一種秸稈清理裝置的設(shè)計(jì)

摘要：免耕播種機(jī)在作業(yè)時(shí)容易出現(xiàn)秸稈纏繞、根茬堵塞等問(wèn)題。為此，設(shè)計(jì)一種新型秸稈清理裝置，并介紹其總體結(jié)構(gòu)、作業(yè)原理和關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)。樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明，免耕播種機(jī)在作業(yè)時(shí)，秸稈清理裝置具有較強(qiáng)的入土和破茬能力，且滑移量小、對(duì)土壤的擾動(dòng)弱，表現(xiàn)出較好的破茬及防纏繞作業(yè)效果，可為免耕播種機(jī)秸稈清理裝置的設(shè)計(jì)提供新思路。

關(guān)鍵詞：秸稈清理裝置；免耕播種機(jī)；保護(hù)性耕作

中圖分類號(hào)：S223.2 " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " "文章編號(hào)：1674-1161（2024）01-0063-02

保護(hù)性耕作在東北地區(qū)實(shí)施以來(lái)，實(shí)際效果表明該技術(shù)模式具有培肥地力、蓄水保墑、減少土壤風(fēng)蝕水蝕、降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、抑制農(nóng)田地表?yè)P(yáng)塵、防止水土流失、增加糧食產(chǎn)量等優(yōu)勢(shì)，且與傳統(tǒng)種植模式相比優(yōu)勢(shì)明顯[1-2]。遼寧多地主要以種植玉米為主，秋季收獲玉米后，玉米秸稈還田覆蓋率超過(guò)60%，不僅能夠較大化實(shí)現(xiàn)保護(hù)性耕作目標(biāo)，同時(shí)符合高標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)貼要求，因此成為當(dāng)前的主流模式。但秸稈覆蓋率較高會(huì)導(dǎo)致在使用免耕播種機(jī)作業(yè)時(shí)，容易出現(xiàn)秸稈纏繞、根茬堵塞等問(wèn)題，這會(huì)嚴(yán)重影響播種質(zhì)量和生產(chǎn)效率。為此，設(shè)計(jì)一種適用于中、小型免耕播種機(jī)的新型秸稈清理防堵裝置，以期在免耕播種作業(yè)時(shí)可以將覆蓋于地表的秸稈和根茬有效清理，以防止機(jī)具堵塞，這不僅能為播種作業(yè)創(chuàng)造一個(gè)清潔的種床，還有利于提高播種作業(yè)質(zhì)量。

1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)

秸稈清理裝置由主固定架、清茬刀、清茬刀控制彈簧機(jī)構(gòu)、清茬刀固定架、破茬刀等組成，如圖1所示。

在秸稈清理裝置的結(jié)構(gòu)上，破茬刀、清茬刀前后依次布置，且破茬刀的直徑要大于清茬刀的直徑，這一設(shè)計(jì)可保證破茬刀具有足夠的入土深度，便于破茬作業(yè)。主固定架安裝在播種單體的前端，清茬刀固定架的中段與主固定架的下端鉸接安裝，破茬刀固定架的前端安裝清茬刀，清茬刀左右成向前“V”字形對(duì)稱布置。破茬刀固定架與清茬刀通過(guò)控制彈簧機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接，它能控制清茬刀與土壤地面的接觸狀態(tài)，從而有助于提高秸稈清理效果。主固定架的前下端安裝破茬刀，其主要用于切斷秸稈。

1.2 工作原理

秸稈清理裝置或與拖拉機(jī)牽引或與機(jī)架直接相連，它們共同組成作業(yè)機(jī)組。機(jī)具作業(yè)時(shí)，拖拉機(jī)牽引機(jī)具前行，破茬刀向前滾動(dòng)，并在機(jī)具重力的作用下，破茬刀與秸稈滾動(dòng)接觸，通過(guò)破茬刀的滑切作用可將秸稈切斷或?qū)⒏缜虚_，然后通過(guò)破茬刀周向的鋸齒形結(jié)構(gòu)將秸稈向后拋送，當(dāng)秸稈被拋送至清茬刀時(shí)，再由兩側(cè)的清茬刀將秸稈向側(cè)后方拋送，由此可形成無(wú)秸稈覆蓋的清潔種植苗帶，這既保證了播種作業(yè)質(zhì)量，又提高了機(jī)具的作業(yè)效率。

2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1 破茬機(jī)構(gòu)

破茬機(jī)構(gòu)主要由主固定架、破茬刀、破茬刀軸等組成，其中破茬刀是該機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件，設(shè)計(jì)如圖2所示。

破茬刀通過(guò)破茬刀軸安裝在主固定架的下端，并在機(jī)具重力的作用下，通過(guò)破茬刀的滾動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)秸稈的切割破茬作業(yè)。研究證明，不同的破茬刀結(jié)構(gòu)型式及圓盤直徑對(duì)秸稈的破茬作業(yè)效果影響顯著。該破茬刀的刀盤圓周設(shè)有阿基米德螺線形鋸齒，其具有較強(qiáng)的入土、破茬能力，且滑移量小、對(duì)土壤擾動(dòng)弱，作業(yè)效果良好。作業(yè)時(shí)，該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)破茬和拋送的雙重作業(yè)效果，既能將殘茬甩出，又能夠減少秸稈及雜物纏繞，表現(xiàn)出較好的切茬效果。此外，試驗(yàn)證明，破茬刀的圓盤直徑對(duì)破茬及防纏繞有較大影響，圓盤直徑大，能表現(xiàn)出較好的破茬及防止纏繞作業(yè)效果[3]，因此，設(shè)計(jì)圓盤直徑為520 mm。

2.2 清茬機(jī)構(gòu)

清茬機(jī)構(gòu)主要由清茬刀、清茬刀控制機(jī)構(gòu)等組成。該清茬刀采用星型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，中間為刀盤，圓周向?yàn)樾切妄X，刀盤直徑設(shè)計(jì)為330 mm。清茬刀的滾動(dòng)方向與機(jī)具的前進(jìn)方向成一定夾角，且清茬刀左右對(duì)稱安裝。作業(yè)時(shí)，清茬刀通過(guò)向側(cè)后方滾動(dòng)來(lái)將秸稈向側(cè)后方撥動(dòng)和側(cè)推，借此清理出清潔的苗帶，這既能提高播種作業(yè)機(jī)具的通過(guò)性，又能提高作業(yè)效率。清茬刀控制機(jī)構(gòu)主要由彈簧、彈簧芯桿、彈簧座等組成，清茬刀控制機(jī)構(gòu)控制清茬刀隨地面進(jìn)行仿形運(yùn)動(dòng)，同時(shí)確保清茬刀始終與地表和結(jié)構(gòu)接觸以防止清茬刀被架空，進(jìn)而影響秸稈清理作業(yè)效果。清茬刀作業(yè)示意圖如圖3所示。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2022年4月，遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所制造的該樣機(jī)在沈北新區(qū)保護(hù)性耕作試驗(yàn)基地進(jìn)行試驗(yàn)，基地土壤類型為黏壤土，前茬作物為玉米，秸稈大量粉碎還田，地表覆蓋超過(guò)60%，免耕播種機(jī)配備該秸稈清理裝置，同時(shí)配套東方紅804型拖拉機(jī)。試驗(yàn)結(jié)果表明，免耕播種機(jī)在作業(yè)時(shí)，秸稈清理裝置具有較強(qiáng)的入土和破茬能力，且滑移量小、對(duì)土壤的擾動(dòng)弱，表現(xiàn)出較好的破茬及防纏繞作業(yè)效果，這為免耕播種機(jī)秸稈清理裝置的設(shè)計(jì)提供了新思路。但各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)仍有待進(jìn)一步研究試驗(yàn)，從而為保護(hù)性耕作機(jī)具的設(shè)計(jì)提供更多數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉清華.應(yīng)用保護(hù)性耕作技術(shù)防止耕地退化研究[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2021（5）：115-116.

[2] 劉智卓.保護(hù)性耕作作業(yè)成本及秸稈收益對(duì)比分析[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2023（2）：27-28.

[3] 林靜，錢巍，牛金亮.玉米壟作免耕播種機(jī)新型切撥防堵裝置的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，46（6）：691-698.

Design of a Straw Cleaning Device

CHEN Mengchao1，2

（1.Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China; 2.Key Laboratory of Remanufacture and Innovation of Agricultural Machinery and Equipment in Liaoning Province， Shenyang 110161， China）

Abstract： " Problems such as stalk entanglement and stubble clogging occur during the operation of no-till seeder. A new type of straw cleaning device is designed， and the overall structure， operation principle and design of key components are introduced. The test results show that，the device has a strong ability to bury and break stubble， the slippage is small， little disturbance to the soil， showing better stubble breaking and anti-winding operation effect， and it also provides "a new thought for the design of straw cleaning device of no-tillage seeder.

Key words：straw cleaning device; no-till seeder; conservation tillage