小型施肥器的设计

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1、小型施肥器的设计作者栗井岩王帅康李帅江超郝博（河北科技师范学院机电系）指导教师陈芳摘要：针对目前由于施肥工具不尽完善，施肥量难以精确控制、利用率低，容易造成施肥过量、肥效持续时间短、易挥发、环境污染等问题，设计了一种小型施肥器。结构简单、操作方便且成本低廉，并且能在土壤中形成孔穴将肥料直接输送到作物根部，实现精确定量、定深的施肥目标。不仅有效提高肥料的利用率，而且减少污染，保护环境。关键词：农业工程；施肥机；结构设计；定量；定深引言肥料是各种农作物的粮食，施肥在农作物生长过程中是必不可少的一步。而科学施肥是提高作物产量，改善农产品品

2、质的重要因素。1我国化肥使用及施用现状我国已成为氮肥消费第一大国，但施肥方法大多是地表撒施、顶施、根侧表施，由于方法不当，肥料中大部分有效成分在空气中挥发或流失，被作物吸收利用的仅剩30％左右，利用率低、肥效损失严重、肥效持续时间短，浪费极大；同时，施肥量难以精确控制，易造成施肥过量，且污染环境。生产实践证明，化肥深施技术是解决上述问题的有效措施之一。化肥深施技术是指将化肥定量均匀地施入到地表以下60～10Omm深度作物根系密集的部位，使之能被作物充分吸收，有效减少肥料的挥发和流失。有调查数据表明：尿素深施比表施可提高肥效30%；碳

3、酸氢铵深施比表施可提高肥效50％～104％。如果在全国推广化肥深施技术，按有效率提高到45％计，则至少可节肥1000万吨，增产粮食1600万吨[1]。大面积推广化肥深施技术，对降低生产成本，促进增产增收，增加农民收入，节约能源，减少环境污染，既有经济效益又有社会效益。而要推广深施技术，就需要有适宜的深施机械，尤其是广大农民家庭个体，更是需要结构简单、操作方便、移动灵活且成本低廉施肥机械。为此，设计了一种定量、定深的小型施肥装置。如下图所示：2总体结构设计及工作原理2.1施肥器设计的农艺要求化肥排肥器应满足以下要求：（1）排肥可靠，能

4、适应不同湿度的化肥且便于清理。（2）排肥稳定、肥量均匀、工作阻力小，能适应不同速度与地形。（3）排肥量调节方便、准确，能适应不同化肥品种与不同作物的施用要求。（4）通用性好，既能适应排施流动性好的晶、粒状化肥、复合颗粒化肥外，也能排施流动性差的粉状化肥。（5）与肥料接触的零部件宜采用防腐耐磨材料制造。2.2结构设计小型施肥器主要由手柄、顶杆、顶杆限深盘、上端盖、弹簧、套筒、上控料套、下控料套、导管和背料包等组成，如图1所示。1.顶杆2.下控料套3.上控料套4.入料口Ⅰ5.下套筒6.上套筒7.复位弹簧8.上套筒顶盖9.手柄10.限深螺

5、钉11.顶盖螺钉12.螺钉13.入料口Ⅱ14.料仓Ⅰ15.螺钉16.料仓Ⅱ图1小型施肥器结构示意图Fig.1ThestructurediagramofSmall-scalefertilizationdevice2.3小型施肥器的工作原理进行施肥作业时，料包可由施肥作业者背负，大小不限且倒入的肥量不限。肥料经输料软管由入料口流入至料仓Ⅰ（即上、下控料套之间的容料腔），随着手柄被下压到指定深度（深度由限深盘限制），顶杆被压入土壤中；固定于顶杆上的上、下控料套同时向下移动。当料仓Ⅰ行至料仓Ⅱ处时，肥料由于不受套筒的约束流入料仓Ⅱ。此时，向

6、上提起顶杆，顶杆在提力和复位弹簧弹力共同作用下回到初始位置，同时土壤中形成洞穴。肥料从料仓Ⅱ与顶杆的间隙中流入洞穴中，完成施肥过程，并达到定量施肥的效果。单次施肥量的调节是通过改变上控料套在顶杆上的位置，改变料仓Ⅰ的容积来实现。（调节料仓Ⅰ的容积时旋转顶杆即可。）3主要零部件的设计计算3.1顶杆顶杆是实现定深施肥的关键部件，依据化肥深施技术需将化肥定量均匀地施入到地表以下50～15Omm深度的要求，顶赶上设计有限深结构（顶杆上端的五组小孔）和装置（限深盘），限定的深度分别为50mm、70mm、90mm、110mm、130mm、150

7、mm。低碳钢材进行表面渗铝或热浸镀铝后,可以大大提高钢材的耐热抗氧化性、提高耐腐蚀性能，而且液体渗铝设备简单、工艺操作方便。因此，顶杆采用外径30mm、壁厚3mm的低碳钢管进行渗铝处理，钢管的理论重量为2.15kg/m。其结构如图2所示。图2顶杆结构Fig.2ThestructureofKnockout-pin顶杆的长度为1248mm，其重量为G，则：3.2控料套控料套有上控料套、下控料套两个，安装在顶杆上，均采用工程塑料制成。下控料套通过螺钉固定在顶杆上，上控料套预定杆之间通过螺纹连接。上控料套顶部两边的小耳朵可沿套筒内部的滑道上

8、下移动。通过旋转顶杆使上控料套在顶杆上沿螺纹上下移动，从而改变上、下控料套之间的距离，调节料仓Ⅰ的容积，控制进入到施肥器内肥料的多少，实现定量施肥，满足不同的施肥要求。结构如图3所示。1.顶杆2.上控料套3.容料仓4.下控料套图3控料