新型玉米滅茬旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)及討論

喬懷友

(黑龍江省龍江縣農(nóng)機(jī)推廣中心161100)

傳統(tǒng)的旋耕與滅茬由兩種機(jī)型完成，既增加了作業(yè)成本又增加了農(nóng)民負(fù)擔(dān)，且多次進(jìn)地加速了土壤的壓實(shí)與板結(jié)，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

1整機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

新型玉米滅茬旋耕機(jī)主要由萬向節(jié)、變速箱、滅茬刀軸、旋耕刀軸、罩板和滾筒等組成。變速箱通過動(dòng)力輸入軸，用萬向節(jié)與拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸相連，經(jīng)過兩對(duì)錐齒輪變速后通過皮帶傳動(dòng)裝置將動(dòng)力分別傳到滅茬刀軸和旋耕刀軸。

刀具在粉碎玉米秸稈時(shí)主要以高速打擊與切割相結(jié)合，工作環(huán)境惡劣，刀齒需要承受很大的沖擊力，才能達(dá)到秸稈粉碎的目的，因此刀齒既 要具備足夠的強(qiáng)度和耐磨性，又要具備較高的韌性。故粉碎刀齒選擇錘爪式滅茬刀，其質(zhì)量較大、重心靠近刀端、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、打擊性能好。利用 錘爪的高速旋轉(zhuǎn)來搗碎、撕剪秸稈，粉碎效果比較好。其材質(zhì)為 65Mn，精密鍛壓成型，并進(jìn)行淬火處理等工藝的保證，滿足使用要求。刀片的排列密度、刀尖的線速度和刀齒的切割沖量都是影響秸稈粉碎 質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素。秸稈粉碎刀輥設(shè)計(jì)成大直徑的空心管軸，這樣既可以提高粉碎刀輥高速旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子的 動(dòng)力性能，又可以降低振動(dòng)，還能防止纏草。粉碎刀輥的轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)為反向旋轉(zhuǎn)，即刀輥旋轉(zhuǎn)方向與機(jī)具前進(jìn)方向相反。刀輥選擇反向旋轉(zhuǎn)可以增加秸稈在粉碎室的停留時(shí)間，使秸稈粉碎的更加徹底。粉碎錘爪粉碎玉米秸稈時(shí)主要以高速打擊與切割相結(jié)合，經(jīng)試驗(yàn)只有當(dāng)?shù)抖司€速度大于34m/s 時(shí)，粉碎效果才能比較好。

2主要工作部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算

多功能玉米秸稈還田機(jī)的后刀輥主要將前刀輥?zhàn)鳂I(yè)后的留茬刨出并均勻拋撒，同時(shí)進(jìn)行淺層土壤疏松。滅茬刀齒的運(yùn)動(dòng)軌跡與旋耕刀齒一致，因此滅茬旋耕功耗可參照旋耕機(jī)的作業(yè)功耗進(jìn)行計(jì)算。旋耕機(jī)作業(yè)時(shí)，刀輥所受到的阻力由各旋耕刀的阻力合成。旋耕阻力的大小、方向 和作用點(diǎn)又與刀的轉(zhuǎn)角、土壤、耕深、前進(jìn)速度和刀軸轉(zhuǎn)速等因素有關(guān)。滅茬速度的選擇。滅茬速度是保證滅茬作業(yè)質(zhì)量的主要參數(shù)。滅茬速度越高，滅茬性能越好，但也會(huì)導(dǎo)致消耗功率急劇上升；若刀軸轉(zhuǎn)速不變，降低機(jī)具前進(jìn)速度，使生產(chǎn)率下降。刀齒進(jìn)給量的選擇。根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求，滅茬后碎茬長度不得大于80mm。改變刀齒數(shù)、機(jī)具前進(jìn)速度或刀軸轉(zhuǎn)速都可以改變進(jìn)給量。降低機(jī)具前進(jìn)速度可以減少刀齒進(jìn)給量，但會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)率下降；增加刀齒數(shù)，導(dǎo)致作業(yè)中纏繞現(xiàn)象增多；增加刀軸轉(zhuǎn)速，功率消耗急劇上升。

旋耕狀態(tài)下的參數(shù)同滅茬狀態(tài)，只是旋V有所不同。根據(jù)農(nóng)業(yè)要求和試驗(yàn)確定，選擇旋V=3.5m/s，旋耕深度 h =120~160mm。為使旋耕刀所受扭矩較為均衡，以減少扭矩波動(dòng)的幅度，保證工作時(shí)的直線性，旋耕刀采用螺旋線規(guī)則排列，刀軸每轉(zhuǎn)13.85°有一把刀入土，而且左右刀片交替入土，以減少刀軸軸承的側(cè)壓力。

3討論

玉米秸稈還田機(jī)械化道路是實(shí)現(xiàn)秸稈還田的有效方式之一。主要有以下幾種發(fā)展方向。第1，大、中、小型機(jī)械相結(jié)合，提高機(jī)械還田適應(yīng)性，使機(jī)械還田適應(yīng)不同生態(tài)類型區(qū)。第2，高效低耗農(nóng)業(yè)機(jī)械，降低生產(chǎn)成本，使玉米秸稈還田機(jī)能夠適應(yīng)于不同的經(jīng)濟(jì)類型區(qū)。第3，研制的機(jī)械要與科學(xué)施肥和施藥相結(jié)合，達(dá)到秸稈還田、施肥、省工、節(jié)本的綜合目的。發(fā)展立茬覆蓋技術(shù)通過留立茬覆蓋使玉米秸稈有效還田，防止土壤風(fēng)蝕、水蝕，培肥土壤，保護(hù)了土壤生態(tài)環(huán)境，結(jié)合機(jī)械化深松，打破犁底層，加深耕層，提高自然降水利用效率。發(fā)展生物工程技術(shù)秸稈的快速腐解是秸稈還田的關(guān)鍵技術(shù)。機(jī)械粉碎能改變秸稈的物理性狀，擴(kuò)大接觸面積，在一定程度上加速腐解，但是秸稈中較高的C/N仍然在土壤中分解緩慢，研究資料表明，一些生物菌劑能夠快速的腐解秸稈。生物工程技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景，重點(diǎn)研究快速腐解秸稈的生物菌劑，達(dá)到省工、省時(shí)的目的。農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝、生物措施結(jié)合起來，是農(nóng)作物秸稈還田的發(fā)展方向。

新型玉米滅茬旋耕機(jī)可一次完成滅茬、旋耕和覆蓋等多道工序，與傳統(tǒng)耕地方法相比，不僅能夠保護(hù)土壤、減少進(jìn)地次數(shù)和降低耕作費(fèi)用，而且使根茬粉碎還田，增加土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高了土壤自身調(diào)節(jié)水、肥、氣和熱的能力，有利于農(nóng)作物的生長，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。