双侧式水稻侧深施肥机的设计与试验示范

黄裕飞 张 波 郭翠琴

(1.苏州市农业机械技术推广站，江苏 苏州 215128；2.苏州久富农业机械有限公司，江苏 苏州 215128)

1双侧式水稻侧深施肥机的结构设计及工作原理

1.1整机结构组成

双侧式水稻侧深施肥机，是为满足高速插秧机机插秧同步施肥农艺要求而研制的一款精度高、性能稳定可靠的肥料播撒机械。整体结构较传统一体式结构最大的不同是采用了分体式结构设计，如图1所示。

①左侧施肥机总成；②右侧施肥机总成；③施肥机控制器；④施肥机主线束总成；⑤施肥传感器支架；⑥车速传感器；⑦施肥车速同步齿；⑧输送管；⑨输送管连接器；⑩开沟器；覆土板图1施肥机结构简图

其主要结构包括左侧施肥机总成、右侧施肥机总成、施肥机控制器、施肥机主线束总成、施肥传感器支架、车速传感器、施肥车速同步齿、输送管、输送管连接器、开沟器、覆土板等组成，如图2所示。

1.2电控系统及工作原理

2HF-1.8C/2HF-2.4C型水稻侧深施肥机系统包括：控制器1、农艺参数2、速度信号3、播撒使能信号4、报警信号5、报警指示6、鼓风机7、步进驱动器8、步进减速电机9、排料轮10，如图3所示。

①长毛刷；②槽轮；③鼓风机；④密封条；⑤筛网；⑥槽轮电机；⑦链条链轮；⑧调压器；⑨继电器图2施肥机总成结构

图3施肥机控制系统构成

控制器安装于插秧机上，带显示屏、控制按钮/开关以及调节旋钮，如图4所示，显示屏显示调节参数和报警信息，控制按钮/开关用于控制施肥机工作，调节按钮/旋钮用于调节参数；农艺参数由农机作业人员根据农艺确定，通过控制器上按钮或旋钮进行调节；速度信号由插秧机安装的速度检测装置提供；施肥机信号由在插秧机上安装的插植开关提供；报警信号由安装于施肥机的检测传感器提供，包括但不限于管道堵塞检测、物料(肥料)用尽检测等，堵肥传感器数量跟施肥机行数一致；报警指示由控制器自带显示屏、指示灯、蜂鸣器进行指示；鼓风机为施肥机机械自带的鼓风机，为肥料提供输送动力；步进驱动器安装于播施肥机上，用于驱动步进减速电机转动；步进减速电机为施肥机的为排料轮提供动力的装置；排料轮为将播撒物料均匀排除的装置。

图4施肥机控制器控制面板

控制系统根据插秧机行走速度信号及设定农艺参数自动计算步进减速电机的转速和圈数，驱动排料轮均匀排出肥料，并由鼓风机将物料吹送至作秧苗侧位深处。

1.3动力传递结构设计

动力传递部分由步进减速电机组件、链条、排料轮组件组成，如图5所示。步进减速电机通过链条传递给排料轮组件。

1.减速电机组件；2.链条；3.排料轮组件图5施肥机控动力传递组件

步进电机采用86步进电机配3∶1减速机，可输出高达12 Nm的力矩，避免因肥料板结而导致的排料轮卡死。

1.4风力输送结构设计

风力输送部分采用独立风道结构，每个肥料输送管路采用独立风机吹送，避免传统单个风机供应多管道造成的风力损失，如图6所示。

风机采用9733鼓风机，风机布置方向为风向切线方向与通道方向大体一致，以避免气流紊乱，且风压风速更强。通道角度与底座呈35°角，在保证肥料输送通畅的基础上保证了整体结构的紧凑性。

2性能测试

2.1排肥量均匀性变异系数

试验采用动态模拟施肥，样机在测区内作业，选取颗粒复合肥。每行以100mm为一区段，等间隔选取10个区段，共取样60段，测定数据汇总分析如表1所示。

图6风力输送结构

表1 排肥量均匀性变异系数测定表

2.2各行排肥量、总排肥量一致性变异系数

运用静态试验方法，按实际行进50 m排肥量进行排肥，收集每行每个排肥口的肥料，重复5次，测定各行排肥量和总排肥量平均值、标准差、均匀性变异系数及稳定性系数，测定数据汇总分析如表2所示。

表2 各行排肥量和总排肥量变异系数测定表

3试验示范

3.1试验前准备

3.1.1 水稻秧苗准备

水稻种子为南粳46，采用育秧流水线机械化育秧，6月10日播种，6月28～30日栽插。秧块盘根不散、分布均匀、弹性好、秧块整齐、无缺边少角。

3.1.2 试验田块准备

位于吴江同里镇九里湖和黎里镇星谊，共2个区域，每个区域约3.33 hm2。田块经秸秆机械化全量还田、晒垡泡田及平整地作业之后，泥脚深25 cm、田面水深1 cm左右。

3.2试验方案

每个区域内均采用基肥和分蘖肥一起施用，之后再施用一次穗肥。每个区域内机器撒施2.66 hm2，人工撒施0.67 hm2作为对照。基蘖肥按照80%的施肥量采用15%复合肥施用，穗肥采用尿素17.4 kg+钾肥5.8 kg。

3.3生长情况查定

每个区域机器撒施田块选择6个测点，人工撒施田块选择4个测点，每个测点距田埂≥5行，共10穴，作为对栽插之后的测查点。主要查定主茎株高、茎蘖动态和产量情况，查定时间按照拔节前每间隔5 d查茎蘖数一次，拔节后到齐穗为7 d一次。通过查定数据分析，采用施肥插秧机田块的分蘖效果优于采用人工施肥田块，后期随着肥力流失以及施用了相同量的穗肥导致各田块的分蘖趋同。

3.4经济和生态效益分析

从同里九里湖产量测产结果看，机施肥水稻田亩产达530.4 kg/667m2，人工撒施肥水稻亩产528.6 kg/667m2，产量相当，同时，每亩机施施肥总量减少了22 kg。按照耕整地60元/667 m2，育秧成本95元/667 m2，插秧人工50元/667 m2，施肥人工3元/667 m2，植保6元/667 m2次(本季共作业5次)，收割70元/667 m2，运粮20元/667 m2，水稻收储价格3.3元/kg，15%复合肥2.1元/kg，尿素1.5元/kg，钾肥2.48元/kg计算，肥料农资成本的减少直接增加了经济效益，也提高了生态效益。

4结语

施肥机对称布置于插秧机两侧，不改变插秧机原来的中心位置，避免在插秧机单侧安装施肥装置致使插秧机重心偏离问题，同时给作业人员留出加苗操作的空间，较为贴近用户作业习惯。将施肥机传输动力结构和排肥装置进行优化，在每个下肥通道设有独立风力进行吹送，肥料传输动力较强，很好地避免了堵肥现象发生。研发设计的双侧式水稻侧深施肥机排肥量均匀性变异系数、各行排肥量、总排肥量一致性变异系数符合生产要求。应用双侧式水稻侧深施肥机进行施肥插秧，与人工施肥相比，能够有效降低化肥物资成本和施肥人工成本，增加了经济效益，又促进生态环境改善。