1LX-525中型五鏵旋耕犁的設計與實驗研究

劉獻東

一、項目研究的目的和意義

在20世紀90年代，隨著農村經濟的蓬勃發(fā)展，大中型拖拉機發(fā)展迅速，而農村大批勞動力的轉移致使農村勞動力緊張。因此，快速、高效、省工的大中型拖拉機旋耕（深度為8～16 cm）作業(yè)迅速發(fā)展，其作業(yè)面積占我市耕地面積95%以上，在我市很少能看到鏵式犁耕地作業(yè)。土壤是農作物生長、發(fā)育的基礎，是制約糧食增產的重要因素之一。年復一年的淺耕、旋耕與機組碾壓、人畜踩踏，造成土壤團粒結構嚴重破壞，耕作層變淺，犁底層變厚變硬，密度變大，孔隙度變低，透水性變差，阻礙了土壤上下水氣的貫通和天然降水的貯存。特別是連年的旋耕作業(yè)，導致土壤中蚯蚓等生物的大量減少甚至絕跡，土壤毛細管遭到破壞，土壤水分輸送能力變差，致使地表徑流現象嚴重，土壤蓄水保墑能力明顯不足，勢必影響現代化農業(yè)的糧食增產。

目前使用的旋耕機還存在著以下問題：

1.耕深波動大。大多數旋耕機耕深不到16 cm，35%的作業(yè)地塊耕深不足10 cm。由于地塊多年連續(xù)旋耕，已經形成了堅硬的犁底層，致使耕層越來越淺，影響作物根系生長，造成減產。

2.耕作機械安全性能較差。據農機監(jiān)理部門統(tǒng)計，2008年以來，河南省的耕作機具事故多達300起，對農機操作人員和種植戶的安全造成了嚴重威脅。

3.可靠性較差。國產旋耕機平均無故障使用時間為370 h左右，僅為國外同類產品的2/3。

針對以上缺陷，課題組通過大量的調查研究，反復論證，確定設計一臺全新復式中型旋耕犁，能夠減少拖拉機的進田次數，具有結構緊湊、功能齊全、機動性和操作靈活等特點。機組一次下地即可完成土壤耕作、旋耕碎土及合墑平地等多項作業(yè)。對發(fā)展現代化農業(yè)生產意義重大。

二、結構特點

1LX-525中型五鏵旋耕犁其總體設計為立式聯接結構，由三角形犁架、動力輸出包、雙排滾子鏈傳動組、鏈傳動組防塵密封罩、碎土型犁體、旋刀式碎土器、合墑器及限深輪等零部件組成。其結構創(chuàng)新點：一是每個犁體側后方加裝有旋刀式碎土器，碎土器動力傳遞端的另一側焊接一段厚壁無縫鋼管，管壁外側焊有六個刀座，在整段鋼管外表面交錯排列，在同一平面裝有相同的彎刀，裝配時確保左右彎刀刃口切土，以達到碎土之目的。二是創(chuàng)新設計了動力輸出包，它是由動力輸入軸、一副弧形錐齒輪、動力輸出軸、變速箱體等零部件組成。動力輸入軸通過萬向節(jié)與拖拉機的動力輸出軸連接，通過一副弧形錐齒輪將動力傳遞到動力輸出包的動力輸出軸，以驅動雙排滾子鏈傳動組正常轉動。三是動力傳遞設計為雙排滾子鏈傳動組，它是由主傳動鏈輪、鏈條、張緊輪、副傳動鏈輪等組成。動力輸出包的動力輸出軸上端安裝主傳動鏈輪，通過雙排滾子鏈條將動力傳遞到副斜梁斜前方安裝第一級碎土器軸端的副傳動鏈輪，以驅動該碎土器轉動，與副傳動鏈輪相鄰安裝的另一個鏈輪，作為主動鏈輪由鏈條將動力逐級向相鄰斜后方的碎土器傳遞，直到動力傳遞最后一級碎土器為止。在每副鏈條中間位置裝有彈力可調張緊輪總成，以保證雙排滾子鏈傳動組正常運轉。四是旋刀式碎土器的刀軸設計為單懸臂結構，與安裝犁體對應的側梁位置采用線切割機床切割碎土器單懸臂軸套孔,以焊接高精度定位的旋刀式碎土器軸套，此位置安裝碎土器刀軸。五是機具右后側聯接平地合墑器，其工作部件是十一個球面圓盤，正常作業(yè)時，合墑器起碎土平地作用，并將部分表土送到右后方，形成土埂，逐漸將土埂填入犁溝。

1LX-525中型五鏵旋耕犁主要技術指標：

外形尺寸（長×寬×高):3500 mm×2000 mm×1185 mm；

整機重量：705 kg；

單犁體耕幅：250 mm；

植被覆蓋率：≥85%；

穩(wěn)定性系數：≥90%；

總耕幅：1250 mm；

耕深：21～27 cm；

表面碎土深度：15～21 cm；

生產率：0.6～0.9 hm2/h；

油耗：27～33 kg/hm2（1.8～2.2 kg/畝）；

配套動力：58.8～66.2 kW。

三、 試驗結果

根據總體設計的指導思想，對1LX-525中型五鏵旋耕犁進行六個耕季的試制和改進，2013年9月對該樣機與傳統(tǒng)的1L-525中型五鏵犁和1GKN-125型旋耕機進行了秋季農田對比試驗，試驗結果表明：

1. 該機質量較輕，其質量與傳統(tǒng)的兩個機具質量之和相差95 kg；

2. 效率高，高出傳統(tǒng)機具0.4～0.6 hm2/h(6～9 畝/h);

3. 油耗低，較傳統(tǒng)機具平均節(jié)油25.5 kg/hm2（1.7 kg/畝）；

4. 纏草及掛草極少，平均每畝纏草掛草僅為傳統(tǒng)機具的1/10；

5. 秸稈或雜草切斷效果好，切斷率較傳統(tǒng)機具提高60%；

6. 該機具一次農田作業(yè)可完成土壤耕作、旋耕碎土及合墑平地等多項作業(yè)，作業(yè)后地表平整，不需要任何整理即可滿足下季作物的播種要求；

7. 該機較傳統(tǒng)機具相比，減輕對土壤的壓實。

該機具與國內同類機型相比，整機性能達到國內領先水平，2008年6月25日獲得國家實用新型專利，2013年12月29日通過了河南省科學技術成果鑒定。

四、效益分析

1社會效益、經濟效益

該機具一次下田即可完成土壤耕作、旋耕碎土及合墑平地等多項作業(yè)。減少了機具進地次數，減輕對土壤的壓實，減少后端農事的投入，具有良好的社會效益。

機手購買旋耕犁需要1.5萬元，作業(yè)效率按9畝/h計算，作業(yè)收費70元/畝，則機手每小時收入可達630元，扣除燃油費、人員工資150元，機手只需30多小時作業(yè)，即可收回購機成本；該機具的生產、銷售成本約為12 000元，售價為15 000元，每臺利潤約為3000元。廠家的年產銷量按照1000臺計算，年利潤可達300萬元，經濟效益非常顯著。

2環(huán)境效益

該機具為耕整地聯合作業(yè)機械，節(jié)約燃油非常明顯。根據BP中國-碳排放計算器提供的資料，1 L的柴油完全燃燒后，可排出2.63 kg的CO2，依次推算每臺旋耕犁一年耕作1000畝，可節(jié)省柴油1700 L，可減排CO24471 kg，環(huán)保效益顯著。

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