王晨平，賈 彪

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院 綏化分院，黑龍江 綏化 152054)

0 引言

近幾年，國家大力提倡保護(hù)性耕作技術(shù)，深松是一項(xiàng)基本的保護(hù)性耕作技術(shù)[1]，秸稈覆蓋在地表作業(yè)，深松深度大于30 cm以上，打破犁底層，增強(qiáng)雨水入滲速度和水量，能有效起到蓄水保墑，達(dá)到抗旱防澇的效果。同時(shí)還能增加深層土壤中有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤透氣性，為作物的生長提供良好的條件，利于作物根系發(fā)展，是作物增產(chǎn)的一項(xiàng)重要技術(shù)[2]。因此，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)深松耙地機(jī)械有著極大的需求。目前，現(xiàn)有的深松耙地機(jī)械存在結(jié)構(gòu)單一、設(shè)計(jì)不合理、作業(yè)效果不理想、動(dòng)力消耗大等一些不盡人意的地方?；谏鲜隹紤]，結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)了1SBL-360松耙聯(lián)合整地機(jī)。該耙組為可折疊結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)力消耗小、工作效率高、運(yùn)輸方便、適合于農(nóng)藝要求等特點(diǎn)。同時(shí)該機(jī)深松深度可達(dá)30～40 cm，耙地深度10～14 cm,打破了犁底層和土壤板結(jié)層，提高土壤抗旱保墑能力，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，達(dá)到了保護(hù)性耕作的要求。

1 技術(shù)參數(shù)與工作原理

1.1 技術(shù)參數(shù)

結(jié)構(gòu)形式：懸掛式；

工作幅寬：3 600 mm；

工作速度：4～6 km·h-1；

生產(chǎn)率：0.8～1.5 hm2·h-1；

配套動(dòng)力：154.4～191.1 kW；

深松鏟數(shù)量：13個(gè)；

深松鏟間距：300 mm；

深松深度：300～350 mm；

耙組折疊方式：液壓式。

機(jī)具整體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，主要包括懸掛架、支撐架、油缸、折疊部件、耙串、深松鏟、機(jī)架、限深輪、切草盤等。

1.懸掛架；2.支撐架；3.油缸；4.折疊部件；5.耙串；6.深松鏟；7.機(jī)架；8.限深輪；9.切草盤

懸掛架與機(jī)架連接，設(shè)置在機(jī)架前端上部，支撐架安裝在機(jī)器中間部位，用于支撐折疊后的耙串，油缸前端與機(jī)架連接，后端與折疊部件連接，油缸工作時(shí)，通過折疊部件帶動(dòng)后耙串框架鉸接點(diǎn)向上或向下折疊，進(jìn)而帶動(dòng)耙組折疊至支撐架上或工作位置。深松鏟通過鏟座與機(jī)架連接，機(jī)架前橫梁設(shè)置4個(gè)深松鏟，中間橫梁設(shè)置5個(gè)深松鏟，后橫梁設(shè)置4個(gè)深松鏟，呈交錯(cuò)排列方式；限深輪與機(jī)架的順梁連接，通過調(diào)整限深輪的離地高度，調(diào)整深松深度；切草盤設(shè)置在機(jī)架橫梁前部，用U型卡絲與橫梁固定連接。

1.2 工作原理

該機(jī)具采用三點(diǎn)懸掛方式與拖拉機(jī)連接，拖拉機(jī)牽引力驅(qū)動(dòng)機(jī)具深松耙地作業(yè)。機(jī)具作業(yè)時(shí)，先通過切草盤把長秸稈及雜草切斷或大土塊切碎后，再對(duì)土壤進(jìn)行深松耙地作業(yè)。通過切草盤作業(yè)能提高整地質(zhì)量，減少壅堆，降低深松阻力。深松作業(yè)能有效疏松土壤打破犁底層，并由限深輪控制其深松深度，然后深松鏟翻起的大土塊經(jīng)耙組切碎。兩道耙組設(shè)置在機(jī)具后端，通過吊耳調(diào)節(jié)耙組角度，通過液壓油缸可使耙組折疊。耙組可調(diào)角度為8°～12°，使耙地深度和翻土效果最佳。運(yùn)輸途中，可以通過油缸作業(yè)，把耙組折疊起來，使機(jī)具重心前移，有利于機(jī)具的運(yùn)輸。

2 主要工作部件的設(shè)計(jì)

根據(jù)農(nóng)藝要求，該機(jī)采用背負(fù)式三點(diǎn)懸掛，總體結(jié)構(gòu)型式為三梁機(jī)架與四連桿調(diào)節(jié)耙組方式，主要部件設(shè)計(jì)如下。

2.1 機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)架結(jié)構(gòu)是該機(jī)具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部件，考慮到科學(xué)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、防止堵塞和減輕阻力等因素，設(shè)計(jì)了三道橫梁結(jié)構(gòu)。機(jī)架結(jié)構(gòu)如圖2所示，由橫梁和順梁焊接而成，均采用Q345B材質(zhì)厚壁無縫鋼管，橫梁規(guī)格100 mm×100 mm×8 mm，順梁規(guī)格100 mm×60 mm×8 mm。既保證了強(qiáng)度要求，又避免了使用普通材質(zhì)造成機(jī)具質(zhì)量過大。

1.橫梁；2.順梁

2.2 圓盤耙組部件的設(shè)計(jì)

耙組的主要功能是耙地，切碎大的土塊和合墑等作用，為了提高碎土效果，該機(jī)具采用了兩組耙串，耙串角度可調(diào)節(jié)的作業(yè)方式，耙組部件主要由平行四連桿結(jié)構(gòu)和耙串組成。

平行四連桿結(jié)構(gòu)由前吊板、上吊梁、扇形板、下吊梁、耙串等構(gòu)成(圖3)。耙串設(shè)置在下吊梁下方。耙串在通過凹凸不平的地面時(shí)，可通過平行四連桿機(jī)構(gòu)仿形。

1.前吊板；2.上吊梁；3.扇形板；4.下吊梁；5.耙串

2.3 深松鏟的設(shè)計(jì)

深松鏟包括深松鏟座、保險(xiǎn)板、深松鏟柄、護(hù)刃、鏟尖等部分組成，如圖4所示。深松鏟作業(yè)深度設(shè)計(jì)為30～35 cm，當(dāng)深松過深或遇障礙物負(fù)載過大時(shí)，保險(xiǎn)板斷裂，深松鏟升起，減輕阻力，保護(hù)了深松鏟和機(jī)架整體結(jié)構(gòu)不被損壞。深松鏟柄的設(shè)計(jì)是深松鏟設(shè)計(jì)的關(guān)鍵， 合理的鏟型結(jié)構(gòu)能有效緩解工作過程中秸稈和雜草的纏繞和堵塞，還可以有效降低其工作阻力。深松鏟柄采用60 mm×40 mm×6 mm矩形方管彎曲而成，并通過淬火處理增加了強(qiáng)度和韌性。深松鏟柄由連接段A 、弧段B和鏟尖連接段C三部分組成。A段與鏟座固定，B段設(shè)置為弧形結(jié)構(gòu)，減少秸稈和雜草的纏繞和堵塞，增大通過性。還有利于土壤在掀起時(shí)的滑切運(yùn)動(dòng)。C段與鏟尖連接，為了達(dá)到較好的減阻和抬土碎土效果，鏟尖連接段采用與水平面成23°夾角設(shè)計(jì)；鏟尖通過沉頭方頸螺栓與鏟柄連接。

1.深松鏟座；2.保險(xiǎn)板；3.深松鏟柄；4.護(hù)刃；5.鏟尖

2.4 液壓折疊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

考慮到撈洼地不使用耙組，運(yùn)輸時(shí)機(jī)具的重心應(yīng)盡量前移，設(shè)計(jì)了通過液壓油缸使耙組折疊的功能。運(yùn)輸途中，油缸縮短并帶動(dòng)折疊部件旋轉(zhuǎn)，折疊部件與四連桿機(jī)構(gòu)相連接，耙串被折疊，折疊型式如圖5所示。

圖5 折疊型式

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 技術(shù)參數(shù)查驗(yàn)及適用度調(diào)查

鑒定機(jī)構(gòu)依據(jù)鑒定大綱《DG/T 162—2019深松耙地機(jī)》的要求對(duì)1SBL-360松耙聯(lián)合整地機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)鑒定，對(duì)照機(jī)具主要技術(shù)參數(shù)對(duì)產(chǎn)品樣機(jī)進(jìn)行了一致性檢查，開展了安全性評(píng)價(jià)、適用性評(píng)價(jià)和可靠性評(píng)價(jià)。對(duì)照產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)信息表的設(shè)計(jì)值對(duì)樣機(jī)的相應(yīng)項(xiàng)目進(jìn)行了一致性檢查，所有結(jié)果均滿足大綱要求。安全防護(hù)、安全信息2個(gè)項(xiàng)目經(jīng)檢查均達(dá)到大綱要求。通過機(jī)具在不同地域、不同地塊作業(yè)，調(diào)查機(jī)具對(duì)土壤質(zhì)地、種植方式、植被覆蓋情況、土壤含水率等不同條件下的適應(yīng)能力統(tǒng)計(jì)，使用度為4.5(大綱要求≥4)，達(dá)到大綱要求。通過對(duì)試驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了累計(jì)作業(yè)時(shí)間為18.0 h的生產(chǎn)查定，在生產(chǎn)查定過程中，樣機(jī)未發(fā)生致命故障和嚴(yán)重故障，生產(chǎn)查定有效度為100%(大綱要求≥98%)，達(dá)到大綱要求。

3.2 用戶評(píng)價(jià)

通過對(duì)不同地域用戶使用機(jī)具的回訪，用戶對(duì)該機(jī)具有著積極的評(píng)價(jià)，認(rèn)為設(shè)計(jì)合理，能夠適應(yīng)不同作業(yè)的整地要求，耕作后土壤含水率提高3%左右，糧食增產(chǎn)9%～11%。

4 結(jié)論

根據(jù)當(dāng)?shù)馗刈鳂I(yè)農(nóng)藝的要求，針對(duì)深松、耙地單一作業(yè)時(shí)出現(xiàn)的一些問題，設(shè)計(jì)了1SBL-360松耙聯(lián)合整地機(jī)，從田間性能試驗(yàn)來看，該機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)1SBL-360松耙聯(lián)合整地機(jī)一次下田完成雜草切斷、土壤深松、合墑碎土等作業(yè)，與傳統(tǒng)翻、耙單項(xiàng)作業(yè)相比實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，減少了拖拉機(jī)的下田次數(shù)，減輕了拖拉機(jī)對(duì)土壤的壓實(shí)，節(jié)約農(nóng)時(shí)。

2)通過大面積多試驗(yàn)點(diǎn)和地域適應(yīng)性試驗(yàn)證明，該機(jī)具的研究設(shè)計(jì)是成功的，其各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，解決了大功率拖拉機(jī)對(duì)該型配套耕整地機(jī)具的迫切需求，可以大面積推廣應(yīng)用。