摘 要：隨著中國(guó)農(nóng)業(yè)事業(yè)的革新與發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備得到了創(chuàng)新發(fā)展與普及應(yīng)用。微耕機(jī)作為一種新興農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，以其所具有的體積小、靈動(dòng)性強(qiáng)、質(zhì)量輕、可運(yùn)用于不同環(huán)境的特征，受到人們普遍的認(rèn)可，微耕機(jī)的需求量在不增加。但是，現(xiàn)階段我國(guó)微耕機(jī)仍處于不斷完善的過(guò)程，關(guān)于微耕機(jī)的設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)有待進(jìn)一步研究與完善。對(duì)此，本文對(duì)微耕機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與受力情況進(jìn)行了分析，以期為微耕機(jī)的優(yōu)化提供有益參考。

關(guān)鍵詞：微耕機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；動(dòng)力學(xué)

中圖分類號(hào)：S222 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170632066

近年來(lái)，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、政策、組織結(jié)構(gòu)的發(fā)展與調(diào)整，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的發(fā)展與應(yīng)用得到了迅速提升。在此發(fā)展背景下，質(zhì)量輕、體積小、作業(yè)能力強(qiáng)、靈活性高的微耕機(jī)，得到了貴州廣大農(nóng)村村民的認(rèn)可與重視，其需求量逐年增加?；诳茖W(xué)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、工業(yè)機(jī)械技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用與創(chuàng)新，為更好地滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展需求，微耕機(jī)整體性能設(shè)計(jì)趨向于一機(jī)多用，制造工藝以及配套設(shè)施呈現(xiàn)了多元化的設(shè)計(jì)趨勢(shì)。因此，明確微耕機(jī)的整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)于動(dòng)力學(xué)，對(duì)微耕機(jī)的優(yōu)化、創(chuàng)新與應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 微耕機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 微耕機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

微耕機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成主要分為工作部件、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)架與動(dòng)力部系統(tǒng)4個(gè)部分[1]。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)分，微耕機(jī)又可分為機(jī)架、發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱、手把組合、限深裝置與旋耕部件等結(jié)構(gòu)。

動(dòng)力系統(tǒng)是微耕機(jī)的核心組成，動(dòng)力系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率對(duì)微耕機(jī)工作速度、耕深以及幅度具有直接影響作用。

工作部件的主要構(gòu)成是旋耕刀，面臨的耕地條件與耕地環(huán)境不同，旋耕刀刀片的設(shè)計(jì)也不同，常用的旋耕刀刀具類型主要有旱地刀、深耕鋤、防纏刀及水田輪等，刀片半徑通常在24～26cm；微耕機(jī)工作部件的機(jī)組，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，其前進(jìn)速度主要是根據(jù)農(nóng)藝需求以及田間行走速度進(jìn)行設(shè)計(jì)的，刀滾的旋轉(zhuǎn)速度則是遵循低刀軸轉(zhuǎn)速與最高機(jī)組前進(jìn)速度相結(jié)合的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的[2]。

微耕機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)通常是采用齒輪傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)2種傳動(dòng)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的。其中，齒輪傳動(dòng)的安全與穩(wěn)定性相對(duì)較高，動(dòng)力學(xué)原理主要是利用法蘭盤將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)箱進(jìn)行有效連接，利用摩擦離合器裝置實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞；而皮帶傳動(dòng)方式的發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱，則是經(jīng)由皮帶進(jìn)行連接與動(dòng)力傳遞，具有成本低、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)。

微耕機(jī)機(jī)架則是嚴(yán)格按照《微型耕耘機(jī)技術(shù)條件》以及使用性能進(jìn)行設(shè)計(jì)，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)微耕機(jī)工作方向的控制以及對(duì)動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分和操作部分的有效連接。

1.2 微耕機(jī)工作原理設(shè)計(jì)

目前，貴州省農(nóng)機(jī)市場(chǎng)中銷售最多的一類微耕機(jī)是，以旱地刀為工作部件，以柴油機(jī)為配套動(dòng)力系統(tǒng)，通過(guò)利用齒輪傳動(dòng)方式作為傳動(dòng)系統(tǒng)，適用于多種耕種環(huán)境與農(nóng)業(yè)種植的微耕機(jī)[3]。其工作原理主要是，微耕機(jī)利用動(dòng)力輸出軸（發(fā)動(dòng)機(jī)）通過(guò)變速器控制旋耕刀刀軸，刀軸驅(qū)使旋耕刀刀片經(jīng)由地面并從上向下對(duì)耕地進(jìn)行處理。旋耕刀片隨著旋耕機(jī)機(jī)組向前工作，刀片不斷對(duì)耕地土壤進(jìn)行切入、細(xì)碎處理，用以實(shí)現(xiàn)微耕機(jī)對(duì)耕地碎土、松土的作用。

2 微耕機(jī)主要工作部件的受力分析

微耕機(jī)在作業(yè)過(guò)程中，其工作部件會(huì)受到一定的動(dòng)力影響，因此進(jìn)行微耕機(jī)設(shè)計(jì)與制作時(shí)，除明確微耕機(jī)工作原理中存在的動(dòng)力學(xué)理論外，也應(yīng)對(duì)微耕機(jī)工作部件的受力情況進(jìn)行分析與處理。

微耕機(jī)刀片的受力分析：微耕機(jī)在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，其旋耕刀的刀片在對(duì)耕田進(jìn)行工作時(shí)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)切割的土壤進(jìn)行切割、碎化、拋擲、松土的作用，其刀片與土壤之間具有一定的刃緣，且刀片的正切部分、側(cè)切部分會(huì)與土壤形成反作用力，從而使得旋耕刀在耕田作業(yè)時(shí)受土壤阻力（空間力系）。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為避免刀具的應(yīng)力變形，需對(duì)刀具進(jìn)行設(shè)計(jì)處理，如刀具網(wǎng)格劃分設(shè)計(jì)、刀柄打孔加固設(shè)計(jì)、施加受力點(diǎn)等。

微耕機(jī)刀滾的受力分析：在微耕機(jī)在對(duì)耕田進(jìn)行作業(yè)時(shí)，微耕機(jī)刀輥在一定程度上會(huì)受到來(lái)自微耕機(jī)各旋耕刀的阻力合力。由于旋耕阻力的受力點(diǎn)、受力大小、受力方向與土壤、微耕機(jī)組前進(jìn)速度、耕深、刀片旋轉(zhuǎn)角度以及刀軸運(yùn)行速度具有關(guān)聯(lián)性，因此微耕機(jī)刀滾所受的阻力具有不確定性。所以，在對(duì)微耕機(jī)刀耕部件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)基于其所具有的變化，計(jì)算出微耕機(jī)工作過(guò)程中所承受的最大阻力值，并根據(jù)最大阻力值對(duì)微耕刀刀輥所受的最大力矩進(jìn)行計(jì)算與校對(duì)，用以保證微耕機(jī)工作的安全性與穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

微耕機(jī)在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，本文通過(guò)對(duì)微耕機(jī)的整機(jī)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)以及工作原理的分析，探索并闡述了微耕機(jī)主要構(gòu)成部分的動(dòng)力因素。而這在一定程度上為微耕機(jī)的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新，提供了理論支持，有利于我國(guó)農(nóng)機(jī)市場(chǎng)的優(yōu)化發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)業(yè)收益的提升。

參考文獻(xiàn)

[1]許洪斌，梁舉科，徐濤金，等.微耕機(jī)旋轉(zhuǎn)耕作部件土槽試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2016（9）：1-5，19.

[2]楊望，路宏，楊堅(jiān)，等.微耕機(jī)水田旋耕刀片切土作業(yè)過(guò)程動(dòng)力學(xué)仿真[J].農(nóng)機(jī)化研究，2016（6）：74-77.

[3]牛坡，楊玲，張引航，等.基于ANSYSWorkbench的微耕機(jī)用旋耕彎刀有限元分析[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（12）：162-167.

作者簡(jiǎn)介：楊冰（1973-），男，貴州貴陽(yáng)人，工程師，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣。