1ZF—180型秸稈培肥整地機(jī)的設(shè)計(jì)

聶影　章慧全　張旭　劉忠澤

摘要：為改善國內(nèi)常用秸稈還田機(jī)具功能單一的情況，研制出1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)具。該機(jī)具能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈掩埋以及原有壟臺(tái)和壟溝的交替更換，一次進(jìn)地完成壟臺(tái)深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋、鎮(zhèn)壓多項(xiàng)作業(yè)。

關(guān)鍵詞：整地機(jī)；秸稈掩埋；設(shè)計(jì)；松土鏟；鎮(zhèn)壓裝置

中圖分類號(hào)：X 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2014）09-0032-03

目前，秸稈焚燒造成的環(huán)境污染嚴(yán)重，導(dǎo)致霧霾加重，嚴(yán)重影響人們的身心健康，因此探索生物秸稈的合理利用意義重大。秸稈機(jī)械還田是農(nóng)田作業(yè)的一項(xiàng)內(nèi)容，能大批量處理剩余秸稈，避免因焚燒帶來的環(huán)境污染問題，且培肥效果顯著。秸稈機(jī)械還田技術(shù)在增加土壤有機(jī)質(zhì)含量的同時(shí)，可有效改善土壤結(jié)構(gòu)，達(dá)到作物的穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的目的，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

為提高生物秸稈的還田效果，在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制成功了1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)。該機(jī)可在滿足農(nóng)藝需求的同時(shí)，解決秸稈焚燒問題，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益顯著。

1 1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)工作機(jī)理

1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)是一種可實(shí)現(xiàn)壟臺(tái)深松、滅茬、旋耕、起壟、秸稈掩埋培肥、鎮(zhèn)壓的專用整地機(jī)具，能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈的掩埋以及原有壟臺(tái)和壟溝的交替更換。壟型更改示意圖見圖1。

該機(jī)作業(yè)時(shí)，破茬深松鏟在不翻轉(zhuǎn)土壤的條件下，疏松土壤、打破犁底層。同時(shí)拖拉機(jī)輸出軸傳遞的動(dòng)力，經(jīng)萬向節(jié)傳動(dòng)軸傳遞給主變速箱一軸，由一軸錐齒輪帶動(dòng)二軸錐齒輪變速后驅(qū)動(dòng)二軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過圓柱齒輪傳至滅茬刀軸，滅茬刀粉碎作物根茬和秸稈，并將其向拋送后側(cè)方；滅茬刀軸后為旋耕整地刀軸，有來旋耕滅茬處理后的土壤；旋耕整地裝置后為起壟鎮(zhèn)壓裝置，將原壟臺(tái)處理后的土壤翻到兩側(cè)，土壤被翻區(qū)域形成壟溝，原壟溝變成壟臺(tái)；同時(shí)，兩側(cè)呈對(duì)稱分布的起壟刮板在壟面刮土板和鎮(zhèn)壓輥的共同配合下，形成梯形壟床，并對(duì)壟床進(jìn)行鎮(zhèn)壓。

2 1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該機(jī)以機(jī)架為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，主要由懸掛機(jī)構(gòu)、變速箱體、深松鏟、滅茬秸稈粉碎裝置、旋耕土壤裝置、秸稈起壟掩埋裝置、鎮(zhèn)壓裝置等組成，結(jié)構(gòu)簡圖見圖2。

深松鏟固定在機(jī)架最前端，鎮(zhèn)壓裝置置于機(jī)架的后端，在深松鏟和鎮(zhèn)壓裝置之間的機(jī)架下方依次設(shè)置滅茬裝置、旋耕土壤裝置和起壟秸稈掩埋裝置。變速箱體置于機(jī)架上，分別通過變速箱連接滅茬裝置和旋耕土壤裝置。滅茬裝置、旋耕土壤裝置和秸稈起壟掩埋裝置在一條直線上，工作時(shí)置于壟臺(tái)位置，實(shí)現(xiàn)原有壟臺(tái)及壟溝的更替變化。整機(jī)的動(dòng)力通過萬向節(jié)與拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸和變速箱體連接。

2.1 變速箱

箱體采用HT200灰鑄鐵材料制造。箱內(nèi)有一副改變傳動(dòng)方向和傳動(dòng)速比的錐齒輪，其負(fù)荷較大且受沖擊。變速箱的作用為：一是改變動(dòng)力傳動(dòng)方向；二是保證滅茬軸和旋耕軸的轉(zhuǎn)速滿足要求，且在滿足要求的情況下，盡可能減少傳動(dòng)鏈。

齒輪的材質(zhì)和熱處理按標(biāo)準(zhǔn)《JB/T6678-2001》中4.3.2項(xiàng)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

2.2 松土鏟

深松工作部件在不翻轉(zhuǎn)土壤的條件下，疏松土壤，打破犁底層，加深耕作層，從而達(dá)到調(diào)節(jié)土壤的三項(xiàng)（固、液、氣態(tài)）比、改善土壤結(jié)構(gòu)、減少土壤侵蝕、提高儲(chǔ)水保墑的目的。鑿形深松鏟的結(jié)構(gòu)見圖3。

深松鏟采用65Mn鋼制造，刃部應(yīng)進(jìn)行熱處理。淬火區(qū)寬度20～30 mm，硬度為HRC48-56。深松鏟柄采用不低于GB/T700規(guī)定的Q275制造。

2.3 滅茬粉碎裝置和旋耕碎土裝置

滅茬秸稈粉碎裝置由滅茬刀軸、刀座、粉碎刀、罩板等組成。旋耕土壤裝置由旋耕刀軸、刀座、粉碎刀、罩板組成。通過滅茬刀的高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)作物的殘茬和根茬進(jìn)行處理，切碎后留在土壤中，以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，達(dá)到培肥地力的目的。根茬粉碎還田可以起到增加土壤有機(jī)質(zhì)、疏松土壤、容納雨水、保土保肥及消滅淺土層越冬病蟲的作用。

試驗(yàn)表明，旋耕整地的作業(yè)深度為10～16 cm時(shí)，具有碎土充分、耕后地表平整、利于播種作業(yè)等優(yōu)勢。

2.3.1 刀軸 刀軸由厚壁鋼管制成，其上焊有刀座。整機(jī)共有2個(gè)刀軸，分別固定滅茬刀和旋耕刀。為保證作業(yè)時(shí)機(jī)具運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，組裝后的甩刀應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，并進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。

2.3.2 滅茬刀片及旋耕刀片排列 滅茬刀片和旋耕刀片在刀輥上的排列如圖4所示。刀片在刀輥上的排列合理，有利于提高作業(yè)質(zhì)量，改善除茬、旋耕機(jī)具的動(dòng)力特性，從而提高除茬率和碎土率，且能確保刀軸受力均勻。除茬部件和旋耕部分采用分段式排列。壟臺(tái)部分安裝粉碎刀，其余部分不安裝粉碎刀。

選用65Mn合金鋼作為滅茬、旋耕的刀片材料。通過對(duì)65Mn合金鋼采用等溫?zé)崽幚?，顯著提高了刀片的耐磨性和抗沖擊性指標(biāo)。

2.4 起壟秸稈掩埋裝置

起壟掩埋秸稈是研究的重點(diǎn)內(nèi)容，通過更換壟溝和壟臺(tái)滿足農(nóng)藝要求，同時(shí)掩埋秸稈，改善土壤環(huán)境，增加有機(jī)質(zhì)含量。

作業(yè)時(shí)，根據(jù)北方壟作的實(shí)際情況，將原壟臺(tái)的土壤翻到兩側(cè)，形成壟體，將秸稈掩埋；土壤被翻區(qū)域形成壟溝，壟臺(tái)具有一定土層厚度，能夠保證播種作業(yè)順利進(jìn)行。該機(jī)作業(yè)時(shí)具有一定的碎土功能，從而避免將大土塊翻到壟面中央，保證壟面土質(zhì)均勻。起壟后馬上進(jìn)行壟作鎮(zhèn)壓作業(yè)，形成梯形壟床。

2.5 鎮(zhèn)壓裝置

鎮(zhèn)壓裝置采用圓柱形鎮(zhèn)壓滾筒，其對(duì)壟床的壓實(shí)作用取決于滾筒的質(zhì)量和直徑等。根據(jù)調(diào)研及多次試驗(yàn)結(jié)果，確定鎮(zhèn)壓滾筒直徑為300 mm。鎮(zhèn)壓滾筒兩側(cè)連接桿上裝有壓緊彈簧，在壓力和滾筒自重的共同作用下，可獲得很好的鎮(zhèn)壓強(qiáng)度。

鎮(zhèn)壓裝置主要通過提高土壤緊實(shí)度，達(dá)到提墑、保墑、供墑的目的；通過鎮(zhèn)壓，可以有效防止風(fēng)蝕，避免風(fēng)吹雨淋對(duì)壟床造成的侵蝕；起壟鎮(zhèn)壓可以提高地溫。鎮(zhèn)壓裝置的壟床成形和鎮(zhèn)壓效果對(duì)播種質(zhì)量、出苗，以及作物的后期生長都具有重要意義。

3 1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)技術(shù)指標(biāo)及應(yīng)用效果

3.1 主要技術(shù)指標(biāo)

配套動(dòng)力：47.8 kW以上輪式拖拉機(jī)；外形尺寸：1 250 mm×1800 mm×1 000 mm；耕幅：1 800 mm；耕深：350 mm；效率：0.44 hm2/h。

3.2 應(yīng)用效果

根據(jù)農(nóng)藝的要求，應(yīng)用新型機(jī)械化秸稈培肥整地機(jī)具，在作物收獲秸稈粉碎后的農(nóng)田一次完成深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋以及鎮(zhèn)壓等作業(yè)，實(shí)現(xiàn)原有壟臺(tái)和壟溝的交替更換。該機(jī)不僅一機(jī)多用，而且具有如下優(yōu)點(diǎn)：1） 可明顯增強(qiáng)農(nóng)作物抗旱保墑能力；2） 增強(qiáng)土壤肥力，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，有效地協(xié)調(diào)土壤水、肥、氣、熱各因素；3）秸稈還田如不施肥，一般當(dāng)季增產(chǎn)效果不夠明顯，但隨著秸稈還田年限的增加，抵御自然災(zāi)害的能力逐年增加，增產(chǎn)效果越來越顯著。研究結(jié)果表明，秸稈連續(xù)直接還田2～3 a，作物平均增產(chǎn)10%左右，而且連續(xù)還田的時(shí)間越長，土壤環(huán)境越好，作物越穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。4） 減少動(dòng)力消耗；5） 減少秸稈焚燒對(duì)環(huán)境的污染。

該機(jī)具有作業(yè)效率高、培肥地力、改善土壤環(huán)境的作用。該技術(shù)及機(jī)具將填補(bǔ)國內(nèi)該項(xiàng)研究的空白。

4 結(jié)論

1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)結(jié)構(gòu)合理、新穎，具有創(chuàng)新性。滅茬裝置、旋耕土壤裝置和起壟秸稈掩埋裝置在一條直線上，工作時(shí)置于壟臺(tái)位置，大大減少了動(dòng)力消耗，已申請(qǐng)國家專利。該機(jī)一機(jī)多用，且一次完成原有壟臺(tái)深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋、鎮(zhèn)壓多項(xiàng)作業(yè)，能節(jié)約大量勞動(dòng)力。

該機(jī)可培肥地力，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，有利于農(nóng)作物的生長。同時(shí)，該機(jī)與配套動(dòng)力掛接簡單，動(dòng)力傳動(dòng)安全可靠，是農(nóng)戶理想的多功能整地機(jī)具。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[2] 李曉瑞.機(jī)械化深耕滅茬整地與秸稈還田技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012（9）：318.

[3] 蘆新春，楊進(jìn)，陳書法，等.秸稈還田施肥播種機(jī)播種裝置設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2014（5）：62-65.

摘要：為改善國內(nèi)常用秸稈還田機(jī)具功能單一的情況，研制出1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)具。該機(jī)具能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈掩埋以及原有壟臺(tái)和壟溝的交替更換，一次進(jìn)地完成壟臺(tái)深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋、鎮(zhèn)壓多項(xiàng)作業(yè)。

關(guān)鍵詞：整地機(jī)；秸稈掩埋；設(shè)計(jì)；松土鏟；鎮(zhèn)壓裝置

中圖分類號(hào)：X 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2014）09-0032-03

目前，秸稈焚燒造成的環(huán)境污染嚴(yán)重，導(dǎo)致霧霾加重，嚴(yán)重影響人們的身心健康，因此探索生物秸稈的合理利用意義重大。秸稈機(jī)械還田是農(nóng)田作業(yè)的一項(xiàng)內(nèi)容，能大批量處理剩余秸稈，避免因焚燒帶來的環(huán)境污染問題，且培肥效果顯著。秸稈機(jī)械還田技術(shù)在增加土壤有機(jī)質(zhì)含量的同時(shí)，可有效改善土壤結(jié)構(gòu)，達(dá)到作物的穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的目的，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

為提高生物秸稈的還田效果，在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制成功了1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)。該機(jī)可在滿足農(nóng)藝需求的同時(shí)，解決秸稈焚燒問題，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益顯著。

1 1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)工作機(jī)理

1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)是一種可實(shí)現(xiàn)壟臺(tái)深松、滅茬、旋耕、起壟、秸稈掩埋培肥、鎮(zhèn)壓的專用整地機(jī)具，能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈的掩埋以及原有壟臺(tái)和壟溝的交替更換。壟型更改示意圖見圖1。

該機(jī)作業(yè)時(shí)，破茬深松鏟在不翻轉(zhuǎn)土壤的條件下，疏松土壤、打破犁底層。同時(shí)拖拉機(jī)輸出軸傳遞的動(dòng)力，經(jīng)萬向節(jié)傳動(dòng)軸傳遞給主變速箱一軸，由一軸錐齒輪帶動(dòng)二軸錐齒輪變速后驅(qū)動(dòng)二軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過圓柱齒輪傳至滅茬刀軸，滅茬刀粉碎作物根茬和秸稈，并將其向拋送后側(cè)方；滅茬刀軸后為旋耕整地刀軸，有來旋耕滅茬處理后的土壤；旋耕整地裝置后為起壟鎮(zhèn)壓裝置，將原壟臺(tái)處理后的土壤翻到兩側(cè)，土壤被翻區(qū)域形成壟溝，原壟溝變成壟臺(tái)；同時(shí)，兩側(cè)呈對(duì)稱分布的起壟刮板在壟面刮土板和鎮(zhèn)壓輥的共同配合下，形成梯形壟床，并對(duì)壟床進(jìn)行鎮(zhèn)壓。

2 1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該機(jī)以機(jī)架為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，主要由懸掛機(jī)構(gòu)、變速箱體、深松鏟、滅茬秸稈粉碎裝置、旋耕土壤裝置、秸稈起壟掩埋裝置、鎮(zhèn)壓裝置等組成，結(jié)構(gòu)簡圖見圖2。

深松鏟固定在機(jī)架最前端，鎮(zhèn)壓裝置置于機(jī)架的后端，在深松鏟和鎮(zhèn)壓裝置之間的機(jī)架下方依次設(shè)置滅茬裝置、旋耕土壤裝置和起壟秸稈掩埋裝置。變速箱體置于機(jī)架上，分別通過變速箱連接滅茬裝置和旋耕土壤裝置。滅茬裝置、旋耕土壤裝置和秸稈起壟掩埋裝置在一條直線上，工作時(shí)置于壟臺(tái)位置，實(shí)現(xiàn)原有壟臺(tái)及壟溝的更替變化。整機(jī)的動(dòng)力通過萬向節(jié)與拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸和變速箱體連接。

2.1 變速箱

箱體采用HT200灰鑄鐵材料制造。箱內(nèi)有一副改變傳動(dòng)方向和傳動(dòng)速比的錐齒輪，其負(fù)荷較大且受沖擊。變速箱的作用為：一是改變動(dòng)力傳動(dòng)方向；二是保證滅茬軸和旋耕軸的轉(zhuǎn)速滿足要求，且在滿足要求的情況下，盡可能減少傳動(dòng)鏈。

齒輪的材質(zhì)和熱處理按標(biāo)準(zhǔn)《JB/T6678-2001》中4.3.2項(xiàng)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

2.2 松土鏟

深松工作部件在不翻轉(zhuǎn)土壤的條件下，疏松土壤，打破犁底層，加深耕作層，從而達(dá)到調(diào)節(jié)土壤的三項(xiàng)（固、液、氣態(tài)）比、改善土壤結(jié)構(gòu)、減少土壤侵蝕、提高儲(chǔ)水保墑的目的。鑿形深松鏟的結(jié)構(gòu)見圖3。

深松鏟采用65Mn鋼制造，刃部應(yīng)進(jìn)行熱處理。淬火區(qū)寬度20～30 mm，硬度為HRC48-56。深松鏟柄采用不低于GB/T700規(guī)定的Q275制造。

2.3 滅茬粉碎裝置和旋耕碎土裝置

滅茬秸稈粉碎裝置由滅茬刀軸、刀座、粉碎刀、罩板等組成。旋耕土壤裝置由旋耕刀軸、刀座、粉碎刀、罩板組成。通過滅茬刀的高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)作物的殘茬和根茬進(jìn)行處理，切碎后留在土壤中，以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，達(dá)到培肥地力的目的。根茬粉碎還田可以起到增加土壤有機(jī)質(zhì)、疏松土壤、容納雨水、保土保肥及消滅淺土層越冬病蟲的作用。

試驗(yàn)表明，旋耕整地的作業(yè)深度為10～16 cm時(shí)，具有碎土充分、耕后地表平整、利于播種作業(yè)等優(yōu)勢。

2.3.1 刀軸 刀軸由厚壁鋼管制成，其上焊有刀座。整機(jī)共有2個(gè)刀軸，分別固定滅茬刀和旋耕刀。為保證作業(yè)時(shí)機(jī)具運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，組裝后的甩刀應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，并進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。

2.3.2 滅茬刀片及旋耕刀片排列 滅茬刀片和旋耕刀片在刀輥上的排列如圖4所示。刀片在刀輥上的排列合理，有利于提高作業(yè)質(zhì)量，改善除茬、旋耕機(jī)具的動(dòng)力特性，從而提高除茬率和碎土率，且能確保刀軸受力均勻。除茬部件和旋耕部分采用分段式排列。壟臺(tái)部分安裝粉碎刀，其余部分不安裝粉碎刀。

選用65Mn合金鋼作為滅茬、旋耕的刀片材料。通過對(duì)65Mn合金鋼采用等溫?zé)崽幚恚@著提高了刀片的耐磨性和抗沖擊性指標(biāo)。

2.4 起壟秸稈掩埋裝置

起壟掩埋秸稈是研究的重點(diǎn)內(nèi)容，通過更換壟溝和壟臺(tái)滿足農(nóng)藝要求，同時(shí)掩埋秸稈，改善土壤環(huán)境，增加有機(jī)質(zhì)含量。

作業(yè)時(shí)，根據(jù)北方壟作的實(shí)際情況，將原壟臺(tái)的土壤翻到兩側(cè)，形成壟體，將秸稈掩埋；土壤被翻區(qū)域形成壟溝，壟臺(tái)具有一定土層厚度，能夠保證播種作業(yè)順利進(jìn)行。該機(jī)作業(yè)時(shí)具有一定的碎土功能，從而避免將大土塊翻到壟面中央，保證壟面土質(zhì)均勻。起壟后馬上進(jìn)行壟作鎮(zhèn)壓作業(yè)，形成梯形壟床。

2.5 鎮(zhèn)壓裝置

鎮(zhèn)壓裝置采用圓柱形鎮(zhèn)壓滾筒，其對(duì)壟床的壓實(shí)作用取決于滾筒的質(zhì)量和直徑等。根據(jù)調(diào)研及多次試驗(yàn)結(jié)果，確定鎮(zhèn)壓滾筒直徑為300 mm。鎮(zhèn)壓滾筒兩側(cè)連接桿上裝有壓緊彈簧，在壓力和滾筒自重的共同作用下，可獲得很好的鎮(zhèn)壓強(qiáng)度。

鎮(zhèn)壓裝置主要通過提高土壤緊實(shí)度，達(dá)到提墑、保墑、供墑的目的；通過鎮(zhèn)壓，可以有效防止風(fēng)蝕，避免風(fēng)吹雨淋對(duì)壟床造成的侵蝕；起壟鎮(zhèn)壓可以提高地溫。鎮(zhèn)壓裝置的壟床成形和鎮(zhèn)壓效果對(duì)播種質(zhì)量、出苗，以及作物的后期生長都具有重要意義。

3 1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)技術(shù)指標(biāo)及應(yīng)用效果

3.1 主要技術(shù)指標(biāo)

配套動(dòng)力：47.8 kW以上輪式拖拉機(jī)；外形尺寸：1 250 mm×1800 mm×1 000 mm；耕幅：1 800 mm；耕深：350 mm；效率：0.44 hm2/h。

3.2 應(yīng)用效果

根據(jù)農(nóng)藝的要求，應(yīng)用新型機(jī)械化秸稈培肥整地機(jī)具，在作物收獲秸稈粉碎后的農(nóng)田一次完成深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋以及鎮(zhèn)壓等作業(yè)，實(shí)現(xiàn)原有壟臺(tái)和壟溝的交替更換。該機(jī)不僅一機(jī)多用，而且具有如下優(yōu)點(diǎn)：1） 可明顯增強(qiáng)農(nóng)作物抗旱保墑能力；2） 增強(qiáng)土壤肥力，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，有效地協(xié)調(diào)土壤水、肥、氣、熱各因素；3）秸稈還田如不施肥，一般當(dāng)季增產(chǎn)效果不夠明顯，但隨著秸稈還田年限的增加，抵御自然災(zāi)害的能力逐年增加，增產(chǎn)效果越來越顯著。研究結(jié)果表明，秸稈連續(xù)直接還田2～3 a，作物平均增產(chǎn)10%左右，而且連續(xù)還田的時(shí)間越長，土壤環(huán)境越好，作物越穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。4） 減少動(dòng)力消耗；5） 減少秸稈焚燒對(duì)環(huán)境的污染。

該機(jī)具有作業(yè)效率高、培肥地力、改善土壤環(huán)境的作用。該技術(shù)及機(jī)具將填補(bǔ)國內(nèi)該項(xiàng)研究的空白。

4 結(jié)論

1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)結(jié)構(gòu)合理、新穎，具有創(chuàng)新性。滅茬裝置、旋耕土壤裝置和起壟秸稈掩埋裝置在一條直線上，工作時(shí)置于壟臺(tái)位置，大大減少了動(dòng)力消耗，已申請(qǐng)國家專利。該機(jī)一機(jī)多用，且一次完成原有壟臺(tái)深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋、鎮(zhèn)壓多項(xiàng)作業(yè)，能節(jié)約大量勞動(dòng)力。

該機(jī)可培肥地力，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，有利于農(nóng)作物的生長。同時(shí)，該機(jī)與配套動(dòng)力掛接簡單，動(dòng)力傳動(dòng)安全可靠，是農(nóng)戶理想的多功能整地機(jī)具。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[2] 李曉瑞.機(jī)械化深耕滅茬整地與秸稈還田技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012（9）：318.

[3] 蘆新春，楊進(jìn)，陳書法，等.秸稈還田施肥播種機(jī)播種裝置設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2014（5）：62-65.

摘要：為改善國內(nèi)常用秸稈還田機(jī)具功能單一的情況，研制出1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)具。該機(jī)具能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈掩埋以及原有壟臺(tái)和壟溝的交替更換，一次進(jìn)地完成壟臺(tái)深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋、鎮(zhèn)壓多項(xiàng)作業(yè)。

關(guān)鍵詞：整地機(jī)；秸稈掩埋；設(shè)計(jì)；松土鏟；鎮(zhèn)壓裝置

中圖分類號(hào)：X 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2014）09-0032-03

目前，秸稈焚燒造成的環(huán)境污染嚴(yán)重，導(dǎo)致霧霾加重，嚴(yán)重影響人們的身心健康，因此探索生物秸稈的合理利用意義重大。秸稈機(jī)械還田是農(nóng)田作業(yè)的一項(xiàng)內(nèi)容，能大批量處理剩余秸稈，避免因焚燒帶來的環(huán)境污染問題，且培肥效果顯著。秸稈機(jī)械還田技術(shù)在增加土壤有機(jī)質(zhì)含量的同時(shí)，可有效改善土壤結(jié)構(gòu)，達(dá)到作物的穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的目的，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

為提高生物秸稈的還田效果，在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制成功了1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)。該機(jī)可在滿足農(nóng)藝需求的同時(shí)，解決秸稈焚燒問題，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益顯著。

1 1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)工作機(jī)理

1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)是一種可實(shí)現(xiàn)壟臺(tái)深松、滅茬、旋耕、起壟、秸稈掩埋培肥、鎮(zhèn)壓的專用整地機(jī)具，能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈的掩埋以及原有壟臺(tái)和壟溝的交替更換。壟型更改示意圖見圖1。

該機(jī)作業(yè)時(shí)，破茬深松鏟在不翻轉(zhuǎn)土壤的條件下，疏松土壤、打破犁底層。同時(shí)拖拉機(jī)輸出軸傳遞的動(dòng)力，經(jīng)萬向節(jié)傳動(dòng)軸傳遞給主變速箱一軸，由一軸錐齒輪帶動(dòng)二軸錐齒輪變速后驅(qū)動(dòng)二軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過圓柱齒輪傳至滅茬刀軸，滅茬刀粉碎作物根茬和秸稈，并將其向拋送后側(cè)方；滅茬刀軸后為旋耕整地刀軸，有來旋耕滅茬處理后的土壤；旋耕整地裝置后為起壟鎮(zhèn)壓裝置，將原壟臺(tái)處理后的土壤翻到兩側(cè)，土壤被翻區(qū)域形成壟溝，原壟溝變成壟臺(tái)；同時(shí)，兩側(cè)呈對(duì)稱分布的起壟刮板在壟面刮土板和鎮(zhèn)壓輥的共同配合下，形成梯形壟床，并對(duì)壟床進(jìn)行鎮(zhèn)壓。

2 1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該機(jī)以機(jī)架為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，主要由懸掛機(jī)構(gòu)、變速箱體、深松鏟、滅茬秸稈粉碎裝置、旋耕土壤裝置、秸稈起壟掩埋裝置、鎮(zhèn)壓裝置等組成，結(jié)構(gòu)簡圖見圖2。

深松鏟固定在機(jī)架最前端，鎮(zhèn)壓裝置置于機(jī)架的后端，在深松鏟和鎮(zhèn)壓裝置之間的機(jī)架下方依次設(shè)置滅茬裝置、旋耕土壤裝置和起壟秸稈掩埋裝置。變速箱體置于機(jī)架上，分別通過變速箱連接滅茬裝置和旋耕土壤裝置。滅茬裝置、旋耕土壤裝置和秸稈起壟掩埋裝置在一條直線上，工作時(shí)置于壟臺(tái)位置，實(shí)現(xiàn)原有壟臺(tái)及壟溝的更替變化。整機(jī)的動(dòng)力通過萬向節(jié)與拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸和變速箱體連接。

2.1 變速箱

箱體采用HT200灰鑄鐵材料制造。箱內(nèi)有一副改變傳動(dòng)方向和傳動(dòng)速比的錐齒輪，其負(fù)荷較大且受沖擊。變速箱的作用為：一是改變動(dòng)力傳動(dòng)方向；二是保證滅茬軸和旋耕軸的轉(zhuǎn)速滿足要求，且在滿足要求的情況下，盡可能減少傳動(dòng)鏈。

齒輪的材質(zhì)和熱處理按標(biāo)準(zhǔn)《JB/T6678-2001》中4.3.2項(xiàng)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

2.2 松土鏟

深松工作部件在不翻轉(zhuǎn)土壤的條件下，疏松土壤，打破犁底層，加深耕作層，從而達(dá)到調(diào)節(jié)土壤的三項(xiàng)（固、液、氣態(tài)）比、改善土壤結(jié)構(gòu)、減少土壤侵蝕、提高儲(chǔ)水保墑的目的。鑿形深松鏟的結(jié)構(gòu)見圖3。

深松鏟采用65Mn鋼制造，刃部應(yīng)進(jìn)行熱處理。淬火區(qū)寬度20～30 mm，硬度為HRC48-56。深松鏟柄采用不低于GB/T700規(guī)定的Q275制造。

2.3 滅茬粉碎裝置和旋耕碎土裝置

滅茬秸稈粉碎裝置由滅茬刀軸、刀座、粉碎刀、罩板等組成。旋耕土壤裝置由旋耕刀軸、刀座、粉碎刀、罩板組成。通過滅茬刀的高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)作物的殘茬和根茬進(jìn)行處理，切碎后留在土壤中，以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，達(dá)到培肥地力的目的。根茬粉碎還田可以起到增加土壤有機(jī)質(zhì)、疏松土壤、容納雨水、保土保肥及消滅淺土層越冬病蟲的作用。

試驗(yàn)表明，旋耕整地的作業(yè)深度為10～16 cm時(shí)，具有碎土充分、耕后地表平整、利于播種作業(yè)等優(yōu)勢。

2.3.1 刀軸 刀軸由厚壁鋼管制成，其上焊有刀座。整機(jī)共有2個(gè)刀軸，分別固定滅茬刀和旋耕刀。為保證作業(yè)時(shí)機(jī)具運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，組裝后的甩刀應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，并進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。

2.3.2 滅茬刀片及旋耕刀片排列 滅茬刀片和旋耕刀片在刀輥上的排列如圖4所示。刀片在刀輥上的排列合理，有利于提高作業(yè)質(zhì)量，改善除茬、旋耕機(jī)具的動(dòng)力特性，從而提高除茬率和碎土率，且能確保刀軸受力均勻。除茬部件和旋耕部分采用分段式排列。壟臺(tái)部分安裝粉碎刀，其余部分不安裝粉碎刀。

選用65Mn合金鋼作為滅茬、旋耕的刀片材料。通過對(duì)65Mn合金鋼采用等溫?zé)崽幚?，顯著提高了刀片的耐磨性和抗沖擊性指標(biāo)。

2.4 起壟秸稈掩埋裝置

起壟掩埋秸稈是研究的重點(diǎn)內(nèi)容，通過更換壟溝和壟臺(tái)滿足農(nóng)藝要求，同時(shí)掩埋秸稈，改善土壤環(huán)境，增加有機(jī)質(zhì)含量。

作業(yè)時(shí)，根據(jù)北方壟作的實(shí)際情況，將原壟臺(tái)的土壤翻到兩側(cè)，形成壟體，將秸稈掩埋；土壤被翻區(qū)域形成壟溝，壟臺(tái)具有一定土層厚度，能夠保證播種作業(yè)順利進(jìn)行。該機(jī)作業(yè)時(shí)具有一定的碎土功能，從而避免將大土塊翻到壟面中央，保證壟面土質(zhì)均勻。起壟后馬上進(jìn)行壟作鎮(zhèn)壓作業(yè)，形成梯形壟床。

2.5 鎮(zhèn)壓裝置

鎮(zhèn)壓裝置采用圓柱形鎮(zhèn)壓滾筒，其對(duì)壟床的壓實(shí)作用取決于滾筒的質(zhì)量和直徑等。根據(jù)調(diào)研及多次試驗(yàn)結(jié)果，確定鎮(zhèn)壓滾筒直徑為300 mm。鎮(zhèn)壓滾筒兩側(cè)連接桿上裝有壓緊彈簧，在壓力和滾筒自重的共同作用下，可獲得很好的鎮(zhèn)壓強(qiáng)度。

鎮(zhèn)壓裝置主要通過提高土壤緊實(shí)度，達(dá)到提墑、保墑、供墑的目的；通過鎮(zhèn)壓，可以有效防止風(fēng)蝕，避免風(fēng)吹雨淋對(duì)壟床造成的侵蝕；起壟鎮(zhèn)壓可以提高地溫。鎮(zhèn)壓裝置的壟床成形和鎮(zhèn)壓效果對(duì)播種質(zhì)量、出苗，以及作物的后期生長都具有重要意義。

3 1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)技術(shù)指標(biāo)及應(yīng)用效果

3.1 主要技術(shù)指標(biāo)

配套動(dòng)力：47.8 kW以上輪式拖拉機(jī)；外形尺寸：1 250 mm×1800 mm×1 000 mm；耕幅：1 800 mm；耕深：350 mm；效率：0.44 hm2/h。

3.2 應(yīng)用效果

根據(jù)農(nóng)藝的要求，應(yīng)用新型機(jī)械化秸稈培肥整地機(jī)具，在作物收獲秸稈粉碎后的農(nóng)田一次完成深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋以及鎮(zhèn)壓等作業(yè)，實(shí)現(xiàn)原有壟臺(tái)和壟溝的交替更換。該機(jī)不僅一機(jī)多用，而且具有如下優(yōu)點(diǎn)：1） 可明顯增強(qiáng)農(nóng)作物抗旱保墑能力；2） 增強(qiáng)土壤肥力，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，有效地協(xié)調(diào)土壤水、肥、氣、熱各因素；3）秸稈還田如不施肥，一般當(dāng)季增產(chǎn)效果不夠明顯，但隨著秸稈還田年限的增加，抵御自然災(zāi)害的能力逐年增加，增產(chǎn)效果越來越顯著。研究結(jié)果表明，秸稈連續(xù)直接還田2～3 a，作物平均增產(chǎn)10%左右，而且連續(xù)還田的時(shí)間越長，土壤環(huán)境越好，作物越穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。4） 減少動(dòng)力消耗；5） 減少秸稈焚燒對(duì)環(huán)境的污染。

該機(jī)具有作業(yè)效率高、培肥地力、改善土壤環(huán)境的作用。該技術(shù)及機(jī)具將填補(bǔ)國內(nèi)該項(xiàng)研究的空白。

4 結(jié)論

1ZF-180型秸稈培肥整地機(jī)結(jié)構(gòu)合理、新穎，具有創(chuàng)新性。滅茬裝置、旋耕土壤裝置和起壟秸稈掩埋裝置在一條直線上，工作時(shí)置于壟臺(tái)位置，大大減少了動(dòng)力消耗，已申請(qǐng)國家專利。該機(jī)一機(jī)多用，且一次完成原有壟臺(tái)深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋、鎮(zhèn)壓多項(xiàng)作業(yè)，能節(jié)約大量勞動(dòng)力。

該機(jī)可培肥地力，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，有利于農(nóng)作物的生長。同時(shí)，該機(jī)與配套動(dòng)力掛接簡單，動(dòng)力傳動(dòng)安全可靠，是農(nóng)戶理想的多功能整地機(jī)具。

參考文獻(xiàn)

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