組合式秸稈集行深松條耕整地機(jī)的研制與應(yīng)用

摘要：組合式1JTSG-300型均勻行條耕機(jī)和1JTSG-180型性寬窄行條耕機(jī)由本溪盛豐農(nóng)機(jī)制造有限公司與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)國家保護(hù)性耕作研究院、遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所共同研制，可一次性完成秸稈收集、歸行處理、深松作業(yè)等多項(xiàng)作業(yè)。試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際應(yīng)用表明，這兩款機(jī)型的全仿形機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)能適用于復(fù)雜地塊作業(yè)，且作業(yè)效率高、整地效果好，可滿足東北四省區(qū)的保護(hù)性耕作技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：秸稈集行；深松；條耕機(jī)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

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）02-0051-03

在秸稈大量覆蓋還田的條件下，如何實(shí)現(xiàn)高效高標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)成為難題。即使目前通過性最好的高性能免耕播種機(jī)，也難以在秸稈大量覆蓋還田的地況下實(shí)現(xiàn)高通過性和高質(zhì)量播種，因?yàn)樵诮斩捀采w量過大時(shí)，免耕播種機(jī)難以將苗帶行的秸稈清理干凈，會(huì)影響種子出苗率和作物產(chǎn)量提升。對(duì)此，本溪盛豐農(nóng)機(jī)制造有限公司與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)國家保護(hù)性耕作研究院、遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所聯(lián)合研發(fā)兩款能一次性完成秸稈切削→分撥→ 歸集→淺旋→鎮(zhèn)壓→深松等多項(xiàng)作業(yè)的全仿形機(jī)器，即1JTSG-300型均勻行秸稈集行深松條耕整地機(jī)（簡稱1JTSG-300型均勻行條耕機(jī)）和1JTSG-180型寬窄行秸稈集行深松條耕整地機(jī)（簡稱1JTSG-180型寬窄行條耕機(jī)），用以滿足市場對(duì)保護(hù)性耕作機(jī)具的需求。

1 1JTSG-300型均勻行條耕機(jī)的設(shè)計(jì)

條耕技術(shù)屬于秸稈覆蓋耕作技術(shù)體系內(nèi)的一種保護(hù)性耕作模式[l]，條耕播種主要解決了由現(xiàn)有的免耕作業(yè)造成的土壤易板結(jié)、土壤擾動(dòng)小、價(jià)格較高等問題[2]。1JTSG-300型均勻行條耕機(jī)由牽引梁懸掛多個(gè)單體組成，每個(gè)單體由四連桿仿形機(jī)構(gòu)、主板、圓盤缺口切刀、限深輪、撥茬機(jī)構(gòu)、深松鏟、擋土盤、碎土鎮(zhèn)壓輪等組成。牽引懸掛橫梁由3個(gè)牽引支架焊接在橫梁上，3個(gè)牽引支架由20 mm厚度的錳鋼板材質(zhì)制成，采用三點(diǎn)懸掛，并與輪式拖拉機(jī)連接。橫梁由長度3 000 mm、厚度5 mm的180 mm方形鋼制成，主要用于懸掛仿形機(jī)構(gòu)的各單體，進(jìn)而組成機(jī)具主體。

1.1 仿形機(jī)構(gòu)的單體結(jié)構(gòu)

仿形機(jī)構(gòu)的單體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1）四連桿仿形機(jī)構(gòu)：由2塊12 mm厚度的錳板、4個(gè)直徑為250 mm的銷軸、鑲套8盤6205軸承組成，并通過U型螺栓固定在牽引橫梁上。

2）主板結(jié)構(gòu)：主板是單體結(jié)構(gòu)的主要框架，由厚度12 mm且呈不規(guī)則形狀的2塊錳板連接在四連桿機(jī)構(gòu)的銷軸上，其用于連接和安裝限深輪、切草盤、撥茬盤、擋土盤和鎮(zhèn)壓輪。

3）限深輪總成：在主板前端安裝2個(gè)輪寬75 mm、直徑470 mm的橡膠胎，由其構(gòu)成具有限深幅度調(diào)整功能的限深輪總成。

4）圓盤缺口切刀：安裝于2個(gè)限深輪中間，具有仿形和微調(diào)功能。直徑540 mm、厚度6 mm的圓盤缺口切刀主要用于切斷地表長秸稈和根茬，有利于下一步的秸稈分撥清理工作。

5） 撥茬機(jī)構(gòu)：可將播種行的秸稈分撥到草間行，形成寬度220 mm的苗床和380 mm的草間行。作為秸稈集行作業(yè)的主要工作部件，撥茬機(jī)構(gòu)由2個(gè)直徑300 mm、厚度8 mm且呈太陽輪形狀的撥茬裝置與主板連接的固定桿組成，具有仿形功能。

6） 擋土盤：主要用于保持播種行和草間行清晰完整。由直徑540 mm、厚度6 mm的缺口圓盤及支撐架和8 mm×60 mm的彈簧組成，支撐架和彈簧與主板連接。

7） 深松鏟：可調(diào)整深松幅度。鼠洞式深松鏟安裝于擋土盤前端，材質(zhì)65Mn，主要用于完成深松作業(yè)。

8） 碎土鎮(zhèn)壓輪：主要用于播種行秸稈分撥清理后的床面平整、碎土和鎮(zhèn)壓工作，由調(diào)整扳手、支撐架、碎土附板及寬度220 mm、直徑350 mm的滾輪組成。

1.2 機(jī)具特點(diǎn)

1） 全仿形結(jié)構(gòu)，適用性廣，能滿足復(fù)雜地塊和不同地區(qū)的作業(yè)需要，作業(yè)后可形成220 mm的播種行和380 mm的草間秸稈行。

2） 可在秸稈覆蓋率不超過70%的地塊作業(yè)，秸稈分撥率超過96%。

3） 采用缺口型切草盤，可切斷存量秸稈、根茬和雜草，再通過四連桿仿形撥茬機(jī)構(gòu)將切斷的秸稈、根茬、雜草歸撥到草間行，使草間行和播種行整潔清晰。

4） 裝有深松作業(yè)液壓過載保護(hù)裝置（可選），在復(fù)雜地塊作業(yè)中如遇石塊等阻礙，該裝置能自動(dòng)起到過載保護(hù)的作用，解決了因機(jī)具損壞而不能繼續(xù)作業(yè)的問題。

5） 每個(gè)單體及工作部件均設(shè)計(jì)成具有無級(jí)調(diào)節(jié)功能的仿形機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)復(fù)雜地塊的作業(yè)要求。

6） 缺口圓盤切割秸稈后再分撥秸稈到草間行，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作業(yè)效率高、切割效果好，符合保護(hù)性耕作的作業(yè)要求。

7）與國內(nèi)同類型機(jī)具相比，作業(yè)效率較高，達(dá)1.33 hm2/h。

1.3 技術(shù)參數(shù)

1JTSG-300型均勻行條耕機(jī)的技術(shù)參數(shù)見表1。

1.4 性能試驗(yàn)

試驗(yàn)區(qū)由穩(wěn)定區(qū)﹑測定區(qū)和停車區(qū)組成。測定區(qū)長度為200 m，前有200 m的穩(wěn)定區(qū)，后有20 m的停車區(qū)。測定前均勻行條耕機(jī)應(yīng)保障測定地塊的秸稈覆蓋率不高于70%，寬窄行條耕機(jī)的測定地塊可在全量秸稈覆蓋的情況下進(jìn)行。至少測定3個(gè)行程，測定條耕機(jī)的性能應(yīng)符合以下要求：播種行寬222 mm、草間行寬380～480 mm、秸稈分撥率≥96%、深松深度350 mm，碎土鎮(zhèn)壓寬幅220 mm。

1.5 試驗(yàn)結(jié)果

在鐵嶺縣、昌圖縣和沈北新區(qū)的項(xiàng)目區(qū)，對(duì)1JTSG-300型均勻行條耕機(jī)進(jìn)行性能測試，結(jié)果表明：在秸稈覆蓋率≤70%的作業(yè)條件下，該機(jī)作業(yè)質(zhì)量符合免耕播種的耕整地作業(yè)要求。

2 1JTSG-180型寬窄行條耕機(jī)的設(shè)計(jì)

1JTSG-180型寬窄行條耕機(jī)由牽引框架、撥草輪仿形機(jī)構(gòu)、切草盤仿形機(jī)構(gòu)、限深輪仿形機(jī)構(gòu)、深松鏟固定架﹑深松鏟﹑橋接傳動(dòng)軸、淺旋耕地機(jī)和碎土鎮(zhèn)壓輪組成，如圖2所示。

1） 牽引梁由3個(gè)牽引支架和1個(gè)橫梁組成。3個(gè)牽引支架由20 mm厚度的錳鋼板組成，采用三點(diǎn)懸掛，并與輪式拖拉機(jī)連接。橫梁由長度1 800 mm、厚度5 mm的180 mm方形鋼構(gòu)成，主要用于懸掛仿形機(jī)構(gòu)的2個(gè)單體。仿形單體結(jié)構(gòu)與均勻行條耕機(jī)相同。

2） 中間部位的深松固定架與機(jī)具前半部分和后半部分橋接并安裝深松鏟，主傳動(dòng)軸橋連接于橫梁和淺旋耕地機(jī)之間，主要用于傳遞淺旋耕地機(jī)刀盤軸的動(dòng)力。

3） 機(jī)具后半部分由淺旋耕地機(jī)和鎮(zhèn)壓輪構(gòu)成。淺旋耕地機(jī)由主機(jī)框架、變速箱、2個(gè)側(cè)箱、2個(gè)側(cè)箱連接軸、2個(gè)防護(hù)罩和刀盤軸構(gòu)成，作業(yè)后可形成2個(gè)寬度600 mm的播種帶，旋耕深度≤80 mm。鎮(zhèn)壓輪由支撐架、擋土罩、刮土板、調(diào)整幅度扳手和直徑500 mm、寬度600 mm的鎮(zhèn)壓滾輪構(gòu)成，主要用于平整種床和保墑。

2.2 機(jī)具特點(diǎn)

一是全仿形結(jié)構(gòu)，適用性廣，能滿足復(fù)雜地塊和不同地區(qū)的作業(yè)需要。作業(yè)后可形成600 mm的播種行和600 mm的草間行（適于遼寧），也可形成700 mm的播種行和700 mm的草間行（適于吉林﹑黑龍江）。二是可在秸稈覆蓋率100%的地塊作業(yè)，秸稈分撥率超過96%，作業(yè)效率和效果較好。三是可在玉米秸稈茬口400 mm的狀態(tài)下作業(yè)，能達(dá)到免耕播種作業(yè)前的耕整地要求。四是既具有均勻行的全部功能，又兼具淺旋耕地的功能，且該技術(shù)為國內(nèi)外首創(chuàng)。五是作業(yè)效率較高，平均速率達(dá)1.00 hm2/h。

2.3 技術(shù)參數(shù)

1JTSG-180型寬窄行條耕機(jī)的技術(shù)參數(shù)見表2。

2.4 性能試驗(yàn)

試驗(yàn)區(qū)由穩(wěn)定區(qū)﹑測定區(qū)和停車區(qū)組成。測定區(qū)長度為200 m，前有200 m的穩(wěn)定區(qū)，后有20 m的停車區(qū)。測定前1JTSG-180型寬窄行條耕機(jī)的測定地塊可在秸稈全量覆蓋的情況下進(jìn)行。至少測定3個(gè)行程，測定條耕機(jī)的性能應(yīng)符合以下要求：播種行寬600 mm、草間行寬600 mm，秸稈分撥率≥96%，深松深度350 mm，碎土鎮(zhèn)壓寬幅600 mm。

2.5 試驗(yàn)結(jié)果

2023年在鐵嶺調(diào)兵山市對(duì)采用條耕免耕播種與傳統(tǒng)壟作播種兩種方式的同品種玉米進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明：在抗倒伏能力、抗衰性和豐產(chǎn)性方面，條耕免耕播種明顯高于傳統(tǒng)壟作。在黑龍江克山縣克山鎮(zhèn)對(duì)JJSG-180型寬窄行條耕機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)測試，結(jié)果表明：在高留茬400 mm且秸稈全量覆蓋的情況下，秸稈分撥率≥96%，播種行及草間行的技術(shù)指標(biāo)及作業(yè)效果良好。

3 結(jié)語

玉米機(jī)械化條帶耕作技術(shù)是適應(yīng)東北地區(qū)玉米種植的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)[3]。與條帶耕作技術(shù)配套的這兩款條耕機(jī)產(chǎn)品具有以下先進(jìn)性：一是高效性。圓盤缺口切刀首先切斷秸稈再利用仿形撥茬機(jī)構(gòu)進(jìn)行分撥的設(shè)計(jì)方式，在作業(yè)效率方面具有一定優(yōu)勢。在實(shí)際作業(yè)中，測定1JTSG-300型均勻行條耕機(jī)的作業(yè)效率平均為1.33 hm2/h，1JTSG-180型寬窄行條耕機(jī)的作業(yè)效率平均為1.00 hm2/h，與市場上普遍采用的前置摟草后置條耕的作業(yè)方式相比，作業(yè)效率提高3～4倍。二是適應(yīng)性。1JTSG-180型寬窄行條耕機(jī)在茬口400 mm高、秸稈全量覆蓋、土壤較為黏重的情況下能正常作業(yè)，可適應(yīng)復(fù)雜地塊的作業(yè)要求，其秸稈分撥率不低于96%，且播種行畦面整潔、草間行規(guī)整、作業(yè)效果良好。三是易用性。兩款機(jī)械均采用整機(jī)仿形機(jī)構(gòu)，且每個(gè)單體及工作部件均設(shè)計(jì)成具有無級(jí)調(diào)節(jié)功能的仿形機(jī)構(gòu)，調(diào)整方便、簡單易用。四是安全可靠性。在部分地區(qū)土壤條件較差的地塊，兩款機(jī)械可選配深松作業(yè)液壓過載保護(hù)裝置。一旦深松作業(yè)過程中遇到石塊等阻礙，可避免機(jī)械損壞，起到過載保護(hù)的作用。機(jī)具部件選材用料可靠，圓盤缺口切刀、撥茬輪等耐磨性及機(jī)具強(qiáng)度優(yōu)良。目前，該系列產(chǎn)品已經(jīng)制定了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為Q/BXSF/JTSG-J-06-2023、Q/BXSF/JTSG-K-06-2023，可滿足東北四省區(qū)的保護(hù)性耕作技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫文良，李光，李明森.淺析條耕機(jī)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2023（20）：51-55.

[2] 喬清旭.條耕播種機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D].長春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2022.

[3] 沈永哲.玉米機(jī)械化條帶耕作技術(shù)推廣研究[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2021（3）：42-43.

Development and Application of Combined Straw Collection in Row and Subsoiling Strip Tillage Preparation Machine

BAO Xibo， TONG Dianjun， LIU Shouzhong

（Benxi Shengfeng Agricultural Machinery Manufacturing Co.， LTD.，" Benxi Liaoning 117100， China）

Abstract：" The combined 1JTSG-300 uniform row cultivator and 1JTSG-180 wide-narrow strip cultivator are jointly developed by Benxi Shengfeng Agricultural Machinery Manufacturing Co.， LTD.， National Conservation Tillage Research Institute of China Agricultural University and Liaoning Institute of Agricultural Mechanization. They can complete a number of operations such as straw collection， row treatment and subsoiling at one time. The experimental results and practical application show that， the full imitation mechanism design of these two models is suitable for complex plot operation， with high operation efficiency and good land preparation effect， which can meet the technical requirements of conservation tillage of the four provinces in northeast China.

Key words： straw collection in row; subsoiling; strip cultivator; design; application