1GZMN-140型旋耕聯(lián)合整地機(jī)的研制

梁利軍

（黑龍江省勃農(nóng)興達(dá)機(jī)械有限公司，黑龍江 勃利 154500）

目前市面上的旋耕（滅茬）機(jī)具都是將配套拖拉機(jī)的動(dòng)力，經(jīng)萬(wàn)向傳動(dòng)軸傳到中央齒輪箱后，要經(jīng)過1對(duì)錐齒輪和2~5個(gè)直齒輪的傳動(dòng)，再將動(dòng)力傳遞到工作部件。且如果要在一地塊上進(jìn)行旋耕和滅茬作業(yè)，往往需要更換工作部件后，二次進(jìn)地。現(xiàn)有機(jī)型的不足之處主要存在以下兩方面：

（1）齒輪傳動(dòng)部分齒輪多，箱體重量大，制造成本高，傳動(dòng)功耗大，傳動(dòng)效率低。

（2）機(jī)耕作業(yè)時(shí)，拖拉機(jī)進(jìn)地次數(shù)多，既造成耕作費(fèi)用高，又不利于保持土壤墑情。

為有效地解決上述問題，黑龍江省勃農(nóng)興達(dá)機(jī)械有限公司最新研制出了1GZMN-140型旋耕聯(lián)合整地機(jī)。該機(jī)與25.7~36.8kW（35~50馬力）的拖拉機(jī)配套，適用于旱田、水田（打漿）的聯(lián)合耕整地作業(yè)。能一次完成除茬、旋耕、起壟、鎮(zhèn)壓等多項(xiàng)工作。適應(yīng)了現(xiàn)代耕作制度的農(nóng)藝要求。其最大的技術(shù)特點(diǎn)是傳動(dòng)箱比傳統(tǒng)的旋耕機(jī)變速箱體積小，重量輕，傳動(dòng)效率高，極大地降低了生產(chǎn)制造成本。

1 結(jié)構(gòu)與工作原理

1GZMN-140型旋耕聯(lián)合整地機(jī)主要由萬(wàn)向傳動(dòng)軸、機(jī)架、傳動(dòng)箱、刀輥、起壟部件、鎮(zhèn)壓裝置等組成。整機(jī)結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)示意如圖1、圖2所示。

1GZMN-140型聯(lián)合整地機(jī)是由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)的耕整地機(jī)械，使用時(shí)，將機(jī)具與拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)聯(lián)接，用傳動(dòng)軸將拖拉機(jī)的動(dòng)力與機(jī)具的動(dòng)力相聯(lián)接，并進(jìn)行檢查調(diào)整方可作業(yè)。拖拉機(jī)動(dòng)力經(jīng)動(dòng)力輸出軸、萬(wàn)向節(jié)總成傳至整地機(jī)變速箱軸，經(jīng)過主箱內(nèi)一對(duì)錐齒輪減速并改變方向，將動(dòng)力傳到后旋耕刀輥，再通過旋耕刀輥將動(dòng)力傳至兩側(cè)的鏈輪傳動(dòng)箱，通過一對(duì)鏈輪增速后將動(dòng)力傳至前滅茬刀輥，最終把動(dòng)力傳出，驅(qū)動(dòng)前后雙軸刀輥旋轉(zhuǎn)。

圖1 1GZMN-140型旋耕聯(lián)合整地機(jī)結(jié)構(gòu)

圖2 傳動(dòng)示意

2 主要技術(shù)參數(shù)

外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高，mm） 930×1 780×1 022

整機(jī)重量（kg） 300

生產(chǎn)率（hm2/h） 0.2~0.5

配套功率（kW） 29.4~36.7

工作速度（km/h） 2~6

起壟行數(shù)（行） 2

滅茬行數(shù)（行） 2

耕幅（cm） 140

耕深（cm） 12~16（滅茬 6~10）

動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)數(shù)（r/min） 540

刀軸轉(zhuǎn)數(shù)（r/min） 238（滅茬 488）

連接形式 三點(diǎn)懸掛

3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

（1）1GZMN-140型旋耕聯(lián)合整地機(jī)只通過1對(duì)錐齒輪就將拖拉機(jī)動(dòng)力經(jīng)萬(wàn)向傳動(dòng)軸直接傳給旋耕刀軸，從而達(dá)到了減少中間介軸齒輪數(shù)量，提高了傳動(dòng)效率；降低齒輪箱重量，降低制造成本的目的。

（2）旋耕刀軸通過優(yōu)質(zhì)鏈傳動(dòng)，把動(dòng)力傳遞到滅茬刀軸，達(dá)到了一機(jī)兩用的目的，減少了機(jī)具進(jìn)地次數(shù)，降低了耕作費(fèi)用。

4 主要技術(shù)參數(shù)的確定

確定參數(shù)的關(guān)鍵在于確定刀片端點(diǎn)回轉(zhuǎn)半徑R和刀軸轉(zhuǎn)速，通過試驗(yàn)和農(nóng)藝要求得知，滅茬刀水平分速度（即打茬速度）應(yīng)大于5.5 m/s，切土切距應(yīng)控制在4 cm。旋耕刀水平分速度應(yīng)大于3 m/s，如圖3。

圖3 刀輥刀尖軌跡

設(shè)刀輥刀尖軌跡上任一點(diǎn)M的坐標(biāo)為M（x，y），則其運(yùn)動(dòng)方程為：

式中 x—M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡瞬時(shí)橫坐標(biāo)；y—M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡瞬時(shí)縱坐標(biāo)；Vm—機(jī)組前進(jìn)速度；ω—刀片回轉(zhuǎn)角速度；R—刀片端點(diǎn)M的回轉(zhuǎn)半徑；t—時(shí)間參數(shù)；a—滅茬或旋耕深度。

由方程（1）可得刀端點(diǎn)任意時(shí)刻的水平分量

綜合考慮整機(jī)結(jié)構(gòu)要求，并參考比較、篩選國(guó)內(nèi)外各旋耕、滅茬機(jī)的參數(shù)，確定滅茬刀輥半徑R3為200mm，旋耕刀輥半徑R2為245mm。滅茬深度a3取0.05m，旋耕深度 a2取 0.10m，Vm3取 0.975m/s（東方紅 404Ⅲ擋），Vm2取0.603m/s（東方紅 404Ⅱ擋）帶入（3）式得出滅茬刀輥轉(zhuǎn)速n3和旋耕刀輥轉(zhuǎn)速n2：

取n2=240 r/min，取n3=415 r/min。在確定了n1=540 r/min,n2=240 r/min,n3=415 r/min之后，通過強(qiáng)度計(jì)算和剛性較核的計(jì)算方法，確定其他技術(shù)參數(shù)。

5 性能試驗(yàn)

首臺(tái)1GZMN-140型旋耕聯(lián)合整地機(jī)在試制樣機(jī)生產(chǎn)完成后，在黑龍江雙城市郊區(qū)對(duì)玉米茬地作業(yè)50余hm2，并進(jìn)行了性能測(cè)定，結(jié)果如表1、表2。

表1 滅茬作業(yè)測(cè)試

表2 旋耕作業(yè)測(cè)試

根據(jù)測(cè)定結(jié)果可以看出，1GZMN-140型旋耕聯(lián)合整地機(jī)旋耕、滅茬作業(yè)質(zhì)量好，完全滿足當(dāng)?shù)剞r(nóng)藝要求。一次作業(yè)過程可同時(shí)完成多項(xiàng)作業(yè)，降低用戶的耕作成本，而且動(dòng)力在傳遞過程中損失大大降低，功率得到最大發(fā)揮。田間試驗(yàn)表明，該機(jī)不但作業(yè)質(zhì)量好，而且配套機(jī)車省力，市場(chǎng)前景廣闊。

6 結(jié)論

該機(jī)滅茬旋耕作業(yè)效果滿足農(nóng)藝要求，并具有一次進(jìn)地可同時(shí)完成滅茬旋耕起壟等多項(xiàng)作業(yè)的功能。減少了耕作費(fèi)用和拖拉機(jī)壓地次數(shù)。體積小、重量輕、制造成本低。用戶購(gòu)機(jī)資金回收快。與同類產(chǎn)品比較，該機(jī)具有傳動(dòng)效率高，油耗低的優(yōu)點(diǎn)，在性能和價(jià)格上有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。產(chǎn)業(yè)化前景良好，能為生產(chǎn)企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。并且已順利通過黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械管理局新產(chǎn)品鑒定。

[1]中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[2]吉林工業(yè)大學(xué).農(nóng)業(yè)機(jī)械理論及設(shè)計(jì)[M].中國(guó)工業(yè)出版社，1962.

[3]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2002.