褚斌，吳愛兵，韓夢龍，李寒松，張宗超，趙峰

(1. 山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院，濟(jì)南市，250100； 2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，南京市，210014)

0 引言

我國為畜牧養(yǎng)殖大國，畜禽養(yǎng)殖每年產(chǎn)生38億t畜禽糞便，有效處理率卻不到50%[1]，各級政府十分重視畜禽養(yǎng)殖污染的治理工作，將畜禽糞便堆積發(fā)酵腐熟制作肥料用于還田，好處是臭氣較少，養(yǎng)分齊全，但氮、磷、鉀含量少，與化肥相比施用量大[2]，裝載、運送與撒施需大量人力、物力，勞動強(qiáng)度大，衛(wèi)生條件差。針對高含水率、多結(jié)塊的堆肥肥料，國內(nèi)目前沒有合適的撒肥設(shè)備，常規(guī)撒肥機(jī)針對顆粒肥料、粉末肥料等含水率低于30%的干性肥料設(shè)計[3]，對高含水率的畜禽糞便堆肥會造成堵料，目前仍以人工拋撒為主[4]，嚴(yán)重制約了畜禽糞污的有效利用，使得未處理的畜禽糞污給環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。

畜禽糞便簡易堆肥形成的有機(jī)肥，具有高含水率的特征，含水率約為30%～60%[5]，而且具有含水率不均衡的特點，堆肥的上部含水率低，呈塊狀，中下部含水率逐漸增高，底部甚至含水率超過80%[6-7]。已有的撒肥機(jī)，通過料斗裝料，撒肥機(jī)構(gòu)位于料斗后方或者側(cè)方前部1/4處，這就導(dǎo)致肥料在拋撒之前必須經(jīng)歷運送的過程，即從料斗前部輸送到后部，或者從一側(cè)輸送到另一側(cè)，對于含水率低于30%的肥料，肥料干燥，流動性好[8-10]，輸送過程沒有問題，可以正常撒施。而針對高含水率的肥料，由于水份較高，粘性較大，結(jié)塊較多[11-12]，現(xiàn)有撒肥機(jī)會造成堵塞，無法輸送，更無法完成后續(xù)的撒施作業(yè)。國外法國某公司生產(chǎn)的尾式拋撒和側(cè)式拋撒農(nóng)家肥拋撒機(jī)，具有絞龍式或液壓背推式輸肥裝置，立式或臥式拋撒裝置，可拋撒高含水率、高含雜率和多結(jié)塊農(nóng)家肥[13]。法國另一公司推出的農(nóng)家肥拋撒機(jī)配備垂直布置的拋撒轉(zhuǎn)軸，此類拋撒機(jī)可拋撒各種糞肥、農(nóng)家肥及沼渣[14]。但國外拋撒機(jī)械體積龐大、價格昂貴，國內(nèi)推廣難度較大[15]。

針對畜禽糞便堆漚有機(jī)肥的特性以及現(xiàn)有設(shè)備的缺陷，設(shè)計一種適用于高含水率、多結(jié)塊、高粘性肥料，可機(jī)械化上料，智能控制撒施量的撒肥機(jī)。并通過試驗選擇合理拋撒轉(zhuǎn)速、行走速度和拋撒角度，得出最小的施肥均勻變異系數(shù)和最大的撒肥幅寬。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

整機(jī)由物料拋撒裝置、牽引式底盤、液壓與傳動系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)組成。物料拋撒裝置主要包括肥料箱、破碎與混合機(jī)構(gòu)、拋撒機(jī)構(gòu)、自適應(yīng)撥料板機(jī)構(gòu)、料倉蓋角度調(diào)整機(jī)構(gòu)；液壓與傳動系統(tǒng)主要包括變量泵、液壓油箱、液壓馬達(dá)、變速箱等；控制系統(tǒng)主要包括Arduino控制模塊、料倉肥料監(jiān)測系統(tǒng)等。主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 用于畜禽糞便堆漚有機(jī)肥撒肥機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖Fig. 1 Structure diagram of organic fertilizer spreader for composting livestock manure1.液壓油箱 2.牽引裝置 3.變量泵 4.變速箱 5.液壓馬達(dá)6.彈性聯(lián)軸器 7.散熱器 8.拋撒機(jī)構(gòu) 9.肥料箱 10.底盤

1.2 工作原理

拖拉機(jī)的后動力輸出軸通過變速箱驅(qū)動變量泵，為液壓系統(tǒng)提供動力源，通過傳動系統(tǒng)將動力輸出到位于肥料箱內(nèi)部的拋撒裝置，通過旋轉(zhuǎn)將肥料拋撒出去。肥料箱頂部安裝有開啟角度可調(diào)的料倉蓋板，用于調(diào)整肥料的拋撒角度?？刂葡到y(tǒng)位于拖拉機(jī)駕駛室內(nèi)，駕駛員通過人機(jī)交互界面選擇撒肥參數(shù)，由電控系統(tǒng)聯(lián)動控制拋撒轉(zhuǎn)速和料倉蓋板開啟角度，達(dá)到拋撒轉(zhuǎn)速和拋撒角度動態(tài)可調(diào)的目的。畜禽糞便堆漚有機(jī)肥撒肥機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 畜禽糞便堆漚有機(jī)肥撒肥機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)Tab. 1 Main technical parameters of the organic fertilizer spreader for livestock manure composting

2 主要工作部件設(shè)計和參數(shù)確定

2.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計

液壓系統(tǒng)的動力來源是拖拉機(jī)后動力輸出軸[16]，它通過變速箱的增速與液壓泵連接，驅(qū)動液壓泵的旋轉(zhuǎn)，使液壓油箱中的液壓油產(chǎn)生壓力，液壓油通過比例控制閥組[17-19]，一路液壓油通過管路與液壓馬達(dá)連接，驅(qū)動液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，液壓馬達(dá)與主軸直連，以驅(qū)動拋撒機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)。另一路液壓油通過管路與調(diào)整機(jī)構(gòu)連接，通過控制液壓缸的伸縮長度調(diào)整料倉蓋板的開啟角度，實現(xiàn)對肥料拋撒速度和角度的雙重控制。

農(nóng)家肥含水率67.8%，容積密度ρ=515 kg/m3，摩擦角35.1°，休止角41.7°，摩擦系數(shù)μ=5.516[20-22]。本裝置設(shè)計撒肥效率η≥72 m3/h，轉(zhuǎn)軸設(shè)計最高轉(zhuǎn)速nmax=350 r/min，撒肥機(jī)料箱容積V=4.2 m3。

拋撒軸扭矩

M=(F摩+F重)D

式中:F摩——轉(zhuǎn)軸需克服的摩擦阻力；

F重——轉(zhuǎn)軸需克服的物料重力；

D——拋撒軸最大拋撒外徑，取設(shè)計值0.647 m。

計算得出拋撒軸扭矩M=824.8 N·m。

拋撒裝置所需功率

P拋=Mω=30 189 W

ω=2πnmax=36.6 rad/s

式中:ω——最大角速度。

2.1.1 液壓馬達(dá)的參數(shù)計算

液壓馬達(dá)排量

式中:ΔP——進(jìn)出口壓差。

初選系統(tǒng)壓力10 MPa，一般取回油背壓1 MPa，進(jìn)出口壓差按9 MPa計算。計算得出液壓馬達(dá)排量Vm=575.5 mL/r。

液壓馬達(dá)流量

qv=Vmnmax

計算得出液壓馬達(dá)流量qv=201.3 L/min。根據(jù)上述計算，選取JMDG3-450型柱塞馬達(dá)，工作壓力p1=14 MPa。

2.1.2 液壓缸的計算

活塞直徑

式中:A2——活塞作用面積，m2；

FL——液壓缸最大負(fù)載，N，此處負(fù)載為肥料箱蓋板，重量57 kg，即570 N；

Pmax——液壓缸最高工作壓力，MPa。

計算得出活塞直徑D2=8.31 mm，根據(jù)GB/T 2348—2018《流體傳動系統(tǒng)及元件缸徑及活塞桿直徑》，優(yōu)選D2=10 mm。

活塞桿直徑

根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊往復(fù)運動速比φ取1.46，計算得出活塞桿直徑d2=5 mm。

液壓缸無桿腔有效作用面積

有桿腔有效作用面積

液壓缸拉力

F=P3A4-P4A3

式中:P3——液壓缸工作腔壓力，14×106Pa；

P4——液壓缸背壓，1×106Pa。

計算得出液壓缸拉力F=624.86 N，符合設(shè)計要求。

液壓缸流量

q=vmaxA3

式中:vmax——活塞與缸體的最大相對速度，取0.05 m/s。

計算得出液壓缸流量q=0.235 L/min。

由于D2=10 mm，d2=5 mm的液壓缸需要定制，所以選用市面常見的小型液壓缸代替，型號40×25×150。

代入上述公式進(jìn)行校核計算，得出液壓缸拉力F=9 454 N>624.86 N，滿足設(shè)計需求，并計算出其所需的液壓缸液壓油流量q=3.768 L/min。

2.1.3 液壓泵的計算

液壓泵的工作壓力

Pp≥p1+p2+∑Δp

式中:p1——液壓馬達(dá)最大工作壓力，MPa；

p2——液壓缸最大工作壓力，MPa；

∑Δp——液壓泵與液壓執(zhí)行元件間的管路損失，按設(shè)計手冊初選為0.5 MPa。

計算得出p2=0.894 MPa，前文已知液壓馬達(dá)工作壓力p1=14 MPa，代入得出Pp≥15.394 MPa。

同時應(yīng)擴(kuò)大25%～60%選擇液壓泵的額定壓力[23-24]，即額定壓力為19.24～24.63 MPa。

液壓泵的流量

qv p≥K∑qvmax

式中:K——系統(tǒng)的泄漏系數(shù)[25]，一般取1.1～1.3；

∑qvmax——同時工作的執(zhí)行元件的最大總流量。

計算得出qv p≥225.5 L/min。

對應(yīng)的液壓泵排量

式中:nb——液壓泵工作轉(zhuǎn)速，r/min，按常用的1 500 r/min計算。

計算得出液壓泵排量Vb=150.3 mL/r。

液壓泵的驅(qū)動功率

式中:ηp——泵的總效率，一般取0.8。

計算得出pb=72.3 kW。經(jīng)查詢拖拉機(jī)相關(guān)參數(shù)，選擇東方紅LF1304型拖拉機(jī)作為撒肥機(jī)牽引機(jī)頭，其PTO輸出額定功率為77.2 kW，滿足液壓泵的驅(qū)動條件。

2.2 拋撒裝置設(shè)計

拋撒裝置包括多組與主軸螺栓連接的柔性甩料機(jī)構(gòu)，每組柔性甩料機(jī)構(gòu)均包括4個沿主軸周向均勻分布的環(huán)鏈組合，如圖2所示。相鄰環(huán)鏈之間的夾角為90°且相對設(shè)置的兩個環(huán)鏈位置錯開，不在同一平面內(nèi)。環(huán)鏈組合的一端通過螺栓組與主軸側(cè)面的固定板相連，環(huán)鏈組合的另一端通過螺栓組連接甩塊，環(huán)鏈周向外側(cè)套設(shè)有可沿環(huán)鏈移動的甩料板，甩料板可以在甩塊與主軸之間移動。甩塊通過模鍛制造，其表面焊接有2 mm的鋅基耐磨合金[26]。

圖2 拋撒裝置結(jié)構(gòu)簡圖Fig. 2 Structure diagram of spraying device1.甩塊 2.甩料板 3.環(huán)鏈組合 4.主軸

主軸靜止?fàn)顟B(tài)時，環(huán)鏈、甩塊、甩料板在重力作用下自然垂下。撒肥機(jī)裝滿肥料并啟動后，環(huán)鏈?zhǔn)紫壤@著主軸纏繞，在拋撒轉(zhuǎn)速逐漸提高的過程中，環(huán)鏈逐漸甩開伸展，直至伸展至最長狀態(tài)。在這個過程中，甩料板在環(huán)鏈上，隨著肥料負(fù)載力的變化自由移動，由于主軸上安裝有多組、多條環(huán)鏈，甩料板在移動的過程中，能夠?qū)⒏鱾€深度上的肥料拋撒出去，實現(xiàn)肥料均勻撒施的目的。

2.3 可變長度攪料板機(jī)構(gòu)設(shè)計

攪拌機(jī)構(gòu)由攪料板、平衡塊、安裝桿、彈簧、限位板和鎖緊板等組成。主軸兩端沿其徑向開設(shè)兩組十字型安裝槽，攪料板從中穿過，周向套設(shè)有可沿攪料板移動的平衡塊，它可以沿著攪料板在限位板和主軸之間移動。安裝桿的外側(cè)套設(shè)有彈簧，一端與主軸固定，另一端與鎖緊板相連，并可在期間進(jìn)行伸縮。在主軸靜止?fàn)顟B(tài)下，由于彈簧的作用，安裝桿受到沿主軸徑向且遠(yuǎn)離主軸中心的力，攪料板在主軸側(cè)面露出的長度最?。蝗龇受囇b滿肥料啟動時，此時攪料板與肥料接觸的面積最小，達(dá)到減小啟動負(fù)載，保護(hù)傳動機(jī)構(gòu)的目的。隨著拋撒轉(zhuǎn)速的提高，肥料也在不斷地拋出減少，攪料板的平衡塊受到遠(yuǎn)離主軸中心的離心力作用，會沿著攪料板向限位板方向移動，在這個過程中，彈簧被逐漸壓縮，攪料板伸出的長度逐漸增長，與肥料的接觸面積隨之增大，對肥料箱中的攪拌作用逐漸增強(qiáng)，直至攪料板達(dá)到最長伸出長度(圖3)。在整個撒肥過程中，實現(xiàn)了攪料板的伸出長度隨肥料的負(fù)載大小由短變長的自適應(yīng)變化，起到平衡負(fù)載，減輕傳動系統(tǒng)負(fù)荷，降低撒肥機(jī)配套動力源功率的目的。

(a) 伸長狀態(tài)(b) 收縮狀態(tài)

2.4 控制系統(tǒng)設(shè)計

控制系統(tǒng)包括中央控制器、人機(jī)交互模塊和視覺識別系統(tǒng)，其中中央控制器主要包括Arduino控制模塊和北斗導(dǎo)航模塊。中央控制器的輸入端與負(fù)載傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和視覺識別系統(tǒng)相連，中央控制器的輸出端連接電子節(jié)氣門和電磁閥。電磁閥組分別控制液壓馬達(dá)和液壓伸縮油缸。負(fù)載傳感器安裝于肥料箱和撒肥車車軸之間，實時測量肥料箱中的肥料減少量；轉(zhuǎn)速傳感器安裝于撒肥車車輪內(nèi)側(cè)，用于測量車輪旋轉(zhuǎn)速度。在人機(jī)交互模塊輸入預(yù)設(shè)撒肥量，負(fù)載傳感器獲取肥料變化數(shù)據(jù)，并傳輸至中央控制器；轉(zhuǎn)速傳感器收集車輪轉(zhuǎn)動速度信號，并傳輸至中央控制器，由其計算實際撒肥量、撒肥車實際行走速度；視覺識別系統(tǒng)識別出肥料落點邊界，并由中央控制器計算出拋撒距離。

1) Arduino控制模塊可以接收肥料報警傳感器信號，當(dāng)肥料剩余量不足時，會通過人機(jī)交互界面給予提醒。人機(jī)交互界面用于輸入撒肥參數(shù)，提示駕駛員行車路線、行車速度、肥料拋撒范圍以及肥料剩余量等信息。

2) 北斗導(dǎo)航模塊接收衛(wèi)星信號，并通過輔助駕駛系統(tǒng)的運算在人機(jī)交互界面上顯示出實際行駛路線和參考路線，同時測算出撒肥機(jī)的行進(jìn)速度，通過提示駕駛員調(diào)整行進(jìn)速度來控制每平方米的撒肥量，當(dāng)速度和行進(jìn)路線保持在合理區(qū)間時，即可完成預(yù)定參數(shù)的撒肥作業(yè)。

3) 人機(jī)交互模塊連接中央控制器，其包括觸摸屏、語音提示模塊。觸摸屏安裝于拖拉機(jī)操作室內(nèi)，能夠輸入預(yù)設(shè)值和實時顯示拋撒畫面。觸摸屏采用UART串口觸摸屏，中央控制器的型號為Arduino mega 2560。

4) 視覺識別系統(tǒng)用于檢測肥料拋撒的距離，安裝在肥料箱側(cè)板的頂端位置，安裝角度滿足既能觀測到肥料箱內(nèi)部，也能觀測到肥料拋撒出去的邊界。包括cmucam5(pixy)圖像傳感器、OpenMV3智能攝像頭和存儲卡。

撒肥控制系統(tǒng)的控制流程是：首先，通過觸摸屏輸入預(yù)設(shè)撒肥量L，預(yù)設(shè)撒肥量數(shù)值來自于對土地養(yǎng)分含量的測量；觸摸屏將數(shù)值信息傳輸?shù)街醒肟刂破鳎醒肟刂破鲗㈩A(yù)設(shè)值與存儲器中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，自動調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)啟動撒肥車；通過電子節(jié)氣門開度大小來控制撒肥車行進(jìn)速度，按照數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)控制主軸拋撒轉(zhuǎn)速和料倉蓋開啟角度。負(fù)載傳感器將肥料箱中肥料減少量數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)街醒肟刂破?，由中央控制器計算出撒肥速度K。視覺識別系統(tǒng)通過識別肥料拋撒邊緣的分界線，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂破鳎芍醒肟刂破饔嬎愠鰭伻鼍嚯xS。轉(zhuǎn)速傳感器測量車輪旋轉(zhuǎn)速度，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂破?，由中央控制器計算出撒肥車瞬時行進(jìn)速度Vi。

單位時間t內(nèi)的撒肥量

然后，將實際撒肥量與預(yù)設(shè)撒肥量對比。

1) 當(dāng)Lt

2) 當(dāng)Lt>L時，中央控制器發(fā)布指令降低拋撒轉(zhuǎn)速，增大料倉蓋開啟角度，提高撒肥車行進(jìn)速度，直至Lt=L時，中央控制器保持撒肥車在既有參數(shù)下運轉(zhuǎn)。

3) 當(dāng)Lt=L時，中央控制器不做指令調(diào)整。

其中，控制拋撒轉(zhuǎn)速的過程是：中央控制器控制電磁閥Ⅰ，從而控制液壓油流量，進(jìn)而控制與拋撒主軸直連的液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速。

控制拋撒距離的過程是：中央控制器控制電磁閥Ⅱ，從而控制液壓缸的伸縮，帶動料倉蓋繞支點旋轉(zhuǎn)，改變開啟角度，其直接影響肥料拋出的切線方向，因此可以改變肥料的拋撒距離。

撒肥車行進(jìn)速度的控制過程是：中央控制器控制拖拉機(jī)電子節(jié)氣門的開啟程度，即發(fā)動機(jī)的油氣進(jìn)入量，改變發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率，最終控制撒肥車的行進(jìn)速度。

視覺識別系統(tǒng)實時拍攝撒肥的畫面，視頻信號通過中央控制器的轉(zhuǎn)化，最終在人機(jī)交互模塊的觸摸屏上顯示出來，并在畫面中實時模擬顯示拋撒邊界線，便于駕駛員控制撒肥車行進(jìn)方向。如果撒肥邊界線偏離上一輪的撒肥邊界線過多，會觸發(fā)語音提示模塊報警，提醒駕駛員及時修正行進(jìn)方向，避免肥料漏撒或者重復(fù)撒施?？刂葡到y(tǒng)的工作流程如圖4所示。

圖4 撒肥控制系統(tǒng)工作流程Fig. 4 Work flow of the spreading control system

3 試驗與分析

3.1 試驗條件

在山東省濟(jì)南市濟(jì)陽區(qū)太平鎮(zhèn)進(jìn)行了畜禽糞便堆漚有機(jī)肥撒肥機(jī)的性能試驗，試驗物料為堆漚25 d后的牛糞，含水率為70.5%，容積密度為514.6 kg/m3，滑動摩擦角為30.1°，自然休止角為36.7°。動力源為88.2 kW 的福田雷沃拖拉機(jī)。試驗現(xiàn)場如圖5所示。

圖5 試驗現(xiàn)場Fig. 5 Test site

3.2 試驗參數(shù)

為確定撒肥機(jī)在滿足拋撒幅寬設(shè)計要求的前提下，施肥均勻度變異系數(shù)最小。選定拋撒轉(zhuǎn)速、拋撒機(jī)行走速度、料倉蓋開啟角度為試驗因素，以撒肥幅寬、均勻度變異系數(shù)CV為試驗指標(biāo)開展正交試驗。確定影響撒肥幅寬、均勻度變異系數(shù)主次因素和較優(yōu)組合，設(shè)計因素水平如表2所示。根據(jù)因素水平，選用L13(33)正交表。試驗方案與結(jié)果如表3所示。

表2 因素水平Tab. 2 Factor level

表3 試驗方案與試驗結(jié)果Tab. 3 Test plan and test results

通過正交因素水平試驗，對測得的原始數(shù)據(jù)利用Design-Expert 12.0.3.0軟件進(jìn)行方差分析，見表4、表5。

表4 均勻度變異系數(shù)方差分析Tab. 4 Coefficient of variance analysis of uniformity

表5 撒肥幅寬方差分析Tab. 5 Variance analysis of spreading width

由表4可知，因素A顯著性水平P=0.005 1<0.01，對撒肥均勻度變異系數(shù)影響高度顯著；因素B顯著性水平P=0.688 3>0.1，對撒肥均勻度變異系數(shù)影響不顯著；因素C顯著性水平P=0.046 3<0.05，對撒肥均勻度變異系數(shù)影響顯著。因素主次順序為A>C>B。同理，由表5可知，因素A顯著性水平P=0.001 2<0.01，對撒肥幅寬影響高度顯著；因素B和因素C顯著性水平P>0.1，對撒肥幅寬影響不顯著；對撒肥幅寬影響顯著性的因素主次順序為A>C>B。

3.3 響應(yīng)曲面分析

利用Design-Expert 12.0.3.0軟件進(jìn)行三因素對均勻度變異系數(shù)和撒肥幅寬影響的響應(yīng)曲面分析，如圖6、圖7所示。當(dāng)拋撒轉(zhuǎn)速一定時，均勻度變異系數(shù)隨拋撒角度增大呈小幅度減小后增加；當(dāng)拋撒角度一定時，均勻度變異系數(shù)隨拋撒轉(zhuǎn)速升高呈先減后增趨勢。當(dāng)拋撒轉(zhuǎn)速一定時，撒肥幅寬幾乎不隨撒肥機(jī)拋撒角度變化而變化；當(dāng)拋撒角度一定時，撒肥幅寬隨拋撒轉(zhuǎn)速的增大而增大。

為確定優(yōu)化試驗因素水平組合，對試驗指標(biāo)優(yōu)化求解，選取撒肥幅寬趨于最大，同時變異系數(shù)趨于最小時參數(shù)組合為最優(yōu)解。得到最佳因素組合，見表6。

圖6 拋撒角度、拋撒轉(zhuǎn)速兩因素對變異系數(shù)影響的響應(yīng)曲面Fig. 6 Response surface of the influence of and spindle speed on the coefficient of variation

圖7 拋撒角度、拋撒轉(zhuǎn)速兩因素對撒肥幅寬影響的響應(yīng)曲面Fig. 7 Response surface of the influence of throwing angle and spindle speed on the spreading width

表6 最佳優(yōu)化因素及指標(biāo)Tab. 6 Optimal optimization factors and indicators

為驗證優(yōu)化結(jié)果，取拋撒轉(zhuǎn)速305 r/min、行走速度4 km/h、拋撒角度20°進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果變異系數(shù)CV為26.8%，撒肥幅寬為5.2 m，與軟件優(yōu)化結(jié)果相近，并且達(dá)到了設(shè)計要求。

4 結(jié)論

1) 設(shè)計了一種適用于高含水率畜禽糞便堆漚有機(jī)肥的側(cè)向撒肥機(jī)，以均勻度變異系數(shù)和撒肥幅寬作為設(shè)計目標(biāo)，設(shè)計了以拖拉機(jī)PTO為動力來源、液壓變量無級調(diào)速系統(tǒng)、環(huán)鏈鞭打破碎機(jī)構(gòu)、浮動式甩塊拋撒機(jī)構(gòu)、自適應(yīng)負(fù)載的撥料板機(jī)構(gòu)，可有效對堆肥產(chǎn)生的結(jié)塊進(jìn)行破碎，并與含水率較高的肥料進(jìn)行充分混合，更佳的耐磨性、更長的使用壽命和更好的配件易換性。

2) 通過多因素水平正交試驗，設(shè)定拋撒轉(zhuǎn)速、施肥機(jī)行走速度、拋撒角度為試驗因素，分別以均勻度變異系數(shù)、撒肥幅寬為試驗指標(biāo)。方差和響應(yīng)面分析結(jié)果表明，對于均勻度變異系數(shù)和撒肥幅寬兩試驗指標(biāo)，影響因素主次順序為：拋撒轉(zhuǎn)速、拋撒角度、行走速度；最優(yōu)參數(shù)組合為：拋撒轉(zhuǎn)速305 r/min、行走速度4 km/h、拋撒角度20°；通過實際試驗驗證與軟件優(yōu)化結(jié)果相近，滿足畜禽糞便堆漚有機(jī)肥撒肥機(jī)的設(shè)計目標(biāo)要求。