1GJH-350秸稈全量還田作業(yè)機的設計

王晨平

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學研究院 綏化農(nóng)業(yè)機械化研究所,黑龍江 綏化 152054)

0 引言

玉米是黑龍江省主產(chǎn)作物，年種植面積超過533.3萬hm2，年產(chǎn)秸稈總量近億噸。無序焚燒秸稈導致嚴重空氣污染，大量廢棄也造成資源的嚴重浪費。隨著環(huán)保要求及農(nóng)業(yè)技術(shù)的提高，秸稈綜合利用的一個重要方向是還田，既減少環(huán)境污染，又增加土壤肥力改善土質(zhì)，因此國家號召盡量秸稈還田。目前秸稈還田機械已經(jīng)有多種機型，有單機也有綜合整地機，但大多不夠理想，有一些不盡人意的地方。主要是由于機具在作業(yè)中地表秸稈量大，作業(yè)條件惡劣，現(xiàn)有的秸桿全量還田作業(yè)機在使用過程中頻繁出現(xiàn)故障、油耗大，已不能滿足用戶的需求。因此，研究高效節(jié)能型秸稈全量還田作業(yè)機已成為亟待解決的問題。

基于上述考慮，設計了1GJH-350秸稈全量還田作業(yè)機。該機集秸稈粉碎、旋耕、深松、起壟和鎮(zhèn)壓于一體，工作幅寬大，動力逐級分解、分配合理，一次進地能完成秸稈粉碎、深松、旋耕、起壟和鎮(zhèn)壓多項作業(yè)，一次整地達到待播狀態(tài)，也可分別完成單項作業(yè)，能夠滿足不同用戶的需求。

1 工作原理與技術(shù)參數(shù)

1.1 技術(shù)參數(shù)

機具的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

根據(jù)耕整地農(nóng)藝要求，所設計的機具作業(yè)工序為秸稈粉碎→深松→旋耕碎混→起壟→鎮(zhèn)壓。

整機采用先秸稈粉碎還田，深松旋耕后起壟鎮(zhèn)壓作業(yè)方式。玉米機械收獲后的秸稈經(jīng)粉碎成為3～8 cm長的絲帶狀，旋耕后混拌到0～18 cm土壤耕層中，經(jīng)起壟、鎮(zhèn)壓后達到待播狀態(tài)。秸稈全量還田作業(yè)機結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

表1 秸稈全量還田作業(yè)機主要技術(shù)參數(shù)

1.懸掛架；2.主變速箱；3.旋耕變速箱；4.起壟部件；5.鎮(zhèn)壓部件；6.深松部件；7.旋耕刀輥；8.秸稈粉碎刀輥；9.傳動系統(tǒng)

1.2 工作原理

該機采用三點懸掛方式與拖拉機連接，拖拉機動力輸出軸輸出的動力經(jīng)萬向節(jié)傳入主變速箱，經(jīng)主變速箱分別傳給旋耕箱和兩側(cè)皮帶輪，兩側(cè)皮帶輪同時驅(qū)動秸稈粉碎刀輥工作。動力經(jīng)旋耕箱變速后由萬向節(jié)傳給兩側(cè)邊箱體，側(cè)邊箱體同時驅(qū)動旋耕刀輥進行作業(yè)。本機具在工作時，通過秸稈粉碎刀輥上刀片的高速旋轉(zhuǎn)運動完成長秸稈的粉碎作業(yè)。旋耕刀輥在秸稈粉碎刀輥的后下方，其轉(zhuǎn)動方向與秸稈粉碎刀輥的轉(zhuǎn)動方向相反，通過旋耕刀片的旋轉(zhuǎn)將土壤進行破碎。深松鏟安裝在秸稈粉碎刀輥和旋耕刀輥中間，對土壤進行深松，打破犁底層，起壟部件安裝在旋耕刀輥后。

1.3 動力傳遞

深松裝置的驅(qū)動力由拖拉機牽引力提供，粉碎和旋耕刀輥的驅(qū)動力由拖拉機動力輸出軸提供，動力傳遞路線為拖拉機動力輸出軸→主萬向節(jié)→主變速箱→皮帶輪→粉碎刀輥；同時執(zhí)行主變速箱→萬向節(jié)→旋耕箱→側(cè)萬向節(jié)→側(cè)邊箱→旋耕刀輥，動力傳遞結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。

1.萬向節(jié)；2.粉碎刀輥；3.皮帶輪；4.主變速箱；5.側(cè)邊箱；6.旋耕刀輥；7.旋耕箱

2 主要工作部件的設計

2.1 主變速箱結(jié)構(gòu)

如圖3所示，為了保證右側(cè)輸出端與左側(cè)輸出端動力的同步輸出，此變速箱體采用了兩對錐傘齒輪結(jié)構(gòu)，輸入端通過萬向節(jié)與拖拉機動力輸出軸連接，右側(cè)輸出端與左側(cè)輸出端分別與秸稈粉碎軸兩端的皮帶輪連接。輸出端通過聯(lián)軸器與旋耕箱體連接。此種變速箱體的設計既保證了右側(cè)輸出端與左側(cè)輸出端軸的同步運轉(zhuǎn)，又提供了輸出端的動力輸出。

1.輸入端；2.右側(cè)輸出端；3.輸出端；4.左側(cè)輸出端

2.2 深松鏟的設計

深松鏟的鏟柄為矩形截面，鏟尖為鑿形，有碎土和減少阻力的作用。深松鏟鏟柄入土部分做成曲線型，以便從下向上掀動土壤并減少阻力。為了達到較好的減阻和抬土碎土效果，參考以往深松鏟的入土角度，該鏟柄和鏟尖連接處采用與水平面成23°夾角設計。深松鏟總成結(jié)構(gòu)如圖4所示。

1.鏟柄；2.鏟座；3.鏟褲；4.沉頭螺栓；5.鏟尖

3 結(jié)論

(1)1GJH-350秸稈全量還田作業(yè)機一次作業(yè)完成秸稈粉碎還田、土壤深松、旋耕碎混、起壟、鎮(zhèn)壓等作業(yè)，實現(xiàn)一機多用，減少了拖拉機的作業(yè)次數(shù)，減輕了拖拉機對土壤的壓實，節(jié)約農(nóng)時。(2)通過大面積多試驗點和地域適應性試驗證明，該機具的研究設計是成功的，其各項技術(shù)性能指標均達到了設計要求，解決了大功率拖拉機對該型配套耕整地機具的迫切需求，可以大面積推廣應用。(3)實踐證明，該機具有顯著的經(jīng)濟效益 、社會效益和生態(tài)效益。該機具為復式作業(yè)，與傳統(tǒng)的機具相比，減少了作業(yè)次數(shù)，節(jié)約能耗，降低成本。秸稈全量還田，培肥地力，杜絕了焚燒，保護了生態(tài)環(huán)境。

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