一種花生小壟仿形鎮(zhèn)壓工作裝置的研制

陳 良

（遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，沈陽(yáng) 110161）

花生作為我國(guó)的重要油料作物之一，在食品、藥品、工業(yè)等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用[1]。2021 年，中國(guó)的花生產(chǎn)量約1 650 萬(wàn)t，總產(chǎn)量和出口量均居世界第一。中國(guó)花生種植區(qū)域廣泛、自然條件多樣，花生主產(chǎn)區(qū)形成了復(fù)雜多樣的種植模式。遼寧以春花生為主，均為壟作。充分挖掘現(xiàn)有資源的生產(chǎn)潛力，是實(shí)現(xiàn)糧油雙增的有效途徑。良好的種植模式可改善作物個(gè)體與群體的結(jié)構(gòu)關(guān)系，達(dá)到通風(fēng)透光、提高葉面積指數(shù)、增強(qiáng)光合作用等效果。小壟雙行交錯(cuò)種植模式是一種適合遼寧的種植模式，可改善花生植株生育環(huán)境、提升莢果產(chǎn)量、促使植株生育健壯、增強(qiáng)花生抗逆性[2]，從而實(shí)現(xiàn)群體增產(chǎn)。因此，小壟雙行交錯(cuò)種植模式在遼寧得到廣泛推廣應(yīng)用，但相關(guān)配套機(jī)具還沒(méi)有跟上，現(xiàn)有機(jī)具在鎮(zhèn)壓作業(yè)過(guò)程中存在脫壟問(wèn)題，導(dǎo)致鎮(zhèn)壓效果不理想，作業(yè)質(zhì)量達(dá)不到農(nóng)藝要求。對(duì)此，研制一種花生小壟仿形鎮(zhèn)壓工作裝置[3]，該機(jī)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)縱向仿形、橫向仿形，而且能在壟側(cè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)控制下，使導(dǎo)向輥不脫壟，確保覆土鎮(zhèn)壓效果，為花生產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 總體結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 總體結(jié)構(gòu)

花生小壟仿形鎮(zhèn)壓工作裝置包括縱向仿形機(jī)構(gòu)、橫向仿形機(jī)構(gòu)、鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)和壟側(cè)仿形機(jī)構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 總體結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Schematic diagram of the overall structure

鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)通過(guò)其鎮(zhèn)壓輥架分別彈性連接橫向仿形機(jī)構(gòu)和壟側(cè)仿形機(jī)構(gòu)。縱向仿形機(jī)構(gòu)包括播種單體架、主機(jī)架、彈簧芯桿Ⅰ和壓縮彈簧Ⅰ。播種單體架為折彎結(jié)構(gòu)，一端帶有連接主機(jī)架的鉸接孔Ⅰ，另一端折彎豎板上開(kāi)有彈簧芯桿Ⅰ穿過(guò)孔，彈簧芯桿Ⅰ上安裝壓縮彈簧Ⅰ，端部伸出穿過(guò)孔，通過(guò)限位銷(xiāo)Ⅰ限位。主機(jī)架一端帶有連接播種單體架的鉸接孔Ⅱ，上有限位板Ⅰ，另一端安裝橫向仿形機(jī)構(gòu)的U 型叉架，彈簧芯桿Ⅰ端部與限位板Ⅰ接觸限位。在鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)的鎮(zhèn)壓輥帶動(dòng)下，橫向仿形機(jī)構(gòu)可帶動(dòng)縱向仿形機(jī)構(gòu)沿鎮(zhèn)壓輥架橫向移動(dòng)，并沿縱向上下浮動(dòng)。壟側(cè)仿形機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向輥沿壟側(cè)導(dǎo)向。

1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1）通過(guò)縱向仿形機(jī)構(gòu)，能使鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)隨地面起伏實(shí)現(xiàn)縱向仿形作業(yè)。通過(guò)橫向仿形機(jī)構(gòu)，能使鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)隨壟形走向?qū)崿F(xiàn)縱向仿形作業(yè)。側(cè)向?qū)蜉仚C(jī)構(gòu)沿壟側(cè)面仿形運(yùn)動(dòng)，同時(shí)導(dǎo)向輥機(jī)構(gòu)控制鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)位置，可使鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)不脫壟，進(jìn)而確保播種后的鎮(zhèn)壓效果?？v向仿形機(jī)構(gòu)通過(guò)播種單體架鉸接主機(jī)架，播種單體架上安置彈簧芯桿Ⅰ，其上套有壓縮彈簧Ⅰ，通過(guò)壓縮彈簧Ⅰ可使彈簧芯桿Ⅰ與主機(jī)架上的限位板Ⅰ接觸限位，從而限制其相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)隨地面起伏，完成縱向仿形作業(yè)。

2）設(shè)有橫向仿形裝置，其錐形導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可在機(jī)具作業(yè)過(guò)程中沿壟側(cè)面進(jìn)行仿形運(yùn)動(dòng)，依靠導(dǎo)向輥機(jī)構(gòu)控制鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)位置，使鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)隨壟形走向?qū)崿F(xiàn)縱向仿形作業(yè)，保障鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)不脫壟和播種后鎮(zhèn)壓效果。

3）壟側(cè)仿形機(jī)構(gòu)上的方形滑套可沿支臂橫向移動(dòng)，用于調(diào)節(jié)導(dǎo)向輥橫向間距，提高工作裝置的適應(yīng)性。

4）鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)中的鎮(zhèn)壓輥采用分體式結(jié)構(gòu)，分別對(duì)應(yīng)苗帶位置設(shè)置，能夠確保播種后的鎮(zhèn)壓效果。

2 關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)

2.1 縱向仿形機(jī)構(gòu)

縱向仿形機(jī)構(gòu)包括播種單體架、主機(jī)架、彈簧芯桿Ⅰ和壓縮彈簧Ⅰ，如圖2所示。

圖2 縱向仿形機(jī)構(gòu)示意圖Figure 2 Schematic diagram of the longitudinal copying mechanism

在鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)的鎮(zhèn)壓輥帶動(dòng)下，橫向仿形機(jī)構(gòu)帶動(dòng)縱向仿形機(jī)構(gòu)沿鎮(zhèn)壓輥架橫向移動(dòng)，并沿縱向上下浮動(dòng)，壟側(cè)仿形機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向輥沿壟側(cè)導(dǎo)向。播種單體架上帶有鉸接孔Ⅰ的端部下方設(shè)有限位板Ⅱ，用以限制主機(jī)架與播種單體架的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

2.2 橫向仿形機(jī)構(gòu)

橫向仿形機(jī)構(gòu)及鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)如圖3所示，鉸接柱貫穿鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)橫向連接架，其兩端連接縱向仿形機(jī)構(gòu)U型叉架的彈簧芯桿Ⅱ，鉸接柱和U型叉架間的彈簧芯桿Ⅱ上套有壓縮彈簧Ⅱ。

圖3 橫向仿形機(jī)構(gòu)及鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)示意圖Figure 3 Schematic diagram of the horizontal copying mechanism and the suppression mechanism

2.3 壟側(cè)仿形機(jī)構(gòu)

壟側(cè)仿形機(jī)構(gòu)由中間架、支臂、側(cè)仿形彈簧芯桿和導(dǎo)向輥機(jī)構(gòu)組成，如圖4所示。

圖4 側(cè)向仿形裝置結(jié)構(gòu)示意圖Figure 4 Schematic diagram of the lateral copying device

側(cè)仿形彈簧芯桿設(shè)在中間架上，套有側(cè)仿形彈簧，端部通過(guò)限位銷(xiāo)Ⅱ限位。中間架兩側(cè)分別鉸接連接支臂，兩側(cè)支臂上對(duì)稱安裝有方形滑套，方形滑套下方設(shè)有導(dǎo)向輥機(jī)構(gòu)。連接桿一端連在錐形導(dǎo)向輥機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向輥架上，另一端與側(cè)仿形彈簧芯桿鉸接。側(cè)仿形彈簧芯桿拉動(dòng)兩側(cè)連接桿，使錐形導(dǎo)向輥具有向內(nèi)的預(yù)緊力。

導(dǎo)向輥機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向輥架、導(dǎo)向輥軸和導(dǎo)向輥。導(dǎo)向輥架為U型框架，其支柱端上的銷(xiāo)柱與方形滑套連接。支柱上設(shè)有鉸接孔，用于鉸接側(cè)仿形彈簧芯桿。U型框架的封閉端連接導(dǎo)向輥軸，導(dǎo)向輥通過(guò)軸承安裝在導(dǎo)向輥軸上。

導(dǎo)向輥呈錐形，近地端外徑小于遠(yuǎn)地端外徑。方形滑套可調(diào)節(jié)，沿支臂移動(dòng)可調(diào)整導(dǎo)向輥橫向間距，并通過(guò)鎖緊螺栓固定。

2.4 鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)

鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)由鎮(zhèn)壓輥、鎮(zhèn)壓輥架等組成，如圖5所示。

圖5 鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖Figure 5 Structural diagram of suppression mechanism

鎮(zhèn)壓輥多個(gè)，每個(gè)分別對(duì)應(yīng)苗帶位置。鎮(zhèn)壓輥架設(shè)有橫向連接架和側(cè)向連接架，橫向連接架設(shè)置鉸接柱，對(duì)應(yīng)U型叉架導(dǎo)向槽一側(cè)設(shè)有導(dǎo)向柱。

3 試驗(yàn)與結(jié)論

該裝置設(shè)計(jì)完成后，2021 年春季在沈陽(yáng)市遼中區(qū)滿都戶鎮(zhèn)滿東村花生種植示范基地進(jìn)行了田間試驗(yàn)。試驗(yàn)地塊土質(zhì)為沙壤土，地勢(shì)平坦，肥力均勻，上茬作物為花生，試驗(yàn)品種為當(dāng)?shù)胤N植較為普遍的花生品種308，肥料為花生專用復(fù)合肥。試驗(yàn)結(jié)果表明，安裝該裝置的花生小壟雙行播種機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)施肥、播種一體化作業(yè)，工作性能穩(wěn)定，各項(xiàng)作業(yè)指標(biāo)達(dá)到了相關(guān)要求。與其他花生播種機(jī)相比，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)縱向和橫向仿形，而且能在壟側(cè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)控制下保障導(dǎo)向輥不脫壟和覆土鎮(zhèn)壓效果，為花生小壟雙行密植栽培提供了配套機(jī)具，為當(dāng)?shù)鼗ㄉ虣C(jī)械化提供了裝備支撐。