屈曉瑋　牛吉朋　王琳琳　楊海鴻

摘 要 介紹了1JH-180Q型剛性秸稈粉碎還田機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定，分析了主要工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，與現(xiàn)有秸稈還田機(jī)相比具有機(jī)架剛性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、粉碎效果好等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 秸稈粉碎還田機(jī)；剛性機(jī)架；刀軸加粗；動(dòng)平衡

中圖分類號(hào)：S224.29 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-890X（2015）09-005-02

秸稈還田不僅能增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤肥力，消滅病蟲害，收到增產(chǎn)的效果，還可以解決因焚燒秸稈而造成的環(huán)境污染問(wèn)題， 成為保護(hù)環(huán)境， 發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的重要保證，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[1]。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的還田機(jī)機(jī)架大多數(shù)為螺栓聯(lián)接式，刀軸直徑小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，定刀數(shù)量多為兩排。為了充分發(fā)揮秸稈還田機(jī)的作用，提高還田機(jī)的利用效率，開(kāi)發(fā)研制了1JH-180Q型還田機(jī)，它的機(jī)架為剛性焊接式，焊接牢固可靠，不易變形，使用壽命長(zhǎng)；刀軸直徑增加至203 mm，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大，粉碎效果提高；定刀數(shù)量增加至3排，全部是可拆卸式，使用磨損后，易于用戶更換。

1 工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 工作原理

秸稈粉碎還田機(jī)是由機(jī)架、刀軸、變速箱、皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)、張緊輪、萬(wàn)向節(jié)和地輥等部件組成（見(jiàn)圖1）。

還田機(jī)在拖拉機(jī)的牽引下工作時(shí)，直立或者鋪放的秸稈受到高速旋轉(zhuǎn)刀具的砍切，并在喂入口處負(fù)壓的作用下將其吸入機(jī)殼內(nèi)，使秸稈在動(dòng)刀和定刀的多次砍切、打擊、撕裂、揉搓作用下成碎段和纖維狀，被氣流拋送出去，最后均勻的拋灑到田間[2]。

1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

為防止用戶在農(nóng)忙季節(jié)使用還田機(jī)時(shí)，由于刀軸高速旋轉(zhuǎn)引起螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)架不能正常工作耽誤農(nóng)時(shí)的問(wèn)題，優(yōu)化設(shè)計(jì)后，采取焊接式機(jī)架結(jié)構(gòu)。懸掛架和機(jī)殼焊接成一體，整機(jī)焊接牢固可靠，不易變形，保證了刀軸工作時(shí)配合的正確尺寸（見(jiàn)圖2）。

刀片線速度V=2πnR/60（R為刀軸軸管半徑），在還田機(jī)輸入轉(zhuǎn)速和皮帶輪參數(shù)規(guī)格確定的情況下，R越大，V越大[3]，也就是單位時(shí)間內(nèi)刀片切割秸稈的次數(shù)增加，粉碎效果明顯提高。國(guó)內(nèi)大多數(shù)秸稈機(jī)刀軸軸管直徑為140 mm或者160 mm，而我們?cè)O(shè)計(jì)的直徑為203 mm。在保證不漏耕和不重耕的前提下，橫向上均勻分布刀片密度，刀片受載荷分布合理，刀片使用壽命增長(zhǎng)（見(jiàn)圖3）。

刀片排列方式采取“均力免震法[4]”，排列方式如下圖所示（見(jiàn)圖4）。即所有的刀片在刀軸軸向上等間距分布， 而且在刀軸周向上等角分布，并滿足刀軸空載時(shí)受力均勻、徑向平衡的基本條件。這個(gè)條件稱之為“均力免震假設(shè)”。

秸稈還田機(jī)刀軸（裝刀片）是焊合件，一般都存在較大的不平衡量，由于刀軸質(zhì)量大、轉(zhuǎn)速高，動(dòng)平衡值的大小直接關(guān)系著整機(jī)的可靠性和使用壽命。刀軸上裝配好刀片后再進(jìn)行動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，在硬支撐動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行雙面校正平衡[5]，單面要求不平衡量小于12 g。嚴(yán)格控制不平衡量的大小，有效地保證了整機(jī)的使用性能（圖4）。

2 主要技術(shù)參數(shù)及其確定

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

長(zhǎng)×寬×高：1 218 mm×2 089 mm×1 161 mm。配套動(dòng)力51.6～58.9 kW。連接方式：三點(diǎn)懸掛。前進(jìn)速度2～5 km/h。拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速720 r/min。刀軸轉(zhuǎn)速：2 289 r/min。工作幅寬1 800 mm。整機(jī)質(zhì)量650 kg。留茬高度≤8 cm。生產(chǎn)率0.25～0.88 hm2/h。

2.2 解決不同地區(qū)不同拖拉機(jī)配套問(wèn)題

由于不同地區(qū)種植作物不同，對(duì)于玉米、棉花和高粱秸稈，建議首選三片刀（兩Y一直刀）刀軸；對(duì)于小麥、水稻秸稈建議用兩片刀（兩Y刀）刀軸。拖拉機(jī)品牌不同，動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速也不同，但是秸稈還田機(jī)有效工作轉(zhuǎn)速為1 800～2 300 r/min時(shí)，秸稈還田機(jī)工作性能才能發(fā)揮到最好。為了方便用戶選擇合適的機(jī)型，提供（表1）供用戶選擇。

當(dāng)然， 影響還田機(jī)工作性能的結(jié)構(gòu)因素還有很多，如動(dòng)、定刀的間隙及離地高度、機(jī)殼內(nèi)腔的間隙變化等。

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)1 a的生產(chǎn)試驗(yàn)，1JH-180Q秸稈粉碎還田機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，深受用戶喜愛(ài)。但是我國(guó)幅員廣闊，南北差異較大，各地區(qū)的種植結(jié)構(gòu)，耕作制度的農(nóng)藝要求不同。并且不同作物秸稈的物理性能和機(jī)械性能差異也很大，這就決定了我國(guó)機(jī)械化秸稈技術(shù)及配套機(jī)具的多樣性[6]。

研究開(kāi)發(fā)能夠達(dá)到商品化的一次完成玉米秸稈的切碎和根莖的切碎并使切碎秸稈與土壤混合的復(fù)合作業(yè)機(jī)具是開(kāi)發(fā)方向之一。在北方，小麥、玉米兩熟地區(qū)研制機(jī)收后麥稻粉碎還田的同時(shí)，完成玉米免耕播種的復(fù)式作業(yè)機(jī)具也具有發(fā)展前景。解決麥稻兩熟地區(qū)聯(lián)合收獲機(jī)收后的高割茬麥稻秸稈給耕整地和后續(xù)作業(yè)帶來(lái)的難題，研制高密度排列直刀型多支承切碎還田機(jī)還有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)研究。隨著國(guó)產(chǎn)73.5 kW拖拉機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用及進(jìn)口大馬力拖拉機(jī)數(shù)量的增加，應(yīng)研制開(kāi)發(fā)與之配套的作業(yè)幅寬在2.5～3.5 m的秸稈粉碎還田機(jī)。

參考文獻(xiàn)

[1]李寶筏.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)[M].北京市：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003：33-35.

[2]中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè)[S].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007：294-300.

[3]毛罕平，陳翠英.秸稈還田機(jī)工作機(jī)理與參數(shù)分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào).1995，11（1）：62-66.

[4]涂建平，徐雪紅，夏忠義.秸稈還田機(jī)刀片及刀片優(yōu)化排列的研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2003（2）：102-104.

[5]周仁睦.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡原理、方法和標(biāo)準(zhǔn)[M].北京市：化學(xué)工業(yè)出版社，1992.

[6]丁艷，彭卓敏，夏建林.國(guó)內(nèi)典型秸稈還田技術(shù)及機(jī)具的比較與分析[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化，2010（3）：43-46.

（責(zé)任編輯：趙中正）