水田平地機的研制設(shè)計

吳家安等

摘要：為進一步提高水田平地的效率，設(shè)計一種與水田攪漿機配套使用的水田撓性寬幅折疊平地機。介紹該機的總體結(jié)構(gòu)及工作原理，論述調(diào)整入土角度機構(gòu)、撓性梁、平地鏟等關(guān)鍵部件的設(shè)計思路。機具性能試驗結(jié)果表明，作業(yè)后地面的平整精度能夠滿足節(jié)水灌溉、抑制雜草、機械插秧等農(nóng)藝要求。

關(guān)鍵詞：水田平地機；平地鏟；設(shè)計；撓性梁；入土角

中圖分類號：S222 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）06-0044-02

水稻生長對水田的平整度要求較高。平整水田的水平高度相差小，因此漫過地表所需用水大大減少。由于一般的雜草無法生長在被水覆蓋的土壤上，因此經(jīng)過精細(xì)平整后的水田在全部被水掩蓋的條件下，可有效抑制雜草的生長。在水稻生產(chǎn)過程中，水田精細(xì)平整技術(shù)是節(jié)約灌溉用水、抑制雜草生長、提高水稻產(chǎn)量、減少生產(chǎn)成本的重要措施。

傳統(tǒng)的耕作方式是先對耕作區(qū)進行耕作，再利用水耙輪多次碾壓，不僅效率低，而且進地次數(shù)多，容易破壞土壤結(jié)構(gòu)。改進的水田攪漿機雖可一次進地完成全部作業(yè)，但存在作業(yè)后水田不平整、沉漿厚度不一等問題。激光平地機成本較高，作業(yè)過程不穩(wěn)定，對外界環(huán)境要求高，并且不易與其他水田整地機械聯(lián)合作業(yè)。根據(jù)水稻機插前的平整度要求，研制與一般水田攪漿機配套使用的寬幅折疊式水田平地機。該機與水田攪漿機聯(lián)合作業(yè)，能夠一次完成翻耕、碎土、攪漿、埋茬、平地等多項作業(yè)。

1 水田平地機的結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 水田平地機的結(jié)構(gòu)

寬幅折疊式水田平地機主要由機架主梁、側(cè)梁、前梁 、撓性梁、連接梁、液壓油缸、拉桿、拉筋、連接板、平地鏟配合攪漿機等組成，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

平地鏟（1）焊接在機架（2，10）上，并隨液壓油缸（7）的伸縮升降；兩側(cè)機架在升起過程中，在液壓油缸（7）、拉桿（3）和重力的作用下繞著銷軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)?shù)竭_上限位時，側(cè)梁（2）上的拉筋扣會在彈簧的作用下將其自動鎖??；平地機通過連接板（6）固定在水田攪漿（11）機梁上，攪漿機通過標(biāo)準(zhǔn)的三點懸掛與拖拉機連接。工作時，拖拉機帶動水田平地攪漿機前進，并通過動力輸出軸帶動水田攪漿機完成碎土、攪漿、埋茬作業(yè)，平地鏟將泥漿拖壓平整，通過重力以及平衡作用將微小的地面坡度抹平。

1.2 水田平地機的工作原理

該機工作時，首先通過連接板（6）與攪漿機連接，并通過轉(zhuǎn)動連接板調(diào)整初始角度和位置，然后將兩邊的側(cè)梁通過扳動拉筋的方式放下，由液壓裝置控制平地機的初始與工作位置；由于平底主梁與攪漿機連接梁之間設(shè)計了撓性機構(gòu)，所以平地機始終是浮動的，不隨攪漿機的傾斜而傾斜，并在一定幅度內(nèi)不隨攪漿機的起伏而起伏，始終保持水平狀態(tài)；將平地機的角度調(diào)整好后，焊接在主梁側(cè)梁上的特殊形狀單片式平地鏟間隔排開，像一把“梳子”將田面梳理平整，并對大土塊進行擠壓，使其細(xì)碎，從而達到平地、整地的作用。

2 關(guān)鍵部件設(shè)計

2.1 調(diào)整入土角度的機構(gòu)

調(diào)整入土角度的機構(gòu)如圖2所示。

當(dāng)油缸長度為785 mm時，機具位于上限位，為運輸狀態(tài)；當(dāng)油缸伸長到1 090 mm時，機具的連接梁與連接板的下限位碰撞，如果油缸繼續(xù)伸長至1 190 mm，則油缸處于工作狀態(tài)，由此得出平地鏟的工作偏角調(diào)整范圍為28°。

平地機與攪漿機連接采用四桿機構(gòu)，屬于浮動式，能夠保證攪漿機浮動的時候，平地機自身不隨之上下沉浮。

2.2 撓性梁設(shè)計

撓性梁的設(shè)計如圖3所示。下梁中的主梁連接裝置與主梁銷連接保留一個轉(zhuǎn)動的自由度，可調(diào)整入土角度；上梁與連接梁剛性連接，上梁與下梁之間通過1根銷軸和2個彈簧連接，確保在連接梁傾斜的時候，焊接平地鏟的主梁在自身重力的作用下不隨之傾斜。

2.3 平地鏟的設(shè)計

平地鏟的結(jié)構(gòu)（見圖4）為單片式，并采用雙層平地結(jié)構(gòu)布置方式，可有效防止土壤堆集，并對攪漿后的大土塊進行擠壓破碎。

3 試驗情況

為了解寬幅折疊式水田平地機的性能，于2013年4月在哈爾濱市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水田示范區(qū)進行田間性能試驗。試驗區(qū)面積為0.13 hm2，土壤類型為黏質(zhì)黑土，田內(nèi)保留稻茬，植被密度為0.49 kg/m2，土壤平均堅實度246 kPa。

試驗前對試驗田進行灌水浸泡處理，泡田后第2天進行攪漿平地試驗。通過試驗得到的性能指標(biāo)為：泥漿度1.07 g/cm3，平整度3.7 cm，完全符合插秧要求。

4 結(jié)論

該機可配置安裝在目前大多數(shù)品牌攪漿機上進行攪漿平地作業(yè)，與攪漿機撓性連接，可自動實現(xiàn)水平；其特有的單片式刮板可有效防止土壤擁堵，并對攪漿后的大土塊進行擠壓破碎。作業(yè)后的地面平整精度能夠達到節(jié)水灌溉、抑制雜草、機械插秧等農(nóng)藝要求。

參考文獻

[1] 陳君梅.水田激光平地機實用技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備，2013（6）：43-44.

[2] 李慶，羅錫文，汪懋華，等.采用傾角傳感器的水田激光平地機設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2007（4）：88-93.

[3] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

摘要：為進一步提高水田平地的效率，設(shè)計一種與水田攪漿機配套使用的水田撓性寬幅折疊平地機。介紹該機的總體結(jié)構(gòu)及工作原理，論述調(diào)整入土角度機構(gòu)、撓性梁、平地鏟等關(guān)鍵部件的設(shè)計思路。機具性能試驗結(jié)果表明，作業(yè)后地面的平整精度能夠滿足節(jié)水灌溉、抑制雜草、機械插秧等農(nóng)藝要求。

關(guān)鍵詞：水田平地機；平地鏟；設(shè)計；撓性梁；入土角

中圖分類號：S222 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）06-0044-02

水稻生長對水田的平整度要求較高。平整水田的水平高度相差小，因此漫過地表所需用水大大減少。由于一般的雜草無法生長在被水覆蓋的土壤上，因此經(jīng)過精細(xì)平整后的水田在全部被水掩蓋的條件下，可有效抑制雜草的生長。在水稻生產(chǎn)過程中，水田精細(xì)平整技術(shù)是節(jié)約灌溉用水、抑制雜草生長、提高水稻產(chǎn)量、減少生產(chǎn)成本的重要措施。

傳統(tǒng)的耕作方式是先對耕作區(qū)進行耕作，再利用水耙輪多次碾壓，不僅效率低，而且進地次數(shù)多，容易破壞土壤結(jié)構(gòu)。改進的水田攪漿機雖可一次進地完成全部作業(yè)，但存在作業(yè)后水田不平整、沉漿厚度不一等問題。激光平地機成本較高，作業(yè)過程不穩(wěn)定，對外界環(huán)境要求高，并且不易與其他水田整地機械聯(lián)合作業(yè)。根據(jù)水稻機插前的平整度要求，研制與一般水田攪漿機配套使用的寬幅折疊式水田平地機。該機與水田攪漿機聯(lián)合作業(yè)，能夠一次完成翻耕、碎土、攪漿、埋茬、平地等多項作業(yè)。

1 水田平地機的結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 水田平地機的結(jié)構(gòu)

寬幅折疊式水田平地機主要由機架主梁、側(cè)梁、前梁 、撓性梁、連接梁、液壓油缸、拉桿、拉筋、連接板、平地鏟配合攪漿機等組成，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

平地鏟（1）焊接在機架（2，10）上，并隨液壓油缸（7）的伸縮升降；兩側(cè)機架在升起過程中，在液壓油缸（7）、拉桿（3）和重力的作用下繞著銷軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)?shù)竭_上限位時，側(cè)梁（2）上的拉筋扣會在彈簧的作用下將其自動鎖住；平地機通過連接板（6）固定在水田攪漿（11）機梁上，攪漿機通過標(biāo)準(zhǔn)的三點懸掛與拖拉機連接。工作時，拖拉機帶動水田平地攪漿機前進，并通過動力輸出軸帶動水田攪漿機完成碎土、攪漿、埋茬作業(yè)，平地鏟將泥漿拖壓平整，通過重力以及平衡作用將微小的地面坡度抹平。

1.2 水田平地機的工作原理

該機工作時，首先通過連接板（6）與攪漿機連接，并通過轉(zhuǎn)動連接板調(diào)整初始角度和位置，然后將兩邊的側(cè)梁通過扳動拉筋的方式放下，由液壓裝置控制平地機的初始與工作位置；由于平底主梁與攪漿機連接梁之間設(shè)計了撓性機構(gòu)，所以平地機始終是浮動的，不隨攪漿機的傾斜而傾斜，并在一定幅度內(nèi)不隨攪漿機的起伏而起伏，始終保持水平狀態(tài)；將平地機的角度調(diào)整好后，焊接在主梁側(cè)梁上的特殊形狀單片式平地鏟間隔排開，像一把“梳子”將田面梳理平整，并對大土塊進行擠壓，使其細(xì)碎，從而達到平地、整地的作用。

2 關(guān)鍵部件設(shè)計

2.1 調(diào)整入土角度的機構(gòu)

調(diào)整入土角度的機構(gòu)如圖2所示。

當(dāng)油缸長度為785 mm時，機具位于上限位，為運輸狀態(tài)；當(dāng)油缸伸長到1 090 mm時，機具的連接梁與連接板的下限位碰撞，如果油缸繼續(xù)伸長至1 190 mm，則油缸處于工作狀態(tài)，由此得出平地鏟的工作偏角調(diào)整范圍為28°。

平地機與攪漿機連接采用四桿機構(gòu)，屬于浮動式，能夠保證攪漿機浮動的時候，平地機自身不隨之上下沉浮。

2.2 撓性梁設(shè)計

撓性梁的設(shè)計如圖3所示。下梁中的主梁連接裝置與主梁銷連接保留一個轉(zhuǎn)動的自由度，可調(diào)整入土角度；上梁與連接梁剛性連接，上梁與下梁之間通過1根銷軸和2個彈簧連接，確保在連接梁傾斜的時候，焊接平地鏟的主梁在自身重力的作用下不隨之傾斜。

2.3 平地鏟的設(shè)計

平地鏟的結(jié)構(gòu)（見圖4）為單片式，并采用雙層平地結(jié)構(gòu)布置方式，可有效防止土壤堆集，并對攪漿后的大土塊進行擠壓破碎。

3 試驗情況

為了解寬幅折疊式水田平地機的性能，于2013年4月在哈爾濱市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水田示范區(qū)進行田間性能試驗。試驗區(qū)面積為0.13 hm2，土壤類型為黏質(zhì)黑土，田內(nèi)保留稻茬，植被密度為0.49 kg/m2，土壤平均堅實度246 kPa。

試驗前對試驗田進行灌水浸泡處理，泡田后第2天進行攪漿平地試驗。通過試驗得到的性能指標(biāo)為：泥漿度1.07 g/cm3，平整度3.7 cm，完全符合插秧要求。

4 結(jié)論

該機可配置安裝在目前大多數(shù)品牌攪漿機上進行攪漿平地作業(yè)，與攪漿機撓性連接，可自動實現(xiàn)水平；其特有的單片式刮板可有效防止土壤擁堵，并對攪漿后的大土塊進行擠壓破碎。作業(yè)后的地面平整精度能夠達到節(jié)水灌溉、抑制雜草、機械插秧等農(nóng)藝要求。

參考文獻

[1] 陳君梅.水田激光平地機實用技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備，2013（6）：43-44.

[2] 李慶，羅錫文，汪懋華，等.采用傾角傳感器的水田激光平地機設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2007（4）：88-93.

[3] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

摘要：為進一步提高水田平地的效率，設(shè)計一種與水田攪漿機配套使用的水田撓性寬幅折疊平地機。介紹該機的總體結(jié)構(gòu)及工作原理，論述調(diào)整入土角度機構(gòu)、撓性梁、平地鏟等關(guān)鍵部件的設(shè)計思路。機具性能試驗結(jié)果表明，作業(yè)后地面的平整精度能夠滿足節(jié)水灌溉、抑制雜草、機械插秧等農(nóng)藝要求。

關(guān)鍵詞：水田平地機；平地鏟；設(shè)計；撓性梁；入土角

中圖分類號：S222 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）06-0044-02

水稻生長對水田的平整度要求較高。平整水田的水平高度相差小，因此漫過地表所需用水大大減少。由于一般的雜草無法生長在被水覆蓋的土壤上，因此經(jīng)過精細(xì)平整后的水田在全部被水掩蓋的條件下，可有效抑制雜草的生長。在水稻生產(chǎn)過程中，水田精細(xì)平整技術(shù)是節(jié)約灌溉用水、抑制雜草生長、提高水稻產(chǎn)量、減少生產(chǎn)成本的重要措施。

傳統(tǒng)的耕作方式是先對耕作區(qū)進行耕作，再利用水耙輪多次碾壓，不僅效率低，而且進地次數(shù)多，容易破壞土壤結(jié)構(gòu)。改進的水田攪漿機雖可一次進地完成全部作業(yè)，但存在作業(yè)后水田不平整、沉漿厚度不一等問題。激光平地機成本較高，作業(yè)過程不穩(wěn)定，對外界環(huán)境要求高，并且不易與其他水田整地機械聯(lián)合作業(yè)。根據(jù)水稻機插前的平整度要求，研制與一般水田攪漿機配套使用的寬幅折疊式水田平地機。該機與水田攪漿機聯(lián)合作業(yè)，能夠一次完成翻耕、碎土、攪漿、埋茬、平地等多項作業(yè)。

1 水田平地機的結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 水田平地機的結(jié)構(gòu)

寬幅折疊式水田平地機主要由機架主梁、側(cè)梁、前梁 、撓性梁、連接梁、液壓油缸、拉桿、拉筋、連接板、平地鏟配合攪漿機等組成，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

平地鏟（1）焊接在機架（2，10）上，并隨液壓油缸（7）的伸縮升降；兩側(cè)機架在升起過程中，在液壓油缸（7）、拉桿（3）和重力的作用下繞著銷軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)?shù)竭_上限位時，側(cè)梁（2）上的拉筋扣會在彈簧的作用下將其自動鎖??；平地機通過連接板（6）固定在水田攪漿（11）機梁上，攪漿機通過標(biāo)準(zhǔn)的三點懸掛與拖拉機連接。工作時，拖拉機帶動水田平地攪漿機前進，并通過動力輸出軸帶動水田攪漿機完成碎土、攪漿、埋茬作業(yè)，平地鏟將泥漿拖壓平整，通過重力以及平衡作用將微小的地面坡度抹平。

1.2 水田平地機的工作原理

該機工作時，首先通過連接板（6）與攪漿機連接，并通過轉(zhuǎn)動連接板調(diào)整初始角度和位置，然后將兩邊的側(cè)梁通過扳動拉筋的方式放下，由液壓裝置控制平地機的初始與工作位置；由于平底主梁與攪漿機連接梁之間設(shè)計了撓性機構(gòu)，所以平地機始終是浮動的，不隨攪漿機的傾斜而傾斜，并在一定幅度內(nèi)不隨攪漿機的起伏而起伏，始終保持水平狀態(tài)；將平地機的角度調(diào)整好后，焊接在主梁側(cè)梁上的特殊形狀單片式平地鏟間隔排開，像一把“梳子”將田面梳理平整，并對大土塊進行擠壓，使其細(xì)碎，從而達到平地、整地的作用。

2 關(guān)鍵部件設(shè)計

2.1 調(diào)整入土角度的機構(gòu)

調(diào)整入土角度的機構(gòu)如圖2所示。

當(dāng)油缸長度為785 mm時，機具位于上限位，為運輸狀態(tài)；當(dāng)油缸伸長到1 090 mm時，機具的連接梁與連接板的下限位碰撞，如果油缸繼續(xù)伸長至1 190 mm，則油缸處于工作狀態(tài)，由此得出平地鏟的工作偏角調(diào)整范圍為28°。

平地機與攪漿機連接采用四桿機構(gòu)，屬于浮動式，能夠保證攪漿機浮動的時候，平地機自身不隨之上下沉浮。

2.2 撓性梁設(shè)計

撓性梁的設(shè)計如圖3所示。下梁中的主梁連接裝置與主梁銷連接保留一個轉(zhuǎn)動的自由度，可調(diào)整入土角度；上梁與連接梁剛性連接，上梁與下梁之間通過1根銷軸和2個彈簧連接，確保在連接梁傾斜的時候，焊接平地鏟的主梁在自身重力的作用下不隨之傾斜。

2.3 平地鏟的設(shè)計

平地鏟的結(jié)構(gòu)（見圖4）為單片式，并采用雙層平地結(jié)構(gòu)布置方式，可有效防止土壤堆集，并對攪漿后的大土塊進行擠壓破碎。

3 試驗情況

為了解寬幅折疊式水田平地機的性能，于2013年4月在哈爾濱市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水田示范區(qū)進行田間性能試驗。試驗區(qū)面積為0.13 hm2，土壤類型為黏質(zhì)黑土，田內(nèi)保留稻茬，植被密度為0.49 kg/m2，土壤平均堅實度246 kPa。

試驗前對試驗田進行灌水浸泡處理，泡田后第2天進行攪漿平地試驗。通過試驗得到的性能指標(biāo)為：泥漿度1.07 g/cm3，平整度3.7 cm，完全符合插秧要求。

4 結(jié)論

該機可配置安裝在目前大多數(shù)品牌攪漿機上進行攪漿平地作業(yè)，與攪漿機撓性連接，可自動實現(xiàn)水平；其特有的單片式刮板可有效防止土壤擁堵，并對攪漿后的大土塊進行擠壓破碎。作業(yè)后的地面平整精度能夠達到節(jié)水灌溉、抑制雜草、機械插秧等農(nóng)藝要求。

參考文獻

[1] 陳君梅.水田激光平地機實用技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備，2013（6）：43-44.

[2] 李慶，羅錫文，汪懋華，等.采用傾角傳感器的水田激光平地機設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2007（4）：88-93.

[3] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007.