馬鈴薯中耕機的設計

畢春輝　陳長海　吳家安　楊沫

0 引言

中國是世界上馬鈴薯第一生產大國，種植面積約550萬hm2，占世界馬鈴薯種植面積的1/4，總產占世界的1/5，占亞洲的17%。由于我國經濟條件較發達國家落后，我國的馬鈴薯生產多數仍采用人工作業為主，由于人工作業存在：種植、收獲方式落后，耗費勞動力多，人工勞動強度大，效率低，生產成本高等問題，所以馬鈴薯生產難以形成規?；?、標準化經營，這也是阻礙單產水平提高的嚴重障礙。而僅有的機械化作業大部分又是以種植和收獲為主，中耕等其它的機械相對較少，中耕生產環節作業勞動量大，作業過程受生長中的作物限制約束。馬鈴薯作物生長過程中的中耕機械化作業一直是制約馬鈴薯產業發展的瓶頸問題，給農業增產、農民增收增加了制約因素。

馬鈴薯生產中期的松土、鋤草、培土等中耕作業是馬鈴薯生長期間關鍵性的作業環節，可消除雜草、防旱保墑、疏松土壤、提高地溫。因此，合理的中耕培土可以有效地改善馬鈴薯生長發育所需的土、水、氣、熱等條件，促進作物生長。傳統的中耕機工作部件以各類鋤鏟為主，其結構簡單、能耗低，在土壤狀態較好的條件下可以滿足農藝要求，至今仍然是中耕機具的主要部件，但在如黏重土壤、水澆后板結地、雜草過多的土地等則達不到所要求的作業質量，往往因碎土不佳而造成大土塊壓苗、滅草率低、部件纏草堵塞。所以研制一種適合我省黏重土壤的馬鈴薯中耕機已經勢在必行。

1 總體方案設計

1.1 總體方案

馬鈴薯中耕機（總體方案如圖1所示）是由機架、牽引架、主變速箱、側變速箱、覆土部件、旋耕刀軸等部分組成。

該機具的設計充分考慮了我省黏重土壤的條件以及馬鈴薯中耕的農藝要求，研制的一種馬鈴薯中耕機。該機具采用前置動力旋耕，后置覆土整形的結構。該技術及機具極大地提高了作業效率、耕作質量，減輕了農民的勞動強度，是節本增效的一項技術。

1.2 結構特點

該機的研制很大程度上解決了我省黏重土壤中耕作業的難題，降低了勞動強度，保證實時中耕作業質量。其結構特點如下：

（1）該機針對黏重土壤設計動力旋耕松土、滅草，其作業質量高，工作可靠。

（2）覆土部件采用整形器的形式，覆土量大，覆土后壟形均勻飽滿。

（3）整機采用部裝設計，前后部件均可拆卸形成單獨的工作部件，滿足不同工作需要，形成一機多用的特點。

（4）該機具設計旋耕部件采用厚柄直刀設計，較傳統L型刀耐磨損。

1.3 主要技術指標

配套形式：懸掛式；

配套動力：75～110 kW；

工作幅寬：3600 mm；

作業行數：4行；

行距：900 mm；

作業效率：0.75～1.3 hm2/h；

作業速度：4.5～6.5 km/h；

外形尺寸：3200 mm×2150 mm×1360 mm；

整機重量：1100 kg。

1.4 工作原理

該中耕機作業時，首先由牽引架與拖拉機后懸架相連接，實現機具的升降，旋耕刀軸由拖拉機提供動力高速旋轉，旋耕刀插入壟溝底層對土壤進行旋耕松土作業，并且同時滅除雜草。隨著機組的前進，旋耕后的土壤通過覆土部件翻扣培回壟上，使壟形飽滿，以滿足馬鈴薯生長對空間的需求。

2 關鍵部件設計

中耕作業質量的好壞，主要取決于旋耕部件和覆土部件，以及二者之間的搭配關系。

2.1 旋耕刀軸的設計

拖拉機動力傳給主變速箱，之后通過側變速箱傳遞到旋耕刀軸上，從而進行旋耕作業。為了達到更好旋耕效果，提高了旋耕刀軸所承受的扭矩，所以中耕機選用比傳統旋耕機直徑更大的刀軸，使其提高作業可靠性。旋耕刀采用錳鋼材質的厚柄直刀，碎土性能好，更加耐磨。其結構如圖2所示。

2.2 覆土部件的設計

覆土部件采用曲面結構，工作時其與機架相連接，機組作業時把旋耕后的土壤培到壟上。該曲面結構在培土過程中可實現分土、翻扣土壤、側向鎮壓土壤的功能，使壟形飽滿。該部件采用對稱曲面結構，中間用連接銷連接，通過調節兩曲面之間的夾角，可以得到不同尺寸的壟形和對土壤鎮壓的壓力。其機構如圖3所示。

3 試驗情況

馬鈴薯中耕機試制完成后，2016年在對青山馬鈴薯基地進行了大規模的田間作業。作業面積400余畝，壟表雜草呈無規律分布，雜草高度平均150 mm。測試結果：松土深度190 mm、作業速度5 km/h、除草率98%、碎土率98%。通過實際的生產作業表明：該型馬鈴薯中耕機達到了設計要求，滿足了中耕的農藝要求。

4 結束語

隨著我國施行馬鈴薯主糧化戰略，形成馬鈴薯和水稻、玉米、小麥三大主糧協調發展的新格局，把馬鈴薯由現在的雜糧、蔬菜地位提升到第四大主糧地位，馬鈴薯種植會大面積提高，因此馬鈴薯全程機械化所需要的機具迎來了一個發展的黃金時期。該型馬鈴薯中耕機的研制成功很好地填補了中耕機的空缺，為我省的馬鈴薯全程機械化做出了貢獻。

參考文獻：

[1]金鐘玉，陳長海，畢春輝，等.黑龍江省馬鈴薯種植全程機械化技術初探[J].農機使用與維修，2014（2）：80.

[2]李洋，楊德秋，李建東，等.1304型馬鈴薯中耕機的研制[J].農業機械，2011（12）：65.

[3]劉恩宏，高明宇，吳家安，等.3ZF-3200/3型立旋式馬鈴薯中耕機的設計與試驗[J].現代化農業，2016（9）：51.