1ZSF—350型懸掛式少耕復式整地機的研制

李向軍+許春林+趙大勇+吳家安

摘要：為替代傳統滅茬旋耕聯合整地模式，實現少耕等保護性耕作技術，研制一種與大功率拖拉機配套的懸掛式滅茬松耙碎土復式整地機。介紹該機具的總體結構與工作原理，論述各主要部件的設計方案，并通過性能試驗分析其技術先進性。

關鍵詞：農業機械；保護性耕作；復式整地機；結構；性能

中圖分類號：S222 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）01-0037-03

就黑龍江省聯合整地環節現狀來看，與大功率拖拉機相配套的農機具多為傳統的窄幅或中等寬幅的聯合整地機，這些整地機不僅作業效率低、油耗大，而且會破壞土壤的團粒結構，與保護性耕作相違背。因此，急需研制為大功率拖拉機配套的大型寬幅少耕復式整地機。根據哈爾濱市農業生產方式及耕作模式，綜合考慮大功率拖拉機保有量大、耕作地塊大小不規范和歸屬不統一等實際情況，哈爾濱市農業科學院研制出一種集滅茬、深松、松耙、碎土于一體的1ZSF-350型懸掛式少耕復式整地機。該機具采用懸掛式連接，縱向長度小，地頭轉彎靈活，地塊轉移方便快捷，適于大、中、小地塊作業，可有效解決傳統聯合整地機存在的問題，是大功率拖拉機理想的配套機具。

1 總體結構與工作原理

1.1 整體結構

懸掛式少耕復式整地機以機架為結構基礎，由淺松鏟、滅茬刀軸、深松鏟、前缺口耙、后缺口耙、碎土輥、起壟鏟、鎮壓器等作業部件組合而成。其結構如圖1所示，主要技術參數見表1。

1.2 工作原理

該機具在田間作業時，首先由高速旋轉的滅茬刀軸對根茬進行粉碎還田，滅茬深度為5～8 cm；之后由淺松鏟和深松鏟分別對壟溝和壟臺進行淺松和深松；再由前列缺口圓盤耙和后列缺口圓盤耙對土壤進行耙耕作業；然后由碎土輥進行碎土，起壟鏵完成起壟；最后由鎮壓器對土壤進行鎮壓。

2 主要部件設計

2.1 機架結構設計

機架主體以100 mm×100 mm方管為橫梁、以100 mm×50 mm矩形管為縱梁，焊接而成；機架兩側用10號槽鋼和鋼板焊合；前兩根橫梁的中部焊有齒輪箱的固定座梁；在橫梁兩端焊有支撐板，用以固定滅茬變速箱及滅茬刀軸側板。機架整體結構牢固，可保證機具在作業時不變形，提高了機具的使用可靠性。其結構如圖2所示。

2.2 滅茬傳動設計

滅茬傳動原理如圖3所示。拖拉機動力輸出軸通過傳動軸將動力傳遞給機具中央的齒輪箱總成，經中央齒輪箱變速后，再將動力傳遞給滅茬側變速箱總成，由滅茬側變速箱帶動滅茬刀軸總成運動，實現滅茬作業。

2.3 缺口圓盤耙結構設計

缺口圓盤耙由耙片、圓盤耙座、固定軸、圓盤耙柄等組成（如圖4所示）。該圓盤耙以耙切和撕裂形式翻耕土壤，不破壞土壤團粒結構，達到少耕目的。

2.4 配套動力設計

根據滅茬作業的深度和刀軸轉速測算，滅茬系統消耗功率約20 kW；根據圓盤耙耙片直徑、受力分析及數量測算，圓盤耙系統消耗功率約25 kW；根據深松作業深度測算，深松系統消耗功率約40 kW；拖拉機功率消耗約85 kW。則設計該機具配套動力為91.91～154.41 kW。

2.5 碎土輥結構優化設計

碎土輥由軸管、軸頭、支撐板、碎土柵條等焊合而成（如圖5所示）。對碎土輥的柵條進行螺旋焊合，這樣可以有效地對土壤進行滑切、擠壓，較好地發揮碎土作用。

2.6 壟臺、壟底深松裝置設計

深松鏟由深松鏟座、壟臺深松鏟柄、深松鏟尖等組成。深松裝置可實現壟臺、壟底同時深松，最大深松深度達35 cm，可以打破犁底層，提高土壤透氣、透水性能，增強土壤抵抗自然災害能力。

3 性能試驗

3.1 試驗儀器

100 m皮尺1卷；2 m鋼卷尺1個；標桿30根；50 kg磅秤1臺；土壤堅實度儀1臺；土壤承壓儀1臺；取土鉆1臺；土壤盒50只；200 g，1 000 g天平各1臺；恒溫箱1臺；秒表2只；耕深尺1把；耕層斷面儀1臺；0.50 m×0.50 m×0.25 m取土金屬框1只；水平尺1把；轉速表1只；燃油流量計1臺；土壤比重儀2個。

3.2 試驗方案

在試驗條件完全相同的情況下，對該機具與傳統機具進行耕整地生產對比試驗。選擇具有一定代表性的不同區域的試驗田地兩處，每處試驗田面積2 hm2。將每處試驗田分為兩塊，一塊為新機具的試驗田，另一塊為傳統機具的對比田。試驗開始之前，記錄地表植被及覆蓋情況和土壤濕度、堅實度、土壤含水率等基本情況；在作業過程中，記錄作業量、油料消耗量和作業時間，填寫生產試驗記錄，然后整理匯總，計算小時生產率；作業結束后，測定耕深、耕寬、土壤碎土率等情況。

3.3 試驗結果

實際作業結果表明：1） 該機具采用懸掛式掛接，地頭轉彎靈活，地塊轉移方便，適于大、中、小地塊作業。2） 拖拉機動力輸出軸動力驅動滅茬，滅茬效果明顯優于其他復式作業機具滅茬效果。3） 以中型圓盤耙耙切和撕裂形式翻耕土壤，不破壞土壤團粒結構，實現少耕。4） 深松裝置解決了傳統聯合整地機不能壟溝、壟臺同時深松的技術難題，打破了犁底層，提高了土壤透氣、透水性能及土壤抵抗自然災害等能力。5） 機組作業速度為8～12 km/h，明顯高于傳統滅茬旋耕聯合整地機作業速度。6） 擴大了大功率拖拉機的應用空間，使其在農業生產中的作用得到進一步發揮。7） 與傳統懸掛式滅茬旋耕聯合整地機相比，該機具可節約燃油5%～10%。

4 結論

1ZSF-350型懸掛式少耕復式整地機滅茬效果好，作業速度快，一次下地作業可完成滅茬、深松、耙耕、碎土、起壟、鎮壓等多項作業，能夠取代傳統滅茬旋耕聯合整地機，實現少耕、有機還田等保護性耕作技術，使田間達到良好待播狀態，是大功率拖拉機理想的配套機具。

摘要：為替代傳統滅茬旋耕聯合整地模式，實現少耕等保護性耕作技術，研制一種與大功率拖拉機配套的懸掛式滅茬松耙碎土復式整地機。介紹該機具的總體結構與工作原理，論述各主要部件的設計方案，并通過性能試驗分析其技術先進性。

關鍵詞：農業機械；保護性耕作；復式整地機；結構；性能

中圖分類號：S222 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）01-0037-03

就黑龍江省聯合整地環節現狀來看，與大功率拖拉機相配套的農機具多為傳統的窄幅或中等寬幅的聯合整地機，這些整地機不僅作業效率低、油耗大，而且會破壞土壤的團粒結構，與保護性耕作相違背。因此，急需研制為大功率拖拉機配套的大型寬幅少耕復式整地機。根據哈爾濱市農業生產方式及耕作模式，綜合考慮大功率拖拉機保有量大、耕作地塊大小不規范和歸屬不統一等實際情況，哈爾濱市農業科學院研制出一種集滅茬、深松、松耙、碎土于一體的1ZSF-350型懸掛式少耕復式整地機。該機具采用懸掛式連接，縱向長度小，地頭轉彎靈活，地塊轉移方便快捷，適于大、中、小地塊作業，可有效解決傳統聯合整地機存在的問題，是大功率拖拉機理想的配套機具。

1 總體結構與工作原理

1.1 整體結構

懸掛式少耕復式整地機以機架為結構基礎，由淺松鏟、滅茬刀軸、深松鏟、前缺口耙、后缺口耙、碎土輥、起壟鏟、鎮壓器等作業部件組合而成。其結構如圖1所示，主要技術參數見表1。

1.2 工作原理

該機具在田間作業時，首先由高速旋轉的滅茬刀軸對根茬進行粉碎還田，滅茬深度為5～8 cm；之后由淺松鏟和深松鏟分別對壟溝和壟臺進行淺松和深松；再由前列缺口圓盤耙和后列缺口圓盤耙對土壤進行耙耕作業；然后由碎土輥進行碎土，起壟鏵完成起壟；最后由鎮壓器對土壤進行鎮壓。

2 主要部件設計

2.1 機架結構設計

機架主體以100 mm×100 mm方管為橫梁、以100 mm×50 mm矩形管為縱梁，焊接而成；機架兩側用10號槽鋼和鋼板焊合；前兩根橫梁的中部焊有齒輪箱的固定座梁；在橫梁兩端焊有支撐板，用以固定滅茬變速箱及滅茬刀軸側板。機架整體結構牢固，可保證機具在作業時不變形，提高了機具的使用可靠性。其結構如圖2所示。

2.2 滅茬傳動設計

滅茬傳動原理如圖3所示。拖拉機動力輸出軸通過傳動軸將動力傳遞給機具中央的齒輪箱總成，經中央齒輪箱變速后，再將動力傳遞給滅茬側變速箱總成，由滅茬側變速箱帶動滅茬刀軸總成運動，實現滅茬作業。

2.3 缺口圓盤耙結構設計

缺口圓盤耙由耙片、圓盤耙座、固定軸、圓盤耙柄等組成（如圖4所示）。該圓盤耙以耙切和撕裂形式翻耕土壤，不破壞土壤團粒結構，達到少耕目的。

2.4 配套動力設計

根據滅茬作業的深度和刀軸轉速測算，滅茬系統消耗功率約20 kW；根據圓盤耙耙片直徑、受力分析及數量測算，圓盤耙系統消耗功率約25 kW；根據深松作業深度測算，深松系統消耗功率約40 kW；拖拉機功率消耗約85 kW。則設計該機具配套動力為91.91～154.41 kW。

2.5 碎土輥結構優化設計

碎土輥由軸管、軸頭、支撐板、碎土柵條等焊合而成（如圖5所示）。對碎土輥的柵條進行螺旋焊合，這樣可以有效地對土壤進行滑切、擠壓，較好地發揮碎土作用。

2.6 壟臺、壟底深松裝置設計

深松鏟由深松鏟座、壟臺深松鏟柄、深松鏟尖等組成。深松裝置可實現壟臺、壟底同時深松，最大深松深度達35 cm，可以打破犁底層，提高土壤透氣、透水性能，增強土壤抵抗自然災害能力。

3 性能試驗

3.1 試驗儀器

100 m皮尺1卷；2 m鋼卷尺1個；標桿30根；50 kg磅秤1臺；土壤堅實度儀1臺；土壤承壓儀1臺；取土鉆1臺；土壤盒50只；200 g，1 000 g天平各1臺；恒溫箱1臺；秒表2只；耕深尺1把；耕層斷面儀1臺；0.50 m×0.50 m×0.25 m取土金屬框1只；水平尺1把；轉速表1只；燃油流量計1臺；土壤比重儀2個。

3.2 試驗方案

在試驗條件完全相同的情況下，對該機具與傳統機具進行耕整地生產對比試驗。選擇具有一定代表性的不同區域的試驗田地兩處，每處試驗田面積2 hm2。將每處試驗田分為兩塊，一塊為新機具的試驗田，另一塊為傳統機具的對比田。試驗開始之前，記錄地表植被及覆蓋情況和土壤濕度、堅實度、土壤含水率等基本情況；在作業過程中，記錄作業量、油料消耗量和作業時間，填寫生產試驗記錄，然后整理匯總，計算小時生產率；作業結束后，測定耕深、耕寬、土壤碎土率等情況。

3.3 試驗結果

實際作業結果表明：1） 該機具采用懸掛式掛接，地頭轉彎靈活，地塊轉移方便，適于大、中、小地塊作業。2） 拖拉機動力輸出軸動力驅動滅茬，滅茬效果明顯優于其他復式作業機具滅茬效果。3） 以中型圓盤耙耙切和撕裂形式翻耕土壤，不破壞土壤團粒結構，實現少耕。4） 深松裝置解決了傳統聯合整地機不能壟溝、壟臺同時深松的技術難題，打破了犁底層，提高了土壤透氣、透水性能及土壤抵抗自然災害等能力。5） 機組作業速度為8～12 km/h，明顯高于傳統滅茬旋耕聯合整地機作業速度。6） 擴大了大功率拖拉機的應用空間，使其在農業生產中的作用得到進一步發揮。7） 與傳統懸掛式滅茬旋耕聯合整地機相比，該機具可節約燃油5%～10%。

4 結論

1ZSF-350型懸掛式少耕復式整地機滅茬效果好，作業速度快，一次下地作業可完成滅茬、深松、耙耕、碎土、起壟、鎮壓等多項作業，能夠取代傳統滅茬旋耕聯合整地機，實現少耕、有機還田等保護性耕作技術，使田間達到良好待播狀態，是大功率拖拉機理想的配套機具。

摘要：為替代傳統滅茬旋耕聯合整地模式，實現少耕等保護性耕作技術，研制一種與大功率拖拉機配套的懸掛式滅茬松耙碎土復式整地機。介紹該機具的總體結構與工作原理，論述各主要部件的設計方案，并通過性能試驗分析其技術先進性。

關鍵詞：農業機械；保護性耕作；復式整地機；結構；性能

中圖分類號：S222 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）01-0037-03

就黑龍江省聯合整地環節現狀來看，與大功率拖拉機相配套的農機具多為傳統的窄幅或中等寬幅的聯合整地機，這些整地機不僅作業效率低、油耗大，而且會破壞土壤的團粒結構，與保護性耕作相違背。因此，急需研制為大功率拖拉機配套的大型寬幅少耕復式整地機。根據哈爾濱市農業生產方式及耕作模式，綜合考慮大功率拖拉機保有量大、耕作地塊大小不規范和歸屬不統一等實際情況，哈爾濱市農業科學院研制出一種集滅茬、深松、松耙、碎土于一體的1ZSF-350型懸掛式少耕復式整地機。該機具采用懸掛式連接，縱向長度小，地頭轉彎靈活，地塊轉移方便快捷，適于大、中、小地塊作業，可有效解決傳統聯合整地機存在的問題，是大功率拖拉機理想的配套機具。

1 總體結構與工作原理

1.1 整體結構

懸掛式少耕復式整地機以機架為結構基礎，由淺松鏟、滅茬刀軸、深松鏟、前缺口耙、后缺口耙、碎土輥、起壟鏟、鎮壓器等作業部件組合而成。其結構如圖1所示，主要技術參數見表1。

1.2 工作原理

該機具在田間作業時，首先由高速旋轉的滅茬刀軸對根茬進行粉碎還田，滅茬深度為5～8 cm；之后由淺松鏟和深松鏟分別對壟溝和壟臺進行淺松和深松；再由前列缺口圓盤耙和后列缺口圓盤耙對土壤進行耙耕作業；然后由碎土輥進行碎土，起壟鏵完成起壟；最后由鎮壓器對土壤進行鎮壓。

2 主要部件設計

2.1 機架結構設計

機架主體以100 mm×100 mm方管為橫梁、以100 mm×50 mm矩形管為縱梁，焊接而成；機架兩側用10號槽鋼和鋼板焊合；前兩根橫梁的中部焊有齒輪箱的固定座梁；在橫梁兩端焊有支撐板，用以固定滅茬變速箱及滅茬刀軸側板。機架整體結構牢固，可保證機具在作業時不變形，提高了機具的使用可靠性。其結構如圖2所示。

2.2 滅茬傳動設計

滅茬傳動原理如圖3所示。拖拉機動力輸出軸通過傳動軸將動力傳遞給機具中央的齒輪箱總成，經中央齒輪箱變速后，再將動力傳遞給滅茬側變速箱總成，由滅茬側變速箱帶動滅茬刀軸總成運動，實現滅茬作業。

2.3 缺口圓盤耙結構設計

缺口圓盤耙由耙片、圓盤耙座、固定軸、圓盤耙柄等組成（如圖4所示）。該圓盤耙以耙切和撕裂形式翻耕土壤，不破壞土壤團粒結構，達到少耕目的。

2.4 配套動力設計

根據滅茬作業的深度和刀軸轉速測算，滅茬系統消耗功率約20 kW；根據圓盤耙耙片直徑、受力分析及數量測算，圓盤耙系統消耗功率約25 kW；根據深松作業深度測算，深松系統消耗功率約40 kW；拖拉機功率消耗約85 kW。則設計該機具配套動力為91.91～154.41 kW。

2.5 碎土輥結構優化設計

碎土輥由軸管、軸頭、支撐板、碎土柵條等焊合而成（如圖5所示）。對碎土輥的柵條進行螺旋焊合，這樣可以有效地對土壤進行滑切、擠壓，較好地發揮碎土作用。

2.6 壟臺、壟底深松裝置設計

深松鏟由深松鏟座、壟臺深松鏟柄、深松鏟尖等組成。深松裝置可實現壟臺、壟底同時深松，最大深松深度達35 cm，可以打破犁底層，提高土壤透氣、透水性能，增強土壤抵抗自然災害能力。

3 性能試驗

3.1 試驗儀器

100 m皮尺1卷；2 m鋼卷尺1個；標桿30根；50 kg磅秤1臺；土壤堅實度儀1臺；土壤承壓儀1臺；取土鉆1臺；土壤盒50只；200 g，1 000 g天平各1臺；恒溫箱1臺；秒表2只；耕深尺1把；耕層斷面儀1臺；0.50 m×0.50 m×0.25 m取土金屬框1只；水平尺1把；轉速表1只；燃油流量計1臺；土壤比重儀2個。

3.2 試驗方案

在試驗條件完全相同的情況下，對該機具與傳統機具進行耕整地生產對比試驗。選擇具有一定代表性的不同區域的試驗田地兩處，每處試驗田面積2 hm2。將每處試驗田分為兩塊，一塊為新機具的試驗田，另一塊為傳統機具的對比田。試驗開始之前，記錄地表植被及覆蓋情況和土壤濕度、堅實度、土壤含水率等基本情況；在作業過程中，記錄作業量、油料消耗量和作業時間，填寫生產試驗記錄，然后整理匯總，計算小時生產率；作業結束后，測定耕深、耕寬、土壤碎土率等情況。

3.3 試驗結果

實際作業結果表明：1） 該機具采用懸掛式掛接，地頭轉彎靈活，地塊轉移方便，適于大、中、小地塊作業。2） 拖拉機動力輸出軸動力驅動滅茬，滅茬效果明顯優于其他復式作業機具滅茬效果。3） 以中型圓盤耙耙切和撕裂形式翻耕土壤，不破壞土壤團粒結構，實現少耕。4） 深松裝置解決了傳統聯合整地機不能壟溝、壟臺同時深松的技術難題，打破了犁底層，提高了土壤透氣、透水性能及土壤抵抗自然災害等能力。5） 機組作業速度為8～12 km/h，明顯高于傳統滅茬旋耕聯合整地機作業速度。6） 擴大了大功率拖拉機的應用空間，使其在農業生產中的作用得到進一步發揮。7） 與傳統懸掛式滅茬旋耕聯合整地機相比，該機具可節約燃油5%～10%。

4 結論

1ZSF-350型懸掛式少耕復式整地機滅茬效果好，作業速度快，一次下地作業可完成滅茬、深松、耙耕、碎土、起壟、鎮壓等多項作業，能夠取代傳統滅茬旋耕聯合整地機，實現少耕、有機還田等保護性耕作技術，使田間達到良好待播狀態，是大功率拖拉機理想的配套機具。