梁玉成　劉國平　許劍平　郝劍英　楊金磚

摘要：針對玉米機收后秸稈根茬處理難的問題，設計4JGH-220型多功能秸稈根茬還田機。該機一次進地即可完成秸稈粉碎、根茬還田、地表鎮(zhèn)壓多項聯(lián)合作業(yè)。介紹還田機的設計原理、主要技術參數(shù)、結構形式、工作原理，論述工作部件的設計思路，為我國北方旱作區(qū)提供適用的多項聯(lián)合作業(yè)機具。

關鍵詞：秸稈根茬還田；設計；技術參數(shù)；工作部件

中圖分類號：S222.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2015）05-0033-04

近幾年，保護性耕作技術作為當今農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向，已經(jīng)應用到我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐當中。秸稈根茬還田技術是近幾年應用最為廣泛的耕作技術，可以減少殘留的玉米秸稈、根茬對翌年播種作業(yè)的影響，提高土壤有機質含量，有利于土壤有機質的積累和團粒結構的恢復。4JGH-220型秸稈根茬還田機適合用于我國北方旱作區(qū)，一次進地可完成秸稈粉碎、根茬還田、地表鎮(zhèn)壓多項聯(lián)合作業(yè)。機具的主要特點是：1）作業(yè)效率高、使用成本低，節(jié)約能源、抗旱保墑效果好，可提高土壤有機質含量；2）實現(xiàn)一種機型解決滅茬、秸稈粉碎還田兩種機型的通用問題，減少拖拉機進地次數(shù)和對土壤的壓實，減輕農(nóng)民的購機負擔；3）機具使用、維修方便，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 設計原理及主要技術參數(shù)

1.1 設計依據(jù)

4JGH-220型秸稈根茬還田機的研究，主要針對東北黑土區(qū)，在“兩大平原”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綜合配套改革試驗的基礎上，設計制造一種根茬秸稈還田作業(yè)機具，主要解決玉米機收后秸稈、根茬處理難的問題，擴大玉米種植面積和農(nóng)業(yè)機械化水平，增加東北黑色土壤有機質含量，提高玉米產(chǎn)量。

1.2 主要研究內容

1） 以保護性耕作核心技術為基礎，以提高東北地區(qū)的黑土保育能力為目的，重點開展秸稈覆蓋還田滅茬聯(lián)合整地技術及裝備研究。

2） 研究滿足秸稈根茬還田技術要求的秸稈粉碎、根茬還田系統(tǒng)，解決機具整體配置、變速箱總成、旋轉部件入土一致性等技術難題。

3） 研制與117 kW以上拖拉機配套，一次進地即可完成秸稈粉碎、根茬還田、地表鎮(zhèn)壓多項聯(lián)合作業(yè)的秸稈根茬還田機。

1.3 機具主要技術參數(shù)

機具的主要技術參數(shù)見表1。

2 機具結構

2.1 結構形式

根據(jù)農(nóng)機、農(nóng)藝對秸稈根茬還田機的結構配置、動力和運輸要求，機具掛接形式為三點全懸掛式，作業(yè)工藝過程為：秸稈粉碎→根茬還田→地表鎮(zhèn)壓。

2.2 工作原理

該機適合我國北方作物區(qū)使用，機具一次進地可完成秸稈粉碎、根茬還田、地表鎮(zhèn)壓等多項作業(yè)。拖拉機前進時，將牽引力通過三點懸掛傳遞給秸稈根茬還田機。通過調節(jié)拖拉機懸掛上下拉桿使機具對中并與地面水平，確保作業(yè)時左右耕深一致。該機具是土壤保護性耕作的理想配套機具，可有效提高東北地區(qū)黑土的保育能力。

2.3 總體參數(shù)

2.3.1 配套動力 秸稈根茬還田機的工作阻力主要來自秸稈粉碎部分、滅茬部分消耗的動力和機具質量。4JGH-220型秸稈根茬還田機與117 kW以上輪式拖拉機配套，可以實現(xiàn)秸稈、根茬粉碎還田作業(yè)，是秸稈、根茬還田技術的有效載體。

2.3.2 作業(yè)幅寬 綜合考慮與機具配套的拖拉機輪距、機具作業(yè)效果、速度和防止堵塞等因素，還田機作業(yè)行數(shù)確定為5行，作業(yè)幅寬2.2 m。

2.3.3 作業(yè)速度 在滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求、保證最佳作業(yè)效果的前提下，盡可能降低功率消耗，提高生產(chǎn)效率。根據(jù)以往數(shù)據(jù)和田間試驗測定，當作業(yè)速度在3～5 km/h之間時，作業(yè)的綜合指標最好。當作業(yè)速度低于3 km/h時，作業(yè)效率低，油耗高；當作業(yè)速度高于5 km/h時，作業(yè)質量差，機具磨損嚴重。

2.4 總體結構

秸稈根茬還田機的整體結構是研究關鍵，要求整機科學合理、結構緊湊、技術先進，能理想地實現(xiàn)秸稈、根茬還田。解決的核心技術問題是：采用模塊式組合結構，機具安裝、維修便捷；多種工作部件合理配置，解決傳統(tǒng)還田機具功能單一、入土部件強度不夠、耐磨性差等問題。

還田機主要由傳動軸總成、小變速箱總成、側變速箱總成、機架總成、粉碎部分、滅茬部分、鎮(zhèn)壓輪裝配等部分組成（見圖1），多種工作部件合理布局，提高機具的適應性和工作性能。

3 工作部件的設計

3.1 傳動軸總成

傳動軸總成主要由花鍵節(jié)叉、方軸節(jié)叉、方管節(jié)叉、方軸、方管、萬向節(jié)組合等組成。萬向節(jié)組合兩端裝有孔用彈性擋圈，防止萬向節(jié)組合軸移動。萬向節(jié)組合上有黃油嘴，應注滿黃油，保證滾針軸承的潤滑。

安裝傳動軸總成時，間方軸節(jié)叉、方管節(jié)叉的開口應在同一平面內（如圖2所示）。若方向裝錯將引起零件損壞。

3.2 傳動總成

拖拉機將動力通過傳動軸傳遞到傳動總成。傳動總成由中間箱體部裝、連接管焊合、皮帶輪傳動部裝、張緊輪部裝等部件組成，可把動力傳遞到粉碎部分和滅茬部分（見圖3、圖4）。中間箱體蓋上有油面控制螺栓，油面應高于大錐齒、下端齒輪部分。

3.3 小變速箱總成

動力通過傳動總成傳遞到小變速箱總成。小變速箱總成由小齒輪箱體、一軸部裝、二軸部裝等部件組成，通過小變速箱總成把動力傳動到側箱，進而到達滅茬部分（見圖5）。

3.4 側變速箱總成

側變速箱總成由側箱體、側箱1軸、平齒輪和側箱滅茬軸頭焊合等部件組成（見圖6），其作用是將由小變速箱傳遞來的動力傳遞給滅茬部分。

3.5 機架總成

機架是聯(lián)接配套動力和各主要工作部件的主體部件，起重要作用（見圖7）。

3.6 粉碎部分

動力通過傳動總成傳遞到機具的粉碎部分。粉碎部分由秸稈粉碎輥焊合、粉碎輥軸承組件、秸稈粉碎刀等零件組成（見圖8），粉碎輥上安裝56把秸稈粉碎刀。

3.7 滅茬部分

滅茬部分安置在粉碎部分后，把粉碎過的秸稈與根茬一同粉碎還田，以提高土壤有機質含量，解決機收后秸稈、根茬的殘留問題（見圖9、圖10）。滅茬是指根系上部的茬管粉碎，滅茬刀入土5～8 cm左右即可，利用刀片的高速旋轉和拖拉機前進運動完成。滅茬系統(tǒng)動力傳導為：傳動總成→小變速箱→側變速箱→滅茬輥。這種機構的滅茬軸為組合式，通過法蘭連接，為單側邊傳動系統(tǒng)。

滅茬刀的安裝方法為：滅茬輥為滿盤滅茬刀軸，中間刀盤各固定6把刀，3片向外，3片向內，外側兩片各固定3把刀向內，保證刀輥上的滅茬刀按螺旋線平均布置。固定刀片時，向內側的刀固定在刀片外平面，向外的刀固定在刀片內側，以保證最佳滅茬效果。

3.8 鎮(zhèn)壓輪裝配

在機具經(jīng)過作物秸稈、根茬粉碎還田后，對地表進行壓實，以減少土壤中水分流失，同時還可以減少液壓系統(tǒng)過重的負擔。鎮(zhèn)壓輪裝配由鎮(zhèn)壓輥焊合、軸承組件、鎮(zhèn)壓輥支臂等部件組成（見圖11）。

4 試驗情況及結論

產(chǎn)品以整機形式出廠，使用前需要對機具進行檢查、調整。大面積多點試驗和多地域適應性試驗結果表明，該機各項技術指標均達到設計要求，能夠實現(xiàn)秸稈根茬還田，符合我國農(nóng)機具市場需求，可以大面積推廣使用。

生產(chǎn)實踐表明，該秸稈根茬還田機技術先進，具有顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。與傳統(tǒng)還田機相比，能夠省工省力、節(jié)支增收，有利于水土保持，保護土壤耕層結構和生態(tài)環(huán)境，提高土壤有機質含量。

該機在整機配置設計和關鍵工作部件研究方面有多項創(chuàng)新，解決了傳統(tǒng)還田機作業(yè)時易堵塞、工作阻力大、能耗高、工作部件易變形損壞、機具進地次數(shù)多等關鍵問題。與國內外同類機具相比，有田間通過性能好、土壤條件適應性強、作業(yè)效率高、工作性能可靠等優(yōu)點，在技術性能和結構先進性方面達到國內先進水平。

參考文獻

[1] 李娜，李春勝，譚宏杰.秸稈還田機整機及主要參數(shù)設計研究[J].價值工程，2011（34）：30-31.

[2] 劉福來，劉國平，陳治文，等.保護性耕作技術及其機械的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].農(nóng)機化研究，2009（7）：47-49.

[3] 邵珠山，孔德安，袁東明.4JQM-110型玉米秸稈切碎滅茬還田機的研制[J].現(xiàn)代農(nóng)機，2011（4）：24-26.

[4] 劉志渝.微型秸稈還田機的設計[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2014（1）：35-36.