馬巍　劉文亮　姜彩宇

摘要：針對(duì)中國(guó)目前農(nóng)家有機(jī)肥仍采用傳統(tǒng)式的人力撒施，缺少合適的撒施機(jī)械問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種小型施肥旋耕聯(lián)合作業(yè)機(jī)。該機(jī)在田間萬(wàn)能管理機(jī)旋耕的基礎(chǔ)上增加了追肥部分，在施完肥后，馬上旋耕，保證有機(jī)肥及時(shí)跟土壤攪拌混合，減少肥效損失。通過(guò)對(duì)帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、減速器的選擇、肥箱及轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)計(jì)、零部件的設(shè)計(jì)驗(yàn)證總體設(shè)計(jì)方案，確定了整機(jī)結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：小型施肥旋耕聯(lián)合作業(yè)機(jī)；有機(jī)肥；均勻度；驗(yàn)證

中圖分類號(hào)：S224.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）11-2135-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.11.036

Abstract： In order to solve the problem which farm manure is still using the traditional type of human applicator in China and the lack of suitable mechanical spreader， we designed and calculated small fertilizer rotary cultivator. It added additional fertilizer structure on the basis of field management. After applying fertilizer， cultivated land immediately. It ensure that the organic fertilizer and soil mixing in time. We determined the whole structure， through the design and calculation of belt transmission， the choice of the reducer， fertilizer box and rotary table structural design.

Key words： small fertilizer rotary cultivator；organic fertilizer；uniformity；digital design

中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年由于各種畜禽糞便和農(nóng)作物秸稈產(chǎn)生有機(jī)固體廢棄物達(dá)30多億t，體積龐大，人工處理方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力[1，2]。大量的有機(jī)固體廢棄物若沒(méi)有及時(shí)處理和合理利用，日積月累，就會(huì)造成生態(tài)環(huán)境污染，所以本研究根據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)種植以個(gè)體種植戶為主的國(guó)情設(shè)計(jì)了一種小型施肥旋耕聯(lián)合作業(yè)機(jī)，將這些有機(jī)固體廢棄物再生利用，改良土壤，以期提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。

1 總體設(shè)計(jì)方案

機(jī)體框架采用角鋼、方鋼焊合?？紤]到傳動(dòng)比較大且需要將動(dòng)力轉(zhuǎn)換90 °，減速器采用蝸輪蝸桿式，盡量減小減速器的外形尺寸。甩盤(pán)采用聚氯乙烯，圓盤(pán)與立軸安裝要有剛性套筒加強(qiáng)強(qiáng)度。肥箱采用鋼板焊接，框架多采用角鋼焊接（圖1、表1）。

工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)變速箱后將動(dòng)力由帶傳動(dòng)到蝸輪蝸桿減速機(jī)，經(jīng)減速后帶動(dòng)蝸輪蝸桿減速箱立軸上的圓盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)，將肥料均勻撒在待耕田間。同時(shí)，動(dòng)力經(jīng)變速箱后同時(shí)經(jīng)一級(jí)減速器減速后驅(qū)動(dòng)旋耕機(jī)，將剛剛?cè)鍪┻^(guò)的肥料充分地?cái)嚢?，?shí)現(xiàn)一次性完成肥料深施和機(jī)械旋耕聯(lián)合作業(yè)的目的。

2 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

2.1 帶輪的設(shè)計(jì)

為便于計(jì)算和減小不利的因素，從發(fā)動(dòng)機(jī)往后依次定為：帶輪Ⅰ、帶輪Ⅱ和帶輪Ⅲ，且外徑相等。轉(zhuǎn)盤(pán)所需基本功率p=0.05 kW，轉(zhuǎn)盤(pán)直徑d=300 mm，蝸桿蝸輪傳動(dòng)效率為80%，軸承損失功率為1%。

根據(jù)具體工況所匹配得到帶Ⅱ的基本數(shù)據(jù)為普通V帶Z型，帶Ⅱ的參數(shù)見(jiàn)表2。

由p3

帶輪設(shè)計(jì)：為便于帶的匹配，帶輪的各個(gè)參數(shù)采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)制定，帶輪按標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)，帶輪Ⅲ的參數(shù)見(jiàn)表3。

2.3 帶的應(yīng)力分析

帶的傳動(dòng)過(guò)程中應(yīng)力有以下幾種：

4 肥箱及轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)計(jì)

4.1 施肥旋耕機(jī)肥箱設(shè)計(jì)與理論分析

影響肥箱下料的因素包括肥箱的形狀（根據(jù)加工的方便選擇方形）、肥箱傾角大小、肥料的粒度、開(kāi)口位置（偏口的中心多遠(yuǎn)）、開(kāi)口尺寸、肥料的摩擦角（內(nèi)摩擦角和壁面摩擦角）[12，13]。

4.2 轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)計(jì)

綜合考慮作業(yè)機(jī)形體裝配尺寸大小、功能發(fā)揮以及肥的撒施效果，初定轉(zhuǎn)盤(pán)的直徑為D=0.3 m，肥的撒施寬度范圍在0.3～1.4 m。撒施高度h=50 cm。

4.3 轉(zhuǎn)速范圍的確定

5 性能試驗(yàn)及分析

為了檢驗(yàn)小型施肥旋耕聯(lián)合作業(yè)機(jī)的作業(yè)性能，在查閱資料和前期試驗(yàn)的基礎(chǔ)上選取有機(jī)肥的含水率、轉(zhuǎn)速、葉片組1直徑、葉片組2直徑4個(gè)影響因素，采用正交試驗(yàn)的方法對(duì)以上各參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，試驗(yàn)過(guò)程采取在小型施肥旋耕聯(lián)合作業(yè)機(jī)肥箱周?chē)鶆虿贾?個(gè)小盒，通過(guò)測(cè)量撒施機(jī)同一工作過(guò)程中小盒有機(jī)肥的質(zhì)量，取平均偏差作為正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析影響撒施機(jī)性能的主次因素[14，15]（圖3）。根據(jù)各因素對(duì)小型施肥旋耕聯(lián)合作業(yè)機(jī)撒施均勻性的影響，繪制各因素的效應(yīng)曲線[14，15]，見(jiàn)圖4。

從圖4可以看出，葉片的偏心距離對(duì)小型施肥旋耕聯(lián)合作業(yè)機(jī)撒施均勻性的影響很大，而轉(zhuǎn)速影響作用最小。各因素影響作用大小的排列順序：第二組葉片偏心距離、有機(jī)肥含水率、第一組葉片偏心距離、水平圓盤(pán)轉(zhuǎn)速。

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