前言能源是人类社会进步和经济发展的重要物质基础，也是人们从事生产活动中的重要基础，在城市化、工业化、农业现代化等诸多方面，都起着决定性的作用，沼气工程能利用排泄物、秸秆、餐厨垃圾等废弃物生产沼气等清洁能源，变废为宝，对于我国的能源需求、农村生态环境和农业循环经济发展模式都有重要的作用。
但是，沼气工程还产生大量的沼液沼渣，如果不将其合理处理将导致二次污染。
于此同时，沼液沼渣也是一种很好的有机液肥，能够有效改善土壤生态环境、提供土壤肥力状况、提高农产品的品质等。
沼液沼渣等有机液肥不同于传统的液态肥，它具有较高的粘度同时可挥发产生污染性气体，因此需设计一种既具有防堵功能又具有减少挥发的施肥机。
本设计设计出有机液肥田间施肥机械，该施肥机械可以一次性完成开沟、施肥、起垄、镇压等作业。
同时对该施肥机械的主要部件的设计原理、功用等做了分析。
首先分别设计出主机架、行走装置、施肥装置、起垄装置、镇压装置以及防堵分配器等主要工作部件。
在设计防堵分配器时首先需要设计出一种合理的防堵机构，本文中通过防堵叶片对分管进行间歇性封堵，防止固态杂质蓄积造成堵塞。
关键词：沼液沼渣；有机液肥；施肥机；防堵分配器；液肥箱目录1引言 (1)1.1 目的与意义 (1)1.2国内外研究概况 (3)1.3研究内容与方法 (5)2 技术方案 (5)2.1 设计要求 (5)2.2 结构组成 (5)2.3 工作原理 (6)3 零部件与总成设计 (6)3.1 施肥机机架 (6)3.2 限深轮 (7)3.3 施肥铲 (8)3.4 起垄器 (9)3.5 镇压装置 (10)4 防堵分配器的研究 (12)4.1 功能分析 (12)4.2 基本结构与工作原理 (13)4.3 机构设计 (15)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)1引言1.1 目的与意义我国农业资源丰富，每年会产生大量的生物质废弃物，农业秸秆每年生产量超过600万吨，其中可以视为能源用途的约350万吨，且农村普遍存在“五乱”现象[1]。
近年我国能源分布不均衡，煤炭运输紧张；能源生产与消费结构矛盾突出；能源消耗产业结构不合理，工业部门所占比重偏高；结构性污染等问题。
传统的化石能源已经造成严重的环境污染和生态失衡，因此，切实解决能源危机和环境保护两大问题迫在眉睫。
为缓解能源需求的压力，兼顾经济增长和环境保护、能源格局的更新，开发无污染、可再生的新能源与能源转化技术是科技界的当务之急。
有机液肥具有混合均匀、配方容易调整、可添加其他农用化学品、生产成本低、能耗低等许多优点，因此已经有许多国家开始通过农作物灌溉系统对有机液肥进行使用[2]。
在北美有机液肥消费量在国际上达到第一，西欧达到第二。
沼液沼渣常规工艺发酵的营养成份见表1-1、表1-2所示表1-1 沼液营养物质含量代号Ph 全氮全磷全钾水溶性氮水溶性磷水溶性钾Ca Mg Fe Mn(㎎∕L)1 7.67 552.3 76.3 813.5 411.6 25.5 783.9 167.4 27.8 10.4 12 8.03 142.8 114.5 361.5 135.3 6.94 327.2 128.1 29.3 13 0.43 8.6 160.7 71.5 361.5 139.5 5.22 327.2 140.4 29.8 41.7 0.74 8.14 362 111.8 873.7 344.4 19.8 826.1 90.1 28.6 3.8 0.455 7.62 379.9 31.6 1114.7 342.2 29 1035.2 64.1 26.1 11.3 0.36 7.45 704.7 146.1 780.1 625.3 12.9 474.5 204.4 11.6 0.9 2.527 7.14 286.1 140.4 262.7 226.8 79.7 226 72.2 33.4 2.9 1.288 7.2 543 164.4 506.2 376.8 27.5 504.7 116.7 32.8 2.24 0.69 7.58 616.3 107 485.9 471.8 39.8 451.9 87.4 36.7 2.55 0.2410 7.61 751.2 188 688.7 675 84 632.7 49.3 35.1 4 0.52表1-2 沼渣营养物质含量据检测，通常农户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％，含钾比沼液沼渣低80％～90％，作物利用率比沼液沼渣低10％～20％，数据表明，沼液沼渣作为肥料应用极具价值。
随着沼气工业的迅速发展，沼气的加工和利用成为迫切需要解决的问题。
如果沼液沼渣处理不当，对沼气工程正常运行造成影响的同时，还会形二次污染[4]。
当今多数选用湿法厌氧发酵的沼气工程都以畜禽粪便混入些许秸秆为原料,该原料在厌氧发酵过程中所产生气体的主要成分份CH4和CO2，剩余营养成分包括N 、P 、K 及各种矿质均未损坏。
而且微生物孕育繁殖、新陈代谢和分解均会释放出许多有机、无机酸盐等可溶性产品。
同时大量繁殖的细菌死亡后释放出各种生物活性物质，包括生长素、维生素、核苷酸等。
所以经厌氧发酵后的沼液沼渣的植物营养有增无减。
本设计根据一般沼气工程对沼液沼渣的处置、和生态农业经济对有机液肥利用的需要，研发出一种有机液肥施肥机械，该机械可实现五垄同时施肥，具有有机液肥田间深松、暗罐、起垄和镇压等多项功能，使田间施肥作业更加省时、高效。
该代号Ph有机质 全氮 全磷 全钾有效氮 有效磷 有效钾 Ca Mg Fe Mn (ɡ∕㎏)(㎎∕㎏) 18.01 64.3 3.48 9.85 7.12 358.3 918 690.3 14078.6 869.4 845.4 797.1 27.63 154.4 2.31 6.53 2.36 355.3 737.5 469.6 7920 576.7 713.9 239.2 36.62 60.9 3.85 5.577.99 329.7 266.1 1250.9 7403.5 634.5 590.9 322 47.31 50.6 2.42 8.29 6.92 584.9 507.3 1400.2 8594.1 617.9 583.3 329.3 57.82 97.4 2.99 11.5 2.71 358.3 795 977 8544.3 550.9 642.2 364.1 67.89 56.2 2.91 3 2.86 432.6 1134.6 762.1 2221.6 650.3 455.6 64.7 77.83 157.6 3.33 7.37 1.25 792.5 1999.2 621.2 22573.4 1603.9 1178.3 416.8 87.87 162.7 4 6.16 1.29 615.4 1914.3 676.2 5925.6 1266.3 869.7 94.7 9 7.88 122.2 4.53 6.99 1.43 851.4 2114 672.3 6022.2 926.3 788.2 84 10 7.89 109.8 4.78 7.76 1.39 769.4 1934.2 676.4 10594 709.3 872.3 466.5机械的设计和推广可以有效解决沼液沼渣肥料化利用的最后一公里问题，具有重要的现实意义。
1.2国内外研究概况1.2.1 国内研究我国沼气事业发展迅速，尤其在大中型沼气工程的建设中会产生大量的沼液，我国对沼液的利用方式主要有防病抑菌、农作物肥料、沼液浸种、作为饲料添加剂等几个方面。
我国虽然越来越重视沼肥的合理使用。
但目前，在沼液沼渣等有机液肥的利用方面与发达国家还有一定差距，差距的产生主要体现在有机液肥田间施肥机械的不完善。
我国在有机液肥的施肥过程中广泛采用的施肥方式是喷洒施肥。
用这种方式施肥利用率低，同时还会污染环境[6]。
近几年我国沼气产业迅速发展，人们已经意识到沼液沼渣正确利用的重要性。
我国已经在沼液管道施肥装置方面有所研究[7]，但这种施肥方式同样会造成环境污染，考虑到沼液的污染问题，暗灌施肥是一个很理想的施肥方式，但我国现有的有机液肥暗灌机械几乎一片空白，待研究空间非常广阔。
1.2.2 国外研究国外有机液肥的田间施肥能力与机械比较发达，如瑞典、捷克、加拿大、澳大利亚、美国、比利时、俄罗斯等国都已对有机液肥高度重视并研制出较为成熟的有机液肥施肥机械，通常气工程都拥有沼液沼渣的运送和施肥设备，施肥方法通常有两种，一种是直接喷洒在地表，另一种是耕地暗罐施肥[8-10]，从而将沼气工程、生态农业、有机栽培较为完美地结合在一起。
美国的灌溉技术十分发达，他们的滴灌技术还传入了以色列，美国将灌溉与施肥相完美结合，非常看重有机液肥的制造和利用，他们在大田作物、蔬菜、瓜果和观赏植物上普遍使用有机液肥[11]。
以色列生产的自动灌溉施肥机，对灌溉和施肥一体化的实现，大大提高了水肥利用率和耦合效应[12]。
在俄罗斯已经生成了浓度相对较高的净化后的生态和清洁型有机肥--沼液市场、发酵后的沼沼液沼渣等有机肥在各种作物中的广泛应用[13]。
比利时的Joskin公司率先研制并生产了各种有机液肥施肥机具。
另外，还包括美国的大平原、澳大利亚的John Shearer、加拿大的BigRig等知名企业都对有机液肥施肥机械有所涉猎。
（a）Terraflex/2型施肥机（b）Terrasoc型施肥机（c）Terraflex/3型施肥机图1-1 Joskin研发的系列有机液肥施肥机图1-1为比利时的Joskin研发的有机液肥施肥机，图1-2（a）为Terraflex/2型施肥机，该施肥机械具有许多坚硬灵活的细铲，细铲的底端有6.5cm宽的可反转的犁头，由于细铲的这种特殊结构，它在工作时可以很好的疏松土壤，植物残余物可以得到充分的混合。
（b）为Terrasoc型施肥机，该施肥机械每间隔30或40cm 装配有一个坚硬的锄刀，锄刀的底端是一个24cm宽的箭型犁头，犁头宽度根据不同的流状肥料和不同的土地情况由15cm到25cm不同，流状肥料从软管口流出后全部注到犁头上，为了满足工作要求，锄刀的工作深度为10—12cm.这种锄刀形式可以很好的适合机械除草技术。
（c）为Terraflex/3型施肥机，铲头分三行排列，第一行与第二行的间距大于第二行与第三行的间距，这种结构加大了铲与铲之间的宽度，能够适应田地中有较多植物残留物的情况。
综上所述，由比利时Joskin研发制造的系列流状肥料施肥机均以大型为主，机重大，且需要配备大功率拖拉机，施肥效率高，适用于大地块作业，当然，机器价格也相当昂贵。
而我国一般地块不大、家庭的购买力不高；并且，我国能与大型施肥机具配合使用的拖拉机很少，主要以中小型施肥机械为主，因此无论从价格上，还是从需要的配套动力来看，均与我国国情不符。