温室大棚自走式电动撒肥机的设计与试验.pdf

0 引言 近年来 山西省温室大棚种植面积逐步增大 特别是随着农村产业结构的调整 以日光温室为主 导的设施蔬菜发展更是迅猛 在增加农民收入 增 加蔬菜产品花色品种 提高人民生活水平方面发挥 了积极的作用 施肥作为农业生产中的关键作业环 节 直接影响到蔬菜种植的品质及产量 目前 山 西省设施大棚中农家肥撒施过程主要是依靠人工完 成 劳动强度大 作业效率低下 撒肥不均匀 人 工费占据前期费用很大比例 从而加大了种植成本 此外 在设施大棚这个 封闭 空间的环境下作业 进一步增加了人工操作的难度 针对相关设备的严 重缺乏 我们根据广大农民的迫切需求 研制出一 款适用于温室大棚撒肥作业的自走式电动撒肥机 并进行试验研究和性能优化 以满足高效稳定的撒 肥作业要求 1 整机结构与技术要求 该温室大棚自走式电动撒肥机主要由驱动系统 输肥系统 撒肥系统3个部分组成 为减少尾气排 放对棚内空气的污染 驱动系统采用电机驱动 肥 箱装在机架上部 在肥箱末端设有出料口 由肥箱 底部的输肥链板将肥料输送到出料口 出料口处设 有排肥量调节装置 通过电控方式自动调节排肥量 撒肥机驱动系统由电机驱动 撒肥驱动装置固定在 机架底部支撑板上 包括动力输入箱 撒肥齿轮箱 2个 撒肥盘分别装在撒肥齿箱垂直传动轴上 该温室大棚自走式电动撒肥机结构见图1 温室大棚自走式电动撒肥机进行作业时 输肥 装置带动肥料向后输送 在输送末端通过挡板控制 肥量 然后 喂入撒肥装置通过高速旋转的圆盘将 肥料均匀抛撒 该机的优点是可通过挡板对肥量进 行精确控制 可以实现对撒肥幅宽的有效控制 改 善撒肥过程有机肥堆积的现状 温室大棚自走式电动撒肥机的主要技术参数 配套电机功率为3 kW 撒肥幅宽为6 8 m 肥箱 容量为700 kg 撒肥盘数量为2个 撒肥盘直径为 560 mm 作业效率为5 8 hm 2 h 2 传动系统设计 撒肥盘传动结构见图2 为了保证撒肥的均匀 性 抛撒系统采用同轴传动 抛肥系统驱动装置采 用3个传动齿箱 并列安装在机架底部 中间传动 箱为动力输入齿箱 两边传动箱为抛撒传动齿箱 传动齿箱内分别装有相互啮合的1对锥齿轮 中间 传动箱的动力输入轴与驱动电机经减速机减速后由 联轴器连接 通过齿箱内锥齿轮的啮合 将动力传 给水平传动轴 水平传动轴两端有锥度相反的锥齿 轮 分别驱动撒肥传动齿箱中垂直传动轴旋转 从 而保证左右撒肥盘的转速相同 温室大棚自走式电动撒肥机的设计与试验 左 鹏 摘要 为解决目前温室大棚撒肥作业过程中农民劳动强度大 作业效率低 撒肥不均匀的问 题 设计了一款温室大棚自走式电动撒肥机 介绍了该机的整机结构和技术要求 阐述了该机的 传动系统设计 主要部件设计以及整机性能试验情况 指出了该设计为温室大棚机械化作业提供 了一种新的技术装备 具有广阔的应用前景 关键词 温室大棚 撒肥盘 输肥链 电动 DOI 10 3969 J ISSN 1673 632X 2019 01 001 中图分类号 S220 2 文献标识码 A 图1 温室大棚自走式电动撒肥机结构 1 肥箱 2 刮肥板 3 输肥链板 4 撒肥盘 5 车架 1 5 2 3 4 图2 撒肥盘传动结构 本栏编辑 席尚明 XUE SHU JIAO LIU 学术 交流 65 撒肥盘转速大小直接影响撒肥幅宽 在其他条 件相同的情况下 撒肥盘转速越快 撒肥幅宽越大 根据经验总结 540 r min 转速是撒肥盘的极限转 速 超出540 r min撒肥幅宽变化不大 因此 本设 计中抛撒机构驱动电机额定转速选取 3 000 r min 减速机减速比选取5 1 3 主要部件设计 3 1 撒肥盘结构设计 撒肥盘结构是决定撒肥幅宽和撒肥均匀性的重 要因素 撒肥盘由撒肥圆盘和安装在圆盘上的推肥 板组成 见图3 撒肥圆盘直径大小不同 肥料颗 粒落在地面上的位置就不同 参考文献资料和应用 实践表明 撒肥盘直径范围为 500 600 mm 离地 高度为800 mm 1 000 mm最佳 本设计撒肥盘直径 选取560 mm 撒肥圆盘结构采用倒锥形 以增大撒 肥幅宽 减少肥料在撒肥盘上的弹落损失 推肥板 在撒肥圆盘的布置角度有负角度 径向 正角度3 种安装形式 见图3 肥料落在撒肥盘上 被以一定速度旋转的推肥 板撞击并推到撒肥盘边缘 最后以一定速度被抛出 假设推肥板分别以0 布置时 肥料 颗粒被抛出速度为V 0 V V 表示 通过速度分 析 绝对速度分别为 V 0 V w 2 V u 2 姨 V V w cos 2 V w sin V u 2 姨 V V w cos 2 V u V w sin 2 姨 式中 V w 为相对速度 与推肥板相切 V u 为传 送速度 与撒肥盘边缘相切 由式 式 式 分析可得 肥料抛离倾斜 安装呈负角度的推肥板的速度小于推肥板径向安装 时的速度 撒肥幅宽较小 肥料抛离倾斜安装呈正 角度的推肥板的速度大于径向安装时的速度 撒肥 幅宽变大 但需要更大的输入动力 因此 为了提 高整机的工作性能 撒肥盘推肥板采用径对称向安 装方式 见图4 3 2 肥箱设计 根据实际施肥工作要求 同时为了减小车身体 积 设计肥箱装载容量为700 kg 体积约为 1 m 3 为了保证肥料有效输送到肥箱末端 在肥箱底部设 计有输肥装置 主要由动力输入轴 主动链轮 链 条 埋刮板等组成 埋刮板均匀焊接在两链条之间 目的是让肥料更加顺畅地喂入到抛肥装置 其主要 工作过程是电机将动力通过动力输入轴 将动力经 从动轴 链轮配合作用带动肥料沿链条转动方向向 前转动 见图5 4 整机性能试验 试验场地为山西农机新技术服务中心晋中试验 示范基地院内水泥地 地面较平整 坡度不大于 3 肥料采用当地农民温室大棚施肥所使用的农家 有机肥 将310 mm 225 mm 40 mm的料盘均 匀摆放在试验地面 料盘横向间距为100 mm 纵向 间距为400 mm 撒肥机前进速度为1 5 m s 通过 测量机器行走过程中肥料盘中落入的肥料质量 分 析所有肥料盘中有机肥的分布情况 试验结果见表 1 试验结果表明 撒肥机施肥量偏差为6 7 总 排肥料量稳定性变异系数为5 5 施肥均匀性变异 系数为18 作业效率为6 2 hm 2 h 作业幅宽6 m 综合性能达到预期设计要求 图3 推肥板布置形式 图4 撒肥盘 图5 输肥链板 1 从动链轮 2 输肥链条 3 主动链轮 4 埋刮板 1 2 3 4 试验项目 单位 试验结果 技术要求 撒肥盘转速 r min 537 542 540 5 作业效率 hm 2 h 6 2 5 8 撒肥幅宽 m 6 6 8 施肥量偏差 6 7 15 总排肥量稳定性变异系数 5 5 7 8 施肥均匀性变异系数 18 40 表1 撒肥机撒肥试验结果 本栏编辑 席尚明 学术 交流 X UE SHU JIAO LIU 66 END 本栏编辑 席尚明 5 结论 该温室大棚自走式电动撒肥机采用电机驱动技 术 双圆盘离心式撒肥结构 再配套动力可进行温 室大棚施肥作业 转弯灵活 可以实现在6 8 m幅 宽内均匀施肥 可进行农家有机肥抛撒 也可实现 颗粒肥抛撒作业 该撒肥机在输肥装置与撒肥装置 的协调工作下能将肥料连续 均匀地抛撒在地面 不仅在一定程度上高效地解决了废弃物堆积环 境 污染等问题 而且可以有效地改良土壤 为作物生 长提供养分 机具结构简单 紧凑 调整方便 使 用稳定可靠 是一种新型的均匀撒肥的大棚专用撒 肥机具 参考文献 1 李秋国 张秀平 有机肥撒施机撒肥装置的研究 J 河北农机 2014 2 34 35 2 韩冰 刘斐 慕军营 等 一种果园挖坑施肥机构设计 J 农机化研究 2015 37 3 123 125 3 秦朝民 刘君辉 离心式撒肥机撒肥部件研究设计 J 农机化研究 2006 10 100 102 4 吴辉 圆盘式施肥机抛撒试验系统开发与撒肥规 律研究 D 保定 河北农业大学 2007 5 中华人民共合国质量监督检验检疫总局 中国国 家标准化委员会 GB T20346 1 2006 施肥机械试验 方法第1部分 全幅宽施肥机 S 北京 中国标准出版 社 2006 作者单位 山西农机新技术服务中心 随着农业机械购置补贴及农产品产地初加工设 施补助范围的逐年扩大和力度的逐年增加 这2项 工作已成为落实党中央国务院强农惠农政策的重要 内容 青海省农产品产地初加工烘干设施补助政策 全部在海西州枸杞主产区实施 海西州枸杞干果总 产量已达7 8万t 枸杞烘干设施600余座 枸杞烘 干能力严重不足 还需加大建设力度 海西州格尔 木市 德令哈市 都兰县 乌兰县为改善农产品产 地初加工枸杞烘干设施条件 提高枸杞干果产品质 量 按照技术方案的要求认真组织落实了农产品产 地初加工烘干设施补助政策 1 基本情况 海西州将有机枸杞产业作为资源节约 农牧民 增收 生态改善 绿色发展的优势产业进行重点培 育 枸杞产业已成为全州农牧业经济稳步发展 支 撑农牧民增收致富的重要产业之一 目前 海西州 枸杞种植面积50万亩 1亩约等于0 067 hm 2 是 全国第二大产区 枸杞采果期面积近45万亩 盛果 期面积41万亩 产值达21 6亿元 有机枸杞种植 基地已通过欧盟 ECOCERT 德国 BCS 色瑞斯 CERES 等国际知名认证机构认证的企业 专业合 作组织26家 有机枸杞丰产期面积7万亩 平均产 量为120 kg 亩 总产量约8 000 t 成为全国唯一的 有机枸杞规模连片的生产基地 连续4年位列全省 农产品出口首位 格尔木市枸杞总面积达7 9万亩 枸杞干果总 产达1万t 枸杞产业产值达4亿元 建成标准化生 产基地1万亩 绿色食品枸杞认证面积达到1 5万 亩 全年出口枸杞281 t 实施枸杞标准化生产补助 项目 建设枸杞标准化生产基地3万亩 印发 枸 杞标准化生产手册 通过开展枸杞病虫害统防统 治 提高土壤有机质 减少化肥使用 全面提升枸 杞产品质量安全水平及品质 同时 争取实施农机 购置补贴及农产品初加工补助政策 对枸杞田间管 理和后期制干进行政策性扶持 新增枸杞烘干设施 154座 枸杞鲜果烘干加工能力增加1 2万t 进一 步增强枸杞产业发展后劲 格尔木市坚持以合作社申报优先 农户连片建 设优先 枸杞密集区乡镇优先的原则 积极谋划实 枸杞绿色环保机械化烘干设施建设的探讨 赵凤勇 摘要 介绍了青海省格尔木市枸杞烘干设施补助政策落实情况 主要做法和采取的重要措 施 探讨枸杞绿色环保机械化烘干设施建设补助政策技术方案的修改建议 关键词 枸杞烘干设施 补助 政策 实践 建议 DOI 10 3969 J ISSN 1673 632X 2019 01 002 中图分类号 S226 6 文献标识码 A XUE SHU JIAO LIU 学术 交流 67