1MHQ-210型滅茬還田起壟機的設計與研究

梁玉成，許劍平，林君堂，謝宇峰，郝劍英

(黑龍江省農業機械工程科學研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

秸稈還田技術是當今世界上最為普遍、受重視度最高的一項培肥地力的增產措施，其在杜絕秸稈焚燒所造成環境污染的同時，還有增肥增產的作用。合理的秸稈還田措施能增加土壤有機質，改良土壤結構，使土壤疏松，孔隙度增加，容量減輕，促進微生物活力和作物根系的發育。經過多年的摸索，結合黑龍江省黑土種植區的土壤特性(特別是玉米種植區)，在多年對耕整地機械的研究基礎上，設計開發了一款1MHQ-210型滅茬還田起壟機。機具一次進地即可完成根茬、秸稈粉碎、碎土混拌、起壟成型的聯合作業，作業后根茬秸稈粉碎效果明顯、機具使用靈活方便、維護保養簡單，減少了拖拉機的進地次數和對土壤的有害壓實，特別適用于零散的中小地塊機動作業，能滿足黑龍江省現階段玉米種植區的秸稈、根茬全量還田的實際需求。

1 設計原理及主要技術參數

1MHQ-210型滅茬還田起壟機的設計研究，是主要以“國家玉米產業技術體系任務”和“黑龍江省農業科學院農業科技創新跨越工程專項”這兩個項目為平臺依托，通過對現階段黑龍江省實際秸稈還田狀況的分析和農戶的大量走訪，結合市場上現有的秸稈還田裝備技術特點，通過一系列的深入研究而設計的一款根茬秸稈還田作業機具。機具主要設計參數見表1。

表1 機具主要參數

2 機具結構

2.1 結構形式和工作原理

根據黑龍江省“黑土地”土壤特性與農機農藝技術要求，對1MHQ-210型滅茬還田起壟機的配置結構、配套動力和運輸方式等方面進行了系統的設計和優化。該機的掛接形式為三點全懸掛式，配套拖拉機在作業時，拖拉機將牽引力通過三點懸掛傳遞給秸稈根茬還田機，通過調節拖拉機的下懸掛和上拉桿使機具與拖拉機對中并與地面水平，進而保證機具作業時左右受力一致、耕深相同，作業過程為：秸稈粉碎→混拌還田→起壟鎮壓。

2.2 總體參數的設定

2.2.1 配套動力

1MHQ-210型滅茬還田起壟機的工作阻力主要來自秸稈粉碎部分、混拌還田部分、起壟成型部分三個作業流程的動力消耗和機具自身的重量，參考以往試驗數據和田間試驗數據，機具需與73.5～110.3 kW輪式拖拉機配套，其消耗的動力主要為拖拉機傳動軸的輸出動力。當機具作業時，初期是由拖拉機拖拽機具前進，而當前后刀輥完全入土后，拖拉機則是被機具推著前進。

2.2.2 作業幅寬

根據機具的設計結構和機具作業后預期需達到的效果要求，考慮配套拖拉機的輪距、動力消耗等多方面相關因素，我們把機具的作業行數定位為3壟，工作幅寬為2.1 m。這樣既保證了機具的作業效果，又充分發揮了拖拉機的所有動力，進而達到最優配置的目的。

2.2.3 作業速度

機具需滿足黑龍江省農業生產的要求，并在保證最佳作業效果的前提下，盡可能地提升機具作業速度，在相對經濟的條件下提高作業效率。通過計算并與以往數據和田間試驗進行校對，滅茬還田起壟機的最佳作業速度定在2～5 km·h-1之間時作業綜合指標最好。當機具作業速度低于2 km·h-1時，作業效率太低；當機具作業速度高于5 km·h-1時，作業質量變差，動力消耗增大，機具磨損嚴重。

2.3 機具的總體結構

1MHQ-210型滅茬還田起壟機的整機結構配置是研究的重點，需保證整機配制的科學合理，結構緊湊，技術先進，可實現秸稈根茬粉碎、混拌還田、成型起壟作業。且該機具為“主動型”耕整地機具，其變速箱和旋轉入土部件應安裝、調整、維修便捷。

1MHQ-210型滅茬還田起壟機主要是由主變速箱總成、側變速箱總成、機架總成、旋耕刀輥總成、混拌刀輥總成、起壟總成6部分組成(圖1)。

1.機架總成；2.主變速箱總成；3.側變速箱總成；4.旋耕刀輥總成；5.混拌刀輥總成；6.起壟總成

2.3.1 機架總成

機架總成是聯接各主要工作部件的骨架，并與配套動力(拖拉機)相掛接(圖2)。

2.3.2 主變速箱總成

主變速箱是將拖拉機傳動軸的動力傳遞到作業機具，實現工作部件運轉的重要部件，同時也起到改變轉動方向和轉速的目的，以適合作業的需要(圖3)。

2.3.3 側變速箱總成

側變速箱總成分別位于機具的左右兩側，對稱各1件總成，將主變速箱傳來的動力向下傳到旋耕刀輥和混拌刀輥，同時側變速箱也是機架總成的一部分(圖4)。

1.懸掛架；2.前橫梁；3.上罩板；4.側板；5.后罩板；6.彈齒篩；7.后橫梁

1.輸入錐齒輪；2.軸套；3.軸承；4.輸出錐齒輪；5.輸出軸；6.齒輪箱體

1.側箱體；2.軸承；3.直齒輪；4.軸承端蓋

2.3.4 旋耕輥總成

旋耕輥在機具前部，其作用是將土壤和秸稈根茬粉碎(圖5)。

1.左右旋耕刀；2.刀軸焊合；3.軸承座；4.軸承；5.刀盤

2.3.5 七字刀軸總成

七字刀軸總成位于機具后部，將土壤和秸稈混合、粉碎并拋起(圖6)。

1.七字刀；2.刀輥焊合；3.軸承；4.軸承座；5.固定螺栓

2.3.6 鎮壓起壟部分

本機采用雙翼起壟犁鏵，起壟器在工作時鏟切并抬起土壤，分土板將升起的土壤分開推向兩側實現起壟(圖7)。為了減少土壤在旋耕、起壟后水分損失，采用鎮壓輪將壟尖壓實是非常重要的保墑措施(圖8)。在機具經過作物秸稈、根茬粉碎還田后，對地表進行壓實，減少土壤中水分的流失同時還可以減少液壓系統過重的負擔。

1.U型卡絲；2.固定順梁卡板；3.鏵柄焊合；4.分土板焊合；5.鏵尖

1.固定螺栓；2.支架；3.輪支架；4.彈簧；5.手輪；6.鎮壓輪

3 試驗情況及結論

該機在整機的配置設計和關鍵工作部件的單項研究方面都進行了多次的田間試驗驗證，可實現玉米秸稈根茬的一次性全量還田起壟作業，整機操作靈活、通過性好、零件更換快捷，雖然主動旋轉部件對土壤會造成一定程度的破壞，但該機型滿足了現階段黑龍江省零散玉米種植區的玉米秸稈全量還田的要求，在一定程度上提升了黑土有機質的含量，有利于保護黑土地這一“耕地中的大熊貓”。

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