一種秸稈清理裝置的設計

摘要：免耕播種機在作業時容易出現秸稈纏繞、根茬堵塞等問題。為此，設計一種新型秸稈清理裝置，并介紹其總體結構、作業原理和關鍵零部件設計。樣機試驗結果表明，免耕播種機在作業時，秸稈清理裝置具有較強的入土和破茬能力，且滑移量小、對土壤的擾動弱，表現出較好的破茬及防纏繞作業效果，可為免耕播種機秸稈清理裝置的設計提供新思路。

關鍵詞：秸稈清理裝置；免耕播種機；保護性耕作

中圖分類號：S223.2 " "文獻標識碼：A " "文章編號：1674-1161（2024）01-0063-02

保護性耕作在東北地區實施以來，實際效果表明該技術模式具有培肥地力、蓄水保墑、減少土壤風蝕水蝕、降低農業生產成本、抑制農田地表揚塵、防止水土流失、增加糧食產量等優勢，且與傳統種植模式相比優勢明顯[1-2]。遼寧多地主要以種植玉米為主，秋季收獲玉米后，玉米秸稈還田覆蓋率超過60%，不僅能夠較大化實現保護性耕作目標，同時符合高標準補貼要求，因此成為當前的主流模式。但秸稈覆蓋率較高會導致在使用免耕播種機作業時，容易出現秸稈纏繞、根茬堵塞等問題，這會嚴重影響播種質量和生產效率。為此，設計一種適用于中、小型免耕播種機的新型秸稈清理防堵裝置，以期在免耕播種作業時可以將覆蓋于地表的秸稈和根茬有效清理，以防止機具堵塞，這不僅能為播種作業創造一個清潔的種床，還有利于提高播種作業質量。

1 總體結構與工作原理

1.1 總體結構

秸稈清理裝置由主固定架、清茬刀、清茬刀控制彈簧機構、清茬刀固定架、破茬刀等組成，如圖1所示。

在秸稈清理裝置的結構上，破茬刀、清茬刀前后依次布置，且破茬刀的直徑要大于清茬刀的直徑，這一設計可保證破茬刀具有足夠的入土深度，便于破茬作業。主固定架安裝在播種單體的前端，清茬刀固定架的中段與主固定架的下端鉸接安裝，破茬刀固定架的前端安裝清茬刀，清茬刀左右成向前“V”字形對稱布置。破茬刀固定架與清茬刀通過控制彈簧機構進行連接，它能控制清茬刀與土壤地面的接觸狀態，從而有助于提高秸稈清理效果。主固定架的前下端安裝破茬刀，其主要用于切斷秸稈。

1.2 工作原理

秸稈清理裝置或與拖拉機牽引或與機架直接相連，它們共同組成作業機組。機具作業時，拖拉機牽引機具前行，破茬刀向前滾動，并在機具重力的作用下，破茬刀與秸稈滾動接觸，通過破茬刀的滑切作用可將秸稈切斷或將根茬切開，然后通過破茬刀周向的鋸齒形結構將秸稈向后拋送，當秸稈被拋送至清茬刀時，再由兩側的清茬刀將秸稈向側后方拋送，由此可形成無秸稈覆蓋的清潔種植苗帶，這既保證了播種作業質量，又提高了機具的作業效率。

2 關鍵部件設計

2.1 破茬機構

破茬機構主要由主固定架、破茬刀、破茬刀軸等組成，其中破茬刀是該機構的關鍵部件，設計如圖2所示。

破茬刀通過破茬刀軸安裝在主固定架的下端，并在機具重力的作用下，通過破茬刀的滾動來實現秸稈的切割破茬作業。研究證明，不同的破茬刀結構型式及圓盤直徑對秸稈的破茬作業效果影響顯著。該破茬刀的刀盤圓周設有阿基米德螺線形鋸齒，其具有較強的入土、破茬能力，且滑移量小、對土壤擾動弱，作業效果良好。作業時，該機構可實現破茬和拋送的雙重作業效果，既能將殘茬甩出，又能夠減少秸稈及雜物纏繞，表現出較好的切茬效果。此外，試驗證明，破茬刀的圓盤直徑對破茬及防纏繞有較大影響，圓盤直徑大，能表現出較好的破茬及防止纏繞作業效果[3]，因此，設計圓盤直徑為520 mm。

2.2 清茬機構

清茬機構主要由清茬刀、清茬刀控制機構等組成。該清茬刀采用星型結構設計，中間為刀盤，圓周向為星型齒，刀盤直徑設計為330 mm。清茬刀的滾動方向與機具的前進方向成一定夾角，且清茬刀左右對稱安裝。作業時，清茬刀通過向側后方滾動來將秸稈向側后方撥動和側推，借此清理出清潔的苗帶，這既能提高播種作業機具的通過性，又能提高作業效率。清茬刀控制機構主要由彈簧、彈簧芯桿、彈簧座等組成，清茬刀控制機構控制清茬刀隨地面進行仿形運動，同時確保清茬刀始終與地表和結構接觸以防止清茬刀被架空，進而影響秸稈清理作業效果。清茬刀作業示意圖如圖3所示。

3 試驗結果與分析

2022年4月，遼寧省農業機械化研究所制造的該樣機在沈北新區保護性耕作試驗基地進行試驗，基地土壤類型為黏壤土，前茬作物為玉米，秸稈大量粉碎還田，地表覆蓋超過60%，免耕播種機配備該秸稈清理裝置，同時配套東方紅804型拖拉機。試驗結果表明，免耕播種機在作業時，秸稈清理裝置具有較強的入土和破茬能力，且滑移量小、對土壤的擾動弱，表現出較好的破茬及防纏繞作業效果，這為免耕播種機秸稈清理裝置的設計提供了新思路。但各項設計參數仍有待進一步研究試驗，從而為保護性耕作機具的設計提供更多數據。

參考文獻

[1] 劉清華.應用保護性耕作技術防止耕地退化研究[J].農業科技與裝備，2021（5）：115-116.

[2] 劉智卓.保護性耕作作業成本及秸稈收益對比分析[J].農業科技與裝備，2023（2）：27-28.

[3] 林靜，錢巍，牛金亮.玉米壟作免耕播種機新型切撥防堵裝置的設計與試驗[J].沈陽農業大學學報，2015，46（6）：691-698.

Design of a Straw Cleaning Device

CHEN Mengchao1，2

（1.Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China; 2.Key Laboratory of Remanufacture and Innovation of Agricultural Machinery and Equipment in Liaoning Province， Shenyang 110161， China）

Abstract： " Problems such as stalk entanglement and stubble clogging occur during the operation of no-till seeder. A new type of straw cleaning device is designed， and the overall structure， operation principle and design of key components are introduced. The test results show that，the device has a strong ability to bury and break stubble， the slippage is small， little disturbance to the soil， showing better stubble breaking and anti-winding operation effect， and it also provides "a new thought for the design of straw cleaning device of no-tillage seeder.

Key words：straw cleaning device; no-till seeder; conservation tillage