1ZD—1200型自走多功能復(fù)式農(nóng)田作業(yè)機(jī)的設(shè)計(jì)

包錫波

摘要：針對(duì)本溪具農(nóng)田地塊小的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種適合在山區(qū)小地塊作業(yè)的多功能機(jī)具。介紹復(fù)式農(nóng)田作業(yè)機(jī)的設(shè)計(jì)思路、總體結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)及性能特點(diǎn)，測(cè)算其經(jīng)濟(jì)效益，為山區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供實(shí)用機(jī)具。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田作業(yè)；多功能；起壟；打藥；除草

中圖分類號(hào)：S224.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2016）11-0030-03

本溪縣位于遼寧東部山區(qū)，素有“八山一水一分田”的說(shuō)法，農(nóng)田大多為小地塊。因此，在本溪縣擁有的9 400余臺(tái)拖拉機(jī)中，11.0～14.71 kW的小型手扶拖拉機(jī)多達(dá)7 000余臺(tái)。然而部分手扶拖拉機(jī)的安全性、可操作性已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需求。為此，設(shè)計(jì)一種易操作、可靠性較強(qiáng)的復(fù)式農(nóng)田作業(yè)機(jī)具——1ZD-1200型自走多功能復(fù)式農(nóng)田作業(yè)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱“農(nóng)田作業(yè)機(jī)”），更換不同的工作部件，可完成滅茬碎土、起壟、打藥、除草等農(nóng)田作業(yè)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，旨在為山區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供實(shí)用作業(yè)機(jī)具。

1 農(nóng)田作業(yè)機(jī)總體設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)思路及方案

農(nóng)田作業(yè)機(jī)的設(shè)計(jì)思路為：自走多功能復(fù)式農(nóng)田作業(yè)機(jī)要靈活、安全、操作可靠、勞動(dòng)強(qiáng)度低；工作部件的幾何尺寸精確合理，減少動(dòng)力消耗，確保機(jī)組在最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下運(yùn)行。

根據(jù)設(shè)計(jì)思路確定的設(shè)計(jì)方案為：以11.0～14.71 kW柴油機(jī)做動(dòng)力，可完成滅茬、起壟、旋耕打藥、播種施肥等農(nóng)田作業(yè)；起壟行數(shù)為2行；打藥作業(yè)為6行（噴幅3 600 mm）；起壟的工作部件犁鏵采用ADI材料，滅茬刀片采用15錳鋼鍛造而成；根據(jù)本溪地區(qū)的耕層構(gòu)造和農(nóng)藝要求，確定滅茬深度為80～100 mm，起壟深度為150～170 mm；為操作方便和保證作業(yè)質(zhì)量，采用液壓動(dòng)力提升機(jī)具；滅茬碎土采用限深輪調(diào)整耕深，鏵尖入土角為3～5°；播種器采用外勺輪式；藥液泵采用柱塞式；種覆土器采用滾動(dòng)鎮(zhèn)壓覆土方式，確保在秸稈粉碎還田地塊的通過(guò)性。

1.2 機(jī)具結(jié)構(gòu)

該機(jī)主要由機(jī)架、操作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、行走裝置、液壓系統(tǒng)、滅茬機(jī)構(gòu)、起壟裝置、播種施肥機(jī)構(gòu)、打藥機(jī)構(gòu)等組成，具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖1。

2 滅茬機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

滅茬機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)由離合器總成、減速機(jī)、旋轉(zhuǎn)刀棍、防護(hù)罩、提升裝置、連接裝置和限深輪等組成。通過(guò)連接裝置與行走裝置相連，利用液壓系統(tǒng)完成機(jī)具起落。離合器總成安裝在動(dòng)力輸出軸與變速箱之間，通過(guò)操縱手柄接合或切斷動(dòng)力。變速箱安放在機(jī)具的中央位置，內(nèi)有齒輪傳遞動(dòng)力，可實(shí)現(xiàn)一級(jí)變速，并改變動(dòng)力輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向。

最終工作部件—2個(gè)旋轉(zhuǎn)刀輥安裝在變速箱的兩個(gè)半軸上，左右對(duì)稱。每個(gè)旋轉(zhuǎn)刀輥上安裝16把刀片；旋轉(zhuǎn)刀輥上設(shè)有防護(hù)罩，既可碎土又可防止沙石和碎土飛揚(yáng)。耕深依靠液壓提升拉桿長(zhǎng)度變化及限深輪調(diào)整。

2.1 旋轉(zhuǎn)刀輥轉(zhuǎn)速

旋轉(zhuǎn)刀輥是滅茬機(jī)的最終工作部件，其轉(zhuǎn)速直接影響機(jī)具性能。轉(zhuǎn)速過(guò)高，則扭矩小、功率消耗大，且有打滑和刀片不入土現(xiàn)象；轉(zhuǎn)速過(guò)小，則影響滅茬粉碎效果和生產(chǎn)率。

經(jīng)過(guò)理論計(jì)算及田間試驗(yàn)，采用類比法確定轉(zhuǎn)速范圍為300～350 r/min，設(shè)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)速取350 r/min。

2.2 離合器結(jié)構(gòu)

機(jī)具作業(yè)過(guò)程中，要求離合器連接的主動(dòng)和被動(dòng)2軸可方便結(jié)合或分離，以適應(yīng)時(shí)而運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)而停止的需要。離合器與三角皮帶輪設(shè)計(jì)成一體，為牙嵌式離合器，手動(dòng)結(jié)合分離。離合器可傳遞較大扭矩，且接合容易。

主動(dòng)軸與被動(dòng)軸有同軸度要求，但受制造、裝配及工作零部件變形的影響，無(wú)法保證2軸嚴(yán)格對(duì)中，即存在同軸度偏差，出現(xiàn)軸向偏移、徑向偏移及角度偏移。因此在設(shè)計(jì)上采用主動(dòng)軸與離合器牙嵌爪車削成一個(gè)整體的工藝，確保同軸度，接合狀態(tài)靠彈簧推動(dòng)自動(dòng)回位。其主動(dòng)牙嵌和被動(dòng)牙嵌均采用20cr，熱處理滲碳HRC50-58。

3 農(nóng)田作業(yè)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

農(nóng)田作業(yè)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

4 農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)的性能特點(diǎn)

1） 該機(jī)主要用于小地塊作業(yè)，也可用于坡地作業(yè)，機(jī)組作業(yè)時(shí)行走平穩(wěn)。

2） 配置滅茬旋耕刀輥，依靠滑轉(zhuǎn)剖切土壤，達(dá)到滅茬和疏松土壤的目的；配置起壟犁，可完成起壟作業(yè)；配置播種施肥裝置，可進(jìn)行播種玉米、大豆等作業(yè)；配置打藥裝置，可進(jìn)行大田、果園藥劑除草殺蟲(chóng)作業(yè)。

3） 應(yīng)用旋耕機(jī)設(shè)計(jì)原理，以小型柴油機(jī)為配套動(dòng)力，利用皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)及液壓傳動(dòng)，靠齒輪嚙合將動(dòng)力傳給旋轉(zhuǎn)刀輥，完成滅茬、疏松土壤作業(yè)；利用全液壓調(diào)整起壟中耕鏵的耕深；播種施肥采用牽引式；打藥采用背負(fù)式。

4） 配置外勺輪式播種施肥機(jī)，可在耕整后的土壤上進(jìn)行精量播種側(cè)深施肥作業(yè)。

5 農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)經(jīng)濟(jì)效益分析

5.1 成本核算

建產(chǎn)廠房2 600 m2、結(jié)構(gòu)廠房2 600 m2、裝機(jī)廠房4 000 m2，購(gòu)建加工設(shè)備50臺(tái)套及測(cè)量設(shè)備20臺(tái)，主要進(jìn)行機(jī)械性能檢測(cè)、樣機(jī)適應(yīng)性試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、部件性能測(cè)試等，這些固定資產(chǎn)的折舊費(fèi)用為400元。農(nóng)田作業(yè)機(jī)的生產(chǎn)成本為16 226元（各部件的生產(chǎn)成本詳見(jiàn)表2），管理和財(cái)務(wù)費(fèi)用200元，銷售費(fèi)用800元/臺(tái)，則機(jī)具的總成本為17 626元/臺(tái)。

5.2 銷售收入預(yù)測(cè)

該機(jī)具更換不同工作部件，可進(jìn)行除茬、起壟、播種、施肥、鎮(zhèn)壓、噴除草劑等作業(yè)，銷售價(jià)格可定為

22 930元/臺(tái)。

1ZD-1200型自走多功能復(fù)式農(nóng)田作業(yè)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、性能完善、作業(yè)效率高、作業(yè)質(zhì)量好等特點(diǎn)，可滿足華北、東北、西北等地小地塊耕作、播種、打藥需求，為小型農(nóng)業(yè)機(jī)械，市場(chǎng)需求強(qiáng)大。

按現(xiàn)有廠房、設(shè)備、生產(chǎn)能力市場(chǎng)需求測(cè)算，可年產(chǎn)2 000臺(tái)，則銷售收入為4 580萬(wàn)元/a，上繳利稅450萬(wàn)元/a。

5.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

由銷售收入預(yù)測(cè)可知，該設(shè)計(jì)有利于農(nóng)機(jī)制造企業(yè)發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙贏。該產(chǎn)品的研制成功，可為山區(qū)、丘陵小地塊的大田玉米、大豆生產(chǎn)提供適用機(jī)具，大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。

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Abstract： One kind of multifunction machine was designed which is suitable for operation in small plot of mountainous area according to the characteristics of small plot in Benxi country. This paper introduced the design ideas， total structure， technical parameters and performance feature of double farmland machine， and calculated the economic benefit， which provided practical machine for agriculture production in mountainous area.

Key words： farmland operation； multifunction； ridging； spray insecticide； weeding