秸稈還田耕整機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與試驗(yàn)分析

黃勝+董亞勇

摘 要：近年隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的不斷發(fā)展，農(nóng)作物的產(chǎn)量也不斷地提高，但與此同時，農(nóng)作物收割機(jī)為了降低功耗，提高農(nóng)業(yè)作業(yè)的效率和脫粒、篩選的質(zhì)量，完成收獲工作的同時也使得田間的殘留作物秸稈量越來越大，給農(nóng)業(yè)的再次開展造成很大的困難。傳統(tǒng)的耕整技術(shù)不僅造成的資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重，而且破壞耕作層的土壤結(jié)構(gòu)，使得泥腳逐年的加深，造成水肥流失、肥料利用率低、生態(tài)環(huán)境惡化等問題以往的秸稈焚燒方法更是對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，已被國家法令禁止。因此，本文結(jié)合相關(guān)材料，對高效通用的秸稈還田耕整機(jī)進(jìn)行研究，分析其關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)和相關(guān)的試驗(yàn)檢測，為秸稈還田和耕整作業(yè)性能及效率的提高工作提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：秸稈還田；耕整機(jī)；部件設(shè)計(jì)；試驗(yàn)分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.164

1 秸稈還田耕整機(jī)的總體構(gòu)造及工作原理

1.1 秸稈還田耕整機(jī)的總體構(gòu)造

秸稈還田耕整機(jī)主要由懸掛架和機(jī)架、前置和后置旋耕埋草刀輥、推壓桿裝置、中間隔板、平地板、擋土板以及埋稈平地彈齒等諸多部分組成。通過U型螺栓，可以將懸掛架的兩個水平懸掛點(diǎn)固定在機(jī)架的第一道橫梁上，而縱向懸掛點(diǎn)則可以固定在機(jī)架的中間傳動箱之上。通常的秸稈還田耕整機(jī)有三道橫梁，常見的機(jī)架為框架式結(jié)構(gòu)，因此在這基礎(chǔ)之上，兩個側(cè)板向后延長，增加一道橫梁在機(jī)架的后面，兩個相同的側(cè)板則固定在橫梁的兩端，共同構(gòu)成了機(jī)架的主體部分。機(jī)架的正中間安裝動力傳動系統(tǒng)的中間傳動箱體，前置和后置旋耕埋草刀輥則安裝在兩個側(cè)板的相對位置。通常在后置旋耕埋草刀輥安裝平地裝置，在前置旋耕埋草刀輥的前面則安裝推壓桿裝置。

1.2 秸稈還田耕整機(jī)的工作原理

秸稈還田耕整機(jī)采用輪式的拖拉機(jī)作為連接動力，依靠三點(diǎn)懸掛的方法使耕整機(jī)的懸掛架和拖拉機(jī)的后懸掛部分相連接，通過拖拉機(jī)萬向節(jié)將拖拉機(jī)的動力傳遞給耕整機(jī)的中間傳動箱體的動力輸出軸，然后驅(qū)動刀輥?zhàn)龌剞D(zhuǎn)正向運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)目的。耕整機(jī)左右結(jié)構(gòu)對稱，平衡性能較好，駕駛員可以通過離合器來控制動力的傳遞，從而控制秸稈還田耕整機(jī)的工作狀態(tài)。

2 秸稈還田耕整機(jī)的關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1 螺旋刀輥的設(shè)計(jì)

螺旋刀輥是秸稈還田耕整機(jī)的關(guān)鍵部件，對其設(shè)計(jì)要求是具有旋耕碎土、埋草起漿等功能，在完成作業(yè)后能夠使土壤達(dá)到種植要求。螺旋刀輥的橫刀刃口為螺旋線，通過滑切的方式隨著刀輥的旋轉(zhuǎn)逐漸入土，這樣受到的沖擊較小。橫刀的刀面是螺旋面，這樣的設(shè)計(jì)能夠使刀輥在工作過程中，側(cè)向的推移和拋送土壤，被切下的土垡可以隨著螺旋面一起運(yùn)動，在重力的作用下落下從而實(shí)現(xiàn)翻覆的目的，具有碎土和翻土的功能。合理選擇螺旋刀輥的參數(shù)，如螺旋橫刀曲線方程的分析、刀輥運(yùn)動參數(shù)的分析、螺旋橫刀的滑切角和截面參數(shù)的分析等參數(shù)的研究，對于耕整機(jī)的作業(yè)效果具有重要的意義。

2.2 前、后刀輥的配置

在進(jìn)行前、后刀輥的設(shè)計(jì)時，在布局上要考慮相互抵消螺旋橫刀對土壤的有關(guān)橫向作用，后置旋耕埋草刀輥采用左右雙螺旋的刀輥時，其整體的結(jié)構(gòu)要與前置旋耕埋草刀輥相同。為了保證作業(yè)后土壤的良好平整性，選擇螺旋橫刀的旋向時，要與前置旋耕埋草刀輥相應(yīng)段反向布置，也就是垂直刀軸方向的任一個斷面中。如果前置橫刀為左旋，則后置刀輥的對應(yīng)段為右旋，反之亦然。這種布置形式可以平衡橫刀對于土壤的橫向推送，降低單工作刀對土壤造成的不平整度，減少機(jī)組的前進(jìn)阻力。

3 秸稈還田耕整機(jī)的試驗(yàn)分析

3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過試驗(yàn)，測定秸稈還田耕整機(jī)的主要性能指標(biāo)：耕寬、耕深、耕深的穩(wěn)定性、地表的平整度以及秸稈埋覆率等。試驗(yàn)的測定根據(jù)國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并進(jìn)行科學(xué)合理的分析。

3.2 試驗(yàn)條件

在水稻試驗(yàn)區(qū)選取兩塊水稻秸稈田地進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，其中一塊試驗(yàn)田規(guī)格是21.128.6（單位m），另一塊試驗(yàn)田的規(guī)格是2428.6（單位m），殘余秸稈平均高度是300毫米，秸稈的平均分布狀態(tài)是29.78束/和14.63株/束，同時試驗(yàn)田的水深在20至50毫米之間。在試驗(yàn)中所選用的拖拉機(jī)動力為70千瓦。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

經(jīng)試驗(yàn)測得主要數(shù)據(jù)：耕深為158.7mm，耕寬2014mm，地表平整度25mm，秸稈埋覆率94.19%，耕深穩(wěn)定性84.86%，小時生產(chǎn)率為0.87/。

當(dāng)在試驗(yàn)田中的行進(jìn)速度為4.36km/h時，秸稈還田耕整機(jī)的小時工作率為0.87，略高于設(shè)計(jì)參數(shù)0.6的原因是試驗(yàn)田的面積較小，作業(yè)的時間利用率相對較低。耕深為158.7mm，達(dá)到了設(shè)計(jì)值100～160mm的要求，而且穩(wěn)定性高于80%的設(shè)計(jì)要求，說明耕整機(jī)在作業(yè)過程中較為穩(wěn)定。秸稈的埋覆率也高于90%的設(shè)計(jì)要求，反映出該秸稈還田耕整機(jī)的還田效果較好。地表平整度的平均試驗(yàn)值為25mm，低于30mm的要求值，證明經(jīng)過作業(yè)，該土壤能夠滿足水稻的種植要求。

4 結(jié)語

通過相關(guān)研究和分析，本文結(jié)合實(shí)際開展情況，對秸稈還田耕整機(jī)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)提出了看法和建議，并且通過試驗(yàn)檢測了秸稈還田耕整機(jī)的相關(guān)性能，分析了其結(jié)果，這也為耕整機(jī)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)建立了基礎(chǔ)。希望本文為秸稈還田耕整機(jī)的發(fā)展提供幫助，如有不足之處，敬請諒解。

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