稻田筑埂機的研究設計

[摘 要] " 稻田筑埂是水稻生產(chǎn)整地階段中的重要環(huán)節(jié)。本文根據(jù)生產(chǎn)實際，為了減輕勞動強度，提高生產(chǎn)效率，闡述了一種懸掛式稻田筑埂機，對其結(jié)構和原理進行了介紹。筑埂機主體由機架、變速箱、推壓活塞、成型模等部件組成。筑埂機采用推土鏟進行取土，在推壓活塞與成型模的作用下形成規(guī)則形狀橫斷面的連續(xù)土埂。實現(xiàn)一機解決取土和筑埂，并解決了筑埂質(zhì)量參差不齊的問題。本機器設計新穎、結(jié)構簡單、實用性強、操作方便。

[關鍵詞] 稻田整地 " "筑埂機 " "技術參數(shù) " "研究設計 " "懸掛式

[中圖分類號] S23 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 （2015）04-0213-02

隨著我國農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展以及大量農(nóng)民工進城務工，農(nóng)村勞動力緊張的問題更顯突出。因此，實現(xiàn)水稻生產(chǎn)全程機械化更為迫切。稻田筑埂是水稻生產(chǎn)整地階段的重要內(nèi)容，筑埂的質(zhì)量直接影響到后續(xù)的田間管理和水稻產(chǎn)量。古老的筑埂方法是采用人工的方法，勞動強度大，效率低下，筑埂質(zhì)量參差不齊。目前，部分水稻種植區(qū)采用機械的方法代替人工方法筑埂，筑埂機的形式以及工作原理也多種多樣，經(jīng)過生產(chǎn)實踐的檢驗，目前市場上的筑埂機都存在這樣或那樣的問題，筑埂效果不是很理想，比如機器結(jié)構比較復雜、機器造價成本較高、筑埂不夠堅實、筑埂時機器產(chǎn)生堆土現(xiàn)象、筑埂形狀不規(guī)則等等。因此有必要對目前市場上的筑埂機進行改進或者研制出新機型，使筑埂機的筑埂質(zhì)量達到種植水稻的農(nóng)藝要求。

1 " 設計思路和技術難點

1.1 " 設計思路

1.1.1筑埂機采用不小于70馬力的輪式拖拉機做動力，筑埂機通過機架與拖拉機三點懸掛連接。

1.1.2筑埂機運輸時懸掛在拖拉機后方，工作時，通過控制拖拉機的液壓懸掛，調(diào)節(jié)機器的高低，達到理想的筑埂效果。

1.1.3為了形成凸起的土埂，必須有取土的裝置。

1.1.4為了達到水稻種植的農(nóng)藝要求，必須將取土裝置收集的土壤壓實，并形成一定形狀的連續(xù)土埂。

1.1.5設計的筑埂機應結(jié)構簡易、操作方便、工作可靠、筑埂質(zhì)量合格、效率高、整機造價低廉等優(yōu)點。

1.2 " 技術難點

1.2.1采用推土鏟的方式進行取土，推土鏟的功能是把土壤聚集到機器的中央。推土鏟的橫向取土寬度可調(diào)節(jié)，推土鏟的取土深度可調(diào)節(jié)，以便取土達到筑出合格土埂的要求。

1.2.2在推壓活塞和成型模的共同作用下將土壤形成堅實的土埂。推壓活塞的作用是將推土鏟收集到機器中央的土壤推入成型模并進行壓實，成型模的作用是保證形成連續(xù)規(guī)則外形的土埂。并且成型模以及推壓活塞的前端設計成可拆卸結(jié)構，以便滿足筑出不同規(guī)格尺寸的土埂。

2 " 結(jié)構及工作原理

2.1 " 整機結(jié)構

圖1 稻田筑埂機整機結(jié)構示意圖

1.輪式拖拉機2.液壓懸掛機構3.萬向節(jié)聯(lián)軸器4.變速箱5.曲柄轉(zhuǎn)盤6.機架7.推土鏟8.推壓活塞9.成型模

稻田筑埂機是一種專門用在稻田筑埂的農(nóng)業(yè)機具，主要由機架、推土鏟、變速箱、推壓活塞、成型模等組成。其中推土鏟、推壓活塞以及成型模是最主要的工作部件。結(jié)構如圖1所示。

2.2 " 工作原理

機架上從前向后依次安裝萬向節(jié)、變速箱、傘齒輪、曲柄轉(zhuǎn)盤、推壓活塞，推土鏟以及成型模，其中推土鏟、推壓活塞、成型模是該機的主要工作部件。

稻田筑埂機由不小于70馬力的輪式拖拉機做動力，筑埂機通過機架與拖拉機三點懸掛連接，工作時，筑埂機的動力由拖拉機的后動力輸出軸來提供，通過萬向節(jié)聯(lián)軸器與變速箱連接，經(jīng)過變速箱的減速和換向，然后通過傘齒輪與將動力傳遞到曲柄轉(zhuǎn)盤，曲柄轉(zhuǎn)盤帶動推壓活塞做與拖拉機前進方向平行的往復直線運動。

筑埂機筑埂一般要經(jīng)過2道工序：集土和推壓筑埂。根據(jù)筑埂工序來設計集土裝置和成型裝置。這兩個裝置必須安裝在機架上，根據(jù)工序要求，集土裝置在前，成型裝置在后。筑埂機工作時，推土鏟裝置將土聚集到機器的中央，然后在推壓活塞的作用下，將土推入成型模內(nèi)，在推壓活塞和成型模的共同作用下，形成規(guī)則外形的堅實土埂。此外，根據(jù)田地土壤狀況的不同，推土鏟的橫向取土寬度以及取土深度設計成可調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)取土寬度和深度，來滿足筑出合格土埂的用土量;同時，根據(jù)不同農(nóng)戶需求，可通過更換成型模的大小以及推壓活塞的前端，來筑出橫截面尺寸不同的土埂。

2.3 " 主要技術參數(shù)

配套動力：不小于70馬力輪式拖拉機

作業(yè)速度：1000-2000米/小時

筑埂規(guī)格：上寬300毫米 "下寬700毫米 "高350毫米

作業(yè)條件：土壤含水率（最佳）30%-70%

動力轉(zhuǎn)數(shù)：540-720轉(zhuǎn)/分

3 " 主要部件及參數(shù)的確定

3.1 " 推壓活塞的設計

推壓活塞是筑埂機的主要部件，主要由前側(cè)板、后側(cè)板、平鏟、推桿等組成。其結(jié)構如圖2所示。平鏟的功能主要是鏟平成型模前方的地面，形成水平面，為活塞往復運動以及成型模形成土埂做前期準備工作。后側(cè)板設計成向外的坡度形狀，是為了把平鏟掘起的土壤分向兩邊，前側(cè)板設計成向內(nèi)的坡度形狀，是為了把土壤向推板中間集聚，以便把更多的土壤推入成型模內(nèi)。

圖2 推壓活塞

3.2 " 推土鏟橫向取土寬度以及挖掘深度之間關系的確定

假設自然狀態(tài)下的土壤密度是ρ，筑出土埂的密度是自然狀態(tài)下土壤密度的1.5倍，土埂的長度是L，土埂的橫截面是等邊梯形，土埂上寬300毫米，土埂下寬700毫米，土埂高度350毫米。

則土埂質(zhì)量是m= " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " =262500×L×ρ。

因為土埂的土壤來源是推土鏟收集的成型模兩邊的土壤，設定推土鏟挖掘深度為h，推土鏟橫向取土寬度是b，則推土鏟前進距離L時取土的質(zhì)量是m=2×b×L×h×ρ

根據(jù)土壤質(zhì)量相等原理可得出：2×b×L×h×ρ=262500×L×ρ即b×h=131250。這樣就可以根據(jù)土壤的狀況來確定挖掘深度，當土壤堅硬時，這時就應適當減小挖掘深度，增加推土鏟的橫向取土寬度，增加的寬度可由上面公式計算得出。

3.3 " 拖拉機行駛速度的確定

如果拖拉機行駛過慢，會降低筑埂的效率;如果拖拉機行駛速度過快，會使筑出的土埂不夠堅實，甚至造成機器拖土的現(xiàn)象。因此拖拉機應選擇適當?shù)男旭偹俣?，才能保證筑埂效率以及筑埂質(zhì)量。

設定筑埂機曲柄轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動半徑是R米，曲柄轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)是n轉(zhuǎn)/分。假設曲柄轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動一圈的時間內(nèi)筑埂機恰好前進了2R的距離，在實際工作中，推壓活塞通過一個往復行程是不可能把推土鏟前進2R距離時集聚的土壤全部推入成型模內(nèi)的，因此機器的前進速度必須小于120Rn，當行駛速度大于這個值時，筑埂機就會產(chǎn)生拖土現(xiàn)象。其中R的尺寸可以通過實際測量得出，而曲柄轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)可通過轉(zhuǎn)速表測定得出，因此便可計算出筑埂機工作時最快的行駛速度。

以上從理論上敘述分析了稻田筑埂機的設計思路以及工作原理，理論上的完美還需實踐的檢驗，因此必須理論和實踐相結(jié)合，通過制造樣機，實踐操作筑埂，在實踐中檢驗可行性，發(fā)現(xiàn)問題，然后解決問題，從而完善機器，達到最佳的工作效果。

4 " 應用前景

水稻是主要的糧食作物之一，尤其是近些年來，受市場環(huán)境的影響，種植水稻的經(jīng)濟效益明顯突出，因此水稻種植面積有逐年增加的趨勢。傳統(tǒng)筑埂方法是靠人工，勞動強度大，效率低。目前，市場上現(xiàn)有的各種稻田筑埂機存在結(jié)構復雜、造價高、適應性差、筑埂效果不理想等缺陷，因此沒有得到大量推廣應用。本文設計的稻田筑埂機正是順應了市場需求，整機結(jié)構簡單、操作方便、適應性強等優(yōu)點，一般機械廠都可以生產(chǎn)制造，具有廣闊的應用市場。