马铃薯螺旋推进式排肥器研究与试验

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1、2015年6月农机化研究第6期马铃薯螺旋推进式排肥器研究与试验11112吕金庆，王泽明，孙雪松，李紫辉，郭志平(1．东北农业大学，哈尔滨150030;2．丽水学院生物资源所，浙江丽水323000)摘要:为了解决马铃薯施肥量大和施肥不匀的技术难题，设计研发了螺旋推进式施肥装置，实现了根据播种机的作业速度以及株距变化调整施肥量的功能，兼可为玉米、大豆等其他作物进行施肥。样机试验，表明该机具具有施肥量大、性能先进、故障率低及安全可靠等特点。关键词:马铃薯;播种机;施肥装置;螺旋推进式中图分类号:S224．2文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)06－0194－03DOI:

2、10.13427/j.cnki.njyi.2015.06.047所转过的圈数，即可实现该施肥装置的施肥量调0引言［4］整。我国马铃薯产量居世界首位，种植面积占世界的［1］1/4。马铃薯机械化发展较晚，只是近30年来才发展到较高水平。马铃薯施肥量不足和施肥不匀一直是马铃薯施［2］肥装置的一项技术难题。马铃薯每公顷需施肥855～1000kg，而目前我国95%以上马铃薯播种机械采用外槽轮式施肥装置，其每公顷施肥量仅为500～700kg。外槽轮施肥装置具有结构简单、制造成本低1．壳体2．衬套3．螺旋排肥轴4．入料口5．出料口的特点;但在使用中小施肥量时，排肥器经常发生堵图1螺旋推进式施肥装

3、置［3］塞，造成施肥断条，导致施肥不均。为此，研制了螺1．3设计依据旋推进式施肥装置，对此类问题进行解决。1．3．1螺旋叶片螺旋叶片有满面式、带式、齿式及桨式等多种形1整体结构及工作原理式。由于肥料是散落性较好、干燥的颗粒，所以排肥1．1螺旋推进式排肥器总体机构器叶片选择螺旋推力大、速度快、输送量多、应用最螺旋推进式施肥装置由壳体、衬套、螺旋排肥轴广，经常被用来输送散落性较好、干燥的粒状的满面和肥箱(图中未画出)等组成，如图1所示。式螺旋叶片。螺旋叶片上任一点的法线与螺旋轴线1．2工作原理［5］的夹角称为该点的螺旋升角α，如图2所示。本装置安装于肥箱下端，入料口与肥箱联通;动力装置

4、将旋转运动通过联轴器，传入螺旋排肥轴的一端，使螺旋排肥轴在壳体的型腔内转动。螺旋排肥轴上安装有左右对称的两组螺旋片，其高度、螺距相等但螺旋方向相反。在图1所示旋转方向的旋转运动作用下，将进料口流入的肥料沿着壳体型腔分别推送到左右出料口。通过控制螺旋排肥轴在单位时间内图2螺旋叶片近似展开图收稿日期:2014－07－28螺旋升角α决定肥料沿轴向运动还是沿法向运基金项目:现代农业产业技术体系建设专项资金项目(CAＲS－10－P22);云南省冬季无公害高产技术体系构建及应用项目动。选用右旋螺旋叶片作为参考(见图3)，将肥料颗(2013)粒简化为质点，取距离螺旋轴轴线Ｒ处螺旋叶片上肥作者简介

5、:吕金庆(1970－)，男，黑龙江肇州人，研究员，硕士生导师，(E－mail)lig8888866666@163．com。料颗粒为研究对象，肥料颗粒受到螺旋叶片的法向推·194·2015年6月农机化研究第6期力N，并在二者接触面沿螺旋叶片切线方向产生切向1．3．3螺距摩擦力f，使得肥料颗粒的法向推力偏转一个角度，即螺距决定着螺旋升角的大小，螺旋升角直接影响为合力F，则偏离的角度近似等于肥料颗粒的外摩擦输送过程中肥料颗粒分力大小及肥料的输送状态。当量角β。合力F可以分解为轴向力FZ和周向力螺距的大小不仅要保证螺旋面与肥料的摩擦关系，还FT，圆周方向分力与切向摩擦力f有带动肥料颗粒绕要

6、保证速度分量的适当分布关系。轴转动的趋势(见图4阴影区域)，肥料颗粒自身的重1．3．4螺旋轴外径力G及料槽对其产生的轴向摩擦力f2也会对其运动螺旋轴轴颈与螺距共同决定了螺旋叶片内缘处产生影响。为保证肥料尽量不随着螺旋叶片旋转，而螺旋升角α2的大小，轴颈的大小与螺距有关，同时也在轴向分力FZ的作用下，沿料槽轴向移动。因此，必决定了肥料滑移方向及速度分量的分布情况。所以，须确定合理的螺旋升角，计算公式为要确定合理的轴径d与螺距S的关系，必须考虑到螺α=tan－1(S)(1)旋面与肥料的摩擦关系和速度分量的适当分布。π×Di1．3．5螺旋公称直径与机槽间的间隙式中S—螺旋装置的螺距(mm

7、);根据有关文献规定，螺旋外径与料槽间的间隙不Di—螺旋叶片某点的直径(mm)。得超过表1中的值，且最小间隙不得小于名义间隙的［6］50%。表1螺旋外径与机槽间名义间隙螺旋叶片公称直径名义间隙/mm/mm1007．512516020010．0250图3肥料颗粒受力图31540012．550063015．0800100020．012501．3．6确定基本参数图4肥料颗粒翻滚模拟状态图螺旋排肥轴的几何参数如图5所示。螺旋片高1．3．2螺旋轴度20mm，厚度1．5mm，螺距