1MC-150 型滅茬旋耕機研制

王 合， 胡浩然， 陳正龍

（湖南三一工業(yè)職業(yè)技術學院，湖南 長沙 410129）

0 引言

遼寧省朝陽市耕地土壤比較瘠薄，連續(xù)幾十年的化肥應用使個別地塊的土壤發(fā)生板結現(xiàn)象[1-3]。傳統(tǒng)旋耕機不能粉碎茬管和茬根，起不到改良土質的作用[4-6]。現(xiàn)有的滅茬旋耕機存在耕作后左右箱體下漏耕的缺點[7-8]。1MC-150 型滅茬旋耕機經(jīng)過對左右箱體和旋耕軸及滅茬軸的優(yōu)化設計，使機具耕幅內的耕地全部得到耕作。其特點是左右箱體下不漏耕，作業(yè)質量好；結構簡單、使用方便；各個箱體均采用鋼板焊接，機具質量小，節(jié)省動力；適應遼西土壤、氣候等自然環(huán)境使用。1MC-150 型滅茬旋耕機適合對玉米根茬、高粱根茬和谷子根茬等農(nóng)作物的根茬進行滅茬旋耕整地作業(yè)。

1 結構與工作原理

1.1 結構

1MC-150 型滅茬旋耕機主要由右箱體總成、掛架、左箱體總成、左半軸保護管、主箱體總成、右半軸保護管、L 形滅茬彎刀、前橫梁、滅茬短半軸、傳動軸、防塵罩、滅茬長半軸、旋耕短半軸、后橫梁、旋耕長半軸、駝形旋耕彎刀和后護板等組成，如圖1 所示。通過將右箱體的外側板按照機具結構需要向前延長，并在其延長板上設置滅茬軸軸承座，在滅茬軸的一端設置L 型滅茬彎刀，另一端由左箱體里的齒輪驅動滅茬軸旋轉。同樣將左箱體的外側板按照機具結構需要向后延長，并在其延長板上設置旋耕軸軸承座，在旋耕軸的一端設置駝型旋耕彎刀，另一端由右箱體里的齒輪驅動旋耕軸旋轉。處于左箱體下的耕地由旋耕軸左端的駝形旋耕彎刀進行旋耕，處于右箱體下的耕地由滅茬軸右端的L 形滅茬彎刀進行耕作。

圖1 1MC-150 型滅茬旋耕機結構Fig. 1 Structure of 1MC-150 stubble cutting rotary cultivator

1.2 工作原理

工作時，將掛架與拖拉機的中央桿相連，兩個對稱的下掛板通過銷軸分別與拖拉機的兩個掛板相連，傳動軸與拖拉機的動力輸出軸相連。啟動拖拉機，操作分配器將滅茬旋耕機升起，動力輸出軸帶動滅茬軸和旋耕軸轉動，低速駕駛拖拉機進入待耕地塊，同時操作分配器緩慢降落滅茬旋耕機，滅茬軸上的L 形滅茬彎刀和旋耕軸上的駝形旋耕彎刀在滅茬軸和旋耕軸的帶動下旋轉，并逐漸進入土壤里，在L 形滅茬彎刀刀刃的連續(xù)切削下，作物根茬和根茬附近的土壤被切碎，在駝形旋耕彎刀的連續(xù)切削下，作物根茬下的土壤被切削并使碎根茬進一步與土壤混合均勻，從而完成滅茬旋耕作業(yè)。

1.3 主要技術參數(shù)

1MC-150 型滅茬旋耕機主要技術參數(shù)如表1 所示。

表1 1MC-150 型滅茬旋耕機主要技術參數(shù)Tab. 1 Main technical parameters of 1 MC-150 stubble cutting rotary cultivator

2 主要工作部件設計

2.1 左箱體

左箱體（圖2）由螺母A、圍板、內側板、外側板和螺母B 焊合而成。圍板、內側板和外側板采用Q235厚鋼板制造，下料及其各個孔的加工采用等離子切割一次完成，圍板弧形處在沖床上用模具沖壓成型后與其他件焊合，加油孔和出油孔用鉆床鉆孔后外面與螺母焊合。其優(yōu)點是質量小、強度大，外側板上可以安裝旋耕軸軸承座。在旋耕軸軸承座上安裝旋耕長半軸，在旋耕長半軸上安裝駝形旋耕彎刀。

圖2 左箱體結構Fig. 2 Structure of left box welding

2.2 齒輪軸

齒輪軸（圖3）采用20CrMnTi 制造，正火處理后進行機械加工，齒面滲碳后進行油淬，然后回火處理[9]。其優(yōu)點是強度高、齒面耐磨、成本低、工作可靠。

圖3 齒輪軸結構Fig. 3 Structure of gear shaft

2.3 與滅茬半軸配合的直齒齒輪

與滅茬半軸配合的直齒齒輪（圖4）采用20CrMnTi制造，正火處理后機械加工，齒面滲碳后進行油淬，然后回火處理。其優(yōu)點是齒面耐磨，齒輪綜合機械性能好，抗交變載荷和沖擊載荷能力強。

圖4 與滅茬半軸配合的直齒齒輪結構Fig. 4 Structure of spur gear matched with stubble half shaft

2.4 中間箱體主軸

中間箱體主軸（圖5）采用45 號鋼制造，經(jīng)調質處理后進行車削，然后銑花鍵，花鍵齒面進行高頻淬火，安裝軸承處進行磨削加工[10]。其優(yōu)點是綜合機械性能好、工藝性好，便于裝配。

圖5 中間箱體主軸設計Fig. 5 Design of middle box spindle

2.5 滅茬短半軸

滅茬短半軸（圖6）由短軸和法蘭盤組成。短軸采用45 鋼制造，經(jīng)調質處理后進行車削、銑花鍵、花鍵齒面進行高頻淬火后備用。法蘭盤用Q235 厚鋼板制造，下料后車盲孔，用于短軸的定位，然后與短軸焊合后，車法蘭盤凸臺、打法蘭盤連接孔，用于與滅茬長半軸法蘭盤定位和螺栓連接，連接后形成滅茬軸。短軸花鍵與左箱體里直齒齒輪的內花鍵相配合，其作用是通過左箱體里的齒輪帶動滅茬軸工作。其優(yōu)點是工藝性和綜合機械性能好。

圖6 滅茬短半軸結構Fig. 6 Structure of stubble short half shaft

3 試驗驗證

2018 年，在朝陽市龍城區(qū)依據(jù)相關標準對1MC-150 型滅茬旋耕機的滅茬深度、旋耕深度和作業(yè)效率3個性能指標進行了檢測。

（1）滅茬深度測定。

將旋耕軸上的旋耕刀卸下，用滅茬輥耕作300 m 長，每隔20 m 選擇一個點測算，檢測的位置避開地邊地頭后隨機選取，以未耕地表為基準，量至耕層底部即為耕深，計算平均值即是滅茬深度。經(jīng)過測量和計算，1MC-150 型滅茬旋耕機滅茬深度為150 mm。

（2）旋耕深度測定。

將旋耕軸上的旋耕刀重新安裝上，用滅茬輥和旋耕輥同時耕作300 m 長，每隔20 m 選擇一個點測算，檢測的位置避開地邊地頭后隨機選取，以未耕地表為基準，量至耕層底部即為耕深，計算平均值即是旋耕深度。經(jīng)過測量和計算，1MC-150 型滅茬旋耕機旋耕深度為180 mm。

（3）作業(yè)效率測定。

測量拖拉機每分鐘完成的耕作距離，測量10 次，計算平均值后與耕幅相乘得到耕作面積（m2/min），然后再進行相關換算。經(jīng)過測量和計算，1MC-150 型滅茬旋耕機作業(yè)效率為0.4 hm2/h。

1MC-150 型滅茬旋耕機于2019 年通過了農(nóng)機推廣鑒定，獲得了農(nóng)業(yè)機械推廣鑒定證書，2020 年批量生產(chǎn)。該機具以朝陽市龍城區(qū)為中心輻射推廣到雙塔區(qū)、朝陽縣等朝陽市各個縣（區(qū)）。

4 結束語

1MC-150 型滅茬旋耕機的設計，使朝陽市有了適合當?shù)馗鞯恼貦C型，使用該機耕作的地塊沒有開閉壟，便于播種作業(yè)，能增加土壤養(yǎng)分，緩解土壤板結，控制土壤水分蒸發(fā)，降低種植成本，對提高穩(wěn)定糧食產(chǎn)量、提升糧食品質、推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和增加農(nóng)民收入具有重要意義，該機的推廣應用前景良好。