旋耕整地施肥联合作业技术研究

李新明

（山东工业职业学院，山东 淄博 256414）

1 整机结构与工作原理

1GF-230旋耕施肥机结构总图如图1所示。拖拉机通过万向节总成与旋耕机相连，旋耕机上方装有肥箱，肥箱侧边装有电机，通过控制器来调节电机转速[1-4]。在旋耕机前梁上均匀设有8个施肥器分流板。样机主要技术参数如表1所示。

施肥控制器安装在驾驶室内，通过导线分别连接拖拉机电瓶与直流电机，直流电机固定在肥箱一侧，当控制器打开接通电源后，直流电机将动力经过链条传至肥箱链轮，肥箱链轮与排肥轴同步转动，并同时带动施肥盒里的外槽轮转动，将肥料从肥箱中导出，肥料经各路施肥管漏至各路分流板，被隔板分流后均匀撒在幅宽内，从而达到全幅宽均匀施肥的目的。

万向传动轴连接拖拉机后输出轴和中间齿轮箱输入轴，将拖拉机动力传递至旋耕施肥机。中间齿轮箱输出轴通过花键轴与刀轴连接，最终把动力输出，直接驱动旋耕刀轴回转，旋耕刀轴上通过螺栓固装有若干旋耕刀，从而完成旋耕作业，同时将从施肥管分流漏下的肥料均匀搅拌进土里，随着拖拉机前进，安装在旋耕机后面的拖板将旋耕起来的土壤耙平，一次性完成了耕、耙作业。电机转速可通过驾驶室内的控制器调节，从而达到调节排肥量的目的。

2 旋耕整地施肥联合作业技术

2.1 技术简介

旋耕整地施肥联合作业技术是利用旋耕整地施肥联合作业机一次完成旋耕、施肥、耙平整地作业，为水稻种植提供良好苗床条件的田间作业技术。该技术实施主要依靠旋耕整地施肥联合作业机，该机由旋耕机、施肥装置和镇压器组成。在旋耕机机架上安装有肥料箱，肥料箱的底部安装外槽轮式排肥盒，在旋耕机的后部安装镇压平整地部件（包括拖板和镇压平地辊）用来将旋耕后的土壤压实整平。在旋耕机机架前梁上均匀设有6个施肥器，通过塑料管与外槽轮式排肥盒连接，施肥器上端为矩形管，下端为扇形施肥口，扇形施肥口内有导流板。

作业时，从肥箱中排出的肥料通过施肥器扇形施肥口内的导流板分流，肥料流出扇形施肥口时呈扇形被均匀抛洒在地表上，通过旋耕机的旋耕作业，将抛洒在地表上的肥料均匀搅拌在耕层土壤中，从而实现全耕层均匀施肥。

2.2 电动排肥器结构设计

排肥器是旋耕施肥机的重要工作部件，外槽轮排肥器由于结构简单、可靠性好，被广泛应用于排流动性好的复合颗粒肥，电动排肥器结构示意图如图2所示。

电动排肥器通过直流电机驱动槽轮转动强制排肥，解决了水田作业过程中因地轮打滑导致断条的问题，提高了肥料排施作业质量和深施肥效果。因其具有排肥量调节灵敏、准确的优点，故选择电动排肥器，其结构主要包括直流电机、肥盒、槽轮和排肥口等。工作时，颗粒肥料由于重力的作用从肥箱流出，充满肥盒和槽轮，直流电机由控制器控制转动，直流电机输出轴连接直槽轮，凹槽内的肥料被转动的槽轮强制带动至排肥口排出。同时，处于槽轮凹槽以外的肥料由于颗粒间的摩擦力也被带动，并随着槽轮转动落入排肥口。强制排出的肥料和带动排出的肥料在重力作用下经排肥口落入排肥管。根据农业机械设计手册得知，排肥量与直流电动机转速和外槽轮有效工作长度有关系，外槽轮每转排肥量按公式（1）进行计算。

式中：q1——槽轮强制排出肥料质量，g/r；q2——槽轮带动排出肥料质量，g/r；q——槽轮每转排肥量，g/r；ρ——肥料密度，g/cm3；τ——凹槽内肥料充满系数；z——凹槽数目；s——单个凹槽的截面积，mm2；L——槽轮有效工作长度，mm；D——槽轮的外径，mm；λ——带动层系数，mm。

由公式（1）可知，在其他参数均保持不变的情况下，电动机转速和槽轮工作长度的乘积是定值，因此，试验时农艺要求固定槽轮工作长度，可通过调节电动机转速来实现预设施肥量的变化。

图2 电动排肥器结构示意图

2.3 技术效果

旋耕整地施肥联合作业技术的应用实现了全耕层均匀施肥，能有效提高农业生产效率和肥料利用率，同时降低了生产成本，起到增产增收的效果。施肥和整地同时进行，防止了肥料随水流失和挥发，可大大减轻污染，有利于生态环境的保护，具有极大的社会效益。试验证明，此技术程序轻简、操作方便、技术稳定、安全环保、节约成本，广大农民易于掌握和接受，适宜在华中及长江中下游单季稻种植区大面积普及推广。

3 试验与结果分析

3.1 试验条件

根据旋耕施肥机机型和当地耕作种植模式（当地前茬作物为油菜），选择有代表性的地块为试验用地。试验地点地表平整，长度大于50 m，两端留有预备区，宽度满足机具4个往返程，试验时机器行进速度4.1 km/h，样机田间试验如图3所示。

图3 样机田间试验

依据GB/T 20346.1《施肥机械试验方法》和GB/T 5262《农业机械试验条件测定方法的一般规定》等国家推荐标准以及水田施肥农艺模式，对旋耕整地施肥联合作业机进行田间性能试验。样机具体试验条件如表2所示。

表2 样机试验条件

3.2 试验结果分析

试验过程中样机运转平稳、可靠，符合农艺要求，核心工作部件能够有效完成全幅旋耕、均匀施肥、耙平作业。工作过程协调而通畅，排肥量能准确达到预先设定的指标，旋耕、耙平效果较好，能够分别满足水田旋耕、施肥和旱田旋耕、施肥的要求。样机生产试验记录如表3所示。

表3 样机生产试验记录

4 存在的问题及改进意见

1）水田旋耕施肥作业时，旋耕刀容易将泥浆甩到施肥装置的分流板上，造成肥料下落黏结，不均匀。可在分流板上加装盖板。

2）由于排肥盒无毛刷（塑料板）导致肥料经排肥盒被排出时有部分被挤碎，影响肥料功效。可更换排肥盒或者在原排肥盒上增加毛刷。

3）肥料箱装满肥料的情况下，直流电机转速不能太低，容易出现卡壳状况。可更换大功率电机，或者两端都加装电机，每个电机只带4个排肥盒。

4）肥料箱底部为平整结构，当肥料较少时，肥料集中在底部不能全部进入排肥盒，需要人工抹匀，影响作业效率。可将肥箱改为排肥口凹槽形式，形成楔面，避免肥料集中。

5 结论

1）旋耕整地施肥联合作业技术一次完成全幅均匀施肥、旋耕、耙平整地作业，是一种为水稻种植提供良好苗床条件的田间作业技术。

2）旋耕施肥机结构布置紧凑、连接方便、设计合理、调整、操作简单，能有效提高农业生产效率和肥料利用率，同时降低了生产成本，起到增产增收的效果。亦可大大减轻污染，有利于生态环境的保护。

3）田间生产试验表明，该机施肥、旋耕等关键部件工作可靠、作业效果好、效率高，符合农艺要求，满足了水田施肥的要求，较好解决了水田施肥难题。