2FGH-12型棉田用固态肥抛撒机的研制

王忠宇，王保兴，范国强※，张晓辉，董和银，齐自成，陈丙龙

（1.山东农业大学机械与电子工程学院，山东 泰安271018；2.山东省农业装备智能化工程实验室3.泰安意美特机械有限公司；4.泰安市畜牧智能装备产业技术研究院；5.山东省农业机械科学研究院）

0 引言

随着我国畜牧业的发展，环境污染问题日趋严重。我国绝大多数规模化养殖场缺乏必要的污染防治设备和措施，产生的粪污无法得到及时处理，大量的粪污不但会对地下水、土壤和大气造成严重危害，同时也会对畜牧业本身和人类健康造成巨大威胁[1]。

解决养殖污染的根本措施是采取种养结合和农牧结合，让畜禽粪污变成有机肥回归农田，发展以循环和生态为主的环保型畜牧业[2,3]。施用有机肥能增加棉株对氮、磷养分的吸收，且显著提高氮肥利用率（P＜0.05）和棉花产量和品质[4]。

有机肥撒施作业劳动量大，环境条件恶劣，欧美发达国家已经研发生产了用于有机肥运输及田间撒施作业的机具，实现了有机肥机械化抛撒。我国有机肥抛撒作业主要依靠人力，有机肥抛撒机械的发展比较落后，主要是以引进与仿制改进为主。

针对以上现状，研制了一种适用于大面积棉田作业的2FGH-12型牵引立辊式固态肥抛撒机，实现了固态有机肥抛撒的机械化作业，解决了传统抛撒作业效率低下、抛撒不均匀的问题，降低了生产成本。

1 整机结构与工作原理

1.1 整机结构

2FGH-12型棉田用牵引型固态肥抛撒机主要由牵引架、机架、料箱、液压系统、立式抛撒及破碎装置、刮板输送机构、车桥、传动轴组成，整机结构如图1。

1.2 工作原理

2FGH-12型棉田用固态肥抛撒机由拖拉机牵引作业，抛撒动力由拖拉机后动力输出提供，刮板送料机构和液压油缸由拖拉机齿轮泵提供液压动力。将有机肥装入肥料箱，开动拖拉机牵引抛撒机到农田进行作业。

1.3 主要技术参数

作业方式料箱容积（m3）最大载重量（kg）配套动力（kW）抛撒装置形式肥料输送方式抛撒宽度（m）轮距（mm）工作速度（km/h）后抛12600090～100立式双螺旋抛撒辊刮板输送≥821505～10

2 关键部件

2.1 送料机构

采用链条式刮板输送机构进行固态有机肥的输送，主要由液压马达、减速机和链条刮板组成，如图2。

拖拉机齿轮泵的液压输出驱动液压马达转动，经过减速机减速，带动链轮、链条和刮板运动。在液压马达驱动回路上装有流量控制阀，可根据行驶速度和肥料种类调节系统流量，使链条刮板送料速度达到最佳值。

2.2 抛撒与破碎机构

立辊式抛撒与破碎机构如图3，主要由螺旋叶片、破碎挡板、抛撒主轴、圆盘和三联体变速箱组成。

在两根抛撒主轴上焊接旋向相反的螺旋叶片，每根抛撒主轴的底部设置一个小圆盘，圆盘上设有刮刀，提高了肥料抛撒的均匀性。传动轴将拖拉机后动力输出引入三联体变速箱，带动两根抛撒主轴反向旋转，使物料呈上升趋势，在整个螺旋输送过程中都实现抛撒，防止物料堆积在螺旋底部（图4）。在螺旋叶片的顶部间隔设置破碎挡板，可将粘结在一起的大颗粒有机肥破碎。该机构可有效提高工作效率、抛撒均匀性和对有机肥料的适应性。

2.3 液压传动系统

液压传动系统如图5。主要由齿轮泵、滤油器、三联多路阀、调速阀、液压马达、挡料板液压缸、护罩液压缸、散热器和液压油箱组成。

操作三联多路阀，控制液压马达、挡料板液压缸和护罩液压缸的动作，实现护罩的开合、挡料板调整和刮板液压马达的转动。

3 抛撒辊转速计算

物料颗粒从接触螺旋叶片到脱离叶片之间产生的动能来自叶片，且颗粒脱离螺旋叶片时的最大速度等于叶片在该点的线速度与物料相对滑动率的乘积。叶片最大直径R为0.6 m，叶片中间点离地距离h为1.4 m,物料最远抛撒距离S为3.5 m，则：

计算得物料初始速度v为6.5 m/s。

式中ε—物料相对滑动率，取值0.5。

4 试验及结论

样机在新疆苏中农场进行了试验。试验数据显示，当拖拉机行驶速度为5 km/h 时，有效抛撒幅宽为8 m，平均厚度为0.5 cm，抛撒均匀性变异系数CV 为32%，满足设计要求。