徐 莉 李宗嶺 崔小冬

1 研究背景

目前，江蘇省稻麥收割大都采用機收作業(yè)，且效率高、成本低、效果好，但也帶來負面影響。由于機收后稻麥留茬較高，給后續(xù)作物的播種帶來困難，農(nóng)民為圖方便，大都將秸稈一燒了之。由于大量麥秸稈被焚燒，不僅影響土地肥力，破壞生態(tài)平衡，而且造成煙霧繚繞，灰煙四起，破壞環(huán)境，影響交通，威脅人民生命財產(chǎn)安全。推廣應用秸稈還田播種復式作業(yè)機，能一次性完成秸稈粉碎、深埋、播種、施肥等多道作業(yè)工序，可以解決當前迫切需要解決的秸稈焚燒問題和作物實時播種問題。

2 整機設(shè)計與研究

2.1 總體設(shè)計指導思想

該項目研究基于優(yōu)化設(shè)計與可靠性設(shè)計思想，在市場調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對各類秸稈特性和田間收割工況，對秸稈粉碎還田技術(shù)、耕整地技術(shù)、精量播種技術(shù)等進行系統(tǒng)研究，突破關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出秸稈還田播種復式作業(yè)機，以實現(xiàn)高效、安全與環(huán)保的秸稈還田播種連續(xù)一體化作業(yè),整機各項關(guān)鍵性能指標達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，實現(xiàn)了自主知識產(chǎn)權(quán)。

2.2 研究解決的關(guān)鍵技術(shù)

該項目重點研究解決的具體技術(shù)問題有：

（1）解決整機與各機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計及系統(tǒng)可靠集成問題。實現(xiàn)各機構(gòu)與工作部件按作業(yè)工序及流程連續(xù)協(xié)調(diào)動作，提高機器操作安全性，使其更符合人機工程學要求。

（2）解決匹配動力和機器一體化設(shè)計問題。研究設(shè)計傳動機構(gòu)，要求動力分配合理，傳動鏈盡可能短，動力匹配既要滿足機器行走和復合作業(yè)的要求，又要盡量降低整機重量和成本。

（3）解決機器播種與秸稈粉碎還田技術(shù)的適應性、可靠性問題。對播種機構(gòu)、秸稈粉碎機構(gòu)進行設(shè)計，研究排種器結(jié)構(gòu)、秸稈粉碎刀片結(jié)構(gòu)及材質(zhì)，使其滿足不同作業(yè)工況的播種均勻性、秸稈粉碎率要求。

（4）解決耕整地作業(yè)時的雍土纏草問題。設(shè)計研究耕整地工作部件，盡量減少雍土纏草，使后續(xù)的播種作業(yè)按要求順利進行。

2.3 機具作業(yè)工作原理

秸稈還田播種復式作業(yè)機是由動力驅(qū)動工作部件完成粉碎秸稈、旋耕土壤，并進行播種施肥的機械，一次作業(yè)即能達到秸稈粉碎、深埋、播種、施肥等多道作業(yè)工序的效果。其工作原理是：機具在田間作業(yè)時，將拖拉機三點懸掛機構(gòu)與秸稈還田播種復式作業(yè)機的三點懸掛架連接，動力由拖拉機輸入。該機的秸稈粉碎刀軸橫向安裝在框形機架的前下方，粉碎刀軸一端與機架的一側(cè)邊連接，另一端與側(cè)邊的粉碎V帶傳動箱的輸出端連接，接受粉碎傳動變速箱輸出的動力。在秸稈粉碎刀軸上，均勻安裝有弧形甩刀，通過高速旋轉(zhuǎn)可對秸稈進行有效的粉碎。旋耕刀軸為兩個半軸結(jié)構(gòu)，其軸的一端，與機架的一側(cè)連接，另一端與側(cè)邊的旋耕變速箱的輸出端連接，接受旋耕變速箱輸出的動力，旋耕刀均勻地安裝在旋耕刀軸上，通過低速旋轉(zhuǎn)可對土壤進行有效的旋耕。半精量播種軸兩端通過軸承固定在種子儲備箱體的兩側(cè)，軸上均勻安裝10個16槽小輪排種器，動力由旋耕輸出軸通過鏈輪提供。整機的前面通過懸梁安裝播種開溝器，開溝器通過排種管與排種器相連，以實現(xiàn)播種成排成列。

2.4 整機結(jié)構(gòu)設(shè)計

如圖 1所示，該項目研究的秸稈還田播種復式作業(yè)機主要由機架、三點懸掛裝置、主傳動系統(tǒng)、秸稈粉碎側(cè)邊傳動系統(tǒng)、旋耕滅茬傳動系統(tǒng)、旋耕滅茬刀軸組件、秸稈粉碎刀軸組件、播種施肥傳動系統(tǒng)、播種施肥裝置、鎮(zhèn)壓裝置等構(gòu)成。在市場調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對稻麥等主要農(nóng)作物種植、生長特性，農(nóng)藝工況和秸稈粉碎工作要求，確定秸稈還田播種復式作業(yè)機的總體方案、結(jié)構(gòu)方案，對關(guān)鍵部件、傳動形式進行分析、驗證和試驗，并進行樣機試制試驗、生產(chǎn)考核工作。

1.三點懸掛裝置 2.機架 3.滅茬刀輥組件4.滅茬傳動箱 5.旋耕刀輥組件 6.旋耕側(cè)邊傳動裝置 7.格柵擋板裝置 8.雙圓盤開溝器 9.鎮(zhèn)壓輪 10.播種排肥器 11.種肥箱 12.播種排肥傳動裝置 13.中間傳動裝置

2.5 主要技術(shù)創(chuàng)新點

該項目開發(fā)的與大中拖配套的秸稈還田播種施肥復式作業(yè)機擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，其綜合技術(shù)指標處于國內(nèi)領(lǐng)先。其主要技術(shù)創(chuàng)新點如下：

（1）該項目首次在秸稈粉碎深埋和播種復式作業(yè)的方式下進行稻、麥、玉米等作物栽培技術(shù)研究，建立了新型栽培技術(shù)體系作業(yè)模式。

（2）該項目研究針對農(nóng)村、農(nóng)場和農(nóng)戶的生產(chǎn)規(guī)模、經(jīng)營方式和多種形式高留茬秸稈還田整地播種的實際需要，采用創(chuàng)新的耕作理念，實施多項技術(shù)的有機集成，可與各種形式的大中型拖拉機系列配套,一次性作業(yè)完成秸稈粉碎、旋耕深埋、播種、施肥、覆土、鎮(zhèn)壓等多道工序，且機器結(jié)構(gòu)合理、緊湊、成本較低，適應范圍廣。

（3）該項目的秸稈粉碎、整地與播種施肥各機構(gòu)所需動力均由配套拖拉機的動力輸出裝置輸出，動力經(jīng)萬向節(jié)、齒輪傳動、帶傳動等輸出至各工作部件，適應農(nóng)村耕種作業(yè)的實際需要，降低生產(chǎn)成本。

（4）該項目設(shè)計了一種新型秸稈埋茬還田機構(gòu)，即前部采用動刀、定刀結(jié)構(gòu)打擊秸稈，后部旋耕刀片采用對稱式人字形排列方式進行反轉(zhuǎn)埋茬，解決了秸稈無法深埋的難題。

（5）采用新型的鋼制雙圓盤開溝器，開溝效果好，采用焊接、鉚接及螺紋連接組合結(jié)構(gòu)，加工難度降低，可節(jié)省加工工時，效率提高，成本降低。

3 效益情況

3.1 經(jīng)濟效益

采用滅茬、旋耕、施肥、播種機播種作業(yè)，利用了秸稈還田技術(shù)、精量播種技術(shù)和化肥深施技術(shù)，減少了拖拉機對土壤的壓實，解決了溝邊堆土埋苗的問題，促進了苗齊、苗勻、苗壯，克服了單項作業(yè)帶來的不利影響，提高了“三麥”單產(chǎn)，每畝可增產(chǎn)35～40kg。

與傳統(tǒng)單項作業(yè)相比，復式作業(yè)機械油耗大幅度降低，可節(jié)約作業(yè)成本，節(jié)省駕駛、放樣和清溝理墑等人工成本。采用精量播種技術(shù)，每畝比傳統(tǒng)播量少用種8～10 kg，可節(jié)約成本30～35元；復式作業(yè)節(jié)省了2～3道作業(yè)工序，大大縮減了作業(yè)量，減小了機械磨損和作業(yè)費用，可節(jié)約成本35～40元/畝，累計節(jié)省成本65～75元/畝。按照每臺機械年均53.33 hm2（800畝）的作業(yè)量計算，一臺機械年累計節(jié)約成本5.2萬～6萬元。因此，與傳統(tǒng)單項作業(yè)相比，復式作業(yè)節(jié)本顯著。

3.2 生態(tài)效益

復式作業(yè)技術(shù)包含了高效、節(jié)能、低碳、環(huán)保和保護性耕作等概念。運用復式播種機作業(yè)，有效地降低了廢氣排放，減少了環(huán)境污染，提高了空氣質(zhì)量；減少了機械對土壤的壓實程度，保護了土壤耕作層；有利于秸稈機械化還田，有效地消除了秸稈大面積焚燒帶來的不利影響，凈化了空氣，增加了土壤有機質(zhì)，改善了土壤結(jié)構(gòu)，提高了糧食品質(zhì)，實現(xiàn)了保護性耕作。

3.3 社會效益

實踐證明，運用復式播種機作業(yè)，減少了作業(yè)遍數(shù)，提高了機械作業(yè)效率和機械配套比，為秋播爭取了農(nóng)時，為奪取小麥豐產(chǎn)豐收創(chuàng)造了條件，為保障國家糧食安全做出了貢獻。復式作業(yè)減少了人力和作業(yè)機械投放量，節(jié)約了能源，降低了勞動強度，實現(xiàn)了農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移，為機手致富創(chuàng)造了條件，也為社會主義新農(nóng)村建設(shè)作出了貢獻。