乘坐式履帶耕整機試驗分析

2018-03-28 00:49:35王圓明宋樹民湛小梅劉汶樹李亞麗崔晉波

農機化研究 2018年3期

王圓明，宋樹民，湛小梅，劉汶樹，李亞麗，崔晉波

(重慶市農業科學院農業機械研究所，重慶 401329)

0 引言

目前，國內市場上耕作平臺有微耕機[1-3](功率不大于7.5kW)和拖拉機[4-6](功率大于30kW)。微耕機是意大利Benassi公司于20世紀90年代末研發制造的以小型柴油機或汽油機為動力的農業機械，1997年被引入國內，在國內得到改進以適應國內復雜的地理地貌，特別是山地丘陵地區。2001年左右，國內微耕機市場蓬勃發展，進入微耕機大發展時代，涌現了以重慶為主要設計、生產、銷售一體化產業鏈基地。拖拉機在國內北方地區形成了很好的產業鏈，為推進我國平原地區平整地機械化貢獻了極大的智慧。

隨著國內經濟發展，勞動力短缺，微耕機的“解放了牛，累死了人”缺點愈發突出，并稱為“耕腿機”“咬人機”[7-9]。拖拉機由于其自身質量和輪式結構，不能滿足南方丘陵山地水田作業需求。與此同時，2010年之后微耕機行業開始面臨虧損，大量企業尋找突破未果從而轉型，因此微耕機的升級換代勢在必行。本文將介紹自主研發的乘坐式耕整機，具有勞動強度低、作業效率高、田間適應性強及一機多用的特點，主要通過試驗對乘坐式履帶耕整機的關鍵指標耕深[10-14]、碎土率[10-14]和耕后平整度[10-14]進行檢驗。

1 整體結構及工作原理

1.1 整體結構

耕整機采用平履帶結構形式、皮帶張緊離合控制輸出、三點懸掛式機具掛接和液壓升降。耕整機主要由機架、行走離合手柄、耕作離合手柄、雙缸發動機、可調座椅、耕作升降控制手柄、三點懸掛、旋耕機具、耕作離合傳動、行走離合傳動和履帶底盤組成，其布局如圖1所示，性能參數如表1所示。其中，為了減輕整機質量和增加經濟性，旋耕機具采用側面鏈傳動方式。

1.機架 2.行走離合手柄 3.耕作離合手柄 4.雙缸發動機 5.可調座椅 6.耕作升降控制手柄 7.三點懸掛 8.旋耕機具 9.耕作離合傳動 10.行走離合傳動 11.履帶底盤圖1 乘坐式履帶耕整機Fig.1 The riding type crawler tillage machine

1.2 工作原理

耕整機設有行走離合和耕作離合實現行走與耕作分離。耕作機選用3+1檔位變速箱(3個前進擋+1個后退擋)，滿足對旱地耕作、水田耕作與行走效率的要求。操作行走離合和變速箱實現耕作機的前進與后退。操作耕作離合使得旋耕離合傳動的皮帶張緊帶動耕作機具旋轉實現耕地，同時與耕作升降控制手柄配合操作完成機具的升降。

表1 乘坐式履帶耕整機性能參數Table 1 Performance parameter of the riding type crawler tillage machine

2 試驗

試驗主要根據耕整機的耕深、碎土率及耕后平整度3個方面判定其性能。本次試驗在重慶進行，所選土塊為再生稻，倒茬高25～40cm，土壤含水率20%，按普氏土壤分類表其硬度1.1。

2.1 耕深測定

根據耕整機的測定標準[14]，制定耕深測定方法，沿耕整機前進方向，每隔2m左、右兩側各測定一個點并記錄，并測試耕深，計算耕深平均值，即

(1)

式中di—第i個行程的耕深平均值(cm)；

dij—第i個行程中的第j個行程的耕深值(cm)；

ni—第i個行程中的測定點數。

耕深標準差、變異系數和穩定系數為

(2)

(3)

Ui=1-Vi

(4)

式中Si—第i個行程的耕深標準差(cm)；

Vi—第i個行程的耕深變異系數；

Ui—第i個行程的耕深穩定性。

第1個工況：Ⅰ擋行走速度0.43km/h，純工作效率0.054hm2/h,其原始測量數據見表2，并進行數據分析整理。

表2 第1個工況耕深Table 2 The depth of the first condition cm

Ui=1-Vi=95.39%

第2個工況：Ⅱ擋行走速度0.92km/h, 純工作效率0.115hm2/h,其原始測量數據見表3，并進行數據分析整理。

表3 第2個工況耕深Table 3 The depth of the second condition cm

Ui=1-Vi=94.25%

由試驗可以清晰地看到：不管是Ⅰ擋還是Ⅱ擋耕深都遠遠超出了15cm，滿足大部分農作物對整地的要求。但由于旋耕機具采用的側面傳動，傳動側耕深始終比非傳動側深1.9～2.5cm，這是由于耕作機具側面傳動不可避免的劣勢。

2.2 碎土率

農藝上對碎土率要求是高于85%，根據耕整機的碎土率測定標準，制定其測定方法，在已耕地上測定0.5m×0.5m面積內的全耕層土塊，以最大邊長lmax<4cm的土塊質量占其總質量的百分比，每個行程測定一個點，并記錄。第1個工況：Ⅰ擋行走速度0.43km/h，純工作效率0.054hm2/h,其原始測量數據如表4所示;第2個工況：Ⅱ擋行走速度0.92km/h, 純工作效率0.115hm2/h，其原始測量數據如表5所示。

由表4和表5可知：Ⅰ擋由于行走速度慢，其碎土效果明顯優于Ⅱ擋；耕整機的碎土率穩定在90%以上，滿足農作物對碎土率的要求。

表4 第1個工況碎土率Table 4 The rate of broken soil of the first condition /cm

表5 第2個工況碎土率Table 5 The rate of broken soil of the first condition /cm

2.3 耕后平整度

農藝上對耕后平整度旱地落差不超過8cm，水田落差不超過5cm。根據耕整機的耕后平整度測定標準，制定其測定方法，延垂直于機組前進方向，在地表最高點取一水平基準線，在1個行程上取與耕寬一致的寬度，分成10等分，每個行程取3個測定，并記錄原始數據。第1個工況：Ⅰ擋行走速度0.43km/h，純工作效率0.054hm2/h,其原始測量數據如表6所示；第2個工況：Ⅱ擋行走速度0.92km/h, 純工作效率0.115hm2/h，其原始測量數據如表7所示。