農(nóng)田清石整地機的設(shè)計與應(yīng)用研究

譚興宇

摘要：研制適于山區(qū)耕地的農(nóng)田清石整地機械具有重要意義。介紹國內(nèi)外農(nóng)田清石整地機的研究現(xiàn)狀，針對山區(qū)耕地特點設(shè)計農(nóng)田清石整地機的主要參數(shù)與結(jié)構(gòu)組成，闡述其工作過程、創(chuàng)新點及應(yīng)用前景，以期為我國農(nóng)田清石整地機械的發(fā)展提供參考

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機械 整地機 山區(qū)耕地 設(shè)計 應(yīng)用

中圖分類號：S224.9文獻標識碼：A文章編號：1674-1161（2015）02-0025-03

遼寧省撫順市山區(qū)耕地多礫石情況嚴重，礫石大小不一、形狀各異，隨機裸露于地表或埋于耕層之中。耕層巾的礫石通過影響土壤容重、土壤孑L隙率、土壤含水率等土壤物理特性，改變耕地的局部人滲特性，使其極易產(chǎn)生地表徑流、侵蝕，進而影響播種質(zhì)量、出苗和作物生長發(fā)育。同時，大量礫石摻雜于農(nóng)田之中，給田間管理、機械化精密播種等機械作業(yè)帶來影響。

通過機械清理礫石來改良土壤、促進農(nóng)作物生長和農(nóng)機化應(yīng)用，可以提高農(nóng)民對機械化作業(yè)的積極性，同時有利于提升機械化技術(shù)裝備水平。農(nóng)田清石整地機是一種用于清除農(nóng)田中的礫石，同時進行除茬和松碎土等整地作業(yè)的新型農(nóng)機具。該機具的研制以改造礫石含量較高的中低產(chǎn)田為目標.針對山區(qū)耕地特點設(shè)計，對于改善農(nóng)田耕作條件、促進農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展具有很大的意義。

1農(nóng)田清石整地機的研究現(xiàn)狀

最初的類似農(nóng)田清石整地機型由美國明尼蘇達州的一個農(nóng)民設(shè)計制造，取名為“土壤撿石機”，并用了幾年時問進行改進和田間試驗。土壤撿石機除能夠撿取農(nóng)田石塊外，還能適當完成風景區(qū)、居民區(qū)、工業(yè)區(qū)等地的石塊撿拾任務(wù)，但其只能撿拾較小型石塊。隨后，美國、加拿大、俄羅斯等國家的一些公司先后開始了上壤撿石機的研究與開發(fā)。

我國大部分山區(qū)經(jīng)濟較落后，山區(qū)耕地中的礫石大多由人工撿拾或者不撿拾。這些礫石的存在對農(nóng)作物生-長發(fā)育和農(nóng)業(yè)機械化作業(yè)造成了嚴重影響。國內(nèi)雖有零星撿石機械的研究，但其用途單一。隨著我國不斷加大農(nóng)業(yè)基本建設(shè)投入，中低產(chǎn)田改造被列為重點項目，農(nóng)田清石工作越來越重要，清石機械技術(shù)將得到快速發(fā)展。

2農(nóng)田清石整地機的主要參數(shù)

農(nóng)田清石整地機采用機械方式將農(nóng)田中一定耕層內(nèi)的礫石集起，裝入運石車后運出地外：同時完成整地作業(yè)（包括作物根茬清除和土壤松、碎土作業(yè)），從而達到改良農(nóng)田和整地作業(yè)的目的其主要技術(shù)參數(shù)為：1）配套動力：58.8kW，輪式拖拉機：2）懸掛方式：三點懸掛；3）動力來源：主車牽引，動力輸出軸輸入，液壓輸入；4）整機質(zhì)量：750kg；5）作業(yè)深度：25cm以內(nèi)；6）作業(yè)幅寬：160cm；7）作業(yè)效率：0.20～0.33hm2/h；8）作業(yè)速度：1.5～2.2km/h～3農(nóng)田清石整地機的結(jié)構(gòu)及功能

農(nóng)田清石整地機主要由機架、鏟土、松土、脫土、提升輸送、限深、傳動、液壓等機構(gòu)組成（見圖1）

各機構(gòu)功能為：1）機架由三點懸掛、橫梁和左右側(cè)梁、立梁等部件組成，其主要用于清石整地機各機構(gòu)及零部件安裝：2）鏟土機構(gòu)由一個長矩型鏟刃和兩側(cè)立刀梁組成，其主要功能是將農(nóng)田表層下25cm，以內(nèi)的土壤及其中的礫石一起鏟起：3）松土機構(gòu)由一組強制振動的柵條組成，其功能是對鏟起的土壤進行疏松振動；4）脫土機構(gòu)由一組網(wǎng)狀鏈條組成，其功能是將振松的土壤與礫石分離：5）提升輸送機構(gòu)由輸送帶、輸送帶收放裝置、輸送帶支架等部件組成，其功能是將清選出來的礫石等雜物連續(xù)不斷地裝上車：6）限深機構(gòu)主要用于調(diào)節(jié)作業(yè)深度：7）傳動機構(gòu)主要用于動力傳輸，由牽引車將動力輸出給傳動箱，傳動箱動力分3條路線分別傳輸給脫土機構(gòu)、提升輸送機構(gòu)和松土機構(gòu).為機械正常運轉(zhuǎn)提供動力；8）液壓機構(gòu)控制輸送帶收放油缸動作，使輸送帶在運輸時收回、作業(yè)時放開。

4農(nóng)田清石整地機的工作過程

從起土鏟入土開始，到礫石被卸至運石車為止，整個清石過程共分為4個階段：1）起土鏟人土階段。在此階段，土壤和礫石被起土鏟鏟起，并推到松土器上。2）振動松土階段。在此階段，松土器振動將裹脅在一起的土壤和礫石振松，并推到脫土鏈上。3）碎土分離階段。在此階段，振松的土壤和礫石在脫土鏈上邊運動、邊分離。細碎的土壤在重力作用下，經(jīng)過鏈孔均勻還田，達到整地的目的：大于鏈孔的礫石在摩擦力作用下，繼續(xù)向后運動到脫土鏈最高點，并被拋人輸送帶中，完成清石工作。4）礫石裝車階段。當?shù)[石進入輸送帶后，通過輸送裝置驅(qū)動將其抬升到一定高度，并自動卸人運石車，運往地外。

在農(nóng)田清石整地機的整個工作過程中，礫石的運動至少由2個運動合成，即礫石相對機械的上升運動（相對運動）和機械的水平直線運動（牽連運動）。

5農(nóng)田清石整地機的創(chuàng)新點

1）清石、整地同步完成的設(shè)計。土壤經(jīng)過起土鏟起土、松土器松土、脫土鏈土石分離3個過程后，清選出礫石：與此同時完成對作物根茬清除和土壤松、碎土整地作業(yè)。該設(shè)計打破了傳統(tǒng)理念，采用獨特的設(shè)計原理和結(jié)構(gòu)，使清石、整地一次性完成，不用在清石之前先清除作物根茬.復(fù)式作業(yè)的成本低、效率高。

2）自動開閉式脫土鏈的設(shè)計。正常情況下，一般脫土鏈在篩土過程中，小于鏈孔尺寸的礫石及土壤穿過上、下兩層脫土鏈及時同到地表，而個別稍大一點的礫石雖通過上層脫土鏈，但到下層時沒有及時掉下來，卡在脫土鏈與鏈輪接觸處，造成卡鏈現(xiàn)象，影響作業(yè)效率和脫土鏈壽命，甚至導致脫土鏈損壞。該設(shè)計的自動開閉脫土鏈（如圖2所示）可解決此問題：當脫土鏈轉(zhuǎn)到上層工作時，鏈條自動合上，形成網(wǎng)狀孑L：當脫土鏈轉(zhuǎn)到下層時，鏈條又自動脫開，將幾個網(wǎng)狀孔貫通，成為一個條形長孔，長孔面積是網(wǎng)孔的幾倍，礫石很容易掉下，從而避免了卡鏈現(xiàn)象。

6農(nóng)田清石整地機的應(yīng)用前景

目前我國山區(qū)農(nóng)田清石主要依靠人工撿拾完成，不僅勞動強度大、效率低，而且許多礫石全部或部分埋藏在耕層內(nèi)，只有隨著不斷耕作露出地表后才可以撿拾，尤其遼寧省礫石較多的東部山區(qū)農(nóng)田，其勞動強度和用工量更甚。而機械清石完全可以克服這些不足，其應(yīng)用前景非常廣闊。此外，我國大面積中低產(chǎn)田改造已提上日程，計劃近幾年每年改造中低產(chǎn)田333.3萬hm2，需要專用清石機械10萬臺，而同前市場還沒有同類產(chǎn)品，因此市場需求相當大，易形成產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)。新式農(nóng)田清石整地機的推廣應(yīng)用，會極大地促進農(nóng)田改造工作的發(fā)展，進而對我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展起到積極的推進作用。

參考文獻

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ResearchontheDesignandApplicationofFarmlandCleaningStoneTillageMachine

TANXingyu

Abstract：Todevelopfarmlandcleaningstonetillagemachineinmountainareahassignificantmeanings.Thearticletintroducestheresearchslalusoffarmlandcleaningstonetillagemachineathomeandabroad，expoundsthemachine'sworkingprocess.innovationpointsandapplicationprospectaccordingtoitsmainparameterandconstructioncomponentsdesignedformountainarea，inordertoprovideareferenceforthedevelopmentoffarmlandcleaningstonetillagemachineryinourcountry.

Keywords：：agriculturalmachinery；tillagemachine；mountainareacultivatedland；design；application