北京市大興區(qū)農(nóng)業(yè)機械研究所 102602 王山松

1QLFM-2型甘薯起壟覆膜機的研制

北京市大興區(qū)農(nóng)業(yè)機械研究所 102602 王山松

甘薯種植一般要經(jīng)過整地～施肥～撒藥～起壟～覆膜～插秧這幾道工序，我們經(jīng)過反復實驗論證，成功研制了1Q LFM—2型甘薯起壟覆膜機。1QLFM—2型甘薯起壟覆膜機可一次性完成碎土、滅茬、施肥、起壟、鎮(zhèn)壓、打藥、覆膜等作業(yè)，而且壟距可調(diào)，起壟覆膜效果理想。1QLFM—2型甘薯起壟覆膜機的研制成功對于減輕農(nóng)民勞動強度，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)甘薯機械化有著重要意義。本文詳盡闡述了1QLFM—2型甘薯起壟覆膜機的研究設(shè)計。

甘薯；機械化；起壟；覆膜

0 引言

隨著人們對甘薯營養(yǎng)價值了解的不斷深入，對甘薯產(chǎn)品需求日益擴大，甘薯種植面積迅速增加。2007年大興區(qū)甘薯種植面積達到4.5萬畝，已經(jīng)發(fā)展成為具有大興區(qū)特色的主導產(chǎn)業(yè)。但同時，甘薯種植從施肥、起壟、鋪膜、到插秧、收獲，勞動強度較大，薯農(nóng)們對甘薯機械需求迫切。甘薯生產(chǎn)過程中，起壟與覆膜是勞動強度最大，基礎(chǔ)性最強的工序。傳統(tǒng)的生產(chǎn)中，應用人工或簡單的鏵式犁耕翻式的起壟，然后人工覆膜的作業(yè)，其質(zhì)量還難以滿足過到甘薯良好生長對環(huán)境要求的條件及現(xiàn)代標準化的要求。根據(jù)甘薯生長發(fā)育規(guī)律，應用現(xiàn)代科技文明成果，從農(nóng)業(yè)的根本出路在于機械化上，解決生產(chǎn)發(fā)展的需求也是京郊甘薯生產(chǎn)發(fā)展的根本出路。大興區(qū)農(nóng)機研究所在1QL－2型甘薯起壟機的基礎(chǔ)上于2008年三月研制成功了1QLFM-2型甘薯起壟覆膜機。試驗示范結(jié)果表明，集甘薯起壟覆膜及整地、施肥、打藥于一體的1QLFM-2型甘薯起壟覆膜機，作業(yè)結(jié)果完全符合農(nóng)藝標準化栽培要求。與傳統(tǒng)的作業(yè)相比，在減輕勞動強度、降低生產(chǎn)成本及提高作業(yè)質(zhì)量上達到極其顯著的效果，為促進大興區(qū)甘薯機械化和都市型現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，加快新農(nóng)村建設(shè)起到了推動作用。

1 國內(nèi)甘薯起壟、覆膜機械的現(xiàn)狀

目前國內(nèi)用于甘薯起壟的機械大致有兩種：一種是使用對翻起壟犁，其缺點是起出的壟形不理想，嚴重影響下道鋪膜工序的進行；另一種為旋耕機后附加一套較復雜的起壟裝備，其不足之處是功率消耗大，對配套動力要求很高。起壟覆膜一次完成作業(yè)的甘薯機械在國內(nèi)市場還幾乎沒有，薯農(nóng)還是用傳統(tǒng)的人工覆膜的方式來完成甘薯的覆膜工序。

2 1QLFM-2型甘薯起壟覆膜機的設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

甘薯起壟覆膜機的設(shè)計原則:

（1）需要成功地克服目前市場上兩種甘薯起壟機型的缺點，且起壟覆膜同時完成。

（2）盡可能減少牽引主機進地次數(shù)，以實現(xiàn)資源的節(jié)省。

（3）可根據(jù)不同的農(nóng)藝要求實現(xiàn)壟距可調(diào)，而且能滿足甘薯標準化種植的要求。

（4）調(diào)整簡單、操作方便、高效率。

（5）成本低，要經(jīng)濟實用、耐用。

遵循以上五條原則在起壟部分的設(shè)計中選用在我區(qū)農(nóng)村成熟的、廣泛使用的1GQN－180型旋耕機的基礎(chǔ)上，通過改變懸耕刀不同排列方式（圖1）來實現(xiàn)起壟，再通過簡單的整形、壓實裝置的加工而得到符合農(nóng)藝要求標準的甘薯壟，一次性完成旋耕和整形、壓實工序；而且要在其它農(nóng)作物的種植過程中需要懸耕時，能夠依舊按照旋耕機的要求安裝刀具，快速恢復1GQN－180型旋耕機的全部性能。

圖1 彎刀安裝示意

覆膜部分是起壟覆膜機結(jié)構(gòu)上的重點，同樣也是難點。既要求保證系統(tǒng)有足夠的剛性又要結(jié)構(gòu)簡單、便于操作，降低成本。目前國內(nèi)還沒有專門的甘薯起壟覆膜機具，我們查閱了大量的資料，在制作1QLFM—2型甘薯起壟覆膜機覆膜機構(gòu)時借鑒了國內(nèi)先進的馬鈴薯覆膜機具設(shè)計的理念。

撒肥機構(gòu)的研制。撒肥機構(gòu)的設(shè)計我們參照了2BM—12型免耕播種機的排肥方式，動力來自于地輪，采用可靠的鏈傳動。

打藥機構(gòu)的研制。打藥機構(gòu)的設(shè)計相對簡單，只需要一個藥罐及連接管、截門等，與輪拖的氣泵對接即可。

2.2 主要結(jié)構(gòu)

（1）結(jié)構(gòu)方案的確定原則

①從實際出發(fā)，在滿足設(shè)計條件的前提下，擴大零部件的通用性，簡化結(jié)構(gòu)以降低成本。

②解決一機多用性難題，以實現(xiàn)最大限度的節(jié)本增效。

（2）主要部件的選配設(shè)計

旋耕部分：旋耕起壟部分設(shè)計主要從懸掛方式、配置方式、旋耕刀的刀軸轉(zhuǎn)速及旋耕刀的選用等方面考慮。

①懸掛方式：采用三點懸掛式能與多種拖拉機配套，掛接方便。

②配置方式：為了保證旋耕機耕幅比拖拉機橫寬大10cm以上，我們選用正配置。正配置的旋耕機都是中間傳動，動力從中央傳至刀軸，整機受力均勻，剛性好，但需另設(shè)中間傳動箱下的漏耕裝置。

③旋耕刀的刀軸轉(zhuǎn)速計算：

刀 軸 轉(zhuǎn) 速 N=650×(19／35)×(13／31)×（31／19）≈241 r/min，轉(zhuǎn)速合適。（查機械手冊可知刀軸轉(zhuǎn)速在190 r/m in～280 r/m in為宜）

④旋耕刀的選用∶

1 GQN－180型旋耕機選用彎刀。彎刀刃口呈弧形，有較大滑切角，能切斷根莖雜草，并有一定的拋撒能力。耕作時，不易纏草、堵泥。故本設(shè)計選用彎刀。

（3）壓實整形部分(圖 2)：

圖2 壓實整形裝置示意圖

選用國標矩型管材、鋼板焊合，結(jié)構(gòu)強度高，在田間作業(yè)運行中，能保證各工作部件不移位變形。壓實整形板在設(shè)計初期用的是6mm厚的鋼板，第一次進地試驗只進行了30多畝整形板就變形了，現(xiàn)在的樣機用的是8mm厚的鋼板，經(jīng)過800多畝的實驗作業(yè)后還完好無損。

2.3 工作原理

1 QLFM—2型甘薯起壟覆膜機主要由傳動軸總成、懸掛架、中間齒輪箱總成、旋耕刀軸、輔助犁刀、后壓實整形裝置、輔助拉桿、覆膜機懸掛架、覆膜機架、膜輥頂尖、單壓膜輪總成、雙壓膜輪總成、覆土圓盤、地輪、鏈傳動裝置、肥箱、儲藥罐等部件組成(圖 3)。

1 QLFM-2型甘薯起壟覆膜機是一種由拖拉機動力驅(qū)動的耕地、整形、覆膜、施肥打藥機械。它的起壟部分使用的是1GQN－180型旋耕機，旋耕機的左右各24把彎刀采用內(nèi)裝法安裝在刀軸上，工作時拖拉機前進，同時萬向節(jié)轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)的刀片切削土壤，并將切下的土塊向后拋擲與罩板部分相撞擊，使土塊進一步破碎再落到地面,經(jīng)后壓實整形板整形后起出兩壟斷面形狀為梯形,壟距可調(diào)的壟體；后面的覆膜部分用頂尖固定膜卷，車體前行帶動膜卷自動展開后,兩側(cè)上方的雙壓膜輪壓住壟頂部分并撫平地膜，壟體下部兩側(cè)由單壓膜輪壓緊撫平地膜，緊隨其后的覆土圓盤自動覆土壓實；車體前行，地輪轉(zhuǎn)動，通過兩級鏈傳動把動力傳遞給肥箱下部的排肥軸，排肥軸轉(zhuǎn)動帶動外槽輪轉(zhuǎn)動實現(xiàn)排肥。

圖3 1QLFM—2型甘薯起壟覆膜機裝配圖

3 1QLFM—2型甘薯起壟覆膜機主要技術(shù)參數(shù)(表1)

表1 1QLFM-2型甘薯起壟覆膜機主要技術(shù)參數(shù)

4 1QLFM—2型甘薯起壟覆膜機工作及作業(yè)后效果圖（圖4，圖 5）

圖4 1QLFM-2型甘薯起壟覆膜機工作圖

5 1QLFM—2型甘薯起壟覆膜機的經(jīng)濟效益分析

從傳統(tǒng)意義上講，甘薯產(chǎn)業(yè)是典型的勞動密集型產(chǎn)業(yè)，進入新的歷史階段后，勞動力工價上漲和勞動強度在一定程度上限制了甘薯生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)展，在京郊這一矛盾尤其突出。大興區(qū)農(nóng)機研究所將龐各莊鎮(zhèn)丁村定為甘薯起壟覆膜作業(yè)示范點，免費為當?shù)?00余畝甘薯種植實行了規(guī)?；鳂I(yè)，既降低了作業(yè)成本，也大大減輕了農(nóng)民的勞動強度。據(jù)該村村民高升反映，他家現(xiàn)有甘薯種植面積19畝,以前雇小四輪起壟需每畝30元，共30×19=570元，人工覆膜一天需要雇傭勞動力19人，需要費用19×50=950元，合計為1 520元?，F(xiàn)在使用甘薯起壟覆膜機只需要4小時～5小時，共需費用19×50=950元，在減少作業(yè)時間，降低了勞動強度，減少土壤中水分的蒸發(fā)的同時節(jié)約費用投入570元。

圖5 1QLFM-2型甘薯起壟覆膜機作業(yè)后效果圖

據(jù)測算，甘薯起壟覆膜機作業(yè)效率為4畝/小時～6畝/小時，一般作業(yè)費為50元/畝，每畝就可節(jié)約農(nóng)民雇傭勞動力費用29元。如果全區(qū)4.5萬畝甘薯種植全部采用機械化作業(yè)，可節(jié)約成本投入130.5萬元。

6 結(jié)語

在2008年4月中旬至5月底，1QLFM—2型甘薯起壟覆膜機在大興區(qū)龐各莊鎮(zhèn)進行了3000余畝的試驗作業(yè)，該機可一次性完成碎土、滅茬、施肥、起壟、鎮(zhèn)壓、打藥、覆膜等作業(yè)。作業(yè)中起壟覆膜效果良好，機器穩(wěn)定性好，各項性能指標能達到種植甘薯的農(nóng)藝要求，是一種適應性強、效率高，適合農(nóng)村具體情況的甘薯起壟覆膜好機具，得到了廣泛的認可。本產(chǎn)品已通過了北京市農(nóng)機推廣鑒定站的新產(chǎn)品鑒定及2011年的農(nóng)機補貼推廣簽定，并成功申請了國家專利。

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王山松，男，1971年6月出生，北京市大興區(qū)農(nóng)業(yè)機械研究所，學歷：本科，研究方向：農(nóng)業(yè)機械，工程師。