柔性叶轮式排肥器的设计与结构特点

梁玉成 谢宇峰 许剑平 郝剑英 刘国平 毛俐

摘要：排肥器是播种机具和施肥机具上的重要部件，它的工作性能直接影响播种和施肥的质量，关系到肥料在土壤内的分布状况，进而影响到种子的出苗情况和粮食产量。目前，国内外的排肥器，其形式主要有外槽轮式、转盘式、离心式、螺旋式、星轮式和振动式几种。柔性叶轮式排肥器属于外槽轮形式，相比于老式排肥器，具有排肥均匀、不易堵塞、对肥料的适应性强、使用寿命长、更换调整方便等优点。

关键词：排肥器；柔性；播种；施肥机具

中图分类号：S2322文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.04.001

0引言

随着农艺要求的不断改进和化肥使用的要求逐步严格，国内外学者都加强了对精量排肥技术的研究，并试图在农作物大面积种植区得到广泛推广。由于使用肥料的差异，不同肥料的颗粒大小、硬度及肥料的流动性都不相同，该排肥器主要是针对现阶段用户广泛使用的复合类肥料设计的，在这样的基础上，结合国内外相关排肥器原理，设计了这种柔性叶轮式排肥器，并取得了国家实用新型专利，专利号 ZL 2011 2 02790868。经过多年田间试验，该排肥器具有排肥均匀、不易堵塞、减少肥料研磨、对肥料的适应性强、使用寿命长、更换调整方便等优点。

1排肥器结构设计

结合国内外其他形式排肥器的优点，立足于黑龙江省实际农艺生产要求，设计了柔性叶轮式排肥器。该排肥器需要安装在具有45°左右倾角的肥箱底部，以减轻肥料对排肥盒压实所造成的阻力；肥量调节机构为单肥箱独立调节方式，也可以单独对独立肥盒进行调整；肥箱中安装有肥料搅动机构，防止肥料出现架空和施肥不均现象。图1为排肥器整体安装示意图，该排肥器主要以播种机为使用载体，在经多年生产实践验证后，已得到用户的广泛认可。

该施肥器的工作方式为：在播种机使用过程中，排肥器的动力来源可以是地轮，也可以采用电机传递，通过连接肥盒的传动轴旋转来带动柔性叶轮达到输送肥料的目的。排肥器的肥料调整通过两种方式来共同实现，一是通过调整传动轴转速（范围调整），二是调整排肥盒自身的肥料喂入量（微量调整）。在排肥器使用过程中肥箱内安装有肥料搅动装置，目的是防止肥料架空和保证每个肥盒的排肥均匀，其动力来自于肥盒的传动轴。

该排肥器对于流动性差异大的肥料，均可有效均匀的控制其排肥，且排肥盒结构简单、使用维修方便，可以在大多数机具上使用。

1.1排肥盒

排肥盒通过传动轴获取动力，由1∶1的锥齿传动部件来改变动力旋转角度，进而驱动柔性叶轮旋转，达到低损伤均匀施肥的目的。由于排肥盒与肥箱具有一定的倾角，目前使用的肥箱倾角为45°，有效减轻了肥料对肥盒的无用压实，减少了传动阻力，提高了排肥器的使用寿命；旋转的柔性叶轮对肥料的损伤极低，降低了肥料的研磨，提高了肥料的使用效率，图2为排肥盒结构示意图。

排肥盒的零部件均由模具加工，经过多次试验考核和对部件材质的调整，排肥盒各部件的抗老化性、硬度、耐磨性、变形量、部件摩擦生热系数等关键因素都得到了改良和优化，图3为排肥盒三维结构示意图。

1.2肥量调节机构

排肥器的肥量调节功能是调整排肥盒自身的肥料喂入量，通过可限位手柄旋转控制肥量调節板上下移动，控制排肥盒入肥口大小，进而控制下肥量。可限位手柄上有20个调节档位，可以对下肥量进行微调，再加上传动轴转速的范围调整，可以满足大多数地区农艺对下肥量的要求，图4为肥量调节机构示意图。

1.3肥料搅动机构

肥料搅动机构起到防止肥料架空、砌块、使各肥盒排肥均匀的作用。它是由排肥盒传动轴传递动力，带动转轴上的螺旋弹簧，搅动肥箱内的肥料，使其不产生架空现象，并破碎肥块，防止肥块堵塞排肥盒。在肥箱内肥料不多时，可以把肥料均匀的分配给每个排肥盒，防止施肥不均、漏施肥现象的发生，图5为肥料搅动机构示意图。

2试验与分析

按照DB23/T 1418-2011 《黑龙江省不同区域土壤大豆高产施肥技术规程》的要求，经过多年试验与改进，该排肥器可以满足黑龙江省农作物对下肥的要求，其主要排肥性能如下：

最大排肥量（试验用肥为：磷酸二胺）/kg·亩-1：65；

各行排肥一致性变异系数：0.38%；

排肥稳定性变异系数：1.05%；

均匀性变异系数：4.5%；

试验用肥料为磷酸二胺：含水率约为4%。

柔性叶轮式排肥器已大规模投入到黑龙江省的农业生产当中，在实际生产作业过程中，经改良后的排肥盒还未发现规模性损坏现象，其中易损部件（柔性叶轮、锥齿轮）的平均使用寿命在3～4年。排肥器性能可靠，受到用户的一致好评。

3结论

（1）田间试验证明，该设计方法正确有效，排肥器结构合理，可以投入田间实际作业。

（2）通过试验可以看出，该排肥器施肥均匀、不易堵塞、肥量调整方便、使用寿命长、易损件更换简单。

（3）该排肥器对肥料的适应性强，可以保证在高速作业的情况下有效施肥，提高了施肥作业效率。

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