1SBL-360松耙聯(lián)合整地機的設計與試驗

王晨平，賈 彪

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學研究院 綏化分院，黑龍江 綏化 152054)

0 引言

近幾年，國家大力提倡保護性耕作技術，深松是一項基本的保護性耕作技術[1]，秸稈覆蓋在地表作業(yè)，深松深度大于30 cm以上，打破犁底層，增強雨水入滲速度和水量，能有效起到蓄水保墑，達到抗旱防澇的效果。同時還能增加深層土壤中有機質含量，提高土壤透氣性，為作物的生長提供良好的條件，利于作物根系發(fā)展，是作物增產(chǎn)的一項重要技術[2]。因此，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對深松耙地機械有著極大的需求。目前，現(xiàn)有的深松耙地機械存在結構單一、設計不合理、作業(yè)效果不理想、動力消耗大等一些不盡人意的地方。基于上述考慮，結合國內外先進技術設計了1SBL-360松耙聯(lián)合整地機。該耙組為可折疊結構，具有結構緊湊、動力消耗小、工作效率高、運輸方便、適合于農(nóng)藝要求等特點。同時該機深松深度可達30～40 cm，耙地深度10～14 cm,打破了犁底層和土壤板結層，提高土壤抗旱保墑能力，增加土壤有機質含量，達到了保護性耕作的要求。

1 技術參數(shù)與工作原理

1.1 技術參數(shù)

結構形式：懸掛式；

工作幅寬：3 600 mm；

工作速度：4～6 km·h-1；

生產(chǎn)率：0.8～1.5 hm2·h-1；

配套動力：154.4～191.1 kW；

深松鏟數(shù)量：13個；

深松鏟間距：300 mm；

深松深度：300～350 mm；

耙組折疊方式：液壓式。

機具整體結構如圖 1 所示，主要包括懸掛架、支撐架、油缸、折疊部件、耙串、深松鏟、機架、限深輪、切草盤等。

1.懸掛架；2.支撐架；3.油缸；4.折疊部件；5.耙串；6.深松鏟；7.機架；8.限深輪；9.切草盤

懸掛架與機架連接，設置在機架前端上部，支撐架安裝在機器中間部位，用于支撐折疊后的耙串，油缸前端與機架連接，后端與折疊部件連接，油缸工作時，通過折疊部件帶動后耙串框架鉸接點向上或向下折疊，進而帶動耙組折疊至支撐架上或工作位置。深松鏟通過鏟座與機架連接，機架前橫梁設置4個深松鏟，中間橫梁設置5個深松鏟，后橫梁設置4個深松鏟，呈交錯排列方式；限深輪與機架的順梁連接，通過調整限深輪的離地高度，調整深松深度；切草盤設置在機架橫梁前部，用U型卡絲與橫梁固定連接。

1.2 工作原理

該機具采用三點懸掛方式與拖拉機連接，拖拉機牽引力驅動機具深松耙地作業(yè)。機具作業(yè)時，先通過切草盤把長秸稈及雜草切斷或大土塊切碎后，再對土壤進行深松耙地作業(yè)。通過切草盤作業(yè)能提高整地質量，減少壅堆，降低深松阻力。深松作業(yè)能有效疏松土壤打破犁底層，并由限深輪控制其深松深度，然后深松鏟翻起的大土塊經(jīng)耙組切碎。兩道耙組設置在機具后端，通過吊耳調節(jié)耙組角度，通過液壓油缸可使耙組折疊。耙組可調角度為8°～12°，使耙地深度和翻土效果最佳。運輸途中，可以通過油缸作業(yè)，把耙組折疊起來，使機具重心前移，有利于機具的運輸。

2 主要工作部件的設計

根據(jù)農(nóng)藝要求，該機采用背負式三點懸掛，總體結構型式為三梁機架與四連桿調節(jié)耙組方式，主要部件設計如下。

2.1 機架的結構設計

機架結構是該機具設計的關鍵部件，考慮到科學合理、結構緊湊、防止堵塞和減輕阻力等因素，設計了三道橫梁結構。機架結構如圖2所示，由橫梁和順梁焊接而成，均采用Q345B材質厚壁無縫鋼管，橫梁規(guī)格100 mm×100 mm×8 mm，順梁規(guī)格100 mm×60 mm×8 mm。既保證了強度要求，又避免了使用普通材質造成機具質量過大。

1.橫梁；2.順梁

2.2 圓盤耙組部件的設計

耙組的主要功能是耙地，切碎大的土塊和合墑等作用，為了提高碎土效果，該機具采用了兩組耙串，耙串角度可調節(jié)的作業(yè)方式，耙組部件主要由平行四連桿結構和耙串組成。

平行四連桿結構由前吊板、上吊梁、扇形板、下吊梁、耙串等構成(圖3)。耙串設置在下吊梁下方。耙串在通過凹凸不平的地面時，可通過平行四連桿機構仿形。

1.前吊板；2.上吊梁；3.扇形板；4.下吊梁；5.耙串

2.3 深松鏟的設計

深松鏟包括深松鏟座、保險板、深松鏟柄、護刃、鏟尖等部分組成，如圖4所示。深松鏟作業(yè)深度設計為30～35 cm，當深松過深或遇障礙物負載過大時，保險板斷裂，深松鏟升起，減輕阻力，保護了深松鏟和機架整體結構不被損壞。深松鏟柄的設計是深松鏟設計的關鍵， 合理的鏟型結構能有效緩解工作過程中秸稈和雜草的纏繞和堵塞，還可以有效降低其工作阻力。深松鏟柄采用60 mm×40 mm×6 mm矩形方管彎曲而成，并通過淬火處理增加了強度和韌性。深松鏟柄由連接段A 、弧段B和鏟尖連接段C三部分組成。A段與鏟座固定，B段設置為弧形結構，減少秸稈和雜草的纏繞和堵塞，增大通過性。還有利于土壤在掀起時的滑切運動。C段與鏟尖連接，為了達到較好的減阻和抬土碎土效果，鏟尖連接段采用與水平面成23°夾角設計；鏟尖通過沉頭方頸螺栓與鏟柄連接。

1.深松鏟座；2.保險板；3.深松鏟柄；4.護刃；5.鏟尖

2.4 液壓折疊機構的設計

考慮到撈洼地不使用耙組，運輸時機具的重心應盡量前移，設計了通過液壓油缸使耙組折疊的功能。運輸途中，油缸縮短并帶動折疊部件旋轉，折疊部件與四連桿機構相連接，耙串被折疊，折疊型式如圖5所示。

圖5 折疊型式

3 試驗結果分析

3.1 技術參數(shù)查驗及適用度調查

鑒定機構依據(jù)鑒定大綱《DG/T 162—2019深松耙地機》的要求對1SBL-360松耙聯(lián)合整地機進行了試驗鑒定，對照機具主要技術參數(shù)對產(chǎn)品樣機進行了一致性檢查，開展了安全性評價、適用性評價和可靠性評價。對照產(chǎn)品技術參數(shù)信息表的設計值對樣機的相應項目進行了一致性檢查，所有結果均滿足大綱要求。安全防護、安全信息2個項目經(jīng)檢查均達到大綱要求。通過機具在不同地域、不同地塊作業(yè)，調查機具對土壤質地、種植方式、植被覆蓋情況、土壤含水率等不同條件下的適應能力統(tǒng)計，使用度為4.5(大綱要求≥4)，達到大綱要求。通過對試驗樣機進行了累計作業(yè)時間為18.0 h的生產(chǎn)查定，在生產(chǎn)查定過程中，樣機未發(fā)生致命故障和嚴重故障，生產(chǎn)查定有效度為100%(大綱要求≥98%)，達到大綱要求。

3.2 用戶評價

通過對不同地域用戶使用機具的回訪，用戶對該機具有著積極的評價，認為設計合理，能夠適應不同作業(yè)的整地要求，耕作后土壤含水率提高3%左右，糧食增產(chǎn)9%～11%。

4 結論

根據(jù)當?shù)馗刈鳂I(yè)農(nóng)藝的要求，針對深松、耙地單一作業(yè)時出現(xiàn)的一些問題，設計了1SBL-360松耙聯(lián)合整地機，從田間性能試驗來看，該機具有以下優(yōu)點：

1)1SBL-360松耙聯(lián)合整地機一次下田完成雜草切斷、土壤深松、合墑碎土等作業(yè)，與傳統(tǒng)翻、耙單項作業(yè)相比實現(xiàn)一機多用，減少了拖拉機的下田次數(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。