水稻追肥作业在整个水稻生长季中通常需要进行2次以上,目前在水稻的机械追肥作业中以离心圆盘式撒肥机为主,该方式在作业幅宽方向上的撒施均匀性不稳定,且难以实现作业幅宽方向上的变量施肥。为了满足水稻变量追肥作业的需要,达到化肥减施增收的目的,本文设计了一种外槽轮式排肥、以空气流为肥料输送和撒播动力的稻田气力式变量追肥机。并对其基本性能和施肥效果等方面进行了相关试验研究,主要研究结果如下:(1)测定了所施用的主要肥料的物理特性。所用尿素总氮≥46.4%,肥料颗粒粒径在1~3mm的大于95%,堆积密度为775g/L,最大静摩擦角为23.5°。所用复合肥氮磷钾比值为15:6:15,总养分≥36%,肥料颗粒粒径在1~4mm的大于95%,堆积密度为973g/L,最大静摩擦角为23.3°。(2)改进了传统外槽轮排肥器,降低了外槽轮排肥器的排肥波动性。肥料箱内部结构的设计依据了肥料最大静摩擦角,底部倾角大于其最大静摩擦角,有效减少了肥料箱的肥料残留量。气流肥料混合接头中设计了小孔,不仅有利于气流分流箱将气流均匀分配至各排肥口,还能在出口增加风速,有效避免肥料堵塞,加快肥料加速运动过程,利用了文丘里施肥器的施肥原理,有效防止气流肥料混合接头处下落的肥料被气流吹出。利用平行四杆机构实现了肥料喷撒器固定杆的升降,实现肥料喷撒器高度自由调节,设计了肥料喷撒器固定杆的折叠结构,方便作业和行走。(3)设计了不同结构挡板的肥料喷撒器,并对其进行喷撒均匀性试验。试验结果表明,喷撒均匀性效果为圆锥挡板喷撒器>平面挡板喷撒器>圆弧挡板喷撒器>三棱柱挡板喷撒器。在不同转速下,同一喷撒器的均匀效果也不同,喷撒均匀性效果为30r/min>40r/min>20r/min>10r/min。(4)对施肥机的基本性能进行了相关测试。试验结果表明:排肥管长度对出口风速具有显著性影响,二者具有显著的二次性关系,当管长越长,其出口风速越小;排肥管长度和排肥口出口高度对排肥滞后时间同样具有显著性影响,在整机设计过程中,应当尽量避免排肥管过长和出口高度过高。(5)对气力式变量追肥机整机分组排肥的各排肥出口进行施肥量均一性试验。试验结果表明,分组独立排肥结构的设计对排肥量没有显著性影响,整机排肥量可以通过改变排肥轮转速进行调节施肥量,单个排肥轮每分钟排肥量Q与排肥轮转速n之间的关系式为:Q(28)33.511n-3.622。且当作业速度可在0.5m/s~1m/s变化,排肥轮转速在5r/min~45r/min变化时,则每公顷施肥量可通过排肥轮转速与车速协调配合实现16~411kg范围内的变量调节。(6)通过对整机的施肥幅宽和幅宽范围内的均匀性进行试验研究,结果表明,整机的施肥宽度可达到9m以上,但幅宽在8m范围以外的施肥量难以满足施肥量的要求,依据评价标准,确定最佳施肥幅宽为8m。