1LX-525中型五鏵旋耕犁的設(shè)計與實驗研究

劉獻(xiàn)東

一、項目研究的目的和意義

在20世紀(jì)90年代，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，大中型拖拉機(jī)發(fā)展迅速，而農(nóng)村大批勞動力的轉(zhuǎn)移致使農(nóng)村勞動力緊張。因此，快速、高效、省工的大中型拖拉機(jī)旋耕（深度為8～16 cm）作業(yè)迅速發(fā)展，其作業(yè)面積占我市耕地面積95%以上，在我市很少能看到鏵式犁耕地作業(yè)。土壤是農(nóng)作物生長、發(fā)育的基礎(chǔ)，是制約糧食增產(chǎn)的重要因素之一。年復(fù)一年的淺耕、旋耕與機(jī)組碾壓、人畜踩踏，造成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，耕作層變淺，犁底層變厚變硬，密度變大，孔隙度變低，透水性變差，阻礙了土壤上下水氣的貫通和天然降水的貯存。特別是連年的旋耕作業(yè)，導(dǎo)致土壤中蚯蚓等生物的大量減少甚至絕跡，土壤毛細(xì)管遭到破壞，土壤水分輸送能力變差，致使地表徑流現(xiàn)象嚴(yán)重，土壤蓄水保墑能力明顯不足，勢必影響現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的糧食增產(chǎn)。

目前使用的旋耕機(jī)還存在著以下問題：

1.耕深波動大。大多數(shù)旋耕機(jī)耕深不到16 cm，35%的作業(yè)地塊耕深不足10 cm。由于地塊多年連續(xù)旋耕，已經(jīng)形成了堅硬的犁底層，致使耕層越來越淺，影響作物根系生長，造成減產(chǎn)。

2.耕作機(jī)械安全性能較差。據(jù)農(nóng)機(jī)監(jiān)理部門統(tǒng)計，2008年以來，河南省的耕作機(jī)具事故多達(dá)300起，對農(nóng)機(jī)操作人員和種植戶的安全造成了嚴(yán)重威脅。

3.可靠性較差。國產(chǎn)旋耕機(jī)平均無故障使用時間為370 h左右，僅為國外同類產(chǎn)品的2/3。

針對以上缺陷，課題組通過大量的調(diào)查研究，反復(fù)論證，確定設(shè)計一臺全新復(fù)式中型旋耕犁，能夠減少拖拉機(jī)的進(jìn)田次數(shù)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全、機(jī)動性和操作靈活等特點。機(jī)組一次下地即可完成土壤耕作、旋耕碎土及合墑平地等多項作業(yè)。對發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意義重大。

二、結(jié)構(gòu)特點

1LX-525中型五鏵旋耕犁其總體設(shè)計為立式聯(lián)接結(jié)構(gòu)，由三角形犁架、動力輸出包、雙排滾子鏈傳動組、鏈傳動組防塵密封罩、碎土型犁體、旋刀式碎土器、合墑器及限深輪等零部件組成。其結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點：一是每個犁體側(cè)后方加裝有旋刀式碎土器，碎土器動力傳遞端的另一側(cè)焊接一段厚壁無縫鋼管，管壁外側(cè)焊有六個刀座，在整段鋼管外表面交錯排列，在同一平面裝有相同的彎刀，裝配時確保左右彎刀刃口切土，以達(dá)到碎土之目的。二是創(chuàng)新設(shè)計了動力輸出包，它是由動力輸入軸、一副弧形錐齒輪、動力輸出軸、變速箱體等零部件組成。動力輸入軸通過萬向節(jié)與拖拉機(jī)的動力輸出軸連接，通過一副弧形錐齒輪將動力傳遞到動力輸出包的動力輸出軸，以驅(qū)動雙排滾子鏈傳動組正常轉(zhuǎn)動。三是動力傳遞設(shè)計為雙排滾子鏈傳動組，它是由主傳動鏈輪、鏈條、張緊輪、副傳動鏈輪等組成。動力輸出包的動力輸出軸上端安裝主傳動鏈輪，通過雙排滾子鏈條將動力傳遞到副斜梁斜前方安裝第一級碎土器軸端的副傳動鏈輪，以驅(qū)動該碎土器轉(zhuǎn)動，與副傳動鏈輪相鄰安裝的另一個鏈輪，作為主動鏈輪由鏈條將動力逐級向相鄰斜后方的碎土器傳遞，直到動力傳遞最后一級碎土器為止。在每副鏈條中間位置裝有彈力可調(diào)張緊輪總成，以保證雙排滾子鏈傳動組正常運(yùn)轉(zhuǎn)。四是旋刀式碎土器的刀軸設(shè)計為單懸臂結(jié)構(gòu)，與安裝犁體對應(yīng)的側(cè)梁位置采用線切割機(jī)床切割碎土器單懸臂軸套孔,以焊接高精度定位的旋刀式碎土器軸套，此位置安裝碎土器刀軸。五是機(jī)具右后側(cè)聯(lián)接平地合墑器，其工作部件是十一個球面圓盤，正常作業(yè)時，合墑器起碎土平地作用，并將部分表土送到右后方，形成土埂，逐漸將土埂填入犁溝。

1LX-525中型五鏵旋耕犁主要技術(shù)指標(biāo)：

外形尺寸（長×寬×高):3500 mm×2000 mm×1185 mm；

整機(jī)重量：705 kg；

單犁體耕幅：250 mm；

植被覆蓋率：≥85%；

穩(wěn)定性系數(shù)：≥90%；

總耕幅：1250 mm；

耕深：21～27 cm；

表面碎土深度：15～21 cm；

生產(chǎn)率：0.6～0.9 hm2/h；

油耗：27～33 kg/hm2（1.8～2.2 kg/畝）；

配套動力：58.8～66.2 kW。

三、 試驗結(jié)果

根據(jù)總體設(shè)計的指導(dǎo)思想，對1LX-525中型五鏵旋耕犁進(jìn)行六個耕季的試制和改進(jìn)，2013年9月對該樣機(jī)與傳統(tǒng)的1L-525中型五鏵犁和1GKN-125型旋耕機(jī)進(jìn)行了秋季農(nóng)田對比試驗，試驗結(jié)果表明：

1. 該機(jī)質(zhì)量較輕，其質(zhì)量與傳統(tǒng)的兩個機(jī)具質(zhì)量之和相差95 kg；

2. 效率高，高出傳統(tǒng)機(jī)具0.4～0.6 hm2/h(6～9 畝/h);

3. 油耗低，較傳統(tǒng)機(jī)具平均節(jié)油25.5 kg/hm2（1.7 kg/畝）；

4. 纏草及掛草極少，平均每畝纏草掛草僅為傳統(tǒng)機(jī)具的1/10；

5. 秸稈或雜草切斷效果好，切斷率較傳統(tǒng)機(jī)具提高60%；

6. 該機(jī)具一次農(nóng)田作業(yè)可完成土壤耕作、旋耕碎土及合墑平地等多項作業(yè)，作業(yè)后地表平整，不需要任何整理即可滿足下季作物的播種要求；

7. 該機(jī)較傳統(tǒng)機(jī)具相比，減輕對土壤的壓實。

該機(jī)具與國內(nèi)同類機(jī)型相比，整機(jī)性能達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，2008年6月25日獲得國家實用新型專利，2013年12月29日通過了河南省科學(xué)技術(shù)成果鑒定。

四、效益分析

1社會效益、經(jīng)濟(jì)效益

該機(jī)具一次下田即可完成土壤耕作、旋耕碎土及合墑平地等多項作業(yè)。減少了機(jī)具進(jìn)地次數(shù)，減輕對土壤的壓實，減少后端農(nóng)事的投入，具有良好的社會效益。

機(jī)手購買旋耕犁需要1.5萬元，作業(yè)效率按9畝/h計算，作業(yè)收費(fèi)70元/畝，則機(jī)手每小時收入可達(dá)630元，扣除燃油費(fèi)、人員工資150元，機(jī)手只需30多小時作業(yè)，即可收回購機(jī)成本；該機(jī)具的生產(chǎn)、銷售成本約為12 000元，售價為15 000元，每臺利潤約為3000元。廠家的年產(chǎn)銷量按照1000臺計算，年利潤可達(dá)300萬元，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

2環(huán)境效益

該機(jī)具為耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)械，節(jié)約燃油非常明顯。根據(jù)BP中國-碳排放計算器提供的資料，1 L的柴油完全燃燒后，可排出2.63 kg的CO2，依次推算每臺旋耕犁一年耕作1000畝，可節(jié)省柴油1700 L，可減排CO24471 kg，環(huán)保效益顯著。

(05)