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1、小型有機(jī)液肥施肥機(jī)的設(shè)計(jì)姚歡歡1馬少輝1(1.塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院,新疆阿拉爾843300)摘要:摘要:能源是人類社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),也是人們從事生產(chǎn)活動中的重要基礎(chǔ),在城市化、工業(yè)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化等諸多方面,都起著決定性的作用,沼氣工程能利用排泄物、秸稈、餐廚垃圾等廢棄物生產(chǎn)沼氣等清潔能源,變廢為寶,對于我國的能源需求、農(nóng)村生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式都有重要的作用。但是,沼氣工程還產(chǎn)生大量的沼液沼渣,如果不將其
2、合理處理將導(dǎo)致二次污染。于此同時,沼液沼渣也是一種很好的有機(jī)液肥,能夠有效改善土壤生態(tài)環(huán)境、提供土壤肥力狀況、提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)等。沼液的施肥具有連續(xù)、量大的特點(diǎn),因此需要結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械化的技術(shù)手段設(shè)計(jì)出進(jìn)行沼液沼渣田間暗灌施肥機(jī)械。關(guān)鍵詞:關(guān)鍵詞:沼液沼渣;有機(jī)液肥;施肥機(jī);防堵分配器;液肥箱中圖分類號:TD451文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A0引言我國農(nóng)業(yè)資源豐富,每年會產(chǎn)生大量的生物質(zhì)廢棄物,農(nóng)業(yè)秸稈每年生產(chǎn)量超過600萬噸,其中可以視為能源用途的約
3、350萬噸,且農(nóng)村普遍存在“五亂”現(xiàn)象[1]。近年我國能源分布不均衡,煤炭運(yùn)輸緊張;能源生產(chǎn)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)矛盾突出;能源消耗產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理,工業(yè)部門所占比重偏高;結(jié)構(gòu)性污染等問題。傳統(tǒng)的化石能源已經(jīng)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)失衡,因此,切實(shí)解決能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)兩大問題迫在眉睫。為緩解能源需求的壓力,兼顧經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境保護(hù)、能源格局的更新,開發(fā)無污染、可再生的新能源與能源轉(zhuǎn)化技術(shù)是科技界的當(dāng)務(wù)之急。有機(jī)液肥具有混合均勻、配方容易調(diào)整、可添加其
4、他農(nóng)用化學(xué)品、生產(chǎn)成本低、能耗低等許多優(yōu)點(diǎn),因此已經(jīng)有許多國家開始通過農(nóng)作物灌溉系統(tǒng)對有機(jī)液肥進(jìn)行使用[2]。在北美有機(jī)液肥消費(fèi)量在國際上達(dá)到第一,西歐達(dá)到第二。據(jù)檢測,通常農(nóng)戶使用的堆肥中的含氮量比沼液沼渣低40%~60%,含磷量比沼液沼渣低40%~50%,含鉀比沼液沼渣低80%~90%,作物利用率比沼液沼渣低10%~20%,數(shù)據(jù)表明,沼液沼渣作為肥料應(yīng)用極具價值。隨著沼氣工業(yè)的迅速發(fā)展,沼氣的加工和利用成為迫切需要解決的問題。如果沼
5、液沼渣處理不當(dāng),對沼氣工程正常運(yùn)行造成影響的同時,還會形二次污染[4]。當(dāng)今多數(shù)選用濕法厭氧發(fā)酵的沼氣工程都以畜禽糞便混入些許秸稈為原料該原料在厭氧發(fā)酵過程中所產(chǎn)生氣體的主要成分份CH4和CO2,剩余營養(yǎng)成分包括N、P、K及各種礦質(zhì)均未損壞。而且微生物孕育繁殖、新陳代謝和分解均會釋放出許多有機(jī)、無機(jī)酸鹽等可溶性產(chǎn)品。同時大量繁殖的細(xì)菌死亡后釋放出各種生物活性物質(zhì),包括生長素、維生素、核苷酸等。所以經(jīng)厭氧發(fā)酵后的沼液沼渣的植物營養(yǎng)有增無減
6、。1總體設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)根據(jù)一般沼氣工程對沼液沼渣的處置、和生態(tài)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)對有機(jī)液肥利用的需要,研發(fā)出一種有機(jī)液肥施肥機(jī)械,該機(jī)械可實(shí)現(xiàn)五壟同時施肥,具有有機(jī)液肥田間深松、暗罐、起壟和鎮(zhèn)壓等多項(xiàng)功能,使田間施肥作業(yè)更加省時、高效。該機(jī)械的設(shè)計(jì)和推廣可以有效解決沼液沼渣肥料化利用的最后一公里問題,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.1設(shè)計(jì)原理施肥機(jī)具可以根據(jù)作業(yè)地長度,面積等因素選擇采用在機(jī)架上方安裝肥箱架和肥箱,直接由拖拉機(jī)牽引進(jìn)行施肥作業(yè),也可以采用
7、三點(diǎn)懸掛的方式安裝在沼液罐車后面,液肥罐內(nèi)部的高壓泵將沼液沼渣從液肥罐輸送到閥門所在的總管,本文采用防堵分配器對液肥進(jìn)行分配,再由分配器出口將沼液沼渣從閥門輸送到施肥鏟管內(nèi),施肥完成后進(jìn)行起壟和鎮(zhèn)壓。分配器同時還具有防堵部圓面直徑為350mm,錐架高度為225mm為了減輕錐架的重量,將其設(shè)計(jì)成中空結(jié)構(gòu)。錐架與轉(zhuǎn)子固定在一起,隨轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動。當(dāng)液態(tài)肥料從進(jìn)料口進(jìn)入分液器后首先沖擊錐架,由于錐架旋轉(zhuǎn),液態(tài)肥料在離心力的作用下被甩向分液器殼體
8、內(nèi)壁,這樣既緩解了液態(tài)肥料對轉(zhuǎn)子的直接沖擊,影響分液器工作的穩(wěn)定性,又可以將沼液沼渣中的泥塊兒甩向器壁有利于泥塊溶于液體中。2.4防堵分配器防堵分配器主要作用是對有機(jī)液肥料進(jìn)行均勻穩(wěn)定的分配,但由于類似沼液沼渣這樣的有機(jī)液肥具有粘性大,雜質(zhì)多等特點(diǎn),流狀肥料在分配管路中很容易發(fā)生堵塞,為解決這一問題,本文設(shè)計(jì)了一種具有沖刷管壁、減緩沖擊、避讓顆粒體等功能的分配器。(1)沖刷管壁。液壓馬達(dá)帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,封堵葉片在隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時會間斷性地對出
9、料口進(jìn)行封堵,使有機(jī)液肥間斷性地流入分管,從而形成脈沖高壓,沖刷管壁,實(shí)現(xiàn)防堵功能。(2)減緩沖擊當(dāng)有機(jī)液肥從主管注入分配器后首先會沖擊錐架,由于錐架隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,會對肥料產(chǎn)生離心力,肥料在離心力的作用下被甩向內(nèi)壁,從而減緩了肥料的沖擊,避免了肥料直接沖擊轉(zhuǎn)子,影響肥料的均勻穩(wěn)定分配。(3)避讓顆粒體本文將旋轉(zhuǎn)葉片的前端設(shè)計(jì)成具有一定傾斜角度,當(dāng)葉片與硬質(zhì)物體發(fā)生碰撞時硬質(zhì)物體對葉片的擠壓力會產(chǎn)生徑向分力,從而使導(dǎo)桿末端壓縮彈簧完成避讓。
10、3總結(jié)本文綜合研究分析國內(nèi)外有機(jī)液肥施肥機(jī)的研究現(xiàn)狀,針對我國沼氣工程的快速發(fā)展但對其產(chǎn)生的廢棄物的利用情況不佳的現(xiàn)狀,研究設(shè)計(jì)了一種可一次性行走完成開溝、松土、施肥、起壟、鎮(zhèn)壓等多個功能的有機(jī)液肥施肥機(jī)。對其整機(jī)及管件部件進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析,得到以下結(jié)論。(1)本文設(shè)計(jì)了能夠同時完成開溝、松土、施肥、起壟、覆土鎮(zhèn)壓等作業(yè)的有機(jī)液肥施肥機(jī),并采用solidwks進(jìn)行三維建模。(2)本文針對有機(jī)液肥料因粘稠而容易堵塞分配管路設(shè)計(jì)了防堵分
11、配器,該分配器利用旋轉(zhuǎn)葉片間斷性地對流狀肥料輸出口進(jìn)行封堵,在分管口處產(chǎn)生脈沖高壓,從而對出料口內(nèi)壁的沉積物進(jìn)行沖擊、清理。該分配器能夠很好的實(shí)現(xiàn)防堵功能。參考文獻(xiàn)[1]陳大為.治“五亂”現(xiàn)象,建美麗村莊[N].中國環(huán)境報201389(002).[2]張承林.液體肥料發(fā)展?jié)摿薮骩N].河南科技報,2013813(B01).[3]馮元琦.美國高濃度液體肥料—無水液氨[J].化肥設(shè)計(jì),200139(1):5960.[4]郜玉環(huán),張昌愛,董
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