1ZSF—350型懸掛式少耕復式整地機的研制

李向軍+許春林+趙大勇+吳家安

摘要：為替代傳統(tǒng)滅茬旋耕聯(lián)合整地模式，實現(xiàn)少耕等保護性耕作技術，研制一種與大功率拖拉機配套的懸掛式滅茬松耙碎土復式整地機。介紹該機具的總體結(jié)構(gòu)與工作原理，論述各主要部件的設計方案，并通過性能試驗分析其技術先進性。

關鍵詞：農(nóng)業(yè)機械；保護性耕作；復式整地機；結(jié)構(gòu)；性能

中圖分類號：S222 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）01-0037-03

就黑龍江省聯(lián)合整地環(huán)節(jié)現(xiàn)狀來看，與大功率拖拉機相配套的農(nóng)機具多為傳統(tǒng)的窄幅或中等寬幅的聯(lián)合整地機，這些整地機不僅作業(yè)效率低、油耗大，而且會破壞土壤的團粒結(jié)構(gòu)，與保護性耕作相違背。因此，急需研制為大功率拖拉機配套的大型寬幅少耕復式整地機。根據(jù)哈爾濱市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式及耕作模式，綜合考慮大功率拖拉機保有量大、耕作地塊大小不規(guī)范和歸屬不統(tǒng)一等實際情況，哈爾濱市農(nóng)業(yè)科學院研制出一種集滅茬、深松、松耙、碎土于一體的1ZSF-350型懸掛式少耕復式整地機。該機具采用懸掛式連接，縱向長度小，地頭轉(zhuǎn)彎靈活，地塊轉(zhuǎn)移方便快捷，適于大、中、小地塊作業(yè)，可有效解決傳統(tǒng)聯(lián)合整地機存在的問題，是大功率拖拉機理想的配套機具。

1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整體結(jié)構(gòu)

懸掛式少耕復式整地機以機架為結(jié)構(gòu)基礎，由淺松鏟、滅茬刀軸、深松鏟、前缺口耙、后缺口耙、碎土輥、起壟鏟、鎮(zhèn)壓器等作業(yè)部件組合而成。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要技術參數(shù)見表1。

1.2 工作原理

該機具在田間作業(yè)時，首先由高速旋轉(zhuǎn)的滅茬刀軸對根茬進行粉碎還田，滅茬深度為5～8 cm；之后由淺松鏟和深松鏟分別對壟溝和壟臺進行淺松和深松；再由前列缺口圓盤耙和后列缺口圓盤耙對土壤進行耙耕作業(yè)；然后由碎土輥進行碎土，起壟鏵完成起壟；最后由鎮(zhèn)壓器對土壤進行鎮(zhèn)壓。

2 主要部件設計

2.1 機架結(jié)構(gòu)設計

機架主體以100 mm×100 mm方管為橫梁、以100 mm×50 mm矩形管為縱梁，焊接而成；機架兩側(cè)用10號槽鋼和鋼板焊合；前兩根橫梁的中部焊有齒輪箱的固定座梁；在橫梁兩端焊有支撐板，用以固定滅茬變速箱及滅茬刀軸側(cè)板。機架整體結(jié)構(gòu)牢固，可保證機具在作業(yè)時不變形，提高了機具的使用可靠性。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 滅茬傳動設計

滅茬傳動原理如圖3所示。拖拉機動力輸出軸通過傳動軸將動力傳遞給機具中央的齒輪箱總成，經(jīng)中央齒輪箱變速后，再將動力傳遞給滅茬側(cè)變速箱總成，由滅茬側(cè)變速箱帶動滅茬刀軸總成運動，實現(xiàn)滅茬作業(yè)。

2.3 缺口圓盤耙結(jié)構(gòu)設計

缺口圓盤耙由耙片、圓盤耙座、固定軸、圓盤耙柄等組成（如圖4所示）。該圓盤耙以耙切和撕裂形式翻耕土壤，不破壞土壤團粒結(jié)構(gòu)，達到少耕目的。

2.4 配套動力設計

根據(jù)滅茬作業(yè)的深度和刀軸轉(zhuǎn)速測算，滅茬系統(tǒng)消耗功率約20 kW；根據(jù)圓盤耙耙片直徑、受力分析及數(shù)量測算，圓盤耙系統(tǒng)消耗功率約25 kW；根據(jù)深松作業(yè)深度測算，深松系統(tǒng)消耗功率約40 kW；拖拉機功率消耗約85 kW。則設計該機具配套動力為91.91～154.41 kW。

2.5 碎土輥結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計

碎土輥由軸管、軸頭、支撐板、碎土柵條等焊合而成（如圖5所示）。對碎土輥的柵條進行螺旋焊合，這樣可以有效地對土壤進行滑切、擠壓，較好地發(fā)揮碎土作用。

2.6 壟臺、壟底深松裝置設計

深松鏟由深松鏟座、壟臺深松鏟柄、深松鏟尖等組成。深松裝置可實現(xiàn)壟臺、壟底同時深松，最大深松深度達35 cm，可以打破犁底層，提高土壤透氣、透水性能，增強土壤抵抗自然災害能力。

3 性能試驗

3.1 試驗儀器

100 m皮尺1卷；2 m鋼卷尺1個；標桿30根；50 kg磅秤1臺；土壤堅實度儀1臺；土壤承壓儀1臺；取土鉆1臺；土壤盒50只；200 g，1 000 g天平各1臺；恒溫箱1臺；秒表2只；耕深尺1把；耕層斷面儀1臺；0.50 m×0.50 m×0.25 m取土金屬框1只；水平尺1把；轉(zhuǎn)速表1只；燃油流量計1臺；土壤比重儀2個。

3.2 試驗方案

在試驗條件完全相同的情況下，對該機具與傳統(tǒng)機具進行耕整地生產(chǎn)對比試驗。選擇具有一定代表性的不同區(qū)域的試驗田地兩處，每處試驗田面積2 hm2。將每處試驗田分為兩塊，一塊為新機具的試驗田，另一塊為傳統(tǒng)機具的對比田。試驗開始之前，記錄地表植被及覆蓋情況和土壤濕度、堅實度、土壤含水率等基本情況；在作業(yè)過程中，記錄作業(yè)量、油料消耗量和作業(yè)時間，填寫生產(chǎn)試驗記錄，然后整理匯總，計算小時生產(chǎn)率；作業(yè)結(jié)束后，測定耕深、耕寬、土壤碎土率等情況。

3.3 試驗結(jié)果

實際作業(yè)結(jié)果表明：1） 該機具采用懸掛式掛接，地頭轉(zhuǎn)彎靈活，地塊轉(zhuǎn)移方便，適于大、中、小地塊作業(yè)。2） 拖拉機動力輸出軸動力驅(qū)動滅茬，滅茬效果明顯優(yōu)于其他復式作業(yè)機具滅茬效果。3） 以中型圓盤耙耙切和撕裂形式翻耕土壤，不破壞土壤團粒結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)少耕。4） 深松裝置解決了傳統(tǒng)聯(lián)合整地機不能壟溝、壟臺同時深松的技術難題，打破了犁底層，提高了土壤透氣、透水性能及土壤抵抗自然災害等能力。5） 機組作業(yè)速度為8～12 km/h，明顯高于傳統(tǒng)滅茬旋耕聯(lián)合整地機作業(yè)速度。6） 擴大了大功率拖拉機的應用空間，使其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用得到進一步發(fā)揮。7） 與傳統(tǒng)懸掛式滅茬旋耕聯(lián)合整地機相比，該機具可節(jié)約燃油5%～10%。

4 結(jié)論

1ZSF-350型懸掛式少耕復式整地機滅茬效果好，作業(yè)速度快，一次下地作業(yè)可完成滅茬、深松、耙耕、碎土、起壟、鎮(zhèn)壓等多項作業(yè)，能夠取代傳統(tǒng)滅茬旋耕聯(lián)合整地機，實現(xiàn)少耕、有機還田等保護性耕作技術，使田間達到良好待播狀態(tài)，是大功率拖拉機理想的配套機具。

摘要：為替代傳統(tǒng)滅茬旋耕聯(lián)合整地模式，實現(xiàn)少耕等保護性耕作技術，研制一種與大功率拖拉機配套的懸掛式滅茬松耙碎土復式整地機。介紹該機具的總體結(jié)構(gòu)與工作原理，論述各主要部件的設計方案，并通過性能試驗分析其技術先進性。

關鍵詞：農(nóng)業(yè)機械；保護性耕作；復式整地機；結(jié)構(gòu)；性能

中圖分類號：S222 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）01-0037-03

就黑龍江省聯(lián)合整地環(huán)節(jié)現(xiàn)狀來看，與大功率拖拉機相配套的農(nóng)機具多為傳統(tǒng)的窄幅或中等寬幅的聯(lián)合整地機，這些整地機不僅作業(yè)效率低、油耗大，而且會破壞土壤的團粒結(jié)構(gòu)，與保護性耕作相違背。因此，急需研制為大功率拖拉機配套的大型寬幅少耕復式整地機。根據(jù)哈爾濱市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式及耕作模式，綜合考慮大功率拖拉機保有量大、耕作地塊大小不規(guī)范和歸屬不統(tǒng)一等實際情況，哈爾濱市農(nóng)業(yè)科學院研制出一種集滅茬、深松、松耙、碎土于一體的1ZSF-350型懸掛式少耕復式整地機。該機具采用懸掛式連接，縱向長度小，地頭轉(zhuǎn)彎靈活，地塊轉(zhuǎn)移方便快捷，適于大、中、小地塊作業(yè)，可有效解決傳統(tǒng)聯(lián)合整地機存在的問題，是大功率拖拉機理想的配套機具。

1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整體結(jié)構(gòu)

懸掛式少耕復式整地機以機架為結(jié)構(gòu)基礎，由淺松鏟、滅茬刀軸、深松鏟、前缺口耙、后缺口耙、碎土輥、起壟鏟、鎮(zhèn)壓器等作業(yè)部件組合而成。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要技術參數(shù)見表1。

1.2 工作原理

該機具在田間作業(yè)時，首先由高速旋轉(zhuǎn)的滅茬刀軸對根茬進行粉碎還田，滅茬深度為5～8 cm；之后由淺松鏟和深松鏟分別對壟溝和壟臺進行淺松和深松；再由前列缺口圓盤耙和后列缺口圓盤耙對土壤進行耙耕作業(yè)；然后由碎土輥進行碎土，起壟鏵完成起壟；最后由鎮(zhèn)壓器對土壤進行鎮(zhèn)壓。

2 主要部件設計

2.1 機架結(jié)構(gòu)設計

機架主體以100 mm×100 mm方管為橫梁、以100 mm×50 mm矩形管為縱梁，焊接而成；機架兩側(cè)用10號槽鋼和鋼板焊合；前兩根橫梁的中部焊有齒輪箱的固定座梁；在橫梁兩端焊有支撐板，用以固定滅茬變速箱及滅茬刀軸側(cè)板。機架整體結(jié)構(gòu)牢固，可保證機具在作業(yè)時不變形，提高了機具的使用可靠性。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 滅茬傳動設計

滅茬傳動原理如圖3所示。拖拉機動力輸出軸通過傳動軸將動力傳遞給機具中央的齒輪箱總成，經(jīng)中央齒輪箱變速后，再將動力傳遞給滅茬側(cè)變速箱總成，由滅茬側(cè)變速箱帶動滅茬刀軸總成運動，實現(xiàn)滅茬作業(yè)。

2.3 缺口圓盤耙結(jié)構(gòu)設計

缺口圓盤耙由耙片、圓盤耙座、固定軸、圓盤耙柄等組成（如圖4所示）。該圓盤耙以耙切和撕裂形式翻耕土壤，不破壞土壤團粒結(jié)構(gòu)，達到少耕目的。

2.4 配套動力設計

根據(jù)滅茬作業(yè)的深度和刀軸轉(zhuǎn)速測算，滅茬系統(tǒng)消耗功率約20 kW；根據(jù)圓盤耙耙片直徑、受力分析及數(shù)量測算，圓盤耙系統(tǒng)消耗功率約25 kW；根據(jù)深松作業(yè)深度測算，深松系統(tǒng)消耗功率約40 kW；拖拉機功率消耗約85 kW。則設計該機具配套動力為91.91～154.41 kW。

2.5 碎土輥結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計

碎土輥由軸管、軸頭、支撐板、碎土柵條等焊合而成（如圖5所示）。對碎土輥的柵條進行螺旋焊合，這樣可以有效地對土壤進行滑切、擠壓，較好地發(fā)揮碎土作用。

2.6 壟臺、壟底深松裝置設計

深松鏟由深松鏟座、壟臺深松鏟柄、深松鏟尖等組成。深松裝置可實現(xiàn)壟臺、壟底同時深松，最大深松深度達35 cm，可以打破犁底層，提高土壤透氣、透水性能，增強土壤抵抗自然災害能力。

3 性能試驗

3.1 試驗儀器

100 m皮尺1卷；2 m鋼卷尺1個；標桿30根；50 kg磅秤1臺；土壤堅實度儀1臺；土壤承壓儀1臺；取土鉆1臺；土壤盒50只；200 g，1 000 g天平各1臺；恒溫箱1臺；秒表2只；耕深尺1把；耕層斷面儀1臺；0.50 m×0.50 m×0.25 m取土金屬框1只；水平尺1把；轉(zhuǎn)速表1只；燃油流量計1臺；土壤比重儀2個。

3.2 試驗方案

在試驗條件完全相同的情況下，對該機具與傳統(tǒng)機具進行耕整地生產(chǎn)對比試驗。選擇具有一定代表性的不同區(qū)域的試驗田地兩處，每處試驗田面積2 hm2。將每處試驗田分為兩塊，一塊為新機具的試驗田，另一塊為傳統(tǒng)機具的對比田。試驗開始之前，記錄地表植被及覆蓋情況和土壤濕度、堅實度、土壤含水率等基本情況；在作業(yè)過程中，記錄作業(yè)量、油料消耗量和作業(yè)時間，填寫生產(chǎn)試驗記錄，然后整理匯總，計算小時生產(chǎn)率；作業(yè)結(jié)束后，測定耕深、耕寬、土壤碎土率等情況。

3.3 試驗結(jié)果

實際作業(yè)結(jié)果表明：1） 該機具采用懸掛式掛接，地頭轉(zhuǎn)彎靈活，地塊轉(zhuǎn)移方便，適于大、中、小地塊作業(yè)。2） 拖拉機動力輸出軸動力驅(qū)動滅茬，滅茬效果明顯優(yōu)于其他復式作業(yè)機具滅茬效果。3） 以中型圓盤耙耙切和撕裂形式翻耕土壤，不破壞土壤團粒結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)少耕。4） 深松裝置解決了傳統(tǒng)聯(lián)合整地機不能壟溝、壟臺同時深松的技術難題，打破了犁底層，提高了土壤透氣、透水性能及土壤抵抗自然災害等能力。5） 機組作業(yè)速度為8～12 km/h，明顯高于傳統(tǒng)滅茬旋耕聯(lián)合整地機作業(yè)速度。6） 擴大了大功率拖拉機的應用空間，使其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用得到進一步發(fā)揮。7） 與傳統(tǒng)懸掛式滅茬旋耕聯(lián)合整地機相比，該機具可節(jié)約燃油5%～10%。

4 結(jié)論

1ZSF-350型懸掛式少耕復式整地機滅茬效果好，作業(yè)速度快，一次下地作業(yè)可完成滅茬、深松、耙耕、碎土、起壟、鎮(zhèn)壓等多項作業(yè)，能夠取代傳統(tǒng)滅茬旋耕聯(lián)合整地機，實現(xiàn)少耕、有機還田等保護性耕作技術，使田間達到良好待播狀態(tài)，是大功率拖拉機理想的配套機具。

摘要：為替代傳統(tǒng)滅茬旋耕聯(lián)合整地模式，實現(xiàn)少耕等保護性耕作技術，研制一種與大功率拖拉機配套的懸掛式滅茬松耙碎土復式整地機。介紹該機具的總體結(jié)構(gòu)與工作原理，論述各主要部件的設計方案，并通過性能試驗分析其技術先進性。

關鍵詞：農(nóng)業(yè)機械；保護性耕作；復式整地機；結(jié)構(gòu)；性能

中圖分類號：S222 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）01-0037-03

就黑龍江省聯(lián)合整地環(huán)節(jié)現(xiàn)狀來看，與大功率拖拉機相配套的農(nóng)機具多為傳統(tǒng)的窄幅或中等寬幅的聯(lián)合整地機，這些整地機不僅作業(yè)效率低、油耗大，而且會破壞土壤的團粒結(jié)構(gòu)，與保護性耕作相違背。因此，急需研制為大功率拖拉機配套的大型寬幅少耕復式整地機。根據(jù)哈爾濱市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式及耕作模式，綜合考慮大功率拖拉機保有量大、耕作地塊大小不規(guī)范和歸屬不統(tǒng)一等實際情況，哈爾濱市農(nóng)業(yè)科學院研制出一種集滅茬、深松、松耙、碎土于一體的1ZSF-350型懸掛式少耕復式整地機。該機具采用懸掛式連接，縱向長度小，地頭轉(zhuǎn)彎靈活，地塊轉(zhuǎn)移方便快捷，適于大、中、小地塊作業(yè)，可有效解決傳統(tǒng)聯(lián)合整地機存在的問題，是大功率拖拉機理想的配套機具。

1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整體結(jié)構(gòu)

懸掛式少耕復式整地機以機架為結(jié)構(gòu)基礎，由淺松鏟、滅茬刀軸、深松鏟、前缺口耙、后缺口耙、碎土輥、起壟鏟、鎮(zhèn)壓器等作業(yè)部件組合而成。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要技術參數(shù)見表1。

1.2 工作原理

該機具在田間作業(yè)時，首先由高速旋轉(zhuǎn)的滅茬刀軸對根茬進行粉碎還田，滅茬深度為5～8 cm；之后由淺松鏟和深松鏟分別對壟溝和壟臺進行淺松和深松；再由前列缺口圓盤耙和后列缺口圓盤耙對土壤進行耙耕作業(yè)；然后由碎土輥進行碎土，起壟鏵完成起壟；最后由鎮(zhèn)壓器對土壤進行鎮(zhèn)壓。

2 主要部件設計

2.1 機架結(jié)構(gòu)設計

機架主體以100 mm×100 mm方管為橫梁、以100 mm×50 mm矩形管為縱梁，焊接而成；機架兩側(cè)用10號槽鋼和鋼板焊合；前兩根橫梁的中部焊有齒輪箱的固定座梁；在橫梁兩端焊有支撐板，用以固定滅茬變速箱及滅茬刀軸側(cè)板。機架整體結(jié)構(gòu)牢固，可保證機具在作業(yè)時不變形，提高了機具的使用可靠性。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 滅茬傳動設計

滅茬傳動原理如圖3所示。拖拉機動力輸出軸通過傳動軸將動力傳遞給機具中央的齒輪箱總成，經(jīng)中央齒輪箱變速后，再將動力傳遞給滅茬側(cè)變速箱總成，由滅茬側(cè)變速箱帶動滅茬刀軸總成運動，實現(xiàn)滅茬作業(yè)。

2.3 缺口圓盤耙結(jié)構(gòu)設計

缺口圓盤耙由耙片、圓盤耙座、固定軸、圓盤耙柄等組成（如圖4所示）。該圓盤耙以耙切和撕裂形式翻耕土壤，不破壞土壤團粒結(jié)構(gòu)，達到少耕目的。

2.4 配套動力設計

根據(jù)滅茬作業(yè)的深度和刀軸轉(zhuǎn)速測算，滅茬系統(tǒng)消耗功率約20 kW；根據(jù)圓盤耙耙片直徑、受力分析及數(shù)量測算，圓盤耙系統(tǒng)消耗功率約25 kW；根據(jù)深松作業(yè)深度測算，深松系統(tǒng)消耗功率約40 kW；拖拉機功率消耗約85 kW。則設計該機具配套動力為91.91～154.41 kW。

2.5 碎土輥結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計

碎土輥由軸管、軸頭、支撐板、碎土柵條等焊合而成（如圖5所示）。對碎土輥的柵條進行螺旋焊合，這樣可以有效地對土壤進行滑切、擠壓，較好地發(fā)揮碎土作用。

2.6 壟臺、壟底深松裝置設計

深松鏟由深松鏟座、壟臺深松鏟柄、深松鏟尖等組成。深松裝置可實現(xiàn)壟臺、壟底同時深松，最大深松深度達35 cm，可以打破犁底層，提高土壤透氣、透水性能，增強土壤抵抗自然災害能力。

3 性能試驗

3.1 試驗儀器

100 m皮尺1卷；2 m鋼卷尺1個；標桿30根；50 kg磅秤1臺；土壤堅實度儀1臺；土壤承壓儀1臺；取土鉆1臺；土壤盒50只；200 g，1 000 g天平各1臺；恒溫箱1臺；秒表2只；耕深尺1把；耕層斷面儀1臺；0.50 m×0.50 m×0.25 m取土金屬框1只；水平尺1把；轉(zhuǎn)速表1只；燃油流量計1臺；土壤比重儀2個。

3.2 試驗方案

在試驗條件完全相同的情況下，對該機具與傳統(tǒng)機具進行耕整地生產(chǎn)對比試驗。選擇具有一定代表性的不同區(qū)域的試驗田地兩處，每處試驗田面積2 hm2。將每處試驗田分為兩塊，一塊為新機具的試驗田，另一塊為傳統(tǒng)機具的對比田。試驗開始之前，記錄地表植被及覆蓋情況和土壤濕度、堅實度、土壤含水率等基本情況；在作業(yè)過程中，記錄作業(yè)量、油料消耗量和作業(yè)時間，填寫生產(chǎn)試驗記錄，然后整理匯總，計算小時生產(chǎn)率；作業(yè)結(jié)束后，測定耕深、耕寬、土壤碎土率等情況。

3.3 試驗結(jié)果

實際作業(yè)結(jié)果表明：1） 該機具采用懸掛式掛接，地頭轉(zhuǎn)彎靈活，地塊轉(zhuǎn)移方便，適于大、中、小地塊作業(yè)。2） 拖拉機動力輸出軸動力驅(qū)動滅茬，滅茬效果明顯優(yōu)于其他復式作業(yè)機具滅茬效果。3） 以中型圓盤耙耙切和撕裂形式翻耕土壤，不破壞土壤團粒結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)少耕。4） 深松裝置解決了傳統(tǒng)聯(lián)合整地機不能壟溝、壟臺同時深松的技術難題，打破了犁底層，提高了土壤透氣、透水性能及土壤抵抗自然災害等能力。5） 機組作業(yè)速度為8～12 km/h，明顯高于傳統(tǒng)滅茬旋耕聯(lián)合整地機作業(yè)速度。6） 擴大了大功率拖拉機的應用空間，使其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用得到進一步發(fā)揮。7） 與傳統(tǒng)懸掛式滅茬旋耕聯(lián)合整地機相比，該機具可節(jié)約燃油5%～10%。

4 結(jié)論

1ZSF-350型懸掛式少耕復式整地機滅茬效果好，作業(yè)速度快，一次下地作業(yè)可完成滅茬、深松、耙耕、碎土、起壟、鎮(zhèn)壓等多項作業(yè)，能夠取代傳統(tǒng)滅茬旋耕聯(lián)合整地機，實現(xiàn)少耕、有機還田等保護性耕作技術，使田間達到良好待播狀態(tài)，是大功率拖拉機理想的配套機具。