2FY-11.5型液肥洒施机的研究

2019-08-16陈伟旭金鹏鹏张海滨

农机使用与维修 2019年7期

陈伟旭　金鹏鹏　张海滨

摘要：为了解决畜禽粪尿还田，根据不同地块、不同种植品种洒施量，研究设计出一种有机液肥洒施机。重点介绍液肥洒施机的结构和工作原理，确定了主要技术参数，为规模化畜禽养殖场有效防治养殖污染及粪污收集还田利用模式提供了一条可探索之路。

关键词：液肥洒施机;真空泵;有机肥

长期以来，在农业生产中，肥料的施用存在不科学的现象，导致无机肥施用过多，有机肥施用量不足。我国农村地区畜禽粪便还田率低于50%，造成土壤有机质下降和肥力衰减等问题，同时畜禽养殖场大量粪尿随意堆放，环境污染极其严重，因此，急需研究适应我国种植模式的粪肥处理设备，来解决畜禽粪尿还田及根据不同地块、不同种植品种洒施量的问题。大量试验证明，增施有机液肥，不但能提高化肥的利用率，减少施肥量，而且还能有效地预防病害的发生，是生产绿色有机产品的好肥料，对农作物有较好的增产增收效果。液态有机肥洒施机是通过设置在机具后方的喷洒器或专用滑撬式开沟器及滴流管施肥装置来完成液肥地表洒施、地下深施作业的专用施肥机械。

1整机结构及工作原理

由机架、行走系统、罐体、泵、抽吸系统、喷洒系统、辅助安全装置等组成，其结构如图所示。设备采用拖拉机拖挂式，液肥罐采用圆形金属筒焊制而成，用以盛储液肥，罐体焊后采用热镀锌处理，罐上设有观察孔、检查口、浮子标尺和控制液肥吸排的阀门等。罐内液肥用专用的泵吸入和打出，泵由拖拉机后输出轴驱动。当需要向罐内加装液肥时，把机器自带的吸肥胶管用快速接头连到吸肥法兰口上，吸肥胶管始终浸没于液肥水平面下，当开启真空泵后，液罐内的空气被不断抽吸，因其得不到补充而越来越稀薄，致使罐内压力低于大气压力，液肥即在大气压力作用下，经吸肥胶管进入罐体。当需要排肥时，泵把空气不断排入液罐内，因其没有出路而被压缩，致使罐内气体压力高于大气压力，液肥即在压缩空气及重力的共同作用下，经喷嘴排出罐外。当泵将液态粪肥从贮粪池抽到罐体后，液肥洒施机通过拖拉机牵引驱动开到田间后经喷洒系统得以洒施液肥，喷肥量靠阀门开启大小来调节。每次工作结束后，罐内和喷洒管的液肥应排尽，并冲洗干净。

罐体是液肥洒施机的主体，在其上部开设有通气口，通气口通过连接管件与水气分离器及压力安全阀连接，是空气出入罐体的通道。在罐体通气口处装有浮球截止阀，当液肥装满时，可以将浮球顶起切断罐内真空，防止液肥抽到真空泵中，起到保护真空泵的作用。通气口上端有密封盖，平时处于密封状态维修时可以打开。在罐体后部有检查口及吸排孔，通过阀门连接的胶管，是液肥出入罐体的通道。罐体两侧设有步梯，用于工作人员上下操作方便。罐体内部装有防荡板，用以减少车辆行驶所引起的液肥的剧烈晃荡冲击，以免引起罐体变形及连接件损坏。罐体内部设有浮球机构，在前部设有刻度标线，便于显视液肥装载量。当检修或清洗罐体时，可打开后盖，方便人员进出。罐体以刚性连接方式，安装在车架上。

罐体筒身成型是罐体生产的重要工艺。由于液肥洒施车罐体直径较大，在成形过程中必须保证筒体卷制质量和减少变形。采用“胎模”加“外力牵引”的工艺方法进行。解决了筒身在成型过程中易变形的难题，提高了产品的一致性水平，确保了产品质量达到设计要求。

为使坯料获得所需要的零件形状和尺寸，罐体封头成型改变传统压力容器封头加工形式，这种加工方式冲压件的表面质量、尺寸公差、生产率等对模具结构及其合理设计依赖性很大，而且当封头形状、规格变化时，模具即需更新，导致成本较高，难以满足现代机械加工的通用性要求。本设备罐体封头成型采用液压和机械一体化技术，不同封头形状靠液压调节冲头，既提高了生产效率，还能适应不同形状封头的生产。

1.2车架系统

车架由牵引架、支撑梁、悬挂架、行走系统等组成。车架承载着机器及液肥全部重量，它不但承受来自液罐满载时传来的力及力矩作用，当车轮受到冲击时，车架也受到冲击载荷，因此在设计车架时，在满足要求时尽量减轻重量，并具有足够强度和适合的刚度。本机架设计总装载重量15 t，采用牵引架和边梁共同承载罐体重量方案，牵引架由方管和钢板焊接而成，牵引架与拖拉机连接，边梁由两根纵梁组成，用焊接的方法将纵梁与罐体连接成坚固的刚性构件。这样由牵引架回转套筒与罐体下部销轴连接，支撑梁与边梁通过螺栓连接，支撑梁再与悬挂架、车轴、车轮连接，整机布置四个轮胎。

车架底部平直，制造工艺简单，离地间隙较高，通过性好。整机大部分的载荷通过支承梁、悬挂架、车轮轴和车轮传到地面。支承梁为矩形变截面的焊接件，具有较高的横向抗弯强度，车架边梁为梯形截面，每侧布置两个轮胎，提高了车架的纵向抗弯强度，采用此种车架便于液肥的装卸与运输。

1.3泵及抽吸系统

此系统包括泵、真空管路、压力表及安全阀等。当需要吸取液肥时，把泵手柄调至真空工作状态下，由于吸肥时胶管入口始终浸没于液面下，液罐内的空气被抽吸后，因其得不到补充而越来越稀薄，致使罐内压力低于大气压力，液肥即在大气压力作用下，经吸肥胶管进入罐体。当需要排肥时，把泵手柄调至正压工作状态下，排肥口在罐的后面底部，空氣被不断排入液罐时，因其没有出路而被压缩，致使罐内压力高于大气压力，液肥即在压缩空气的作用下，经喷嘴排出罐外。系统中设置的安全阀起安全保护作用，当系统压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中的一部分气体吸入（排出）到罐体内（罐体外），使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。

真空泵是液肥洒施机上的关键元件，通过换向阀，实现向罐内吸入空气，或者向罐外排出空气两种功能。其工作原理是偏心转子在拖拉机后输出轴带动下工作，把罐体空气吸入压缩室，当压力超过排气口规定值后，压缩室自动开启，把压缩空气排出泵外，这样罐体内部空气就被抽出，反复循环，罐体内部就形成真空。

1.4水气分离器

水气分离器位于罐体前部，一端与罐体连通，一端与真空泵连接。它的内部设有输气管，在其两侧分别开有法兰孔，供空气出入。由于气体与水的密度不同，液体在与气体一起流动时，液体会受到重力的作用，沿着桶壁向下流动，而气体仍然朝着原来的方向流动，向下的液体附着在壁面上汇集在一起，集中到一定程度可通过开启阀门排放出去。能够在抽吸作业过程中，避免液肥对真空泵的污染，并将分离后的空气排出罐外。

1.5夹紧机构

夹紧机构主要作用是保证检修口盖的密封，位于罐体的后部和上方，主要由操纵杆、锁紧销、定位板等组成，工件之间用活节拉杆、螺纹接头等连接。操作拉杆上设有锁紧销、拉杆及手柄。当检修口盖沿锁紧销回转到固定位置，螺纹接头沿活节拉杆顺时针转动，转动到定位板中时，使检修口盖紧紧堵住检修口，旋紧手柄至固定位置，定位板可以保证操作拉杆不致因工作过程中的振动颠簸而松动，实现夹紧功能，达到密封目的。

1.6自平衡系统

使用强力牵引装置，即使在倾斜地面仍可轻松牵引行驶，在下坡地段将液压缸伸长便可提高机身，将剩余在机体内的残留液肥全部抛洒出去，避免浪费。

1.7制动系统及信号系统

制动依靠前部拖拉机制动及车轮加装的盘式液压刹车装置共同作用，具有刹车能力强，制动力矩大，响应速度快等优点。拖拉机带着设备在路面高速行驶或洒肥机在斜坡作业需紧急制动时，可将洒施机快速制动，从而保证拖拉机在行驶中更加平稳，降低对轮胎的消耗，同时提高了设备的安全性能。

信号系统由后尾灯、倒车灯、制动灯、后雾灯和后转向灯组成，通过快速接头与拖拉机电源输出连接。

1.8喷洒系统

喷洒系统由排肥管、液压阀门和带喷嘴的喷洒器等组成。喷洒系统位于设备的后下方。喷洒前应先关闭液压阀门，按作业要求调节喷洒器的角度，调整阀门开启大小，然后边行驶边喷洒。

2主要参数

针对养殖场规模及大中型拖拉机保有量情况，设计的液肥洒施机参数如下表所示。

项目指标配套動力/kw66PTO驱动转速/r·min-1540喷洒幅宽/m10最大装载容积/m311.5完成满罐抽吸时间/min<103结论

（1）养殖场产生的污水经厌氧发酵或氧化塘处理储存后，在农田灌溉期间，将无害化处理的污水与灌溉用水按照一定比例混合后，可以用液肥洒施机在田间施用。

（2）对养殖场产生的粪便、尿和污水集中收集，全部进入氧化塘贮存，粪污通过氧化塘贮存进行无害化处理，再经过固液分离，这样在施肥季节再用液肥洒施机进行农田作业。