卧式有机肥撒施机改进设计与试验

doi:10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2024.09.011

摘要/Abstract

摘要：

常作为基肥的固态有机肥，具有施用量大、流动性差、易结拱等特点，采用卧式有机肥撒施机施肥，存在输肥功耗大、施肥均匀性差等问题。对卧式有机肥撒施机进行改进设计，在肥料出口处增设钉齿式输肥破碎辊、减压挡板和撞击导板，以减小输肥功耗提高施肥均匀性。对卧式有机肥撒施机改进前后的输肥功耗进行理论计算与对比分析，结果表明：改进前完成一次抛撒作业链板输肥功耗为 2. 57×105 J，改进后完成一次抛撒作业输肥功耗为 2. 05×105 J，输肥功耗可降低 20. 23%。运用 EDEM软件，以输肥破碎辊钉齿排数、输肥破碎辊转速、肥量调节板开度为试验因素，抛撒均匀性横向变异系数为评价指标，进行单因素试验与响应面试验；运用 Design-Expert 8. 0. 6软件对试验结果进行参数优化，并对优化后的参数进行验证试验。结果表明：输肥破碎辊钉齿排数为 7排、输肥破碎辊转速为 147 r/min、肥量调节板开度 226 mm时，抛撒均匀性横向变异系数为 14. 04%，试验结果与仿真结果基本一致。研究结果为卧式有机肥撒施机的结构和性能优化提供参考。

关键词: 施肥机械, 有机肥, 变异系数, 抛撒均匀性

Abstract:

The solid organic fertilizer，which is often used as base fertilizer，is characterized by large application amounts， poor mobility，easy arching，etc. When fertilizer is applied by a horizontal organic fertilizer spreader，there are problems such as high power consumption of fertilizer delivery and poor uniformity of fertilizer application. In this paper，the design of the horizontal organic fertilizer spreader is improved by adding a spike-tooth fertilizer delivery crushing roller，a pressure-reducing baffle，and an impact guide plate at the fertilizer outlet to reduce the power consumption of fertilizer delivery and improve the uniformity of fertilizer application. The theoretical calculation and comparative analysis of the power consumption of fertilizer delivery before and after the improvement of the horizontal organic fertilizer spreader showed that the power consumption of the chain plate for fertilizer delivery before the improvement was 2. 57×105 J，and the power consumption of fertilizer delivery after the improvement was 2. 05×105 J，which could reduce the power consumption of fertilizer delivery by 20. 23%. Using EDEM software，a single.factor test and response surface test was conducted and the test results were analyzed with the number of rows of fertilizer.crushing roller teeth，fertilizer.crushing roller speed，and fertilizer adjusting plate opening as the test factors and the coefficient of lateral variation of spreading uniformity as the evaluation index. Design-Expert 8. 0. 6 software was used to optimize the test results and verify the optimized parameters. The results showed that when the number of rows of teeth of the fertilizer delivery roller was 7，the speed of the fertilizer delivery roller was 147 r/min，and the opening of the fertilizer adjustment plate was 226 mm，the lateral variation coefficient of spreading uniformity was 14. 04%，and the test results were basically consistent with the simulation results. The results of the study provide a reference for the optimization of the structure and performance of the horizontal organic fertilizer spreader.

Key words: fertilization machinery, organic fertilizer, coefficient of variation, spreading uniformity

中图分类号:

S224. 22

郝程, 崔清亮, 张燕青, 侯华铭, 李浪. 卧式有机肥撒施机改进设计与试验[J]. 中国农机化学报, 2024, 45(9): 69-76.

Hao Cheng, Cui Qingliang, Zhang Yanqing, Hou Huaming, Li Lang. Improved design and test of horizontal organic fertilizer spreader[J]. Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2024, 45(9): 69-76.

参考文献

［ 1］司海丽，纪立东，刘菊莲，等 .有机肥施用量对玉米产量、土壤养分及生物活性的影响［ J］.西南农业学报， 2022，35（4）：740-747.

Si Haili，Ji Lidong，Liu Julian，et al. Effects of organic fertilizer application rate on maize yield，soil nutrients and biological activity［J］. Southwest China Journal of Agricultural Sciences，2022，35（4）：740-747.

［ 2］王家宝，孙义祥，李虹颖，等 .生物有机肥用量及部分替代化肥对小麦产量效应的研究［ J］.中国农学通报， 2020，36（36）：6-11.

Wang Jiabao，Sun Yixiang，Li Hongying，et al. Effects of bio.organic fertilizer and partial substitution of chemical fertilizer on wheat yield［J］. Chinese Agricultural Science Bulletin，2020，36（36）：6-11.

［ 3］田夏琼，关统伟，王淑英，等 .短期内有机肥增施对高原土壤养分和细菌群落的影响［ J］.西南农业学报， 2022， 35（4）：924-931.

Tian Xiaqiong， Guan Tongwei， Wang Shuying， et al. Effects of short.term application of organic fertilizer on soil nutrients and bacterial community in plateau［J］. Southwest China Journal of Agricultural Sciences，2022， 35（4）：924-931.

［ 4］孙冬霞，李明军，吴爱兵 .等 .有机肥及其配套机械化技术的研究进展［ J］.中国农机化学报， 2019，40（2）： 72-80.

Sun Dongxia，Li Mingjun，Wu Aibing，et al. Research progress of organic fertilizer and its supporting mechanization technology［J］ Journal of Chinese Agricultural Mechanization，2019，40（2）：72-80.

［ 5］吴宁 . 2F50有机肥撒施机开发研究［ D］.北京：中国农业机械化科学研究院， 2016.

Wu Ning. Research and design of 2F50 manure spreader［D］. Beijing：Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences，2016.

［ 6］李洁，吴明亮，汤远菊，等 .有机肥施肥机械的研究现状与发展趋势［ J］.湖南农业大学学报（自然科学版）， 2013，39（S1）：97-100.

［ 7］吕金庆，孙玉凯，李季成，等 .立式有机肥螺旋撒肥装置设计与试验［ J］.农业工程学报， 2020，36（24）：19-28.

Lü Jinqing，Sun Yukai，Li Jicheng，et al. Design and test of vertical spiral organic fertilizer spreading device［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2020，36（24）：19-28.

［ 8］张睿，王秀，赵春江，等 .链条输送式变量施肥抛撒机的设计与试验［ J］.农业工程学报， 2012，28（6）：20-25.

Zhang Rui，Wang Xiu，Zhao Chunjiang，et al. Design and experiment of variable rate fertilizer spreader with conveyor chain［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2012，28（6）：20-25.

［ 9］毛广卿，王志山，刘玉兰 .水平型埋刮板输送机物料整体移动的条件分析［ J］.粮食与饲料工业， 2004（9）：16-18.

［10］吴淑红 .弹齿滚筒式捡拾装置功率消耗的理论分析及试验研究［ D］.呼和浩特：内蒙古农业大学， 2017.

［11］金小亮，朱晓星，金诚谦，等 .谷物脱粒滚筒的功耗模型研究［ J］.中国农机化学报， 2015，36（3）：30-33，38.

Jin Xiaoliang， Zhu Xiaoxing， Jin Chengqian， et al. Research on the power consumption model of grain threshing cylinder［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization，2015，36（3）：30-33，38.

［12］张晓辉，郭清南，李法德，等 .脱粒装置的空转功率计算方法的分析［ J］.山东农业大学学报（自然科学版），1996（1）： 29-32.

［13］周云龙，洪文鹏合 .工程流体力学 —第 2版［ M］.北京：中国电力出版社， 2004.

［14］王黎明，范盛远，程红胜，等 .基于 EDEM的猪粪接触参数标定［ J］.农业工程学报， 2020，36（15）：95-102.

Wang Liming，Fan Shengyuan，Cheng Hongsheng，et al. Calibration of contact parameters for pig manure based on EDEM［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2020，36（15）：95-102.

［15］刘彩玲，黎艳妮，宋建农，等 .基于 EDEM的离心甩盘撒肥器性能分析与试验［ J］.农业工程学报， 2017，33（14）： 32-39.

Liu Cailing，Li Yanni，Song Jiannong，et al. Performance analysis and experiment on fertilizer spreader with centrifugal swing disk based on EDEM［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2017， 33（14）：32-39.

［16］GB/T 25401—2010，农业机械厩肥撒施机环保要求和试验方法［ S］.

［17］GB/T 20346. 1—2021，施肥机械第 1部分：全幅宽撒肥机［ S］.

[1]	刘晶, 马腾飞, 李静, 唐小清. 心理惯性视角下农户参与耕地面源污染治理意愿研究——以施用有机肥为例[J]. 中国农机化学报, 2024, 45(8): 276-283.
[2]	李飞翔, 唐凯怿, 葛越锋, 杨大芳, 李得志, 马佳佳. 基于DEM的导种管优化设计方法研究[J]. 中国农机化学报, 2024, 45(2): 41-47.
[3]	张猛强, 张宏, 董学璋, 拜海龙, 姚杰, 兰海鹏. 基于文献计量学的施肥机械领域研究进展[J]. 中国农机化学报, 2024, 45(2): 91-100.
[4]	郝延杰, 刘树泽, 王子强, 王鹏军, 代惠芹, 孙冬霞. 智能有机肥施肥机设计及验证[J]. 中国农机化学报, 2024, 45(2): 275-279.
[5]	张建路, 王鹏飞, 陈春皓, 李建平, 王旭. 苹果园开沟施肥机排肥装置设计与试验[J]. 中国农机化学报, 2024, 45(1): 83-89.
[6]	刘信鹏, , 焦静, , 牛钊君, 杜嵇华, , 黄小红, , 李尊香, . 振动式有机肥排肥装置设计与试验[J]. 中国农机化学报, 2023, 44(9): 43-50.
[7]	杨亚飞, 王国强, 王力. 喷杆式喷雾机在线混药试验研究[J]. 中国农机化学报, 2023, 44(11): 38-42.
[8]	杨涛, 凌宁, 李晓晓, 吴柏强, 张海燕, 孙付春. 基于TRIZ理论的果树深松施肥机创新设计[J]. 中国农机化学报, 2023, 44(10): 65-71.
[9]	高巧明, 许鹏, 王连其, 黄贵东, 唐能, 宁业烈. 基于可变轴距拖拉机平台悬挂式农具的撒肥机研制[J]. 中国农机化学报, 2022, 43(6): 24-31.
[10]	许斌星, 陈永生, 陈明江, 马标, 高琪珉, 吴爱兵. 我国大田作物有机肥撒施装备研究现状及发展趋势[J]. 中国农机化学报, 2022, 43(12): 20-25.
[11]	胡辰, 方学良, 史扬杰. 稻田气力施肥装置设计与试验#br#[J]. 中国农机化学报, 2022, 43(1): 14-.
[12]	张鲁云;何义川;杨怀君;汤智辉;郑炫;孟祥金;. 液体施肥机械发展现状与现代农业关系分析[J]. 中国农机化学报, 2021, 42(4): 34-40.
[13]	杨伟男;陈永生;吴爱兵;孙冬霞;郝延杰;许斌星;. 基于FPGA的有机肥撒施机控制系统研究[J]. 中国农机化学报, 2020, 41(4): 158-162.
[14]	马标;付菁菁;许斌星;吴爱兵;谢虎;陈永生;. 有机肥撒施技术及装备研究[J]. 中国农机化学报, 2019, 40(8): 1-6.
[15]	赵春;吴雪梅;. 基于EDEM离散元法的土肥混合过程分析[J]. 中国农机化学报, 2019, 40(7): 178-182.