自走式小型大豆播種機排肥器的結構設計

1、 本科生畢業(yè)論文（設計）題 目精密大豆播種機學 院 機電工程學院專業(yè)班級農業(yè)機械化及其自動化07級2 學生姓名 XXX 指導教師 XX 撰寫日期：2011年 5 月 10 日摘 要我國的農業(yè)生產及農業(yè)機械化發(fā)展較快，化肥產量及施肥量逐年增加，播種機械化及播種同時施種肥的要求與日俱增。本文主要是針對我國普遍撒播的碳銨等易潮解、粘結，易揮發(fā)、易分解的肥料而對排肥機械結構進行的改進設計。通過一些已有記錄的和進行的實驗數據而設計改進了振動攪龍式排肥結構。這種排肥結構主要是由肥箱、肥箱底座、振動板、撥輪、螺旋排肥攪龍和肥量調節(jié)板組成，其結構基本原理是肥料在受到振動板振動的作用下，而在箱內形成肥料流。這樣

2、的結構能使肥料不易發(fā)生堵塞、架空和結塊。這種排肥結構適合我國的排肥機械農業(yè)現狀，有益普遍推廣。關鍵詞：肥量調節(jié)板，撥輪-凸輪，振動板，排肥器The Subject of Undergraduate Graduation Project of HEAUAbstractChina's agricultural production and rapid development of agricultural mechanization, fertilizers and fertilizer production increased year by year, sowing and plant

3、ing mechanization kinds of fat while increasing demand for facilities. This article is for general broadcast of the ammonium bicarbonate and so easy to deliquescence, bond, volatile, decomposition of manure and fertilizer on the schedule for the improvement of the mechanical structure design. Some h

4、ave been recorded by the experimental data and is designed to improve the vibration of fertilizer auger-type structure. This structure is mainly of fertilizer from the fertilizer box, fertilizer tank base, vibration plate, trackwheel, screw auger of fertilizer and manure volume control panels, the s

5、tructure of the basic principle is subject to vibration plate fertilizer under the action of vibration, and in formed inside the fertilizer flow. Such a structure can not easily clogged fertilizer, overhead, and agglomeration. The structure of fertilizer for agricultural machinery in China's cur

6、rent situation of fertilizer, good for general promotion.Key Words：Fat volume control board； Jog Dial cam； vibration plate,；fertilizer apparatus目 錄1 引言12 種肥簡介12.1固態(tài)種肥的分類及施用方法11.2 肥料特性32 排肥器42.1 排肥器性能要求42.2 排肥器的種類及特點42.2 排肥器的選擇92.3 振動式排肥器的設計要求112.3.1 調量板122.3.2 撥輪凸輪122.3.3 肥箱133結語14參考文獻15致謝16附錄一：排肥部分

7、裝配體圖17附錄二：播種機整體裝配圖181 引言播種作業(yè)是農業(yè)生產過程中的關鍵環(huán)節(jié)，而施肥是調節(jié)土壤構成、改善植物生育和營養(yǎng)的重要措施。同樣需要采取科學的手段，保質保量滿足作物生長需求。機械化播種施肥較人工均勻準確，深淺一致，而且效率較高、速度快，同時為田間管理作業(yè)創(chuàng)造良好的條件，是實現農業(yè)現代化的重要技術手段之一。但我國的化肥生產能力和品種都與農業(yè)生產的需要很不相稱。由于碳酸氫銨是在我國占據絕對優(yōu)勢的化學肥料，所以就要求我們設計出一種性能較好的排肥器械來解決這種易潮解的化肥的排施。在此已有許多的人士設計出不同的排肥器械，像槽輪式、振動式排肥，并且農機專家張波屏通過對碳酸氫銨進行的大量實驗所得

8、數據觀察分析，進而設計了雙振動彈簧攪龍排肥器械，同時讓我們了解到了一些可貴的有關碳銨特性及排肥器機理的認識。本文就是在前人研究的基礎之上，對已有的施肥器械進行了優(yōu)化改進設計，從而達到提高農業(yè)的勞動生產效率的目的。2 種肥簡介2.1固態(tài)種肥的分類及施用方法施肥的必要性：施肥可提高土壤的肥力。所施的肥料應與土壤的物理狀態(tài)和化學成分相符合，并且能補充土壤中的養(yǎng)分。因此，對某種土壤和植物來說，并非所有的肥料都是有益的施肥和其他措施配合進行，可以改善土壤的結構和加強各種微生物的生命力。植物可以吸收的養(yǎng)分基本上依靠微生物的活動而形成。在施肥時應估計到土壤微生物本身也需要營養(yǎng)，對于土壤微生物的有益生命活動力

9、來講，無論是有機養(yǎng)分還是礦物質養(yǎng)分都是需要的。微生物的繁殖及死亡使土壤中的有機質不斷增加，這種有機質分解后變成植物可吸收的養(yǎng)分。幾種常用固態(tài)肥料及施用方法簡介：（1）碳酸氫銨：分子式NH4HCO3，含氮17%左右。肥料水溶液呈堿性反應；化學性質不穩(wěn)定，易分解揮發(fā)損失氨，易發(fā)生潮解、結塊，不殘留任何副成分，被稱為“氣肥”?？勺骰?、追肥，不宜作種肥。施肥時一不離土，二不離水。（2）硫酸銨：分子式NH4SO4，一般稱為標準氮肥。含N 2021。肥料水溶液呈弱酸性反應；物理性質好（不吸濕、不結塊），屬于生理酸性肥料，長期單獨施用會使土壤酸化。適宜作基肥、追肥和種肥，適宜各種作物，喜硫作物施用效果更好

10、。施用時不宜長期單獨施用，石灰性土壤或水田要深施，水田不宜長期施用。（3）硝酸銨：分子式NH4NO3，含N 3334。肥料水溶液呈弱酸性反應；施入土壤后，NH4+和NO3都能被作物吸收。適宜作追肥，不宜作基肥和種肥。適宜各種作物和土壤。施用時不宜與有機肥混合施用，易造成嫌氣條件，發(fā)生硝化作用；不宜水田施用，避免硝態(tài)氮的淋失和反硝化損失氮。（5）硝酸鈣：又稱挪利硝石，分子式Ca（NO3）2，含N1315。肥料水溶液呈弱堿性反應；吸濕性極強，應在干燥通風處保存；生理堿性肥料，含Ca2+，能改善土壤的物理性質；適宜作追肥，不能作種肥。適于各種土壤，特別是缺鈣的酸性土壤更好，不宜于水田上施用。另外可作

11、根外追肥，可提高葡萄、蘋果、番茄等果樹、蔬菜的產量、品質和貯藏性能。（6）尿素：分子式CO(NH2)2，含N4446。固態(tài)肥料含氮最高的優(yōu)質肥料，是化學合成的有機小分子化合物。易溶于水，水溶液呈中性反應；高溫潮濕的環(huán)境下易潮解。生理中性肥料，施入土壤后一小部分以分子態(tài)吸收，大部分經脲酶作用轉化為(NH4)2CO3被吸收，肥效較NH4+N和NO3N慢，作追肥時，要提前45天施用；對土壤無不良反應?？勺骰?，追肥，不提倡作種肥，最適宜作根外追肥；適于各種土壤和作物，石灰性和堿性土壤施用時要深施覆土，防止氨的揮發(fā)。（7）硝酸銨鈣是由硝酸銨和粉狀碳酸鈣按一定比例混合而成的含氮素和鈣質的化學肥料。硝酸銨

12、鈣作為硝酸銨的改良品種，基本屬于中性肥料，對酸性土壤有改良作用。該肥施入土壤后酸堿度變化很小，因而不會引起土壤板結，同時能降低活性鋁的濃度，減少鋁對磷的固定，能促進土壤中有益微生物的活動。（8）過磷酸鈣。主要成分分子式為Ca(H2PO4)2·H2O，含有效磷(P2O5)14-20%。產品色澤與磷礦原料有關，一般為灰色或淡黃色的粉末。次要成分是無水硫酸鈣，約占總量的50%，含有3-5%的游離酸及次生的磷酸鐵、鋁等化合物，是一種酸性肥料，有一定的吸濕結塊性。貯存過程中，有磷的退化作用，一般不宜存放超過一年半。過磷酸鈣適于各種土壤和作物，可作基肥、追肥和葉面噴施用。（9）重過磷酸鈣。重過磷

13、酸鈣是用磷酸分解磷礦石而制成，是含磷最高的磷肥。主要成分和普通過磷酸鈣一樣，含有效磷(P2O5)42-50%，含有4-8%的游離酸，不含或很少含石膏。由于其含磷是過磷酸鈣的約三倍，故有重過磷酸鈣或三料過磷酸鈣之稱。重過磷酸鈣的性質比過磷酸鈣穩(wěn)定，易溶于水。（10）鈣鎂磷肥。鈣鎂磷肥主要成分是磷酸三鈣Ca3(PO4)2，含磷P2O5)14-20%，同時還含有氧化鈣(約40%)，氧化硅(約20%)以及氧化鎂等，屬于枸溶性磷肥。產品外觀為灰白、灰綠、灰黑色粉末。呈微堿性，不吸濕結塊，無腐蝕性。鈣鎂磷肥適合于各種作物，但用于喜鈣的豆科作物及喜硅的禾谷類作物效果更好；在酸性土壤上施用效果好于石灰性土壤；

14、宜作基肥施用，施用前最好與優(yōu)質有機肥料混合堆漚20-30天。1.2 肥料特性1、化肥特性化肥雖有固體、液體之分，但目前固體化肥最常用。固體化肥雖然都屬散粒體，且為粉狀，晶狀或粒狀，但各自的物理力學特性差異很大，也直接影響到施肥機的工作性能。下面是幾種化肥的肥料特性：表1-1 肥料特性名稱外形含水率（%）容重（g/L）休止角（。）尿素硫酸銨硝酸銨碳酸銨磷酸銨過磷酸鈣顆粒粒狀結晶粉狀結晶粉粒狀0.932.132.87216720943101092084088035443537（1）吸濕性絕對干燥的化肥是沒有的，如碳銨國標為3.5%以下，但在倉庫、露天存放后，可高達10%以上，甚至偽劣產品的更有甚者

15、。吸濕、漸解、流動性差、粘結力增大、摩擦系數增大、排肥器堵塞、排肥管不暢、箱內架空。（2）幾何性指顆粒尺寸大小，1-5mm流動性最好。若小于0.07mm，則機排施困難；尺寸過大，不適氣力式排施，不易懸浮、流動。（3）流動性化肥下落，自然堆積，形成錐體，錐底角即自然休止角，其大小代表流動性。流動性與顆粒的形狀、大小、表態(tài)、結塊等因素相關。碳銨流動性最差；尿素最好。當其它條件相同時，排肥量與休止角成反比。大于550的休止角，使大多數排肥器無法正常工作。（4）架空性若在裝有化肥的容器底部撥出部分化肥，看其是否會在該處形成空穴，是！則為架空，即周圍和上方肥不流動、不塌陷，由此排肥器空排，地里出現斷條。

16、可架空的化肥應在排配器內放攪拌器，或稱破拱裝置。（5）粘結性粉狀和晶狀化肥當水分較重時，受壓力攪拌作用，易粘結成塊狀堵塞排肥器，為此有時還設破碎機構。2 排肥器2.1 排肥器性能要求化肥排肥器主要針對顆粒狀和粉狀的固態(tài)化肥，目前用于生產的大都是機械強排完成化肥的條播，在工作中能完成攪動和排肥，防止化肥結拱?；逝欧势鲬獫M足以下性能要求：（1）要有一定的排肥能力，排肥量應符合農業(yè)技術要求。一般施化肥量在530公斤/畝的范圍內可調。排肥量要穩(wěn)定、均勻和不架空。排肥性能對肥箱中的肥料的多少、地形的傾斜起伏以及作業(yè)時意外的振動顛簸等反應不敏感。（2）要能施播多種肥料，通用性好。由于我國生產和使用的肥料

17、品種很多，其物理機械特性各異，因此，要求排肥器除了能排施流動較好的晶粒狀化肥和復合顆?；释?，應還能施粉狀的易吸濕潮解的和結塊的流動性差的化肥。（3）排肥器的工作阻力要小，使用調節(jié)方便，工作可靠；要便于作業(yè)后肥箱內肥料的清理。（4）排肥器所有與肥料接觸的機構、零件應能防腐蝕和耐磨。最好采用防腐蝕耐磨的材料。2.2 排肥器的種類及特點目前用于中耕作物精密播種上的排肥器形式較多，主要有水平星輪式、槽輪式、轉盤刮刀式、攪龍式、擺斗式和振動式等。其中槽輪式排肥器只能排施晶體狀化肥和復合肥料，轉盤刮刀式、攪龍式水平星輪式排肥器能排施晶狀化肥、復合顆粒肥和干燥粉狀化肥；而振動式和擺斗式排肥器除了能排施上述

18、肥料外，還能排施易潮解的粉狀化肥（如碳酸氫銨等），但含水率超過一定范圍后排肥質量變差。（1）水平星輪式排肥器主要工作部件為繞垂直軸轉動的水平星輪，工作時，通過傳動機構帶動排肥星輪轉動，肥箱內的肥料被星輪齒槽及星輪表面帶動，經肥量調節(jié)活門后，輸送到橢圓形的排肥口，肥料靠自重或打肥錘的作用落入輸肥管內。常采用相鄰兩個星輪對轉以消除肥料架空和錐齒輪的軸向力。該排肥器的肥箱底部裝有活頁式鉸鏈，箱底可以打開，便于消除殘存的化肥；星輪的拆卸也很方便：排肥量的調節(jié)可以通過調節(jié)手柄改變排肥活門的開度來實觀。該排肥器適合排晶狀化肥和復合顆粒肥，還可以排施干燥粉狀化肥。排施含水量高的粉狀化肥時，排肥星輪被化肥粘結

19、，易發(fā)生架空和堵塞。主要用于谷物條播機上。（2）外槽輪式排肥器其主要工作部件槽輪工作過程類似于外槽輪式排種器，還可以把它換成釘齒輪，其工作原理相同。釘輪式排肥器用于排施流動性較好的顆?；蕰r，排肥穩(wěn)定性與均勻性都較好；其特點是結構較簡單，適用于排流動性好的松散化肥和復合粒肥。排粉狀及潮濕的化肥時，易出現架空和斷條等現象，且槽輪易被肥料粘附而堵塞，失去排肥能力。（3）螺旋式排肥器工作時螺旋回轉，將肥料推入排肥管。排肥螺旋葉片有普通形、中空形和鋼絲彈簧形三種。葉片式施肥量大，但對肥料壓實作用亦大，只適于排施粒狀及干燥的粉狀化肥，對吸水性強、松散性差的化肥，肥料易架空、葉片易粘結化肥而無法工作。中空

20、葉片對肥料壓實作用較小、施肥量較葉片式均勻，其它特點與葉片式相同。鋼絲彈簧式不易被肥料粘附，排施潮濕肥料的能力較前兩種強，但對吸水性很強而松散性較差的化肥如碳銨、粉狀過磷酸鈣、磷礦粉等的適應性仍然較差。在排肥量小時，螺旋式排肥器的排肥均勻性都比較差。（4）水平刮板式排肥器此排肥器是為我國解決碳酸氫銨排施問題而研制的一種排肥器。它的基本特征是由在水平面旋轉的曲面刮板或彈擊別板將化肥排出。其優(yōu)點是能可靠地排碳酸氫銨等流動性差的化肥，排肥穩(wěn)定性較好；缺點是排肥阻力較大和不適于流動件好的顆粒狀化肥。（5）攪撥輪式排肥器攪刀波輪式排肥器是一種通用性排肥器。它的肥箱內裝有攪肥刀，在排肥口下方裝有撥肥輪。其

21、突出特點是能有效地消除肥料的“架空”，可靠地排施含水量很大的碳酸氫銨。當肥料吸濕后別的排肥器無法排出時，這種排肥器能有效地工作。這種排肥器結構簡單，排肥工藝過程簡單，供排關系協調、通暢。排肥穩(wěn)定性勺均勻性良好，并可通用于排施顆粒狀化肥，還可用于播種玉米、大豆與機械脫絨棉籽。缺點是清肥不便，工作阻力大，作為雙行或單行追肥機比較合適，不適合在多行谷物條播機上做做排肥部件。（6）振動式排肥器由肥箱、振動板、振動凸輪等組成。工作時，凸輪使振動板不斷振動，使化肥在肥箱內循環(huán)運動，可消除肥箱內化肥的“架空”。并使之沿振動板斜面下滑，經排肥口排出。排肥量大小用調節(jié)板調節(jié)，對流動性較好的化肥，可更換調節(jié)板。由

22、于振動關系，肥料排量受肥箱內肥料多少、肥料密度、粘結力等的影響較大，排肥量的穩(wěn)定性和均勻性較差。現用的振動式排肥器上，振動板傾角為600、振幅18mm、頻率250次分。2.2 排肥器的選擇振動式排肥器分為單振動槽輪式和雙振動方槽式兩種。圖2-1 單振動排肥器 圖2-2 雙振動排肥器 1-振動板 2-肥料箱 3-調節(jié)板 1-前振板 2-肥料箱 3-后振板 4-撥輪 4-調節(jié)板 5-方槽輪此兩種排肥器的共同特點是，利用振動力來消除肥料箱內可能出現的瞬時架空現象，實現連續(xù)的正常供肥，而排肥過程基本上都是槽輪刮送。在排出晶狀流動性好的化肥時，這種供排關系的解決是比較理想的，結構比較簡單，動力消耗少。但

23、是對于排出碳銨這種含水量較大的化肥，供排矛盾仍無法解決，最后導致排肥元件的粘附堵塞，排肥工藝過程惡化，排肥性能變差。圖示為兩種排肥器排施碳酸氫銨的實驗結果：圖2-31雙振動排肥器 2單振動排肥器由圖一可見，當碳銨含水量小于5.64%時，雙振動排肥器的排量穩(wěn)定性變異系數最大不超過3.53%，排量相當穩(wěn)定，均勻度也好。當碳銨含水量超過5.64%以后，穩(wěn)定性變異增大，排肥過程惡化，均勻度變差。同時不難看出，單振動排肥器的排量穩(wěn)定性曲線跌宕起伏比較劇烈，排量變化很大，均勻性較差。排量穩(wěn)定性曲線（圖一）反映了排肥過程中肥料密度的變化，反映了排肥器內部供排關系的協調程度。不難看出，在碳銨含水量小于5.64

24、%時，雙振動排肥器的供排關系明顯優(yōu)于單振動，具有較好的排肥性能。在單振動式排肥器中，振動板是肥料箱的一部分，承擔著大部分肥重。在排肥輪撥動下，振動板打開長方形開口，肥料在重力作用下落入排肥槽輪的凹槽中，再被旋轉排出。單振動產生的力場破壞了箱內可能產生的粘結或架空，并將最低部的肥料推向肥箱的豎壁，一部分肥料落出箱外。處于肥箱底部臨近排出口的肥料在其排出以前經過反復的振實擠壓，密度不斷加大。在振動板打開的一瞬間下落的肥料體積可能相差不大，但其重量卻可能相差懸殊，特別是后期排量與前期排量相比可能相差很大。這就是排量穩(wěn)定性變化大的根本原因，也是均勻度差的主要原因。對于晶狀化肥，壓密可能性不會變化，但其

25、自流作用卻是引起振動排肥不穩(wěn)定的另一原因，特別在單振動無排肥輪的情況下。雙振動排肥器的受力情況如圖示。在肥料箱內部，整個肥料分別處于兩個不同傾斜角度振板的振動力場作用下，而且振動相位不同，一上一下交錯進行，因而不會產生像單振動那樣的單向振動和擠壓，不會引起嚴重的壓密或架空。其振動供肥消除箱內肥料架空的效果是很好的，在結構上避免了消耗功率很大的旋轉式攪拌器，結構簡單，供排關系合理，在一般濕度的肥料情況下，其排肥穩(wěn)定性和均勻性是相當好的。1234圖2-4 雙振動排肥器受力分析1前振板 2肥箱 3后振板 4方槽輪由試驗可以看出，排量隨振動頻率的增大而增加，但有瞬時反常現象。它說明：對不同含水量的化肥

26、來說，存在著一個最佳振動頻率；在排肥過程中可能出現瞬時的供排失調現象。表22 排量與振頻和含水量的關系含水量0.35235678排肥口頻率（次/min）最大最小最大最小最大最小最大最小168198228258288318654.0878.11088.51468.9898.51183.0318.3435.0595.3440.2678.1784.158.889.484.5140.5131.5116.762.073.461.377.068.165.333.459.449.764.876.797.022.535.237.031.341.646.036.429.823.748.748.738.221.3

27、28.841.733.557.382.2注：化肥品種為碳銨由表21可見：當碳銨含水量（0.35%）很小時，即干粉末狀態(tài)，排量隨振頻的增大而增大，供排關系協調，排量比較穩(wěn)定；當含水量為2%3%、5%6%時，最大排肥口的排肥規(guī)律性比較正常，排量隨振頻增大而增加。而最小排肥口的排肥則反常，供排失調，排量忽多忽少，架空和堵塞時有發(fā)生。當含水量為7%8%時，排量極不穩(wěn)定，排肥器不能正常工作。綜上所述，單、雙振動式排肥器在解決箱內均衡供肥、消除架空方面是有效的，同時又是節(jié)省能耗的，特別是雙振動式排肥器。2.3 振動式排肥器的設計要求(1)要有一定的排肥能力，排肥量穩(wěn)定均勻，不受肥箱是肥料的多少、地形傾斜起

28、伏及作業(yè)速度等因素的影響。(2)能施播多種肥料，通用性好。即要求排肥器除了能排施流動性好的晶、粒狀化肥和復合顆?；释猓瑧芘攀┝鲃有圆畹姆蹱罨?。(3)排肥量調節(jié)靈敏、準確，調節(jié)范圍能適應不同化肥品種與不同作物的施用要求。(4)排肥可靠，工作阻力小，使用調節(jié)方便。便于作業(yè)后清理殘存化肥。(6)排肥器所有與肥料接觸的機構、零件最好采用防腐耐磨材料制造。 調量板排肥量的調節(jié)主要靠移動調節(jié)板和改變排肥孔大小來達到。排施流動性好的化肥時，為了防止振動板停止振動后仍有肥料自流，而設有孔狀調節(jié)板，在調節(jié)板上有300個直徑為3.8mm的圓孔，移動調節(jié)板，改變排肥圓孔的數目，可達到不同的排肥量。 撥輪凸輪凸

29、輪決定振動板的振幅和振動頻率。凸輪的凸齒高度決定振幅大小。振幅過小，不能形成肥料上下循環(huán)的肥料流，也不能克服肥料之間的粘結力，因而出現架空、振幅過大、動力消耗過大和傳動阻力過大。振幅一般為18mm20mm。在一定轉速下，凸輪的齒數決定振動頻率，振動頻率過低，排肥均勻性變壞。振動頻率太高則肥料被振起后尚未下落，第二次振動又使肥料振起，其結果使實際振幅變小。對于排施易潮解的粉狀化肥，其振動頻率為250280min-1較好。表23 幾種振動式排肥器參數機器型號肥箱容積(L)振幅(mm)振頻(min-1)凸輪轉速(r/min)凸輪齒數排肥口個數排肥口尺寸（mm）2BZ-4630182253105678

30、4250×60BZT2161515017037424220×40BZT46352027028067704132×132圖2-5 凸輪-撥輪 肥箱肥料箱根據給定的裝載量（一般容積范圍為3070L）和考慮到排肥器的布置進行設計。裝載量不大的懸掛式機器采用角錐形或錐形。裝載量很大的機器設計成橫斷面為梯形的菱形肥料箱（車廂型），箱壁傾斜成45°60°。前后壁做成垂直的或往外傾斜85°。一面箱壁做成傾斜的，箱壁與水平的斜角必須大于肥料的崩落角（崩落角大約為33°70°）。此外，為了克服架空，箱內裝有破壞架空的裝置。Haa圖2-6 肥箱類型圖2-7 箱體3 結語本課題主要是對播種施肥機械上的施肥機械進行研究改進設計，通過對前人的設計研究進行考察探究而衍生出自己的一套見解。這不僅讓我學到了新的知識，讓我對播種施肥機械進行了多方面的了解而且也讓我對我國農業(yè)機械現代化有了更新的認識。另外本課題直接采用了Solidw