2CMG-4型马铃薯播种机排肥试验研究

高　雄，郝　磊

(内蒙古农业大学 机电工程学院，呼和浩特　010018)



2CMG-4型马铃薯播种机排肥试验研究

高雄，郝磊

(内蒙古农业大学 机电工程学院，呼和浩特010018)

摘要：随着马铃薯种植规模的不断扩大，马铃薯种植机械化得到了快速发展。2CMG-4型马铃薯播种机性能优越、作业效率高、故障率低，因而对其排肥性能进行了研究，并进行了排肥稳定性和最大排肥量的试验。当地轮转动相同圈数，外槽轮工作长度分别取55、40、25mm时，总排量一致性变异系数分别为1.13%、1.14%、1.21%，各行排量一致性变异系数分别为2.27%、3.56%、3.97%。结果表明：排肥稳定性在规定的性能指标内；当外槽轮工作长度降低时，稳定性下降；最大排肥量为1 038.5kg/hm2，满足需求。

关键词：马铃薯播种机；排肥性能；磷酸氢二铵；排肥器

0引言

马铃薯在我国种植历史已达400年多，是我国第4大栽培作物。马铃薯在我国年种植面积达到500万hm2，占世界总种植面积的1/4，处于全球之首[1]，在世界上有着很重要的地位。使用性能优越的马铃薯种植机械，在大幅度降低劳动强度的同时能满足播种、施肥精细化作业要求，从而在减少劳动力的同时，还能缩短劳动时间和节省原料，在多方面让广大农民受益。

按照内蒙地区的土壤条件，马铃薯的产量为2.25×104～3.0×1054kg/hm2，所需肥料为1.5×104～2.25×104kg/hm2的有机肥、187.5～240kg/hm2的纯氮、105～135kg/hm2的五氧化二磷、180～300kg/hm2的氧化钾。由于自然条件、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]。

在国外，机型大致分两类：一类是以美国DoubleL、德国GRIMME、挪威Kvemeland公司生产的4行及以上联合作业机为代表，其结构较复杂，配备了电子监测和控制系统，造价昂贵；另一类是以日本、韩国、意大利的产品为代表，其特点是结构简单，多以两行为主进行联合作业[3]。在国内，黑龙江八一农垦大学和中国农业机械研究院联合研究发明了2CM-2型播种机，该机可与超过37kW的拖拉机配套使用，一次完成施肥播种的所有作业，具有节肥、保墒和播种一致性好的优点[4]。

本文通过对内蒙古农业大学机械厂生产的2CMG-4型马铃薯播种机的排肥试验，进行各行排肥量一致性测定和总排肥量稳定性测定，并分析试验结果，为其以后的改进奠定基础。

1排肥系统

1.1排肥器

外槽轮排肥器如图1所示。

1.排肥管　2.槽轮　3.排肥箱

工作时，在重力作用下，肥料自由落入排肥盒和槽轮凹槽；凹槽内的肥料随着槽轮的旋转落入排肥管，将肥料排出。外槽轮排肥器对排肥量的调节可以通过改变槽轮工作长度来实现，工作长度越大排肥量越大，外槽轮转速越大排肥量越大。外槽轮排肥器在排施松散性好的化肥时性能优秀，具有结构简单、通用性好的特点，已成为现在市场上使用最为广泛的排肥器。

1.2传动系统

播种机与拖拉机采用三点悬挂，能一次性完成开沟、施肥、播种、覆土和镇压等多项作业。当拖拉机悬挂该机具进行田间作业时，拖拉机前进带动地轮转动，地轮轴与从动轴之间通过链传动进行动力传递，从动轴带动排肥轴转动进而带动排肥器进行排肥。排肥器转速同拖拉机牵引速度保持一致是排肥均匀及稳定的前提。因此，传动机构必须工作可靠、调节方便。播种机上的传动机构有齿轮传动、链传动、带传动，以及适当的变速机构。传动一般分为整体传动和分组传动，谷物条播机上的传动都是整体传动[5]。图2所示为该播种机传动系统简图。

1.排种箱　2.排种轴　3.地轮轴　4.地轮　5.中间传动轴

2排肥性能试验

2.1施肥机械质量评价指标

在颗粒化肥含水率不超过12%、小结晶粉状化肥含水率不超过2%情况下，施肥机械的排肥性能应满足表1规定[6]。

表1　施肥机械性能指标

2.2试验材料设备及地点

试验所用设备主要为2CMG-4型马铃薯播种机、电子天平(精确到0.1g)，试验在内蒙古农业大学机械厂室内进行。试验材料为内蒙地区使用最广泛的磷酸氢二铵,主要化学成分是(NH4)2HPO4。磷酸氢二铵又称磷酸二铵(DAP)，俗称二铵，是一种含氮磷两种营养成分的复合肥，自然存放时呈深黑色或灰白色颗粒状，密度大致在800g/L左右，易溶于水而不溶于乙醇；具有一定吸湿性，在潮湿空气中易分解，挥发出氨变成磷酸二氢铵。

2.3试验内容

试验时，肥箱内的肥料在箱内容积的1/2以上，本试验每次按机械前进长度50m为1个单位，折算成地轮的旋转圈数。地轮旋转圈数及排肥量为

(1)

(2)

式中n—地轮的转动圈数；

D—地轮的直径(m)；

k—滑移率(%)；

Q—排肥量(kg/hm2)；

q—地轮转n转所测定排肥口每次总排肥量的平均值(g)；

a—平均行距(m)；

M—试验机具的行数。

测定行数由于低于6行，故行数全测，驱动地轮转n圈，在同一时间开始和停止接各个排肥口所排出的肥料，并进行称重，重复5次试验。各行排量一致性的标准差和变异系数为

(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—各行排量一致性的标准差(g)；

V—各行排量一致性的变异系数(%)；

n—排肥口个数。

3试验结果与分析

用含水率为2%的马铃薯肥料磷酸氢二铵进行试验，k≈0.1[6]，D=0.6m，按式(1)计算，得地轮转动圈数n=25。当外槽轮工作长度L=55mm时，各次总排量平均值为q=15 652g；将D=0.6m、n=25、a=0.8m、M=4代入式(2)得：排肥量Q=1 038.5kg/hm2。分别进行5次试验，所得数据如表2所示。

表2　试验数据(L=55mm，n=25)

将表2中数据分别代入式(3)～式(5)求得：各行排量一致性的标准差S=108.5g,各行排量一致性变异系数V=2.77%；每次总排肥量一致性标准差S=177.4g，每次总排肥量一致性变异系数V=1.13%。此时，各行排肥一致性和每次总排肥量稳定性低于规定标准的上限，反映了在此种环境和参数下排肥性能良好，能满足要求。将外槽轮工作长度改变为40mm，地轮转动25圈，各次总排量平均值为q=10 755g；将D=0.6m、n=25、a=0.8m、M=4代入式(2)得：排肥量Q=713.5kg/hm2。分别测量5次,所得试验数据如表3所示。

表3　试验数据(L=40mm,n=25)

将表3中数据分别代入式(3)～式(5)得：各行排量一致性的标准差S=95.6g,各行排量一致性变异系数V=3.56%；总次总排肥量一致性标准差S=122.5g,各次总排肥量一致性变异系数V=1.14%。此时，各行排肥一致性和每次总排肥量稳定性在规定标准的范围内，满足排肥性能要求。将外槽轮工作长度减为25mm，地轮转动25圈，各次总排量平均值为q=6 675g，将D=0.6m、n=25、a=0.8m、M=4代入式(1)得：排肥量Q=442.9kg/hm2。分别试验5次，测得5次的试验数据如表4所示。

表4　试验数据(L=25mm,n=25)

将表4中数据分别代入式(3)～式(5)求得：各行排量一致性的标准差S=66.5g,各行排量一致性变异系数V=3.97%；总次总排肥量一致性标准差S=81.1g,各次总排肥量一致性变异系数V=1.21%；此时，各行排肥一致性和每次总排肥量稳定性在规定范围内，满足排肥性能要求。改变外槽轮工作长度，排肥性能相应发生变化，外槽轮工作长度与各行排量一致性变异系数如图3所示，外槽轮工作长度与各次试验总排肥量稳定性变异系数见图4所示。

图3　槽轮工作长度与各行变异系数

图4　槽轮工作长度与各次总排量变异系数

由图3和图4可以看出：在整个过程中，变异系数均远远小于规定值，排肥性能满足要求。当减小工作长度时，各行排量变异系数和总排量稳定性变异系数增加，排肥性能下降。

4结论

试验结果表明：各行排量变异系数的最大值为3.97%，总排量稳定性变异系数最大值为1.21%，均低于规定指标。试验论证了设计的合理性和模型的可靠性，通过试验数据得知：当在减小工作长度时，各行排量和各次总排量稳定性变异系数增加，排肥性能下降。对此分析认为：当外槽轮工作长度过小时，从肥箱落入排肥盒内的肥料颗粒之间的间隙变小，肥料间的摩擦及肥料与外槽轮内壁、凹槽表面的摩擦显著增大，使排肥器中部分肥料颗粒出现压实架空现象，造成肥性能有所下降。

参考文献：

[1]魏延安. 世界马铃薯产业发展现状及特点[J].世界农业, 2005(3):29-32.

[2]国兴, 徐福利, 王渭玲,等.氮磷钾及有机肥对马铃薯生长发育和干物质积累的影响[J].干旱地区农业研究, 2013, 31(3): 106-111.

[3]Zhao P, Tuo D, Li H, et al. Wind tunnel test on effect of strip width and crop stubble height on wind erosion modulus[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2011, 27(11): 206-210.

[4]周桂霞, 张国庆, 张义峰,等. 2CM—2 型马铃薯播种机的设计[J].黑龙江八一农垦大学学报,2004,16(3):53-56.

[5]安琦,郑丽华,刘伟,等.机械设计课程设计教改探索[J]. 高等工程教育研究,1999(1):28.

[6]赵满全，窦卫国，王竹英，等.2BP-2B型铺膜点播机排肥器参数设计及性能试验[J].内蒙古农业大学学报, 1997，18(4):74-76.

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

文章编号：1003-188X(2016)04-0205-04

中图分类号：S223.2+6

文献标识码：A

作者简介：高雄(1957-)，男，呼和浩特人，副教授，硕士生导师，(E-mail)gao0927cn@ aliyun.com。

基金项目：国家自然科学基金项目(41161045)

收稿日期：2015-03-26