1 绪论

1.1 引言

我国是一个农业大国,以世界 7%的耕地养活了世界 22%的人口,其中化肥的使用功不可没。掺混肥代表了农业化肥的发展方向。以其独特的魅力，越来越受到农民的欢迎。测土配方施肥技术得到了国家的重视。尽管我国掺混肥料的发展处在起步阶段，但前景一片光明。掺混肥工业的发展必须要结合我国的基本情况,吸收国外可借鉴的先进经验,着力解决我国基础原料问题,这样才能使我国掺混肥料工业迈上一个新台阶[6]。我国掺混肥产业的健康发展离不开测土配方施肥技术的支撑，大力发展测土配方技术是中国化肥产业化的必然之路。同时，加强研发区域主要作物掺混肥系列产品，构建农化服务功能强大的 BB 肥产销一体化模式，进一步提升当前掺混肥产业的技术内涵，克服掺混肥产品的技术缺陷[7]。

1.2 配肥机国内外研究现状

由于 BB 肥起源于美国，到 20 世纪 90 年代 BB 肥装置数上升到约 8000 套，产量占美国肥料总产量的 70%[8]。自从我国在 1987 年引进第一套掺混肥设备的后 20 年，我国的掺混肥行业发生了翻天覆地的变化。从人为称量到电脑自动计量，从混凝土搅拌机甚至人工搅拌发展到集配料、混料和包装整机一体化。目前掺混肥生产设备已实现了国产化，其配肥技术也达到世界领先水平。单袋配肥工艺由我国掺混肥生产企业首次提出，这种工艺提高了配肥的精度，能够广泛应用于实际生产，缓解了化肥配制过程中分流，达到了相当高的水平。掺混肥的生产规模越来越大，产品也越来越丰富。据不完全统计，我国已有 25 家以上的 BB 肥企业年产能达到 10 万吨，50 家以上的 BB 肥企业年产能达到 5 万吨。

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2 配肥机总体布局的研究与设计

2.1 传统配肥机布局

现有设备大多采用电脑大规模连续配料的生产模式。将原料仓放置在地坑里，人工向原料仓倒灌不同种类的化肥，一般是 3～8 种。通过皮带输送机将化肥输送到提升机，提升机将化肥送到搅拌装置，搅拌均匀后，化肥通过防分离料仓落到定量包装秤中，定量包装秤进行分袋精确计量后，将搅拌好的掺混肥下落装袋，缝包。这种设备年产量达到 5 万吨。首先，现有的掺混肥设备配肥精度较低，未能解决掺混肥下落过程中，出现的分流问题。其次，现有配肥机整体结构繁冗，配肥需要很大的空间，对厂房有很大的要求，占地面积大，移动维修不便，设备成本大，维修费用高。总之，传统配肥机越来越不能满足现在的生产需要。

2.2 改进后配肥机布局

国内目前掺混肥的用量与欧美国家发达国家相比，还有一段的差距。随着掺混肥生产工艺的改进，如单袋配肥思想的提出等，掺混肥应用将会越来越广泛，得到越来越多的认可。国内也将投入资金建立更多的配肥站，来保证当地土壤所需要的养分。伴随着BB 肥这样一个广阔的发展空间，给配肥机的深入研究提供了强大的动力。本课题利用快速发展的 CAD 技术和 CAE 技术，对现有配肥机进行改进，提高配肥的精度和效率，努力使配肥机达到结构简单，成本低，操作方便，维修费用少等目标，以满足客户的生产需求。

正常工作前，将化肥运送到储料装置的上方，然后气动打开给料斗底部的弧形截门，平均 15 秒完成一次给料动作，直到停止配肥。气缸驱动储料门的开合，按所需比例，通过控制气缸的开合时间来控制化肥的用量。储料斗容积最大的先落料，按此种所需化肥的 90%的质量设置储料门完全打开的时间，余下 10%的质量储料门部分打开，进行微调落料。四个储料斗顺次进行这样的落料。同时称量装置动态进行称量，拉力传感器将信号反馈给控制器。将确定质量的化肥输送到搅拌装置，当达到所需配制质量的化肥时，储料门完全关闭。搅拌装置接到控制器命令开始搅拌，5秒后下落装袋。进行下一储料斗落料动作的循环。于此同时，给料装置不间断的重复给料动作。现设计设备的年产量为 5 万吨，即要求每分钟配制化肥 150 公斤，即每 20 秒配制一袋质量为 50 公斤的掺混肥。

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3 配肥机框架的研究与设计.................................................. 10

3.1 框架的设计原则及要求............................................. 10

4 配肥机给料装置的研究与设计......................................... 16

4.1 给料斗的设计........................................ 16

5 储料装置的研究与设计.................................. 24

5.1 储料斗的结构设计........................................ 24

7 搅拌装置的研究与设计

7.1 搅拌装置整体结构设计

通过本章中介绍了搅拌装置的结构、工作原理和工作方式，区别于传统设备的就是在于用 UCF 型轴承替代深沟球轴承，降低了设备的成本。搅拌装置主要依靠搅拌轴上的螺旋形板条来搅动配制好的化肥。搅拌装置中的动力选择、气缸选型和给料装置大致相同，这里没有进行赘述。

7.2 搅拌轴的工作原理

化肥进入搅拌装置中，搅拌的时间为 4 秒。化肥的重量为 50Kg，搅拌轴的转速定为 360r/min，保证短时间就能够将化肥搅拌均匀。摆线针轮减速机通过链轮链条传动，带动搅拌轴开始工作。搅拌轴的材料采用了 45 钢。总体讲 45 钢的机械性能好，价格相对较低。当轴的长度、两端支承距离未定时，轴的弯矩、支承反力无法确定，可先按扭转强度来估算轴的直径。

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8 结论

（5）设计了皮带称量装置，重量传感器动态测量。采用了螺旋张紧装置，结构简单实用。设计中跑偏的防治，采用了皮带底部的梯形筋条与张紧轮的相应的梯形沟槽相互配合，来限制皮带跑偏。（6）搅拌装置的改进设计。用 UCF 系列轴承代替传统的深沟球轴承，简化了搅拌的结构，利于安装。（7）通过使用 SolidWorks ，绘制了配肥机的三维零件图，并进行整体装配。绘制了零件的工程图，编写了技术文件。本文中所完成的配肥机结构紧凑，占用空间小，能较方便的移动，投入与维修成本大大降低，配肥的精度高，满足了客户的生产需要，符合掺混肥工业发展的趋势。在本论文研究过程中，发现一些问题有待进一步研究：（1）向给料斗中倒入化肥的过程应该机械化，减少人工参与。（2）掺混肥配制好后，设备应该配备全自动送袋、夹带、包装的机械，以便更大的提高生产效率。

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参考文献（略）