2KF-2.0 型果园开沟液体施肥机的研制

张鲁云，杨怀君，刘进宝

（新疆农垦科学院机械装备研究所，新疆 石河子 832000）

0 引言

林果业不仅是新疆农牧团场经济收入的主要来源，也是新疆农业发展的主导产业之一[1]。近年来，随着新疆地区退耕还林、还草，向南发展，发展特色林果业等诸多产业项目的实施，林果业的社会地位和经济效益得到显著提升。施肥是林果产业中的重要工作，合理适时的施肥对果树的生长，果品的质量，果农的增收具有重要意义。长期以来，我国果园施肥多以固体肥料为主，虽然也产生了相当的经济效益，但随之也带来了土壤污染、板结、酸化、养分元素失衡等诸多问题。液体肥料在运输、施肥过程中对环境污染较小[2]，配方方便灵活，可将各种营养成分均匀充分混合，易于果树根系吸收，可以减少施肥次数，从而降低生产成本和劳动强度。但是目前我国果园的液体肥料施用基本上全靠人工完成，劳动强度大、浪费严重、肥料使用效率低。因此，研制适合于我国果园实际情况，价格低廉、操作简单、经济耐用的液体肥料施用机械，对果园产业的快速发展具有重要意义。

1 整机结构

2KF-2.0 型果园开沟液体施肥机是一款集开沟[3]、施肥、覆土功能为一体的新型液体施肥机械，它主要由传动轴、开沟器、牵引装置、肥箱、机架、行走地轮、施肥器、覆土滚轮等主要部件组成，其结构如图1。

图1 2KF-2.0 型果园开沟液体施肥机结构

2 工作原理

利用悬挂装置将施肥机与拖拉机后悬挂装置进行连接，拖拉机通过动力输出轴带动开沟器旋转开沟，液体肥料通过施肥器流入沟底，液体肥料渗入土壤到达果树根系部位，覆土器滚轮随之进行覆土镇压，防止液肥挥发流失，提高肥料的利用率。

3 主要技术参数

外形尺寸（长×宽×高，mm） 4 200×2 400×1 540

4 关键部件设计

4.1 机架设计

机架是承载肥料箱重量的主体装置[4]，机架的设计尺寸直接关系到肥箱的容积和肥料的重量。为了能够保证机具在施肥作业时平稳行走，机架必须有足够的强度和刚度，因此采用80×80 mm 矩形方管制作。机架与肥箱之间采用3mm 厚镀锌铁皮条进行连接，不仅保证了行走施肥作业时肥箱的稳定性，而且便于拆卸维修。机体各部分配置的原则是：在便于制作维修的前提下整体简洁紧凑，保证整个施肥机的重心在整机上方三分之一左右，以防止机具动态时液体肥料在肥箱中晃动泼溅，影响作业稳定性。

4.2 肥箱

新疆由于远离海洋，处于亚欧大陆腹地，夏季最高温度可达50 ℃左右，冬季最低温度则为-40 ℃左右，而液体肥料pH 值在4.5～6.5之间。因此，肥箱不但要容量大、重量轻、耐腐蚀性强，而且要具有耐高温、抗低温的性能。PVC 材质在同等使用条件下许多方面性能都要好于其它材质，因此采用PVC 材质肥箱。根据不同成分的液体肥料和使用环境，肥箱材质也可采用铝合金、玻璃钢和不锈钢。经过计算和田间试验实地测量，最后确定肥箱体积为2.5 m3。

4.3 刀盘设计

图2 旋耕刀盘

为满足开沟施肥的要求，设计了旋转开沟刀盘，用来安装开沟铲[5]，如图2。刀盘采用10mm 厚钢板经过切割、车削、钻孔等工序加工完成，刀盘直径470 mm。一只开沟铲用3个Φ10螺钉固定在刀盘上，一侧刀盘安装6个开沟铲，总共安装12只开沟铲。因此，旋转刀盘上均布12组Φ10.5 mm 通孔。

4.4 开沟铲

开沟铲是开沟器的主要工作部件，其结构和形状直接影响到开沟效果的好坏[6]，本机具选用圆弧弯刀形开沟铲。开沟铲上部为固定铲柄，下半部分为开沟刀口，如图3，刀口设计为圆弧形，有较好的切割土壤能力。作业时圆弧形刀刃按到传动轴的距离由远及近依次切入土壤，有利于减小切割阻力并顺利抛出切割土壤。此外，弧形刃口可以减少杂草缠绕的现象，适合于在杂草较多的黏性土壤中进行开沟作业。

图3 开沟铲

4.5 施肥器

开沟器采用液体立式施肥方案，前部为分土装置，后部为施肥装置，如图4。分土装置防止出肥口堵塞，液体肥料通过后部施肥装置流入开沟器所开的土槽当中。

4.6 覆土装置

因开沟深度可达400mm 左右，再加上液体肥料的可挥发性，因此机具后部装有覆土器滚轮，对所施液体肥料进行覆土掩盖。覆土滚轮采用Φ350mm通用铸铁件，价格低廉，坚固耐用，覆土效果良好。

5 试验测试

2020年7月，在新疆一师阿拉尔13团7连矮化密植红枣园对液体施肥机进行性能试验测试。试验枣园面积约为1 hm2左右，配套动力为雷沃欧豹904 拖拉机，四轮驱动，发动机功率66.2 kW，标准牵引力21.3 kN，试验测试结果如表1。

表1 试验结果

试验结果表明：液体施肥机在试验过程中没有出现故障，运行平稳，施肥作业正常，证明该型机在理论和设计上是切实可行的[7]。根据施肥作业之后现场挖掘测量计算，各项参数指标均达到设计要求。

6 结论

目前，新疆特色林果业生产机械化程度较低[8]，虽然农机生产厂家研制相关样机种类较多，但真正用于批量生产的液体施肥机几乎没有。2KF-2.0 型果园开沟液体施肥机的研制，有效的减少了肥料浪费，实现了液体肥料的最大化利用，对发展新疆特色林果业有着积极的推动作用。