董和銀 ，張 濤 ，滕 翔 ，范國強 ※，王延國 ，韓 見 ，陳丙龍

（1.泰安意美特機械有限公司，山東 新泰 271215；2.山東農業(yè)大學機械與電子工程學院；3.山東省園藝機械與裝備實驗室）

0 引言

目前農業(yè)的施肥還是基本處于全人工狀態(tài)，勞動強度大、效率低、成本高不利于農業(yè)的發(fā)展。液態(tài)有機肥具有營養(yǎng)全面、易被植物吸收、安全、無公害等優(yōu)點，受到越來越多的關注。尤其是我國畜牧養(yǎng)殖業(yè)已經居世界首位，每年會產生幾十億噸的糞污。我國絕大多數規(guī)模化養(yǎng)殖場缺乏必要的污染防治設備和措施，產生的糞污基本上未得到及時處理，大量未經處理的糞污對地下水、土壤和大氣環(huán)境造成較大危害，成為重要水源、江河和湖泊富營養(yǎng)化的主要原因，同時也會對畜牧業(yè)本身和人類健康造成巨大威脅[1-3]。將液態(tài)有機肥施用到農田中，不但能夠提高土壤生物活性、改善土壤結構、增加土壤養(yǎng)分，還能提高農作物的產量和質量，有效地保護環(huán)境。近年來，我國已經把液態(tài)有機肥的施用列為重點發(fā)展規(guī)劃，農業(yè)部已經將液態(tài)肥料的使用列為我國農業(yè)領域重點推廣項目[4]。針對以上問題，泰安意美特機械有限公司與山東農業(yè)大學機電學院聯合研制了9YPE-10型液態(tài)肥撒播機，既可以實現機械化施肥又能發(fā)揮液態(tài)肥料的優(yōu)點。

1 機型結構及工作原理

1.1 整機結構

圖1 整機結構示意

液態(tài)肥撒播機主要由輸肥機構、拋撒機構、傳動系統(tǒng)、行走系統(tǒng)幾部分組成，如圖1。

1.2 工作原理

液態(tài)肥撒播機通過懸掛裝置與拖拉機相連接，完成整車的行走功能；拖拉機的傳動系統(tǒng)通過萬向聯軸器與車體前部的真空泵相連，將動力輸送給真空泵，真空泵根據拖拉輸出動力的方向來調整真空泵管內氣體的流動方向，然后經過空氣過濾器，最后通過通氣口作用到罐體內，進而改變罐體內的壓強。填充肥料時利用真空泵將降低罐體內的壓強，然后控制罐體兩側進料口上的液壓缸將下接管管口沒入液態(tài)肥料中，打開進料口閥門，利用罐體內部與罐體外部的壓強差把肥料“吸”入罐體內部，當罐體內肥料充滿時關閉進料口；當增加罐體內的壓強時，打開噴灑裝置，液態(tài)肥料通過噴頭噴灑出罐體，此時拖拉機拖動車體行走，進而將液態(tài)肥料均勻的噴灑到田地中，完成施肥。

2 主要技術設計與創(chuàng)新

2.1 技術難點

（1）通氣口外部連接的結構如果密封不及時就會發(fā)生氣體泄露，影響工作效果，也會增加油耗。

（2）要保證均勻施肥必須把噴嘴流量控制在一定范圍內，防止因施肥過多或不足影響農作物生長。要解決這個問題就要保證罐體內壓強恒定，且要保證噴嘴流暢，不發(fā)生堵塞。

（3）整車行走速度要與噴嘴流量相適應，控制施肥量在合理范圍內。車速基本恒定，保證施肥效果。

2.2 技術特點

2.2.1 拖拉機牽引及傳動

整機由拖拉機牽引作業(yè)，如圖2，拖拉機有動力強勁、性能穩(wěn)定等優(yōu)點[2]，車體與拖拉機后懸掛裝置連接在一起，可以在180°內轉動，方便調整方向。整車行走時依靠拖拉機牽引車體完成前進和后退的功能。拖拉機動力輸出裝置與萬向軸連接，萬向軸與真空泵連接，將拖拉機動力傳送到真空泵，使真空泵工作。通過改變拖拉機動力輸出裝置的旋轉方向，進而改變真空泵氣體的流動方向，實現罐體內增壓或降壓的目的。

圖2 整機牽引圖

2.2.2 真空泵及防溢閥

當拖拉機的動力供給真空泵，真空泵開始工作。真空泵外接兩個防溢閥，初級防溢閥的作用是：防止罐體內的液體因車體搖晃等原因進入送氣管中；次級防溢閥的作用是：可以將流出液體留在其底部，防止液體流入真空泵影響其工作。

2.2.3 罐體

罐體采用6 mm厚鋼板，應用氣體保護焊接技術，密封性良好，能承受較高的壓力。罐體上部有通氣口，通過通氣管與真空泵相連；頂部有壓力泄壓閥，在罐體內壓力過大或不工作時可以打開閥門釋放氣體，減小罐體內的壓力，提高使用壽命。

2.2.4 電磁閥

通過電磁閥控制油缸的伸縮，進而控制罐體的升降和閥門的開閉。

2.2.5 噴灑裝置

噴嘴接于罐體后部，形狀為錐形，可以增加噴灑速度。噴嘴口上下各有一塊鋼板，上部鋼板的作用是防止液體飛濺，噴嘴噴出的水柱射到下部鋼板，以扇形面撒播到田中。

2.3 技術創(chuàng)新及特點

（1）實現了液態(tài)肥撒播的機械化；

（2）罐體上外接透明塑料管，可以清楚的看到罐體內部肥料的剩余情況；

（3）罐體兩側都有進料口，不用因單側進料口方向不合適而增加工作量；

（4）噴頭與鋼板結合可形成扇形頁面，既保證了噴灑的均勻性又簡化了構造，提高了性價比；

（5）后部殘渣排放口可將殘渣排出，不會影響罐體的容量和減少噴頭阻塞的發(fā)生；

3 主要技術參數及試驗

3.1 主要技術參數

3.2 試制與試驗

9YPF-10液態(tài)肥撒播機結構緊湊，經過設計、制圖、生產等環(huán)節(jié)制作完成。在試制過程中，按照零件生產工藝進行分類，進過切割、折彎、焊接安裝等步驟完成樣機制作。

2018年10月，在泰安市新泰市的有關領導現場指導下進行了第一次實地試驗，作業(yè)面積達3 hm2，作業(yè)效率為1.5～3 hm2/h，效果良好。在做了進一步的完善后，2019年5月，公司又做了第二次試驗，試驗后的各項指標均達到預期要求。

4 結論

針對當前液態(tài)肥撒播缺乏專用機械的現狀，研制了9YPE-10型液態(tài)肥撒播機，實現了液態(tài)肥撒播的機械化作業(yè)。該機由拖拉機牽引作業(yè)，采用真空泵作為動力源，實現液態(tài)肥的吸取和撒播。該機機械化程度高，作業(yè)效率為1.5～3 hm2/h，極大地降低勞動力的投入，作業(yè)效果良好，具有廣闊的應用前景。