4J-230型秸稈粉碎還田機(jī)的研制

楊海濤，鄭　炫，任志強(qiáng)，蔣德莉

（新疆科神農(nóng)業(yè)裝配科技開發(fā)股份有限公司，新疆　石河子　832000）

4J-230型秸稈粉碎還田機(jī)的研制

楊海濤，鄭炫，任志強(qiáng)，蔣德莉

（新疆科神農(nóng)業(yè)裝配科技開發(fā)股份有限公司，新疆石河子832000）

摘要：針對(duì)新疆地區(qū)的棉稈，還田效果不佳，能耗高等諸多不足，通過市場(chǎng)調(diào)研，借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，研制了新型秸稈粉碎還田機(jī)。該機(jī)具結(jié)構(gòu)緊湊，性能穩(wěn)定，針對(duì)于棉稈粉碎還田效果佳，并對(duì)箱體和刀軸結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，與同類機(jī)具相比，效果顯著。

關(guān)鍵字：秸稈粉碎；還田機(jī)；超越離合器；棉稈

作物秸稈還田不僅可增加土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，還可實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收。針對(duì)秸稈還田，國(guó)內(nèi)研制出許多機(jī)型，但在實(shí)際應(yīng)用中，還存在著秸稈偏長(zhǎng)、性能不穩(wěn)定，特別是棉稈能耗偏高等諸多不足。新疆科神農(nóng)業(yè)裝備科技開發(fā)股份有限公司在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)新疆地區(qū)還田農(nóng)藝要求，取長(zhǎng)補(bǔ)短，研制了4J-230秸稈粉碎還田機(jī)。該機(jī)型與市場(chǎng)其他同類機(jī)型相比，具有負(fù)荷輕，生產(chǎn)率高，粉碎還田效果佳，割茬平、齊、短，拋撒均勻等優(yōu)點(diǎn)，而且將超越離合器應(yīng)用于該機(jī)型，使齒箱齒輪減少?zèng)_擊載荷，使用壽命得到延長(zhǎng)。

1　總體設(shè)計(jì)

1.1總體結(jié)構(gòu)

圖1　4J-230型秸稈粉碎還田機(jī)結(jié)構(gòu)示意1.箱體2.傳動(dòng)軸3.皮帶輪張緊螺栓4.可移動(dòng)懸掛架5.鋸齒定刀6.支腿7.擋簾8.限位輥9.刀軸10.機(jī)架11.皮帶12凸塊定刀13.中央拉桿

機(jī)具總體由可移動(dòng)式懸掛架4、機(jī)架10、限位輥8和傳動(dòng)部分組成。機(jī)架10內(nèi)裝有一組鋸齒定刀5、一組凸塊定刀12和動(dòng)刀刀軸，相互間作用達(dá)到粉碎秸稈。后限位輥8起支撐和調(diào)節(jié)動(dòng)刀片離地間隙的作用。機(jī)具存放時(shí)，支起支腿6。擋簾7可防止石塊雜物等飛出，起安全防護(hù)作用。機(jī)具總體結(jié)構(gòu)如圖1。

1.2工作原理

該機(jī)具為后置式三點(diǎn)懸掛，拖拉機(jī)將動(dòng)力經(jīng)萬向傳動(dòng)軸傳遞給變速箱，變速箱經(jīng)大小錐齒輪將轉(zhuǎn)速放大，并通過輸出軸，以皮帶傳遞方式傳給刀軸。經(jīng)過二級(jí)變速，刀軸轉(zhuǎn)速達(dá)到2 330 r/min，殼體內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。當(dāng)拖拉機(jī)牽引機(jī)具作業(yè)時(shí)，秸稈被高速旋轉(zhuǎn)的刀片打斷并被負(fù)壓氣流吸入，順著氣流方向先后通過鋸齒定刀和凸塊定刀進(jìn)行揉搓粉碎。粉碎后的秸稈在離心力的作用下沿著機(jī)架殼體被均勻地拋撒在地里。

2　技術(shù)指標(biāo)

配套動(dòng)力（kW）55.2～88.3

工作幅寬（cm）230

動(dòng)刀輥轉(zhuǎn)速（r/min）2 330

動(dòng)刀輥回轉(zhuǎn)直徑（mm）640

純小時(shí)生產(chǎn)率（m2/h）≥1.2

割茬高度（mm）≤80

3　與同類機(jī)具相比特點(diǎn)

圖2　箱體結(jié)構(gòu)示意

3.1箱體采用超越離合器，齒輪免受沖擊損壞

箱體是傳遞扭矩、改變作用方向的關(guān)鍵部件，而秸稈還田機(jī)屬于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)具，箱體承受著從低速到高速變化的巨大扭矩。當(dāng)拖拉機(jī)突然停止，會(huì)對(duì)箱體造成很大沖擊力，輕者造成齒輪受損，嚴(yán)重的導(dǎo)致齒輪掰齒。在借鑒國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，首次將超越離合器應(yīng)用于秸稈粉碎還田機(jī)傳動(dòng)箱上，結(jié)構(gòu)如圖2。當(dāng)機(jī)具正常作業(yè)時(shí)，輸入軸轉(zhuǎn)速高于大齒輪，彈簧彈起，頂起鍵塊，傳遞動(dòng)力；當(dāng)機(jī)具突然停止，輸入軸轉(zhuǎn)速低于大齒輪轉(zhuǎn)速，輸出軸在刀軸慣性作用力下使大齒輪轉(zhuǎn)速高于輸入軸，彈簧被鍵塊壓下，大齒輪形成空轉(zhuǎn)，保護(hù)齒輪箱免受沖擊損壞。

3.2改進(jìn)刀軸結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)刀軸使用壽命

刀軸的使用壽命毋庸置疑就是機(jī)具的使用壽命。該刀軸動(dòng)刀座采用雙螺旋線結(jié)構(gòu)，合理規(guī)劃動(dòng)刀座在刀輥上的布置，確保每一次擊打都使用一組動(dòng)刀，而不存在秸稈的遺漏（圖3）。

圖3　秸稈粉碎還田機(jī)刀軸結(jié)構(gòu)示意

為了更好的達(dá)到秸稈粉碎效果，本機(jī)具提高了動(dòng)刀片線速度，并采用三把刀，即兩把彎刀一把直刀，彎刀切碎秸稈省力，直刀揉搓粉碎效果佳。每組三把刀加配套件，其質(zhì)量達(dá)到3 kg，加大動(dòng)刀片刀刃沖擊力。因此，刀輥對(duì)于硬質(zhì)秸稈的切碎效果更佳。為了適應(yīng)直徑較小的秸稈的粉碎需求，每組刀片還可以根據(jù)要求拆下直刀，達(dá)到降低功耗的效果。為了使刀軸動(dòng)平衡能夠很好的克服動(dòng)刀片的不平衡量，加大了刀軸軸管的尺寸。將原來市場(chǎng)上180×10無縫管更換為203×10的無縫管。

為了延長(zhǎng)刀軸使用壽命，對(duì)刀軸軸承座也做了進(jìn)一步改進(jìn)，特別是在防塵封油方面。將常用的外連接方式改為內(nèi)連接方式；將刀軸軸承座改為迷宮式密封，軸承前后加裝骨架油封（圖4）。內(nèi)置軸承使用雙列調(diào)心滾子軸承，預(yù)防刀軸加工過程中的不同心，造成軸承磨損，降低其使用壽命，從而達(dá)到工作效率的提升。

3.3其他方面的實(shí)用性改進(jìn)

箱體輸出軸與主動(dòng)皮帶輪過渡采用無縫管焊合護(hù)軸罩，既達(dá)到安全防護(hù)，又可以相互潤(rùn)滑加大散熱面積，從而延長(zhǎng)箱體使用壽命。

機(jī)具使用可移動(dòng)式懸掛架，方便新疆各種種植作物的農(nóng)藝要求。避免機(jī)具在作業(yè)時(shí)出現(xiàn)漏行或壓行現(xiàn)象。此懸掛架可通過左右滾動(dòng)調(diào)節(jié)滿足不同要求，也可選用油缸，工作時(shí)，無需下車便可實(shí)現(xiàn)各種地塊要求。

后限位輥兩端采用帶錐防纏繞密封結(jié)構(gòu)，可靠耐用，可延長(zhǎng)軸承使用壽命，并且可通過調(diào)整連接板上不同的孔位達(dá)到調(diào)整割茬的目的。

圖4　刀軸軸承座結(jié)構(gòu)示意

4　田間試驗(yàn)情況及結(jié)果

新疆科神農(nóng)業(yè)裝備科技股份有限公司在145團(tuán)1分廠針對(duì)棉稈進(jìn)行田間試驗(yàn)。配套動(dòng)力：本機(jī)選用福田雷沃754A，同類機(jī)具配套福田雷沃904，試驗(yàn)結(jié)果如表1。

表1　對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

5　機(jī)具使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)

（1）由于本機(jī)具采用超越離合器，在使用過程中，機(jī)具停機(jī)后，刀軸仍會(huì)在慣性作用力下高速旋轉(zhuǎn)直至停止。在此過程中應(yīng)注意周圍環(huán)境，以免造成不必要的傷害，特別是維修機(jī)具時(shí)，應(yīng)等機(jī)具完全停下，方可打開后罩板。

（2）用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)機(jī)具進(jìn)行調(diào)整，針對(duì)于硬質(zhì)棉稈等田地作業(yè)時(shí)，刀片應(yīng)選擇三把刀，調(diào)節(jié)限位輥連接板孔位值，選擇合適的割茬高度，一般割茬高度調(diào)整在6 cm～8 cm之間為優(yōu)。偏低容易打入土壤，加速刀片磨損，增加功耗；偏高導(dǎo)致秸稈留茬太高，影響后續(xù)作業(yè)，也不符合秸稈還田沃肥的技術(shù)要求。

（3）如果長(zhǎng)時(shí)間不使用機(jī)具，應(yīng)采取以下操作來保養(yǎng)和存放，這樣會(huì)減少機(jī)具使用故障和延長(zhǎng)機(jī)具的使用壽命：①清洗并擦干刀軸部位，確保洗掉所有化肥和化學(xué)物質(zhì)；②仔細(xì)檢查設(shè)備，替換損壞或磨損的部件；③完全擰緊所有螺釘和螺栓，尤其是緊固刀片的螺栓螺母及開口銷；④徹底潤(rùn)滑設(shè)備并用防水油布保護(hù)起來，機(jī)器應(yīng)存放在干燥的地方。

6　結(jié)論

本機(jī)具在試驗(yàn)過程中，分別對(duì)各項(xiàng)參數(shù)做了測(cè)試，均已達(dá)到GB/T24675.6-2009保護(hù)性耕作機(jī)械—秸稈粉碎還田機(jī)的要求。整機(jī)結(jié)構(gòu)合理，功能滿足使用要求。

收稿日期：2015-08-07

文章編號(hào)：1007-7782（2015）04-0011-03

中圖分類號(hào):S224.29

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.04.003