固体有机肥撒肥机设计

李正仁

(黑龙江省农业机械工程科学研究院 牡丹江分院，黑龙江 牡丹江 157000)

0 引言

我国对黑土地保护越来越重视，在2017年中共中央国务院发布了《关于加强耕地保护和改进占补平衡的意见》[1]。2021年4月农业部、国家发改委、财政部、国土部、环保部、水利部6部委联合印发《东北黑土地保护规划纲要(2017—2030年)》[2]，提出了扩大有机肥施用，尤其要利用畜禽废弃物，增加土壤养分及有益菌群数量，促进土壤养分释放利用，推行保护性耕作。

施肥是为植物提供所需养分，并保持和提高土壤肥力的农业技术措施。农业生产过程中，土壤施肥是一个必不可少过程。

最早的施肥方式是人工施肥，人工施肥可以保证施肥均匀、可控性好，达到精准施肥目的，但是劳动强度大，工作效率低。随着农业技术的进步，市场上出现了自动撒肥车[3]，现有撒肥车一般是由拖拉机带动其工作，通过多组万向节将动力传到撒肥机构，进行撒肥作业，能够极大地节约劳动力、提高生产效率。但是，撒肥车的传动轴大多是采用通轴，由输入端链轮带动其转动，传动速比不稳定，降低了使用寿命、传动轴易变形，而且撒肥车车架直接焊接在一起，当肥料需要转运时，无法实现快速卸料，增加工作成本、降低工作效率。

针对以上问题，研制一种固体有机肥撒肥机，该机能够在完成肥料抛撒的同时，对肥料进行破碎，使肥料抛撒更均匀、更细碎，保持准确的传动比，传动速比稳定，肥料需要转运时，可以一次性快速卸料。具有结构新颖、合理、简单、作业故障少、作业效率高、作业质量好的特点。

1 总体结构和工作原理

1.1 总体结构

如图1所示，固体有机肥撒肥机主要包括牵引机架、固定板、机架总成、箱板总成、液压杆、转板销、地轮、抛撒辊总成等。

1.2 主要技术参数

箱体长度：4 100 mm；

箱体宽度：1 500 mm；

箱体高度：1 300 mm；

配套动力：73.55 kW(100马力) ；

载重量：8 000 kg；

最大容积：8 m3；

施肥量：7 500～15 000 kg·hm-2。

1.3 工作原理

撒肥机与73.55 kW(100马力)以上的拖拉机配套使用。机组工作时，首先将固体有机肥运装到撒肥机箱体内部，将箱体后尾板向上折叠并用螺栓固定，方便撒肥作业，启动拖拉机，撒肥机的动力由拖拉机动力输出轴提供，通过万向节将动力传到撒肥机各传动部件，刮板总成以传送带方式工作，刮板总成不断将肥料向箱体末端运送，直到与抛撒辊接触，抛撒辊将块状肥料打碎，均匀抛撒出去，从而完成撒肥过程。

当肥料需要转运时，可以一次性快速卸料，不需要使用转运车辆，一机多用，提高工作效率，降低人工费用，节省劳动力。

2 动力传递系统设计

如图2所示，动力传递系统主要包括动力输入轴、上链轮、下链轮 、传动轴 、双链轮、万向节、箱体、抛撒辊总成 、变速箱 、异形链轮轴、异形链轮和刮板总成等。撒肥机工作时，拖拉机动力输出轴为撒肥机提供动力，通过万向节将动力传到撒肥机输入轴，输入轴固定安装在机架总成上，上链轮固定在输入轴上，上链轮通过链条将动力传给下链轮，下链轮带动下方传动轴转动，下传动轴分两段，两段传动轴之间通过双排链连接，传动轴通过万向节带动箱体转动、换向，箱体带动抛撒辊总成转动，箱体与抛撒辊总成通过双排链连接，抛撒辊总成带动变速箱工作，经变速箱变速后，带动异形链轮轴转动，异形链轮轴带动异形链轮转动，异形链轮通过链条带动整个刮板总成工作，刮板总成不断将肥料运送到箱体末端，抛撒辊总成能够将块状肥料打碎，均匀的抛撒出去，从而完成撒肥过程。

1.动力输入轴；2.上链轮；3.下链轮；4.传动轴；5.双链轮；6.万向节；7.箱体；8.抛撒辊总成；9.变速箱；10.异形链轮轴；11.异形链轮；12.刮板总成图2 动力传动示意图

3 主要工作部件设计

3.1 箱板设计

如图3所示，根据该机正常工作时的撒肥速度设计箱板，与撒肥速度相匹配，保证固体有机肥输送的连续性，便于固体有机肥快速装卸，设计箱板内部宽度B=1 500 mm，高度H=1 300 mm，根据设计需求，最终确定箱板的体积为8 m3。该机在撒肥作业时，后箱板末端沿着合页处向上折叠，并用螺栓固定。

图3 后箱板尺寸设计图

3.2 机架总成、刮板总成设计

机架是本机的重要组成部分，主要起到运输、承载、卸料的作用。在牵引架上安装机架总成，机架总成与牵引架焊接在一起，在机架总成上面安装箱板总成，箱板总成靠近输入轴端通过固定板固定，固定板一端通过螺栓固定在机架总成上，另一端通过螺栓固定在箱板总成上。

如图4、图5所示， 刮板总成由刮板焊合和不锈钢链条组成，数个刮板焊合焊接在异形不锈钢链条上，在箱体底部形成链板输送装置，链板输送装置下方有钢板托板，用于运输箱板内部固体有机肥至抛撒辊。

1.不锈钢链条；2.刮板焊合图4 刮板总成

图5 不锈钢链条

如图5所示，考虑到固体有机肥物理特性、腐蚀性等因素，设计链条为不锈钢链条，直径D=10.16 mm，高度W=34.78 mm,长度L=44.86 mm。固体物料输送效率应与抛撒辊抛撒速度相匹配，即输送物料效率应该不小于抛撒效率。

3.3 快速卸料装置总成

如图6所示，快速卸料装置设计时应考虑道路不平、物料撒落，并且做到卸料就位准确、迅速、操作省力等问题。快速卸料装置总成由举升液压缸、转耳、液压杆、转板销等组成。举升液压缸位置选择十分重要，直接决定卸料省力程度，本设计是以转板销为中心，举升液压缸在以转板销为中心的圆形轨道上实现举升运动。

1.举升液压缸；2.转耳；3.液压杆；4.转板销图6 快速卸料装置

需要卸料作业时，首先打开液压杆控制阀，液压杆将后箱板撑起，后箱板绕着转耳打开一定角度(角度可以在20°～60°之间调整)，利于快速卸料。发动机通过变速器、液压泵，高压油经分配阀、油管进入举升液压缸，推动活塞杆，举升液压缸推起箱板，同时箱板绕着转板销转动，实现快速卸料。

3.4 抛撒辊总成

如图7所示，抛撒辊总成是固体有机肥撒肥机主要执行部分，这部分设计直接影响肥料抛撒均匀、细碎程度。抛撒辊总成主要包括：抛撒辊、叶片。抛撒辊上部叶片采用仿搅龙式双螺旋排列，这种排列方式能够使肥料抛撒更均匀、细碎，而且便于维修拆卸。

1.叶片；2.中间叶片；3.抛撒辊图7 抛撒辊总成

撒肥机工作时，抛撒辊上部的叶片绕着轴心线高速旋转，在离心力和叶片与固体有机肥之间摩擦力作用下，将肥料打碎，随后在抛撒出去，达到所要幅宽。

4 结论

该固体有机肥撒肥机解决了目前国内固体有机肥撒肥机传动轴易变形、传动速比不稳定、使用寿命短、工作效率低且不能快速完成卸料等问题。该机肥料抛撒均匀、细碎，作业质量好；箱板总成、动力传递系统、抛撒辊总成均可拆卸。冬天农户不需要撒肥时，可以将本机动力传递系统、抛撒辊总成拆下，当做运粮车使用，且设计有快速卸料装置，一机两用，为农户节省资金。