和搅拌爪正转。此时，继续用力踩踩板，迫使整个设备向下移动，搅拌爪伸入土穴内一定深度，带动穴内泥土与所施肥料转动，实现第一次搅拌混合均肥作业。护泥罩受土穴周边泥土顶力作用，沿搅拌轴回退，又在护泥弹簧的作用下，紧压在土穴周边泥土上，防止搅拌混合均肥作业过程中的泥土与肥料飞溅出土穴。随后，关闭三挡开关正转挡，开启其反转挡，直流电机输出转速经减速器带动搅拌轴和搅拌爪反转，实现第二次搅拌混合均肥作业。

搅拌混合均肥作业结束后，关闭三挡开关，使其处于空挡，直流电机停止转动。松开踩板，控料杆在控料弹簧作用下复位，料箱内的肥料在自重下再次流入控料筒，等待下一次施肥作业。同时，用手提横提杆，使搅拌爪退出土穴，并把整个设备移动到地里下一个土穴，等待下一次作业。

2 固料均肥-施肥器主要部件的设计

2.1 定量取肥部件的设计

研制的均肥-施肥器主要用于施化肥、复合肥等固体颗粒肥料，各种固体颗粒肥料的密度不同，作为基肥施加时，在不同地区对不同的旱地农作物肥料用量也不相同。因此，定量取肥部件设计成可调节式，主要由控料杆、调节螺杆、控料筒、控料弹簧等零件构成，结构见图2。调节螺杆与控料杆通过螺纹旋合，改变两者旋合长度来调节控料杆在控料筒内的一端端面与调节螺杆锥面之间的长度，该长度内的调节螺杆与控料筒所围成的环形空间内充满的固体颗粒肥料即为每一次的施肥量。

2.2 搅拌爪的设计

山地、丘陵地区旱地农作物在移栽之前，都需在地里先挖出一个近似圆形的土穴，同时用锄具把穴内泥土破碎到一定粒度。破碎泥土有利于混合均肥作业，即用小型电动机带动搅拌轴上的搅拌爪就能将穴内泥土与所施肥料搅拌均匀，搅拌爪采用带棱边的钢棒制成，在径向呈3圈分布，周向呈60°角分布，每圈2齿。最外圈搅拌爪的安放位置根据旱地农作物移栽前的土穴直径确定安放在直径为100 mm的径向上，次外圈的安装直径为70 mm，最内圈的安装直径为30 mm。搅拌爪长度由插入泥土内的深度和未插入泥土内的深度两部分组成，取值100 mm，其中搅拌过程插入泥土的长度为40 mm，即把所施肥料与穴内深40 mm的泥土搅拌混合均匀。

3 小结

研制的肩负式电动均肥-施肥器把在山地、丘陵地区旱地农作物移栽前，手工作业中的深施基肥和混合均肥作业集于一体，施肥作业由脚踩踩板控制，施肥量能根据需要调节，均肥作业由电动机驱动搅拌爪，搅拌爪带动泥土一起旋转而实现，搅拌混合均肥效果好。料箱背于人后背，用手提横提杆移动施肥-均肥两部分，整个设备能在山地、丘陵地区自由移动，作业方便，在一定程度上弥补了大型农业机械设备在山区的应用缺陷。经实地试验，该均肥-施肥器能满足山地、丘陵特殊地形下的旱地农作物移栽前的深施基肥和混合均肥作业，工作性能可靠，操作简便、安全，生产效率高，劳动强度比手工作业低。

参考文献：

[1] 王 远，王应彪，刘学渊. 云贵山区烤烟移栽施肥-均肥器的研制[J]. 农机化研究，2011（2）：90-92.

[2] 张小丽，张晋国，李江国，等.双层施肥旋耕播种机的设计[J]. 农业机械学报，2006，37（11）：49-51.

[3] 汪宏侠，王焕菊，杨富营.2BMDF-10型粉碎起埂免耕施肥播种机的研制[J].农机化研究，2008（10）：71-74.

[4] 史春生. 2BQLM-3型垄作免耕播种施肥机的设计研究[J].农业科技与装备，2008（4）：53-54.

[5] 牟 楠，刘洪祥，陈 凤.2BQMS-2型免耕坐水精密播种施肥机的设计研究[J].农业科技与装备，2008（4）：55-57.

[6] 李 兵，王继先，徐伟君，等.2BF-9型化肥深施播种机的设计[J].中国农机化，2008（5）：75-77.

[7] 于丽影.2BQD-2型气吸式玉米对生种子播种施肥机的设计[J]. 农机化研究，2010（9）：104-106，110.

[8] 杨 涛.手持式播种（施肥）机的设计研究[J]. 山西农业大学学报，2006（3）：300-302.

[9] 李志红，李锦泽，侯桂凤，等. 变量施肥机的设计[J].农机化研究，2008（8）：109-111.

[10] 高有东.牵引式双箱施肥机的研制[J].新疆农机化，2008（5）：6.

[11] 李杞超，陈 立，纪文义，等. 整体式分层分量施肥装置设计[J].东北农业大学学报，2007，38（2）：226-228.

（责任编辑 王晓芳）

完成施肥作业后，踩板的左下端刚好停靠在直流电机的顶部。随即开启三挡开关的正转挡，直流电机的输出转速经减速器，带动搅拌轴和搅拌爪正转。此时，继续用力踩踩板，迫使整个设备向下移动，搅拌爪伸入土穴内一定深度，带动穴内泥土与所施肥料转动，实现第一次搅拌混合均肥作业。护泥罩受土穴周边泥土顶力作用，沿搅拌轴回退，又在护泥弹簧的作用下，紧压在土穴周边泥土上，防止搅拌混合均肥作业过程中的泥土与肥料飞溅出土穴。随后，关闭三挡开关正转挡，开启其反转挡，直流电机输出转速经减速器带动搅拌轴和搅拌爪反转，实现第二次搅拌混合均肥作业。

搅拌混合均肥作业结束后，关闭三挡开关，使其处于空挡，直流电机停止转动。松开踩板，控料杆在控料弹簧作用下复位，料箱内的肥料在自重下再次流入控料筒，等待下一次施肥作业。同时，用手提横提杆，使搅拌爪退出土穴，并把整个设备移动到地里下一个土穴，等待下一次作业。

2 固料均肥-施肥器主要部件的设计

2.1 定量取肥部件的设计

研制的均肥-施肥器主要用于施化肥、复合肥等固体颗粒肥料，各种固体颗粒肥料的密度不同，作为基肥施加时，在不同地区对不同的旱地农作物肥料用量也不相同。因此，定量取肥部件设计成可调节式，主要由控料杆、调节螺杆、控料筒、控料弹簧等零件构成，结构见图2。调节螺杆与控料杆通过螺纹旋合，改变两者旋合长度来调节控料杆在控料筒内的一端端面与调节螺杆锥面之间的长度，该长度内的调节螺杆与控料筒所围成的环形空间内充满的固体颗粒肥料即为每一次的施肥量。

2.2 搅拌爪的设计

山地、丘陵地区旱地农作物在移栽之前，都需在地里先挖出一个近似圆形的土穴，同时用锄具把穴内泥土破碎到一定粒度。破碎泥土有利于混合均肥作业，即用小型电动机带动搅拌轴上的搅拌爪就能将穴内泥土与所施肥料搅拌均匀，搅拌爪采用带棱边的钢棒制成，在径向呈3圈分布，周向呈60°角分布，每圈2齿。最外圈搅拌爪的安放位置根据旱地农作物移栽前的土穴直径确定安放在直径为100 mm的径向上，次外圈的安装直径为70 mm，最内圈的安装直径为30 mm。搅拌爪长度由插入泥土内的深度和未插入泥土内的深度两部分组成，取值100 mm，其中搅拌过程插入泥土的长度为40 mm，即把所施肥料与穴内深40 mm的泥土搅拌混合均匀。

3 小结

研制的肩负式电动均肥-施肥器把在山地、丘陵地区旱地农作物移栽前，手工作业中的深施基肥和混合均肥作业集于一体，施肥作业由脚踩踩板控制，施肥量能根据需要调节，均肥作业由电动机驱动搅拌爪，搅拌爪带动泥土一起旋转而实现，搅拌混合均肥效果好。料箱背于人后背，用手提横提杆移动施肥-均肥两部分，整个设备能在山地、丘陵地区自由移动，作业方便，在一定程度上弥补了大型农业机械设备在山区的应用缺陷。经实地试验，该均肥-施肥器能满足山地、丘陵特殊地形下的旱地农作物移栽前的深施基肥和混合均肥作业，工作性能可靠，操作简便、安全，生产效率高，劳动强度比手工作业低。

参考文献：

[1] 王 远，王应彪，刘学渊. 云贵山区烤烟移栽施肥-均肥器的研制[J]. 农机化研究，2011（2）：90-92.

[2] 张小丽，张晋国，李江国，等.双层施肥旋耕播种机的设计[J]. 农业机械学报，2006，37（11）：49-51.

[3] 汪宏侠，王焕菊，杨富营.2BMDF-10型粉碎起埂免耕施肥播种机的研制[J].农机化研究，2008（10）：71-74.

[4] 史春生. 2BQLM-3型垄作免耕播种施肥机的设计研究[J].农业科技与装备，2008（4）：53-54.

[5] 牟 楠，刘洪祥，陈 凤.2BQMS-2型免耕坐水精密播种施肥机的设计研究[J].农业科技与装备，2008（4）：55-57.

[6] 李 兵，王继先，徐伟君，等.2BF-9型化肥深施播种机的设计[J].中国农机化，2008（5）：75-77.

[7] 于丽影.2BQD-2型气吸式玉米对生种子播种施肥机的设计[J]. 农机化研究，2010（9）：104-106，110.

[8] 杨 涛.手持式播种（施肥）机的设计研究[J]. 山西农业大学学报，2006（3）：300-302.

[9] 李志红，李锦泽，侯桂凤，等. 变量施肥机的设计[J].农机化研究，2008（8）：109-111.

[10] 高有东.牵引式双箱施肥机的研制[J].新疆农机化，2008（5）：6.

[11] 李杞超，陈 立，纪文义，等. 整体式分层分量施肥装置设计[J].东北农业大学学报，2007，38（2）：226-228.

（责任编辑 王晓芳）

完成施肥作业后，踩板的左下端刚好停靠在直流电机的顶部。随即开启三挡开关的正转挡，直流电机的输出转速经减速器，带动搅拌轴和搅拌爪正转。此时，继续用力踩踩板，迫使整个设备向下移动，搅拌爪伸入土穴内一定深度，带动穴内泥土与所施肥料转动，实现第一次搅拌混合均肥作业。护泥罩受土穴周边泥土顶力作用，沿搅拌轴回退，又在护泥弹簧的作用下，紧压在土穴周边泥土上，防止搅拌混合均肥作业过程中的泥土与肥料飞溅出土穴。随后，关闭三挡开关正转挡，开启其反转挡，直流电机输出转速经减速器带动搅拌轴和搅拌爪反转，实现第二次搅拌混合均肥作业。

搅拌混合均肥作业结束后，关闭三挡开关，使其处于空挡，直流电机停止转动。松开踩板，控料杆在控料弹簧作用下复位，料箱内的肥料在自重下再次流入控料筒，等待下一次施肥作业。同时，用手提横提杆，使搅拌爪退出土穴，并把整个设备移动到地里下一个土穴，等待下一次作业。

2 固料均肥-施肥器主要部件的设计

2.1 定量取肥部件的设计

研制的均肥-施肥器主要用于施化肥、复合肥等固体颗粒肥料，各种固体颗粒肥料的密度不同，作为基肥施加时，在不同地区对不同的旱地农作物肥料用量也不相同。因此，定量取肥部件设计成可调节式，主要由控料杆、调节螺杆、控料筒、控料弹簧等零件构成，结构见图2。调节螺杆与控料杆通过螺纹旋合，改变两者旋合长度来调节控料杆在控料筒内的一端端面与调节螺杆锥面之间的长度，该长度内的调节螺杆与控料筒所围成的环形空间内充满的固体颗粒肥料即为每一次的施肥量。

2.2 搅拌爪的设计

山地、丘陵地区旱地农作物在移栽之前，都需在地里先挖出一个近似圆形的土穴，同时用锄具把穴内泥土破碎到一定粒度。破碎泥土有利于混合均肥作业，即用小型电动机带动搅拌轴上的搅拌爪就能将穴内泥土与所施肥料搅拌均匀，搅拌爪采用带棱边的钢棒制成，在径向呈3圈分布，周向呈60°角分布，每圈2齿。最外圈搅拌爪的安放位置根据旱地农作物移栽前的土穴直径确定安放在直径为100 mm的径向上，次外圈的安装直径为70 mm，最内圈的安装直径为30 mm。搅拌爪长度由插入泥土内的深度和未插入泥土内的深度两部分组成，取值100 mm，其中搅拌过程插入泥土的长度为40 mm，即把所施肥料与穴内深40 mm的泥土搅拌混合均匀。

3 小结

研制的肩负式电动均肥-施肥器把在山地、丘陵地区旱地农作物移栽前，手工作业中的深施基肥和混合均肥作业集于一体，施肥作业由脚踩踩板控制，施肥量能根据需要调节，均肥作业由电动机驱动搅拌爪，搅拌爪带动泥土一起旋转而实现，搅拌混合均肥效果好。料箱背于人后背，用手提横提杆移动施肥-均肥两部分，整个设备能在山地、丘陵地区自由移动，作业方便，在一定程度上弥补了大型农业机械设备在山区的应用缺陷。经实地试验，该均肥-施肥器能满足山地、丘陵特殊地形下的旱地农作物移栽前的深施基肥和混合均肥作业，工作性能可靠，操作简便、安全，生产效率高，劳动强度比手工作业低。

参考文献：

[1] 王 远，王应彪，刘学渊. 云贵山区烤烟移栽施肥-均肥器的研制[J]. 农机化研究，2011（2）：90-92.

[2] 张小丽，张晋国，李江国，等.双层施肥旋耕播种机的设计[J]. 农业机械学报，2006，37（11）：49-51.

[3] 汪宏侠，王焕菊，杨富营.2BMDF-10型粉碎起埂免耕施肥播种机的研制[J].农机化研究，2008（10）：71-74.

[4] 史春生. 2BQLM-3型垄作免耕播种施肥机的设计研究[J].农业科技与装备，2008（4）：53-54.

[5] 牟 楠，刘洪祥，陈 凤.2BQMS-2型免耕坐水精密播种施肥机的设计研究[J].农业科技与装备，2008（4）：55-57.

[6] 李 兵，王继先，徐伟君，等.2BF-9型化肥深施播种机的设计[J].中国农机化，2008（5）：75-77.

[7] 于丽影.2BQD-2型气吸式玉米对生种子播种施肥机的设计[J]. 农机化研究，2010（9）：104-106，110.

[8] 杨 涛.手持式播种（施肥）机的设计研究[J]. 山西农业大学学报，2006（3）：300-302.

[9] 李志红，李锦泽，侯桂凤，等. 变量施肥机的设计[J].农机化研究，2008（8）：109-111.

[10] 高有东.牵引式双箱施肥机的研制[J].新疆农机化，2008（5）：6.

[11] 李杞超，陈 立，纪文义，等. 整体式分层分量施肥装置设计[J].东北农业大学学报，2007，38（2）：226-228.

（责任编辑 王晓芳）