滅茬深松旋耕整地聯(lián)合作業(yè)機設(shè)計與研究

河北雙天機械制造有限公司 李峰濤 趙西哲 王曉森 成志霞 張瑞星

引言

目前，我國多數(shù)地區(qū)耕作方式較為單一，拖拉機進地次數(shù)達3～4次，對土壤多次碾壓，造成土壤板結(jié)，使土壤底部形成了堅硬的犁底層，從而容易導致雨水徑流，低洼處易澇，晴天高處干旱，土壤通透性差，作物根系扎不下去，易倒伏；同時浪費大量人工、油料，造成整地作業(yè)成本高，效率低，不利于搶農(nóng)時，抗旱保墑；加之常年不使用有機肥和大量使用化肥，以及使用農(nóng)膜 ，造成了土壤污染，使地力急劇下降，農(nóng)作物減產(chǎn)或產(chǎn)量不穩(wěn)，不利于可持續(xù)農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展[1、2、3、4]。

本文針對保護性耕作的要求，設(shè)計了一種滅茬深松旋耕整地聯(lián)合作業(yè)機，一次進地可以完成滅茬、深松、旋耕、鎮(zhèn)壓（起壟）等多項作業(yè)，一次作業(yè)即可滿足播種要求；同時 ，可卸下深松裝置，避免連年深松，鎮(zhèn)壓裝置也可調(diào)換成起壟裝置以適應(yīng)東北地區(qū)的壟溝作業(yè)。

1 整機結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 整機結(jié)構(gòu)

滅茬深松旋耕整地聯(lián)合作業(yè)機主要由機架、三點懸掛裝置、滅茬裝置、深松裝置、旋耕裝置、傳動裝置、升降裝置、鎮(zhèn)壓裝置（起壟裝置）等組成，結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，可一次完成滅茬、深松、旋耕、鎮(zhèn)壓、起壟等多項作業(yè)。該機主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

圖1整機結(jié)構(gòu)（鎮(zhèn)壓型）

圖2整機結(jié)構(gòu)圖（起壟型）

表1主要技術(shù)參數(shù)

1.2 工作原理

滅茬深松旋耕整地聯(lián)合作業(yè)機通過三點懸掛裝置與拖拉機掛接，拖拉機后動力輸出軸通過萬向節(jié)傳動軸帶動中間箱體 ，中間箱體左側(cè)一端通過左側(cè)傳動軸帶動側(cè)箱箱體， 側(cè)箱通過將動力傳遞給前端滅茬軸 ，滅茬刀軸高速旋轉(zhuǎn)對地表以及土壤中根茬進行破碎；深松機構(gòu)連接在滅茬裝置后的機架上 ，通過拖拉機驅(qū)動力帶動深松鏟進行松土 ；中間箱體后面一端通過后傳動軸將動力輸出給后邊旋耕箱體 ，旋耕箱體帶動旋耕刀軸高速旋轉(zhuǎn)進行旋耕作業(yè)，最后鎮(zhèn)壓輥將松土旋耕后的土地鎮(zhèn)壓整平 ，或者使用起壟鏟進行開溝起壟。

2 關(guān)鍵零部件設(shè)計

2.1 深松裝置

深松鏟作為滅茬深松旋耕整地聯(lián)合作業(yè)機的核心工作部件，能夠打破堅硬的犁底層，保證作物根系生長和土壤深層水分及空氣交換。該深松裝置由3個深松單體組成，采用前一、后二的布置形式，這種布置形式能夠減輕3個深松單體在作業(yè)中的整體阻力，防止機具前進過程中產(chǎn)生堆草、堆土的現(xiàn)象。每個深松單體由鏟座、鏟柄、鏟翼、深松鏟尖和分土板組成，如圖3所示。深松鏟尖采用楔形減阻設(shè)計，使其在入土和工作中更加省力；鏟尖處堆焊高強耐磨合金，如圖4所示，從而延長了深松鏟使用壽命；鏟柄前焊有分土板，減輕了鏟柄在前進時受到的阻力；兩側(cè)安裝的翼鏟不僅能夠?qū)ι顚油寥肋M行較大范圍疏松，還能提高土壤的蓄水保墑能力。深松鏟尖的設(shè)計參數(shù)如表2所示。

圖3 深松鏟單體結(jié)構(gòu)圖

圖4 深松鏟

表2深松鏟尖后設(shè)計參數(shù)

2.2 傳動裝置

傳動裝置中除常規(guī)變速箱齒輪傳動外，傳動軸使用單鍵式漸開線花鍵傳動軸，傳動軸結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。該傳送軸使用漸開線花鍵軸，具有良好的定心性，傳動平穩(wěn)，承受扭矩大，如圖6所示。

圖5傳動軸示意圖

圖6漸開線花鍵傳動軸

2.3 滅茬裝置

滅茬裝置用于長秸稈粉碎之后，將留在地表以及土壤中的舊根茬粉碎，然后直接均勻拋灑在表層土壤中，實現(xiàn)滅茬還田。滅茬裝置主要由滅茬刀、滅茬刀盤、滅茬軸組成，如圖7所示。玉米根部主根大概延伸到地表下5～6cm，所以滅茬刀的設(shè)計入土尺寸為5～8cm；每組滅茬刀盤由通過螺栓固定圓盤上的3把向左和3把向右的滅茬刀組成，滅茬裝置共由16組滅茬刀盤組成，它們分別焊接在滅茬軸上，兩組滅茬刀盤間距為120mm，所有滅茬刀在圓周方向上有唯一確定的角度，以保證滅茬刀入土時的阻力最小。

圖7 滅茬軸結(jié)構(gòu)圖

3 總結(jié)

（1）該機有效結(jié)合了旋耕機、深松機、雙軸滅茬旋耕機的功能，是集滅茬、深松、旋耕、鎮(zhèn)壓（起壟）整地多功能于一體的保護性耕作新機型 ，有效減少了作業(yè)環(huán)節(jié)，與土地碾壓次數(shù)，提高了作業(yè)效率。

（2）該機適應(yīng)性廣 ，在黃淮海平地作業(yè)時，后面采用釘齒鎮(zhèn)壓輥結(jié)構(gòu)，充分將土塊壓碎，碎土壓實；在東北地區(qū)壟溝作業(yè)時，后面采用可調(diào)式開溝器 ，開溝深度可調(diào)，張度可調(diào)；深松鏟方便拆卸，當年深松作業(yè)后，次年將深松鏟拆掉，只進行滅茬、旋耕作業(yè)，符合保護性耕作理念；依據(jù)農(nóng)藝要求，其深松、旋耕深度都可調(diào)。