秸稈還田耕整機關鍵部件設計與試驗分析

黃勝+董亞勇

摘 要：近年隨著農業機械化的不斷發展，農作物的產量也不斷地提高，但與此同時，農作物收割機為了降低功耗，提高農業作業的效率和脫粒、篩選的質量，完成收獲工作的同時也使得田間的殘留作物秸稈量越來越大，給農業的再次開展造成很大的困難。傳統的耕整技術不僅造成的資源浪費較為嚴重，而且破壞耕作層的土壤結構，使得泥腳逐年的加深，造成水肥流失、肥料利用率低、生態環境惡化等問題以往的秸稈焚燒方法更是對環境造成嚴重的污染，已被國家法令禁止。因此，本文結合相關材料，對高效通用的秸稈還田耕整機進行研究，分析其關鍵部件的設計和相關的試驗檢測，為秸稈還田和耕整作業性能及效率的提高工作提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：秸稈還田；耕整機；部件設計；試驗分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.164

1 秸稈還田耕整機的總體構造及工作原理

1.1 秸稈還田耕整機的總體構造

秸稈還田耕整機主要由懸掛架和機架、前置和后置旋耕埋草刀輥、推壓桿裝置、中間隔板、平地板、擋土板以及埋稈平地彈齒等諸多部分組成。通過U型螺栓，可以將懸掛架的兩個水平懸掛點固定在機架的第一道橫梁上，而縱向懸掛點則可以固定在機架的中間傳動箱之上。通常的秸稈還田耕整機有三道橫梁，常見的機架為框架式結構，因此在這基礎之上，兩個側板向后延長，增加一道橫梁在機架的后面，兩個相同的側板則固定在橫梁的兩端，共同構成了機架的主體部分。機架的正中間安裝動力傳動系統的中間傳動箱體，前置和后置旋耕埋草刀輥則安裝在兩個側板的相對位置。通常在后置旋耕埋草刀輥安裝平地裝置，在前置旋耕埋草刀輥的前面則安裝推壓桿裝置。

1.2 秸稈還田耕整機的工作原理

秸稈還田耕整機采用輪式的拖拉機作為連接動力，依靠三點懸掛的方法使耕整機的懸掛架和拖拉機的后懸掛部分相連接，通過拖拉機萬向節將拖拉機的動力傳遞給耕整機的中間傳動箱體的動力輸出軸，然后驅動刀輥做回轉正向運動，實現目的。耕整機左右結構對稱，平衡性能較好，駕駛員可以通過離合器來控制動力的傳遞，從而控制秸稈還田耕整機的工作狀態。

2 秸稈還田耕整機的關鍵部件設計

2.1 螺旋刀輥的設計

螺旋刀輥是秸稈還田耕整機的關鍵部件，對其設計要求是具有旋耕碎土、埋草起漿等功能，在完成作業后能夠使土壤達到種植要求。螺旋刀輥的橫刀刃口為螺旋線，通過滑切的方式隨著刀輥的旋轉逐漸入土，這樣受到的沖擊較小。橫刀的刀面是螺旋面，這樣的設計能夠使刀輥在工作過程中，側向的推移和拋送土壤，被切下的土垡可以隨著螺旋面一起運動，在重力的作用下落下從而實現翻覆的目的，具有碎土和翻土的功能。合理選擇螺旋刀輥的參數，如螺旋橫刀曲線方程的分析、刀輥運動參數的分析、螺旋橫刀的滑切角和截面參數的分析等參數的研究，對于耕整機的作業效果具有重要的意義。

2.2 前、后刀輥的配置

在進行前、后刀輥的設計時，在布局上要考慮相互抵消螺旋橫刀對土壤的有關橫向作用，后置旋耕埋草刀輥采用左右雙螺旋的刀輥時，其整體的結構要與前置旋耕埋草刀輥相同。為了保證作業后土壤的良好平整性，選擇螺旋橫刀的旋向時，要與前置旋耕埋草刀輥相應段反向布置，也就是垂直刀軸方向的任一個斷面中。如果前置橫刀為左旋，則后置刀輥的對應段為右旋，反之亦然。這種布置形式可以平衡橫刀對于土壤的橫向推送，降低單工作刀對土壤造成的不平整度，減少機組的前進阻力。

3 秸稈還田耕整機的試驗分析

3.1 試驗目的

通過試驗，測定秸稈還田耕整機的主要性能指標：耕寬、耕深、耕深的穩定性、地表的平整度以及秸稈埋覆率等。試驗的測定根據國家的相關標準進行，并進行科學合理的分析。

3.2 試驗條件

在水稻試驗區選取兩塊水稻秸稈田地進行相關試驗，其中一塊試驗田規格是21.128.6（單位m），另一塊試驗田的規格是2428.6（單位m），殘余秸稈平均高度是300毫米，秸稈的平均分布狀態是29.78束/和14.63株/束，同時試驗田的水深在20至50毫米之間。在試驗中所選用的拖拉機動力為70千瓦。

3.3 實驗結果及分析

經試驗測得主要數據：耕深為158.7mm，耕寬2014mm，地表平整度25mm，秸稈埋覆率94.19%，耕深穩定性84.86%，小時生產率為0.87/。

當在試驗田中的行進速度為4.36km/h時，秸稈還田耕整機的小時工作率為0.87，略高于設計參數0.6的原因是試驗田的面積較小，作業的時間利用率相對較低。耕深為158.7mm，達到了設計值100～160mm的要求，而且穩定性高于80%的設計要求，說明耕整機在作業過程中較為穩定。秸稈的埋覆率也高于90%的設計要求，反映出該秸稈還田耕整機的還田效果較好。地表平整度的平均試驗值為25mm，低于30mm的要求值，證明經過作業，該土壤能夠滿足水稻的種植要求。

4 結語

通過相關研究和分析，本文結合實際開展情況，對秸稈還田耕整機關鍵部件的設計提出了看法和建議，并且通過試驗檢測了秸稈還田耕整機的相關性能，分析了其結果，這也為耕整機關鍵部件的設計建立了基礎。希望本文為秸稈還田耕整機的發展提供幫助，如有不足之處，敬請諒解。

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