1JSL-360水田攪漿平地機設計

王盛春，王廣成，張 迪，安龍哲

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學研究院 牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157000)

0 引言

水稻育秧機械插秧是黑龍江省水稻生產(chǎn)的主要種植模式。在此模式下，水田整地質(zhì)量將直接影響機械插秧的作業(yè)質(zhì)量，也將影響水稻產(chǎn)量及水稻種植戶經(jīng)濟效益。傳統(tǒng)水田整地作業(yè)規(guī)程是利用水田犁(旋耕機)進行秋翻(旋)或春翻(旋)地，到春季用水泡田后，再用水田耙平機進行耙漿平地作業(yè)。整地時，需要機組重復多次進地作業(yè)，不僅費工、費時、費油、作業(yè)成本高，而且整地質(zhì)量不能完全滿足機械插秧作業(yè)的要求。黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學研究院牡丹江分院經(jīng)過數(shù)年研究，研發(fā)了可滿足機械插秧要求的系列水田攪漿平地機。1JSL-360水田攪漿平地機是其中一種重要機型，該機與66.15 kW(90馬力)以上四輪驅(qū)動拖拉機配套組成機組，作業(yè)一次即可完成耕、耙、攪漿、埋茬和平地復式作業(yè)，其作業(yè)質(zhì)量達到機械插秧對水田整地的要求標準。

1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)

1JSL-360水田攪漿平地機總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由快速連接架總成、傳動總成、刀輥總成、平地裝置等組成。

1.快速連接架總成；2.輸入軸總成；3.懸掛總成；4.傳動總成；5.刀輥總成；6.平地裝置；7.鏈輪；8.傳動軸圖1 1JSL-360水田攪漿平地機結(jié)構(gòu)及傳動示意圖

1.2 工作原理

1JSL-360水田攪漿平地機的快速連接架與拖拉機上的三點懸掛架對接組成機組，啟動發(fā)動機，拖拉機動力輸出軸傳出的動力經(jīng)萬向節(jié)組合輸入到機具傳動箱中的輸入軸上，經(jīng)傳動箱中一對錐齒輪減速換向傳動后，動力由左端管動力軸傳入鏈輪箱中，經(jīng)過一對鏈輪減速傳動后，動力傳遞到刀輥總成上，驅(qū)動刀輥高速旋轉(zhuǎn)，對經(jīng)過泡田后的原茬地或已翻地進行旋耕、碎土、攪拌及耙漿作業(yè)，機架罩殼總成上的罩板擋住刀輥旋起的泥漿和根茬，帶壓茬彈齒的平地裝置對田面進行刮抹，平地板將泥漿加壓整平，彈齒將稻茬、秸稈等雜草壓入水田泥漿中，至此完成了耕、耙、攪漿、埋茬和平地復式作業(yè)。可高質(zhì)量滿足機械插秧對水田整地質(zhì)量的要求。刀輥總成設計為通軸結(jié)構(gòu)，避免漏耕現(xiàn)象；機具的平地裝置與機架罩板之間通過橡膠板連接，具有仿形作業(yè)能力，提高了平地能力。

2 主要技術(shù)規(guī)格及性能指標

配套動力：66.15～88.2 kW；

刀輥外徑：380 mm；

外形尺寸(長×寬×高)：1 072 mm×3 860 mm×1 030 mm；

低茬刀數(shù)量：左右各47把；

連接形式：三點懸掛；

耕幅：360 cm；

耕深：10～18 cm；

輸入軸轉(zhuǎn)速：540/720 r·min-1；

刀軸轉(zhuǎn)速：260/364 r·min-1；

作業(yè)速度：1.5～4.8 km·h-1；

整機質(zhì)量：498 kg。

3 關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設計

3.1 傳動系統(tǒng)

傳動系統(tǒng)包括萬向節(jié)組合、傳動總成及鏈輪箱等。

1)萬向節(jié)組合隨拖拉機一同購置，萬向節(jié)長度根據(jù)機組掛接后的兩傳動軸之間的距離確定。

2)傳動總成如圖2所示，包括右端管焊合、箱體、輸入軸裝配、軸承前端蓋、軸承后端蓋及左端管動力軸裝配等。輸入軸組裝包括輸入軸、錐齒輪(15齒)、軸承及圓錐滾子軸承等。輸入軸用40Cr材料制造。齒輪箱的箱體材料選用ZG35，鑄造出的箱體精度高、強度大、安全可靠。左端管動力軸裝配如圖3所示，包括大錐齒輪(23齒)、動力軸、軸承、擋圈、密封圈、左端管焊合、鏈輪(11齒)及鎖緊螺母等。其功能是將齒輪箱傳出的動力傳送到鏈輪箱中。動力軸材料選用φ50的40Cr圓鋼，加工后調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度HB244～280。錐齒輪選用20CrMnTi合金鋼經(jīng)過滲碳淬火處理制作，具有高強度、高硬度及良好的韌性。輸入軸兩端與錐齒輪和鏈輪之間的裝配，設計為矩形花鍵連接，傳動穩(wěn)定、安全可靠。

1.右端管焊合；2.箱體；3.輸入軸裝配；4.軸承前端蓋；5.軸承后端蓋；6.左端管動力軸裝配圖2 傳動總成

1.大錐齒輪；2.動力軸；3.軸承；4.密封圈；5.左端管焊合；6.擋圈；7.小鏈輪；8.鎖緊螺母圖3 左端管動力軸裝配

3)鏈輪箱總成主要由鏈輪罩殼焊合、鏈輪、鏈條、鏈條張緊裝置等組成。主要作用是將左端管動力軸裝配中傳出的動力經(jīng)鏈條傳動傳遞到刀輥總成上。

3.2 刀輥總成

刀輥總成是機具的工作部件，通過一對鏈輪將動力傳遞到刀輥上，帶動旋刀碎土、攪漿工作。

刀輥總成結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要由鏈輪殼體焊合、大鏈輪、鎖緊螺母、擋圈、軸承、油封、左旋刀、右旋刀、刀輥焊合和固定端擋板焊合等組成。在刀輥焊合上分別安裝有左右各47把旋刀。

1.鏈輪殼體焊合；2.大鏈輪；3.鎖緊螺母；4.擋圈；5.軸承；6.油封；7.左旋刀；8.右旋刀；9.刀輥焊合；10.固定端擋板焊合圖4 刀輥總成

3.3 輔助設備

1)快速連接架總成如圖5所示，主要由下懸掛軸、調(diào)節(jié)套、鎖定板、間隔套、鎖定桿、軸套焊合、鎖定彈簧、鎖定手柄及懸掛架焊合等組成。

快速連接架總成與拖拉機液壓懸掛機構(gòu)以三點掛接方式連接，首先將快速連接架安裝在平地攪漿機的懸掛架上，調(diào)整好拖拉機懸掛架掛接點的位置，駕駛拖拉機緩慢倒退，使拖拉機和攪漿機的三個懸掛點準確對接在三個掛接鉤開口內(nèi)，插上銷軸和開口銷，調(diào)整好萬向節(jié)的尺寸即完成機組的連接。使用快速連接架只需一人即可完成機具與拖拉機的組裝工作，且準確、快速、省力、安全可靠。

1.下懸掛軸；2.調(diào)節(jié)套；3.鎖定板；4.間隔套；5.鎖定桿；6.軸套焊合；7.鎖定彈簧；8.鎖定手柄；9.懸掛架焊合圖5 快速連接架總成

2)機架罩殼總成主要由罩殼焊合、前加強管焊合、左端管焊合和右端管焊合等組成。機架罩殼總成與傳動總成和刀輥總成通過螺栓連接成前后雙管平行的鋼性結(jié)構(gòu)，是整機的機架。機架罩殼起到擋泥漿及碎土的作用。機具的三點懸掛部件分別焊接在前后雙管中間部位，傳動系統(tǒng)和工作部件分別安裝在機架相應的位置上。

3)平地裝置功用是將旋切、粉碎及攪漿后的泥漿撈平，并將水田中的雜草壓入水田泥土中。平地裝置由壓草刮土板部件和平地板部件組成。兩者之間設計安裝了26個由φ6碳素彈簧鋼絲制成的弓齒，其作用是將泥漿中的根茬等雜物更好地壓埋到泥土里。

4 生產(chǎn)效率計算

已知拖拉機配套動力66.15 kW(90馬力)；輸出軸轉(zhuǎn)速n1為540 r·mim-1；齒輪箱中一對錐齒輪Z1=15，Z2=23；鏈輪箱中一對鏈輪Z3=11，Z4=12；機組作業(yè)速度1.3～4.9 km·h-1；工作幅度3.6 m。

4.1 傳動比

4.2 刀輥的轉(zhuǎn)速

n=n1×i=324 r·min-1

4.3 刀輥旋刀最大線速度

已知刀輥旋刀最大直徑為370 mm。

4.4 生產(chǎn)效率

該機工作幅度為B=3.6 m，通常情況下工作速度v為1 m·s-1，每班按純工作時間t=10 h計算，則班次生產(chǎn)率η為

η=Bvt=12.96 hm2·班-1

5 結(jié)論

1JSL-360水田攪漿平地機具有如下特點：碎土絞漿刀輥設計為通軸結(jié)構(gòu)，防止漏耕現(xiàn)象；平地機構(gòu)與機架罩板之間通過橡膠板實現(xiàn)軟連接，具有平地仿形功能；平地機構(gòu)中設計有大、小弓齒，可將稻根等雜草茬埋入泥中，提高整地質(zhì)量；研究設計的快速連接架總成,安裝在機具懸掛架上，架駛員一人即可完成拖拉機與機具的聯(lián)接工作，且準確、快速、操作簡單省力、安全可靠。

該機是為66.15 kW(90馬力)以上四輪驅(qū)動拖拉機配套設計的水田整地機具，其工作幅寬大、作業(yè)效率高，通過生產(chǎn)作業(yè)可知，在泡好的水田原茬地中，作業(yè)一次即可完成耕、耙、碎、攪漿、埋茬和平地等水田整地復式作業(yè)，其作業(yè)質(zhì)量達到機械插秧對水田整地的標準，具有節(jié)本、增效、低碳、環(huán)保等優(yōu)點。