2DMF-1型自走式地膜機(jī)的研制

張福學(xué)　李建新

摘 要：根據(jù)市場(chǎng)分析和農(nóng)民需求，2DMF-1型自走式地膜機(jī)把工程機(jī)械技術(shù)、液壓技術(shù)、農(nóng)機(jī)技術(shù)、汽車技術(shù)、仿真技術(shù)、農(nóng)機(jī)具技術(shù)及維修技術(shù)融為一體，具有機(jī)動(dòng)、靈活、自動(dòng)、多功能的特點(diǎn)。整臺(tái)機(jī)械由三大模塊組成，設(shè)計(jì)理念巧妙，獨(dú)特，制作成本低廉，使用價(jià)值高，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益好。

關(guān)鍵詞：自走式地膜機(jī);三大模塊;動(dòng)力模塊;控制模塊;鋪膜工作模塊

中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.02.003Open Science Identity（OSID）

1 研制背景

現(xiàn)在市場(chǎng)上地膜機(jī)種類很多，雖然經(jīng)過近20年的發(fā)展，但其設(shè)計(jì)的思路和理念并沒有太大的變化，還是采用傳統(tǒng)的單壟，馬拉式和背負(fù)式兩種，人工手扶馬拉式地膜機(jī)和拖拉機(jī)后背升降式地膜機(jī)，結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，價(jià)格也低廉，但效率不高，操作繁瑣，人力成本大，機(jī)器能耗高，工作單一，系統(tǒng)成本較高，根據(jù)市場(chǎng)分析和農(nóng)民需要，特別需要一種能行走，操作簡(jiǎn)便，功能齊全，一機(jī)多用，一次鋪兩壟或多壟，既能鋪膜，又能施肥，播種，鎮(zhèn)壓，既高效又不損傷壟溝地層等。針對(duì)這一實(shí)際需求，把工程機(jī)械技術(shù)（挖掘機(jī)技術(shù)、裝載機(jī)技術(shù)、叉車技術(shù)、吊車技術(shù)、軋道機(jī)技術(shù)）等液壓技術(shù)、農(nóng)機(jī)技術(shù)、汽車技術(shù)、農(nóng)機(jī)具技術(shù)及維修技術(shù)融為一體，把動(dòng)力、控制、鋪膜三大模塊有機(jī)統(tǒng)一，研制的這款地膜機(jī)更高效、更靈活、更機(jī)動(dòng)、更方便、更安全可靠，既能一機(jī)多用，又成本低廉。

2 結(jié)構(gòu)組成

整機(jī)結(jié)構(gòu)由三大模塊組成：動(dòng)力模塊、控制模塊、鋪膜模塊。動(dòng)力源、變速箱、前橋、離合器、行走輪等為動(dòng)力模塊，放置于機(jī)器的前方，為整臺(tái)機(jī)器提供動(dòng)力、離合、變速和剎車;轉(zhuǎn)向、液壓油泵、液壓油箱、分配器、幅寬調(diào)整油缸、升降油缸、轉(zhuǎn)向油缸、助力器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)等為控制模塊，轉(zhuǎn)向控制模塊放置于機(jī)器的后方，完成鋪膜機(jī)的升降、壟臺(tái)寬窄的調(diào)整和液壓助力轉(zhuǎn)向等;施肥源和鋪膜源及附屬設(shè)施為鋪膜模塊，放在前后兩個(gè)模塊之間，分上下兩個(gè)層面，上層為駕駛員操作位置，下面為鋪膜機(jī)部分，這種設(shè)計(jì)理念巧妙、獨(dú)特，既可節(jié)省很大空間，又可以減輕整臺(tái)機(jī)器重量，從而減少工作油耗，降低成本，提高利潤(rùn)（如圖1）。

3 總體設(shè)計(jì)

3.1 工作原理

打破市場(chǎng)上通用的拖拉機(jī)后牽引、馬拉式模式，設(shè)計(jì)制造一臺(tái)復(fù)合式多功能自走式液壓控制的雙壟地膜機(jī)，既可施肥又可鋪膜，既可單壟，又可雙壟，既可大壟，又可以小壟，為減少機(jī)械調(diào)試繁瑣程序，把液壓技術(shù)應(yīng)用上去，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。柴油機(jī)、支架、轉(zhuǎn)向、離合、行走、液壓控制、電起動(dòng)、幅寬自動(dòng)調(diào)整、高低自由伸降、開溝、施肥、合壟、鋪膜、履土、扶壟一次成型的自走式液壓控制的地膜機(jī)。

3.2 三大模塊匹配關(guān)系設(shè)計(jì)要求

該產(chǎn)品的按結(jié)構(gòu)分為三大模塊，動(dòng)力模塊、控制模塊、鋪膜模塊。這三大模塊由一個(gè)支架支撐，即可以保證三大模塊單獨(dú)、自成體系、又可以組合聯(lián)動(dòng)。動(dòng)力模塊控制模塊自成體系，鋪膜模塊自成體系，拆下鋪膜模塊后，不影響其他模塊工作。這三大模塊的匹配關(guān)系具有復(fù)合性和匹配性，動(dòng)力模塊太靠前，裝車前翻，降低了安全性和可靠性，控制模塊太靠后，增加后輪重量壓力和吃土深度，影響行走和轉(zhuǎn)向，鋪膜模塊太高太低又影響整車的高度和穩(wěn)定性等等。

3.3 三大模塊的設(shè)計(jì)

3.3.1 動(dòng)力設(shè)計(jì)

是動(dòng)力模塊由動(dòng)力部分、變速部分、離合部分、行走部分組成，動(dòng)力部分（如圖2）是確保整車需要多大動(dòng)力，根據(jù)全車重量，機(jī)器傳動(dòng)消耗和行走阻力，確定動(dòng)力大小，太小拉不動(dòng)，太大油耗高，根據(jù)多次試驗(yàn)測(cè)試，用24 kW柴油機(jī)比較合理。變速部分是根據(jù)地理、地貌環(huán)境和農(nóng)作物種植品種，確定為兩擋加快慢擋的變速箱，可完成田間作業(yè)和道路行走的需要。離合部分、行走部分為兩輪驅(qū)動(dòng)，后輪轉(zhuǎn)向，驅(qū)動(dòng)輪離合器單向制動(dòng)，后輪輔動(dòng)，完成田間地頭180°～360°轉(zhuǎn)向，根據(jù)地膜機(jī)高低，壟臺(tái)高低，確定行走輪直徑、轉(zhuǎn)向輪直徑、距地面的高度。

3.3.2 控制模塊設(shè)計(jì)

控制模塊（如圖3），由轉(zhuǎn)向、助力、液壓、控制部分等組成，完成整臺(tái)機(jī)器的液壓操作需要匹配液壓泵、分配器、控制閥、調(diào)幅油缸、升降油缸、轉(zhuǎn)向油缸、助力器等（如圖4）。

3.3.3 鋪膜模塊設(shè)計(jì)

鋪膜模塊由鋪膜機(jī)、施肥及附屬設(shè)施等組成（如圖5），鋪膜機(jī)兩壟鋪膜機(jī)構(gòu)，保證液壓調(diào)幅油缸正確合理的調(diào)整幅寬，施肥機(jī)構(gòu)（如圖6）和鋪膜機(jī)的開溝器、合壟器、鋪膜輪、扶壟器可以保證工作一次完成，且達(dá)到壟臺(tái)鋪膜密封率98%以上。

4 主要技術(shù)參數(shù)

配套動(dòng)力：24 kW柴油機(jī);

外形尺寸：3830 mm×1560 mm×1580 mm;

整機(jī)重量：850 kg;

作業(yè)行數(shù)：2壟;

適用行距：60～70 mm;

作業(yè)速度：2.5～3 km·h-1;

作業(yè)效率：2376～3400 m2·h-1;

鋪膜密封率：≧98%。

5 結(jié)論

經(jīng)過三個(gè)作業(yè)季節(jié)的實(shí)踐、檢驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)了一些問題和設(shè)計(jì)缺陷，并一一進(jìn)行解剖分析，進(jìn)行了針對(duì)性的改進(jìn)。獨(dú)一無二的設(shè)計(jì)理念，大量工程液壓技術(shù)的應(yīng)用、施肥、鋪膜、鎮(zhèn)壓多功能的作業(yè)流程，定能得到廣大農(nóng)民的認(rèn)可，具有較好的開發(fā)前景。

5.1 市場(chǎng)機(jī)型對(duì)比

通過與現(xiàn)階段常用機(jī)型進(jìn)行參數(shù)對(duì)比，本機(jī)型相關(guān)優(yōu)勢(shì)明顯，具體參數(shù)如下表所示。

5.2 創(chuàng)新點(diǎn)

本機(jī)與市場(chǎng)上現(xiàn)有的地膜機(jī)相比，具有如下創(chuàng)新點(diǎn)：效率高、機(jī)動(dòng)靈活、自動(dòng)化程度高、一機(jī)多用、適應(yīng)性強(qiáng)、使用成本低、安全性高、壟型破壞性小。

5.3 技術(shù)難點(diǎn)

（1）三大模塊的結(jié)構(gòu)裝配關(guān)系。關(guān)鍵是整機(jī)重心的尋找，重心選不準(zhǔn)，該機(jī)就會(huì)前仰后翻，或前翻后仰，造成機(jī)器工作不穩(wěn)定。

（2）轉(zhuǎn)向。由于采用前驅(qū)動(dòng)后單輪轉(zhuǎn)向，鋪膜模塊在中間下方的結(jié)構(gòu)模式，如果鋪膜模塊布局不合理就會(huì)直接影響轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向沉，轉(zhuǎn)向輪吃地深等狀況，造成轉(zhuǎn)向輪易壞。

（3）液壓系統(tǒng)的選配。液壓系統(tǒng)是整個(gè)機(jī)器除鋪膜機(jī)之外最關(guān)鍵的系統(tǒng)，這個(gè)項(xiàng)目液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈感來源于叉車，挖溝機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)、裝載機(jī)的轉(zhuǎn)向技術(shù)，汽車的離合技術(shù)嫁接到這臺(tái)機(jī)器上。

5.4 效益分析

當(dāng)前隨著城鎮(zhèn)化推進(jìn)，生活消費(fèi)必將隨之增加，定會(huì)消費(fèi)大量瓜果、蔬菜，這就為廣大城邊菜農(nóng)和種植大戶提供了發(fā)展機(jī)會(huì)，因此，先進(jìn)的地膜機(jī)必將被市場(chǎng)接受，也必將取得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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