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        1ZF—180型秸稈培肥整地機的設(shè)計

        2014-12-26 20:15:23聶影章慧全張旭劉忠澤
        農(nóng)業(yè)科技與裝備 2014年9期
        關(guān)鍵詞:設(shè)計

        聶影 章慧全 張旭 劉忠澤

        摘要:為改善國內(nèi)常用秸稈還田機具功能單一的情況,研制出1ZF-180型秸稈培肥整地機具。該機具能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈掩埋以及原有壟臺和壟溝的交替更換,一次進地完成壟臺深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋、鎮(zhèn)壓多項作業(yè)。

        關(guān)鍵詞:整地機;秸稈掩埋;設(shè)計;松土鏟;鎮(zhèn)壓裝置

        中圖分類號:X 文獻標識碼:A 文章編號:1674-1161(2014)09-0032-03

        目前,秸稈焚燒造成的環(huán)境污染嚴重,導致霧霾加重,嚴重影響人們的身心健康,因此探索生物秸稈的合理利用意義重大。秸稈機械還田是農(nóng)田作業(yè)的一項內(nèi)容,能大批量處理剩余秸稈,避免因焚燒帶來的環(huán)境污染問題,且培肥效果顯著。秸稈機械還田技術(shù)在增加土壤有機質(zhì)含量的同時,可有效改善土壤結(jié)構(gòu),達到作物的穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的目的,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

        為提高生物秸稈的還田效果,在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,遼寧省農(nóng)業(yè)機械化研究所研制成功了1ZF-180型秸稈培肥整地機。該機可在滿足農(nóng)藝需求的同時,解決秸稈焚燒問題,經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益顯著。

        1 1ZF-180型秸稈培肥整地機工作機理

        1ZF-180型秸稈培肥整地機是一種可實現(xiàn)壟臺深松、滅茬、旋耕、起壟、秸稈掩埋培肥、鎮(zhèn)壓的專用整地機具,能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈的掩埋以及原有壟臺和壟溝的交替更換。壟型更改示意圖見圖1。

        該機作業(yè)時,破茬深松鏟在不翻轉(zhuǎn)土壤的條件下,疏松土壤、打破犁底層。同時拖拉機輸出軸傳遞的動力,經(jīng)萬向節(jié)傳動軸傳遞給主變速箱一軸,由一軸錐齒輪帶動二軸錐齒輪變速后驅(qū)動二軸同步轉(zhuǎn)動,并通過圓柱齒輪傳至滅茬刀軸,滅茬刀粉碎作物根茬和秸稈,并將其向拋送后側(cè)方;滅茬刀軸后為旋耕整地刀軸,有來旋耕滅茬處理后的土壤;旋耕整地裝置后為起壟鎮(zhèn)壓裝置,將原壟臺處理后的土壤翻到兩側(cè),土壤被翻區(qū)域形成壟溝,原壟溝變成壟臺;同時,兩側(cè)呈對稱分布的起壟刮板在壟面刮土板和鎮(zhèn)壓輥的共同配合下,形成梯形壟床,并對壟床進行鎮(zhèn)壓。

        2 1ZF-180型秸稈培肥整地機結(jié)構(gòu)設(shè)計

        該機以機架為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),主要由懸掛機構(gòu)、變速箱體、深松鏟、滅茬秸稈粉碎裝置、旋耕土壤裝置、秸稈起壟掩埋裝置、鎮(zhèn)壓裝置等組成,結(jié)構(gòu)簡圖見圖2。

        深松鏟固定在機架最前端,鎮(zhèn)壓裝置置于機架的后端,在深松鏟和鎮(zhèn)壓裝置之間的機架下方依次設(shè)置滅茬裝置、旋耕土壤裝置和起壟秸稈掩埋裝置。變速箱體置于機架上,分別通過變速箱連接滅茬裝置和旋耕土壤裝置。滅茬裝置、旋耕土壤裝置和秸稈起壟掩埋裝置在一條直線上,工作時置于壟臺位置,實現(xiàn)原有壟臺及壟溝的更替變化。整機的動力通過萬向節(jié)與拖拉機動力輸出軸和變速箱體連接。

        2.1 變速箱

        箱體采用HT200灰鑄鐵材料制造。箱內(nèi)有一副改變傳動方向和傳動速比的錐齒輪,其負荷較大且受沖擊。變速箱的作用為:一是改變動力傳動方向;二是保證滅茬軸和旋耕軸的轉(zhuǎn)速滿足要求,且在滿足要求的情況下,盡可能減少傳動鏈。

        齒輪的材質(zhì)和熱處理按標準《JB/T6678-2001》中4.3.2項的有關(guān)規(guī)定進行。

        2.2 松土鏟

        深松工作部件在不翻轉(zhuǎn)土壤的條件下,疏松土壤,打破犁底層,加深耕作層,從而達到調(diào)節(jié)土壤的三項(固、液、氣態(tài))比、改善土壤結(jié)構(gòu)、減少土壤侵蝕、提高儲水保墑的目的。鑿形深松鏟的結(jié)構(gòu)見圖3。

        深松鏟采用65Mn鋼制造,刃部應進行熱處理。淬火區(qū)寬度20~30 mm,硬度為HRC48-56。深松鏟柄采用不低于GB/T700規(guī)定的Q275制造。

        2.3 滅茬粉碎裝置和旋耕碎土裝置

        滅茬秸稈粉碎裝置由滅茬刀軸、刀座、粉碎刀、罩板等組成。旋耕土壤裝置由旋耕刀軸、刀座、粉碎刀、罩板組成。通過滅茬刀的高速旋轉(zhuǎn),對作物的殘茬和根茬進行處理,切碎后留在土壤中,以提高土壤有機質(zhì)含量,達到培肥地力的目的。根茬粉碎還田可以起到增加土壤有機質(zhì)、疏松土壤、容納雨水、保土保肥及消滅淺土層越冬病蟲的作用。

        試驗表明,旋耕整地的作業(yè)深度為10~16 cm時,具有碎土充分、耕后地表平整、利于播種作業(yè)等優(yōu)勢。

        2.3.1 刀軸 刀軸由厚壁鋼管制成,其上焊有刀座。整機共有2個刀軸,分別固定滅茬刀和旋耕刀。為保證作業(yè)時機具運轉(zhuǎn)平穩(wěn),組裝后的甩刀應運轉(zhuǎn)靈活,并進行動平衡試驗。

        2.3.2 滅茬刀片及旋耕刀片排列 滅茬刀片和旋耕刀片在刀輥上的排列如圖4所示。刀片在刀輥上的排列合理,有利于提高作業(yè)質(zhì)量,改善除茬、旋耕機具的動力特性,從而提高除茬率和碎土率,且能確保刀軸受力均勻。除茬部件和旋耕部分采用分段式排列。壟臺部分安裝粉碎刀,其余部分不安裝粉碎刀。

        選用65Mn合金鋼作為滅茬、旋耕的刀片材料。通過對65Mn合金鋼采用等溫熱處理,顯著提高了刀片的耐磨性和抗沖擊性指標。

        2.4 起壟秸稈掩埋裝置

        起壟掩埋秸稈是研究的重點內(nèi)容,通過更換壟溝和壟臺滿足農(nóng)藝要求,同時掩埋秸稈,改善土壤環(huán)境,增加有機質(zhì)含量。

        作業(yè)時,根據(jù)北方壟作的實際情況,將原壟臺的土壤翻到兩側(cè),形成壟體,將秸稈掩埋;土壤被翻區(qū)域形成壟溝,壟臺具有一定土層厚度,能夠保證播種作業(yè)順利進行。該機作業(yè)時具有一定的碎土功能,從而避免將大土塊翻到壟面中央,保證壟面土質(zhì)均勻。起壟后馬上進行壟作鎮(zhèn)壓作業(yè),形成梯形壟床。

        2.5 鎮(zhèn)壓裝置

        鎮(zhèn)壓裝置采用圓柱形鎮(zhèn)壓滾筒,其對壟床的壓實作用取決于滾筒的質(zhì)量和直徑等。根據(jù)調(diào)研及多次試驗結(jié)果,確定鎮(zhèn)壓滾筒直徑為300 mm。鎮(zhèn)壓滾筒兩側(cè)連接桿上裝有壓緊彈簧,在壓力和滾筒自重的共同作用下,可獲得很好的鎮(zhèn)壓強度。

        鎮(zhèn)壓裝置主要通過提高土壤緊實度,達到提墑、保墑、供墑的目的;通過鎮(zhèn)壓,可以有效防止風蝕,避免風吹雨淋對壟床造成的侵蝕;起壟鎮(zhèn)壓可以提高地溫。鎮(zhèn)壓裝置的壟床成形和鎮(zhèn)壓效果對播種質(zhì)量、出苗,以及作物的后期生長都具有重要意義。

        3 1ZF-180型秸稈培肥整地機技術(shù)指標及應用效果

        3.1 主要技術(shù)指標

        配套動力:47.8 kW以上輪式拖拉機;外形尺寸:1 250 mm×1800 mm×1 000 mm;耕幅:1 800 mm;耕深:350 mm;效率:0.44 hm2/h。

        3.2 應用效果

        根據(jù)農(nóng)藝的要求,應用新型機械化秸稈培肥整地機具,在作物收獲秸稈粉碎后的農(nóng)田一次完成深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋以及鎮(zhèn)壓等作業(yè),實現(xiàn)原有壟臺和壟溝的交替更換。該機不僅一機多用,而且具有如下優(yōu)點:1) 可明顯增強農(nóng)作物抗旱保墑能力;2) 增強土壤肥力,增加土壤有機質(zhì)含量,有效地協(xié)調(diào)土壤水、肥、氣、熱各因素;3)秸稈還田如不施肥,一般當季增產(chǎn)效果不夠明顯,但隨著秸稈還田年限的增加,抵御自然災害的能力逐年增加,增產(chǎn)效果越來越顯著。研究結(jié)果表明,秸稈連續(xù)直接還田2~3 a,作物平均增產(chǎn)10%左右,而且連續(xù)還田的時間越長,土壤環(huán)境越好,作物越穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。4) 減少動力消耗;5) 減少秸稈焚燒對環(huán)境的污染。

        該機具有作業(yè)效率高、培肥地力、改善土壤環(huán)境的作用。該技術(shù)及機具將填補國內(nèi)該項研究的空白。

        4 結(jié)論

        1ZF-180型秸稈培肥整地機結(jié)構(gòu)合理、新穎,具有創(chuàng)新性。滅茬裝置、旋耕土壤裝置和起壟秸稈掩埋裝置在一條直線上,工作時置于壟臺位置,大大減少了動力消耗,已申請國家專利。該機一機多用,且一次完成原有壟臺深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋、鎮(zhèn)壓多項作業(yè),能節(jié)約大量勞動力。

        該機可培肥地力,增加土壤有機質(zhì)含量,改善土壤結(jié)構(gòu),有利于農(nóng)作物的生長。同時,該機與配套動力掛接簡單,動力傳動安全可靠,是農(nóng)戶理想的多功能整地機具。

        參考文獻

        [1] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院.農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科學技術(shù)出版社,2007.

        [2] 李曉瑞.機械化深耕滅茬整地與秸稈還田技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2012(9):318.

        [3] 蘆新春,楊進,陳書法,等.秸稈還田施肥播種機播種裝置設(shè)計[J].農(nóng)機化研究,2014(5):62-65.

        摘要:為改善國內(nèi)常用秸稈還田機具功能單一的情況,研制出1ZF-180型秸稈培肥整地機具。該機具能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈掩埋以及原有壟臺和壟溝的交替更換,一次進地完成壟臺深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋、鎮(zhèn)壓多項作業(yè)。

        關(guān)鍵詞:整地機;秸稈掩埋;設(shè)計;松土鏟;鎮(zhèn)壓裝置

        中圖分類號:X 文獻標識碼:A 文章編號:1674-1161(2014)09-0032-03

        目前,秸稈焚燒造成的環(huán)境污染嚴重,導致霧霾加重,嚴重影響人們的身心健康,因此探索生物秸稈的合理利用意義重大。秸稈機械還田是農(nóng)田作業(yè)的一項內(nèi)容,能大批量處理剩余秸稈,避免因焚燒帶來的環(huán)境污染問題,且培肥效果顯著。秸稈機械還田技術(shù)在增加土壤有機質(zhì)含量的同時,可有效改善土壤結(jié)構(gòu),達到作物的穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的目的,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

        為提高生物秸稈的還田效果,在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,遼寧省農(nóng)業(yè)機械化研究所研制成功了1ZF-180型秸稈培肥整地機。該機可在滿足農(nóng)藝需求的同時,解決秸稈焚燒問題,經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益顯著。

        1 1ZF-180型秸稈培肥整地機工作機理

        1ZF-180型秸稈培肥整地機是一種可實現(xiàn)壟臺深松、滅茬、旋耕、起壟、秸稈掩埋培肥、鎮(zhèn)壓的專用整地機具,能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈的掩埋以及原有壟臺和壟溝的交替更換。壟型更改示意圖見圖1。

        該機作業(yè)時,破茬深松鏟在不翻轉(zhuǎn)土壤的條件下,疏松土壤、打破犁底層。同時拖拉機輸出軸傳遞的動力,經(jīng)萬向節(jié)傳動軸傳遞給主變速箱一軸,由一軸錐齒輪帶動二軸錐齒輪變速后驅(qū)動二軸同步轉(zhuǎn)動,并通過圓柱齒輪傳至滅茬刀軸,滅茬刀粉碎作物根茬和秸稈,并將其向拋送后側(cè)方;滅茬刀軸后為旋耕整地刀軸,有來旋耕滅茬處理后的土壤;旋耕整地裝置后為起壟鎮(zhèn)壓裝置,將原壟臺處理后的土壤翻到兩側(cè),土壤被翻區(qū)域形成壟溝,原壟溝變成壟臺;同時,兩側(cè)呈對稱分布的起壟刮板在壟面刮土板和鎮(zhèn)壓輥的共同配合下,形成梯形壟床,并對壟床進行鎮(zhèn)壓。

        2 1ZF-180型秸稈培肥整地機結(jié)構(gòu)設(shè)計

        該機以機架為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),主要由懸掛機構(gòu)、變速箱體、深松鏟、滅茬秸稈粉碎裝置、旋耕土壤裝置、秸稈起壟掩埋裝置、鎮(zhèn)壓裝置等組成,結(jié)構(gòu)簡圖見圖2。

        深松鏟固定在機架最前端,鎮(zhèn)壓裝置置于機架的后端,在深松鏟和鎮(zhèn)壓裝置之間的機架下方依次設(shè)置滅茬裝置、旋耕土壤裝置和起壟秸稈掩埋裝置。變速箱體置于機架上,分別通過變速箱連接滅茬裝置和旋耕土壤裝置。滅茬裝置、旋耕土壤裝置和秸稈起壟掩埋裝置在一條直線上,工作時置于壟臺位置,實現(xiàn)原有壟臺及壟溝的更替變化。整機的動力通過萬向節(jié)與拖拉機動力輸出軸和變速箱體連接。

        2.1 變速箱

        箱體采用HT200灰鑄鐵材料制造。箱內(nèi)有一副改變傳動方向和傳動速比的錐齒輪,其負荷較大且受沖擊。變速箱的作用為:一是改變動力傳動方向;二是保證滅茬軸和旋耕軸的轉(zhuǎn)速滿足要求,且在滿足要求的情況下,盡可能減少傳動鏈。

        齒輪的材質(zhì)和熱處理按標準《JB/T6678-2001》中4.3.2項的有關(guān)規(guī)定進行。

        2.2 松土鏟

        深松工作部件在不翻轉(zhuǎn)土壤的條件下,疏松土壤,打破犁底層,加深耕作層,從而達到調(diào)節(jié)土壤的三項(固、液、氣態(tài))比、改善土壤結(jié)構(gòu)、減少土壤侵蝕、提高儲水保墑的目的。鑿形深松鏟的結(jié)構(gòu)見圖3。

        深松鏟采用65Mn鋼制造,刃部應進行熱處理。淬火區(qū)寬度20~30 mm,硬度為HRC48-56。深松鏟柄采用不低于GB/T700規(guī)定的Q275制造。

        2.3 滅茬粉碎裝置和旋耕碎土裝置

        滅茬秸稈粉碎裝置由滅茬刀軸、刀座、粉碎刀、罩板等組成。旋耕土壤裝置由旋耕刀軸、刀座、粉碎刀、罩板組成。通過滅茬刀的高速旋轉(zhuǎn),對作物的殘茬和根茬進行處理,切碎后留在土壤中,以提高土壤有機質(zhì)含量,達到培肥地力的目的。根茬粉碎還田可以起到增加土壤有機質(zhì)、疏松土壤、容納雨水、保土保肥及消滅淺土層越冬病蟲的作用。

        試驗表明,旋耕整地的作業(yè)深度為10~16 cm時,具有碎土充分、耕后地表平整、利于播種作業(yè)等優(yōu)勢。

        2.3.1 刀軸 刀軸由厚壁鋼管制成,其上焊有刀座。整機共有2個刀軸,分別固定滅茬刀和旋耕刀。為保證作業(yè)時機具運轉(zhuǎn)平穩(wěn),組裝后的甩刀應運轉(zhuǎn)靈活,并進行動平衡試驗。

        2.3.2 滅茬刀片及旋耕刀片排列 滅茬刀片和旋耕刀片在刀輥上的排列如圖4所示。刀片在刀輥上的排列合理,有利于提高作業(yè)質(zhì)量,改善除茬、旋耕機具的動力特性,從而提高除茬率和碎土率,且能確保刀軸受力均勻。除茬部件和旋耕部分采用分段式排列。壟臺部分安裝粉碎刀,其余部分不安裝粉碎刀。

        選用65Mn合金鋼作為滅茬、旋耕的刀片材料。通過對65Mn合金鋼采用等溫熱處理,顯著提高了刀片的耐磨性和抗沖擊性指標。

        2.4 起壟秸稈掩埋裝置

        起壟掩埋秸稈是研究的重點內(nèi)容,通過更換壟溝和壟臺滿足農(nóng)藝要求,同時掩埋秸稈,改善土壤環(huán)境,增加有機質(zhì)含量。

        作業(yè)時,根據(jù)北方壟作的實際情況,將原壟臺的土壤翻到兩側(cè),形成壟體,將秸稈掩埋;土壤被翻區(qū)域形成壟溝,壟臺具有一定土層厚度,能夠保證播種作業(yè)順利進行。該機作業(yè)時具有一定的碎土功能,從而避免將大土塊翻到壟面中央,保證壟面土質(zhì)均勻。起壟后馬上進行壟作鎮(zhèn)壓作業(yè),形成梯形壟床。

        2.5 鎮(zhèn)壓裝置

        鎮(zhèn)壓裝置采用圓柱形鎮(zhèn)壓滾筒,其對壟床的壓實作用取決于滾筒的質(zhì)量和直徑等。根據(jù)調(diào)研及多次試驗結(jié)果,確定鎮(zhèn)壓滾筒直徑為300 mm。鎮(zhèn)壓滾筒兩側(cè)連接桿上裝有壓緊彈簧,在壓力和滾筒自重的共同作用下,可獲得很好的鎮(zhèn)壓強度。

        鎮(zhèn)壓裝置主要通過提高土壤緊實度,達到提墑、保墑、供墑的目的;通過鎮(zhèn)壓,可以有效防止風蝕,避免風吹雨淋對壟床造成的侵蝕;起壟鎮(zhèn)壓可以提高地溫。鎮(zhèn)壓裝置的壟床成形和鎮(zhèn)壓效果對播種質(zhì)量、出苗,以及作物的后期生長都具有重要意義。

        3 1ZF-180型秸稈培肥整地機技術(shù)指標及應用效果

        3.1 主要技術(shù)指標

        配套動力:47.8 kW以上輪式拖拉機;外形尺寸:1 250 mm×1800 mm×1 000 mm;耕幅:1 800 mm;耕深:350 mm;效率:0.44 hm2/h。

        3.2 應用效果

        根據(jù)農(nóng)藝的要求,應用新型機械化秸稈培肥整地機具,在作物收獲秸稈粉碎后的農(nóng)田一次完成深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋以及鎮(zhèn)壓等作業(yè),實現(xiàn)原有壟臺和壟溝的交替更換。該機不僅一機多用,而且具有如下優(yōu)點:1) 可明顯增強農(nóng)作物抗旱保墑能力;2) 增強土壤肥力,增加土壤有機質(zhì)含量,有效地協(xié)調(diào)土壤水、肥、氣、熱各因素;3)秸稈還田如不施肥,一般當季增產(chǎn)效果不夠明顯,但隨著秸稈還田年限的增加,抵御自然災害的能力逐年增加,增產(chǎn)效果越來越顯著。研究結(jié)果表明,秸稈連續(xù)直接還田2~3 a,作物平均增產(chǎn)10%左右,而且連續(xù)還田的時間越長,土壤環(huán)境越好,作物越穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。4) 減少動力消耗;5) 減少秸稈焚燒對環(huán)境的污染。

        該機具有作業(yè)效率高、培肥地力、改善土壤環(huán)境的作用。該技術(shù)及機具將填補國內(nèi)該項研究的空白。

        4 結(jié)論

        1ZF-180型秸稈培肥整地機結(jié)構(gòu)合理、新穎,具有創(chuàng)新性。滅茬裝置、旋耕土壤裝置和起壟秸稈掩埋裝置在一條直線上,工作時置于壟臺位置,大大減少了動力消耗,已申請國家專利。該機一機多用,且一次完成原有壟臺深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋、鎮(zhèn)壓多項作業(yè),能節(jié)約大量勞動力。

        該機可培肥地力,增加土壤有機質(zhì)含量,改善土壤結(jié)構(gòu),有利于農(nóng)作物的生長。同時,該機與配套動力掛接簡單,動力傳動安全可靠,是農(nóng)戶理想的多功能整地機具。

        參考文獻

        [1] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院.農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科學技術(shù)出版社,2007.

        [2] 李曉瑞.機械化深耕滅茬整地與秸稈還田技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2012(9):318.

        [3] 蘆新春,楊進,陳書法,等.秸稈還田施肥播種機播種裝置設(shè)計[J].農(nóng)機化研究,2014(5):62-65.

        摘要:為改善國內(nèi)常用秸稈還田機具功能單一的情況,研制出1ZF-180型秸稈培肥整地機具。該機具能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈掩埋以及原有壟臺和壟溝的交替更換,一次進地完成壟臺深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋、鎮(zhèn)壓多項作業(yè)。

        關(guān)鍵詞:整地機;秸稈掩埋;設(shè)計;松土鏟;鎮(zhèn)壓裝置

        中圖分類號:X 文獻標識碼:A 文章編號:1674-1161(2014)09-0032-03

        目前,秸稈焚燒造成的環(huán)境污染嚴重,導致霧霾加重,嚴重影響人們的身心健康,因此探索生物秸稈的合理利用意義重大。秸稈機械還田是農(nóng)田作業(yè)的一項內(nèi)容,能大批量處理剩余秸稈,避免因焚燒帶來的環(huán)境污染問題,且培肥效果顯著。秸稈機械還田技術(shù)在增加土壤有機質(zhì)含量的同時,可有效改善土壤結(jié)構(gòu),達到作物的穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的目的,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

        為提高生物秸稈的還田效果,在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,遼寧省農(nóng)業(yè)機械化研究所研制成功了1ZF-180型秸稈培肥整地機。該機可在滿足農(nóng)藝需求的同時,解決秸稈焚燒問題,經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益顯著。

        1 1ZF-180型秸稈培肥整地機工作機理

        1ZF-180型秸稈培肥整地機是一種可實現(xiàn)壟臺深松、滅茬、旋耕、起壟、秸稈掩埋培肥、鎮(zhèn)壓的專用整地機具,能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈的掩埋以及原有壟臺和壟溝的交替更換。壟型更改示意圖見圖1。

        該機作業(yè)時,破茬深松鏟在不翻轉(zhuǎn)土壤的條件下,疏松土壤、打破犁底層。同時拖拉機輸出軸傳遞的動力,經(jīng)萬向節(jié)傳動軸傳遞給主變速箱一軸,由一軸錐齒輪帶動二軸錐齒輪變速后驅(qū)動二軸同步轉(zhuǎn)動,并通過圓柱齒輪傳至滅茬刀軸,滅茬刀粉碎作物根茬和秸稈,并將其向拋送后側(cè)方;滅茬刀軸后為旋耕整地刀軸,有來旋耕滅茬處理后的土壤;旋耕整地裝置后為起壟鎮(zhèn)壓裝置,將原壟臺處理后的土壤翻到兩側(cè),土壤被翻區(qū)域形成壟溝,原壟溝變成壟臺;同時,兩側(cè)呈對稱分布的起壟刮板在壟面刮土板和鎮(zhèn)壓輥的共同配合下,形成梯形壟床,并對壟床進行鎮(zhèn)壓。

        2 1ZF-180型秸稈培肥整地機結(jié)構(gòu)設(shè)計

        該機以機架為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),主要由懸掛機構(gòu)、變速箱體、深松鏟、滅茬秸稈粉碎裝置、旋耕土壤裝置、秸稈起壟掩埋裝置、鎮(zhèn)壓裝置等組成,結(jié)構(gòu)簡圖見圖2。

        深松鏟固定在機架最前端,鎮(zhèn)壓裝置置于機架的后端,在深松鏟和鎮(zhèn)壓裝置之間的機架下方依次設(shè)置滅茬裝置、旋耕土壤裝置和起壟秸稈掩埋裝置。變速箱體置于機架上,分別通過變速箱連接滅茬裝置和旋耕土壤裝置。滅茬裝置、旋耕土壤裝置和秸稈起壟掩埋裝置在一條直線上,工作時置于壟臺位置,實現(xiàn)原有壟臺及壟溝的更替變化。整機的動力通過萬向節(jié)與拖拉機動力輸出軸和變速箱體連接。

        2.1 變速箱

        箱體采用HT200灰鑄鐵材料制造。箱內(nèi)有一副改變傳動方向和傳動速比的錐齒輪,其負荷較大且受沖擊。變速箱的作用為:一是改變動力傳動方向;二是保證滅茬軸和旋耕軸的轉(zhuǎn)速滿足要求,且在滿足要求的情況下,盡可能減少傳動鏈。

        齒輪的材質(zhì)和熱處理按標準《JB/T6678-2001》中4.3.2項的有關(guān)規(guī)定進行。

        2.2 松土鏟

        深松工作部件在不翻轉(zhuǎn)土壤的條件下,疏松土壤,打破犁底層,加深耕作層,從而達到調(diào)節(jié)土壤的三項(固、液、氣態(tài))比、改善土壤結(jié)構(gòu)、減少土壤侵蝕、提高儲水保墑的目的。鑿形深松鏟的結(jié)構(gòu)見圖3。

        深松鏟采用65Mn鋼制造,刃部應進行熱處理。淬火區(qū)寬度20~30 mm,硬度為HRC48-56。深松鏟柄采用不低于GB/T700規(guī)定的Q275制造。

        2.3 滅茬粉碎裝置和旋耕碎土裝置

        滅茬秸稈粉碎裝置由滅茬刀軸、刀座、粉碎刀、罩板等組成。旋耕土壤裝置由旋耕刀軸、刀座、粉碎刀、罩板組成。通過滅茬刀的高速旋轉(zhuǎn),對作物的殘茬和根茬進行處理,切碎后留在土壤中,以提高土壤有機質(zhì)含量,達到培肥地力的目的。根茬粉碎還田可以起到增加土壤有機質(zhì)、疏松土壤、容納雨水、保土保肥及消滅淺土層越冬病蟲的作用。

        試驗表明,旋耕整地的作業(yè)深度為10~16 cm時,具有碎土充分、耕后地表平整、利于播種作業(yè)等優(yōu)勢。

        2.3.1 刀軸 刀軸由厚壁鋼管制成,其上焊有刀座。整機共有2個刀軸,分別固定滅茬刀和旋耕刀。為保證作業(yè)時機具運轉(zhuǎn)平穩(wěn),組裝后的甩刀應運轉(zhuǎn)靈活,并進行動平衡試驗。

        2.3.2 滅茬刀片及旋耕刀片排列 滅茬刀片和旋耕刀片在刀輥上的排列如圖4所示。刀片在刀輥上的排列合理,有利于提高作業(yè)質(zhì)量,改善除茬、旋耕機具的動力特性,從而提高除茬率和碎土率,且能確保刀軸受力均勻。除茬部件和旋耕部分采用分段式排列。壟臺部分安裝粉碎刀,其余部分不安裝粉碎刀。

        選用65Mn合金鋼作為滅茬、旋耕的刀片材料。通過對65Mn合金鋼采用等溫熱處理,顯著提高了刀片的耐磨性和抗沖擊性指標。

        2.4 起壟秸稈掩埋裝置

        起壟掩埋秸稈是研究的重點內(nèi)容,通過更換壟溝和壟臺滿足農(nóng)藝要求,同時掩埋秸稈,改善土壤環(huán)境,增加有機質(zhì)含量。

        作業(yè)時,根據(jù)北方壟作的實際情況,將原壟臺的土壤翻到兩側(cè),形成壟體,將秸稈掩埋;土壤被翻區(qū)域形成壟溝,壟臺具有一定土層厚度,能夠保證播種作業(yè)順利進行。該機作業(yè)時具有一定的碎土功能,從而避免將大土塊翻到壟面中央,保證壟面土質(zhì)均勻。起壟后馬上進行壟作鎮(zhèn)壓作業(yè),形成梯形壟床。

        2.5 鎮(zhèn)壓裝置

        鎮(zhèn)壓裝置采用圓柱形鎮(zhèn)壓滾筒,其對壟床的壓實作用取決于滾筒的質(zhì)量和直徑等。根據(jù)調(diào)研及多次試驗結(jié)果,確定鎮(zhèn)壓滾筒直徑為300 mm。鎮(zhèn)壓滾筒兩側(cè)連接桿上裝有壓緊彈簧,在壓力和滾筒自重的共同作用下,可獲得很好的鎮(zhèn)壓強度。

        鎮(zhèn)壓裝置主要通過提高土壤緊實度,達到提墑、保墑、供墑的目的;通過鎮(zhèn)壓,可以有效防止風蝕,避免風吹雨淋對壟床造成的侵蝕;起壟鎮(zhèn)壓可以提高地溫。鎮(zhèn)壓裝置的壟床成形和鎮(zhèn)壓效果對播種質(zhì)量、出苗,以及作物的后期生長都具有重要意義。

        3 1ZF-180型秸稈培肥整地機技術(shù)指標及應用效果

        3.1 主要技術(shù)指標

        配套動力:47.8 kW以上輪式拖拉機;外形尺寸:1 250 mm×1800 mm×1 000 mm;耕幅:1 800 mm;耕深:350 mm;效率:0.44 hm2/h。

        3.2 應用效果

        根據(jù)農(nóng)藝的要求,應用新型機械化秸稈培肥整地機具,在作物收獲秸稈粉碎后的農(nóng)田一次完成深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋以及鎮(zhèn)壓等作業(yè),實現(xiàn)原有壟臺和壟溝的交替更換。該機不僅一機多用,而且具有如下優(yōu)點:1) 可明顯增強農(nóng)作物抗旱保墑能力;2) 增強土壤肥力,增加土壤有機質(zhì)含量,有效地協(xié)調(diào)土壤水、肥、氣、熱各因素;3)秸稈還田如不施肥,一般當季增產(chǎn)效果不夠明顯,但隨著秸稈還田年限的增加,抵御自然災害的能力逐年增加,增產(chǎn)效果越來越顯著。研究結(jié)果表明,秸稈連續(xù)直接還田2~3 a,作物平均增產(chǎn)10%左右,而且連續(xù)還田的時間越長,土壤環(huán)境越好,作物越穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。4) 減少動力消耗;5) 減少秸稈焚燒對環(huán)境的污染。

        該機具有作業(yè)效率高、培肥地力、改善土壤環(huán)境的作用。該技術(shù)及機具將填補國內(nèi)該項研究的空白。

        4 結(jié)論

        1ZF-180型秸稈培肥整地機結(jié)構(gòu)合理、新穎,具有創(chuàng)新性。滅茬裝置、旋耕土壤裝置和起壟秸稈掩埋裝置在一條直線上,工作時置于壟臺位置,大大減少了動力消耗,已申請國家專利。該機一機多用,且一次完成原有壟臺深松、滅茬、旋耕、起壟秸稈掩埋、鎮(zhèn)壓多項作業(yè),能節(jié)約大量勞動力。

        該機可培肥地力,增加土壤有機質(zhì)含量,改善土壤結(jié)構(gòu),有利于農(nóng)作物的生長。同時,該機與配套動力掛接簡單,動力傳動安全可靠,是農(nóng)戶理想的多功能整地機具。

        參考文獻

        [1] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院.農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科學技術(shù)出版社,2007.

        [2] 李曉瑞.機械化深耕滅茬整地與秸稈還田技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2012(9):318.

        [3] 蘆新春,楊進,陳書法,等.秸稈還田施肥播種機播種裝置設(shè)計[J].農(nóng)機化研究,2014(5):62-65.

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