德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 陳亞峰 李彩霞 茍俊喆 王晨陽 葛興宴 閆錫超

目前農(nóng)業(yè)旋耕作業(yè)技術(shù)中，由于大部分橫軸旋耕機(jī)均為單一刀輥，一次旋耕作業(yè)完成后，土壤破碎率較低，無法達(dá)到農(nóng)作物對土壤疏松度的要求，仍需進(jìn)行二次作業(yè)，提高土壤疏松度。二次旋耕作業(yè)后，雖然土壤破碎率已經(jīng)提高，但是大大降低了工作效率。在旋耕作業(yè)中，旋耕作業(yè)前需要對土壤表面進(jìn)行施肥，而傳統(tǒng)旋耕機(jī)在進(jìn)行旋耕作業(yè)時，無法同時完成施肥作業(yè)，仍需人工施肥。針對上述情況，設(shè)計了一款可折疊雙輥施肥旋耕機(jī)，該機(jī)進(jìn)行一次旋耕作業(yè)時土壤破碎率較高，可以滿足農(nóng)作物對土壤疏松度的需求，從而提高旋耕效率；在進(jìn)行旋耕作業(yè)的同時，旋耕機(jī)自帶可折疊施肥裝置，根據(jù)耕幅的大小進(jìn)行施肥作業(yè)，無須人工作業(yè)，使施肥更加均勻，大大降低了勞動強(qiáng)度，更好地保證了旋耕作業(yè)質(zhì)量。

1 總體結(jié)構(gòu)及動力傳遞方案

可折疊雙輥施肥旋耕機(jī)主要由機(jī)架，傳動系統(tǒng)，液壓折疊系統(tǒng)，施肥裝置，前、后旋耕輥，土壤刮平托板，鎮(zhèn)壓輪等組成，其整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

該機(jī)動力傳遞方案：操縱拖拉機(jī)駕駛室操縱桿，使液壓系統(tǒng)帶動液壓缸伸縮，液壓缸無桿腔進(jìn)油，有桿腔出油，使折疊狀態(tài)的旋耕機(jī)展開作業(yè)。與此同時，由動力輸出軸輸出動力，此動力經(jīng)萬向聯(lián)軸器、中間齒輪箱、兩端牙嵌離合器，驅(qū)動所有刀輥旋轉(zhuǎn)。旋耕機(jī)刀軸達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)后，由拖拉機(jī)自帶升降系統(tǒng)將旋耕機(jī)落下，刀具接觸土壤后開始進(jìn)行旋耕作業(yè)，此時鎮(zhèn)壓輪已接觸地面，機(jī)組前進(jìn)帶動鎮(zhèn)壓輪旋轉(zhuǎn)，并通過鏈條將運(yùn)動傳輸給撥肥輥子，從而實現(xiàn)將施肥料斗中的肥料傳送到施肥管道，完成肥料的播撒與土壤平整。

圖1 整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1.1 配套拖拉機(jī)參數(shù)

可折疊雙輥施肥旋耕機(jī)配套拖拉機(jī)選用110馬力以上的柴油機(jī)，基于作為市場上較為成熟的機(jī)型，其運(yùn)行穩(wěn)定的特性能夠滿足該旋耕機(jī)在多種工作要求下的動力要求。

1.2 機(jī)架結(jié)構(gòu)

機(jī)架為框架式結(jié)構(gòu)，所以可折疊雙輥施肥旋耕機(jī)整體結(jié)構(gòu)剛性較大。機(jī)架是旋耕機(jī)的骨架，主要由前梁、后梁、左右主梁、齒輪箱及左右擋板組成，并在其上方設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)三點懸掛架，下方安裝有前后刀軸。由于標(biāo)準(zhǔn)懸掛架在國產(chǎn)農(nóng)機(jī)中應(yīng)用最為廣泛，此旋耕機(jī)為了滿足農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)對旋耕機(jī)的通用性以及結(jié)構(gòu)剛性，仍然采用標(biāo)準(zhǔn)懸掛架與拖拉機(jī)的聯(lián)接，以實現(xiàn)與拖拉機(jī)配套作業(yè)。

1.3 施肥裝置

施肥料斗由厚度為2mm的鋼板鈑金彎制而成漏斗狀，并在施肥料斗下方打出直徑為6mm的圓孔來和施肥管道進(jìn)行聯(lián)接，實現(xiàn)肥料的傳輸。施肥料斗分為左側(cè)施肥料斗、中間施肥料斗、右側(cè)施肥料斗三部分，為了實現(xiàn)施肥料斗的折疊，這三部分呈“品字形”分別焊接在機(jī)架上方。

施肥管道由直徑為6mm的pvc塑料管制成，分為頂部、中部、底部三部分。其頂部與施肥料斗通過鉚接進(jìn)行聯(lián)接，中部與頂部、底部通過120度管子接頭、150度管子接頭膠接，施肥管道底部穿過旋耕機(jī)機(jī)架上的預(yù)設(shè)孔且采用鉚接實現(xiàn)施肥管道與機(jī)架之間的固定。

1.4 前、后旋耕輥

前、后旋耕刀輥均由4mm厚度的鋼管制作而成，并在刀軸上方按照螺旋線焊接有刀架，刀架上方打有與刀具安裝孔大小一致的通孔，以實現(xiàn)與刀具的聯(lián)接（由普通螺栓與螺母配合實現(xiàn)聯(lián)接，并增設(shè)有彈簧墊圈以達(dá)到摩擦防松的效果），中間刀輥與兩端刀輥中間設(shè)有牙嵌式離合器，旋耕機(jī)折疊時，中間兩刀輥與兩端刀輥進(jìn)行結(jié)合與分離，以實現(xiàn)折疊。

2 工作原理

可折疊雙輥施肥旋耕機(jī)的工作原理為：在機(jī)組不斷前進(jìn)過程中，刀片就不斷地接觸土壤表面并繼續(xù)切土使未耕地松碎，肥料不斷從施肥管道流出實現(xiàn)施肥。同時，刀具接觸土壤后開始進(jìn)行旋耕作業(yè)，并將切下的土塊拋向后旋耕刀輥，再由后耕刀輥重復(fù)進(jìn)行后旋耕刀輥的工作。通過兩個刀輥進(jìn)行粉碎后，土塊撞擊罩殼和土壤刮平拖板，未被完全破碎的小土塊又被進(jìn)一步擊碎并落到地面，由拖板拖平。由此看來可折疊雙輥施肥旋耕機(jī)的切碎能力強(qiáng)，土壤破碎率高，進(jìn)行一次旋耕就可以達(dá)到良好的破碎效果。施肥與旋耕作業(yè)完成，切斷拖拉機(jī)與旋耕機(jī)的動力聯(lián)接，等待旋耕機(jī)刀輥旋轉(zhuǎn)自然停止后，操縱拖拉機(jī)駕駛室操縱桿，使拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)帶動兩側(cè)液壓缸伸縮，使展開狀態(tài)的旋耕機(jī)折疊至初始狀態(tài)。拖拉機(jī)自帶升降系統(tǒng)將旋耕機(jī)升起，完成一次田地施肥、旋耕作業(yè)。旋耕機(jī)也可以單側(cè)展開與折疊，當(dāng)拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)只控制左側(cè)液壓缸動力輸出，切斷右側(cè)液壓缸動力輸出時，左側(cè)施肥、旋耕作業(yè)組實現(xiàn)展開與折疊，完成靠左側(cè)田地的施肥、旋耕作業(yè)。同理，當(dāng)拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)只控制右側(cè)液壓缸動力輸出，切斷左側(cè)液壓缸動力輸出時，右側(cè)施肥、旋耕作業(yè)組實現(xiàn)展開與折疊，完成靠右側(cè)田地的施肥、旋耕作業(yè)。

3 總結(jié)

可折疊雙輥施肥旋耕機(jī)有較強(qiáng)的碎土能力，一次作業(yè)即能使土壤細(xì)碎，土肥摻和均勻，地面平整，達(dá)到旱地播種或水田栽插的要求，有利于爭取農(nóng)時，提高工效，并能充分利用拖拉機(jī)的功率。此旋耕機(jī)通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動旋耕機(jī)不同的液壓缸，可以實現(xiàn)2.4m、3.2m、4m三種不同耕幅的旋耕作業(yè)，提高工作效率，減少功率消耗。可折疊雙輥施肥旋耕機(jī)的耕深可達(dá)20～25cm，既可用于水稻田和蔬菜地，也可用于開墾灌木地、沼澤地和草荒地，具有較廣的應(yīng)用前景。