王 合， 胡浩然， 陳正龍

（湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410129）

0 引言

遼寧省朝陽(yáng)市耕地土壤比較瘠薄，連續(xù)幾十年的化肥應(yīng)用使個(gè)別地塊的土壤發(fā)生板結(jié)現(xiàn)象[1-3]。傳統(tǒng)旋耕機(jī)不能粉碎茬管和茬根，起不到改良土質(zhì)的作用[4-6]。現(xiàn)有的滅茬旋耕機(jī)存在耕作后左右箱體下漏耕的缺點(diǎn)[7-8]。1MC-150 型滅茬旋耕機(jī)經(jīng)過(guò)對(duì)左右箱體和旋耕軸及滅茬軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使機(jī)具耕幅內(nèi)的耕地全部得到耕作。其特點(diǎn)是左右箱體下不漏耕，作業(yè)質(zhì)量好；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便；各個(gè)箱體均采用鋼板焊接，機(jī)具質(zhì)量小，節(jié)省動(dòng)力；適應(yīng)遼西土壤、氣候等自然環(huán)境使用。1MC-150 型滅茬旋耕機(jī)適合對(duì)玉米根茬、高粱根茬和谷子根茬等農(nóng)作物的根茬進(jìn)行滅茬旋耕整地作業(yè)。

1 結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)

1MC-150 型滅茬旋耕機(jī)主要由右箱體總成、掛架、左箱體總成、左半軸保護(hù)管、主箱體總成、右半軸保護(hù)管、L 形滅茬彎刀、前橫梁、滅茬短半軸、傳動(dòng)軸、防塵罩、滅茬長(zhǎng)半軸、旋耕短半軸、后橫梁、旋耕長(zhǎng)半軸、駝形旋耕彎刀和后護(hù)板等組成，如圖1 所示。通過(guò)將右箱體的外側(cè)板按照機(jī)具結(jié)構(gòu)需要向前延長(zhǎng)，并在其延長(zhǎng)板上設(shè)置滅茬軸軸承座，在滅茬軸的一端設(shè)置L 型滅茬彎刀，另一端由左箱體里的齒輪驅(qū)動(dòng)滅茬軸旋轉(zhuǎn)。同樣將左箱體的外側(cè)板按照機(jī)具結(jié)構(gòu)需要向后延長(zhǎng)，并在其延長(zhǎng)板上設(shè)置旋耕軸軸承座，在旋耕軸的一端設(shè)置駝型旋耕彎刀，另一端由右箱體里的齒輪驅(qū)動(dòng)旋耕軸旋轉(zhuǎn)。處于左箱體下的耕地由旋耕軸左端的駝形旋耕彎刀進(jìn)行旋耕，處于右箱體下的耕地由滅茬軸右端的L 形滅茬彎刀進(jìn)行耕作。

圖1 1MC-150 型滅茬旋耕機(jī)結(jié)構(gòu)Fig. 1 Structure of 1MC-150 stubble cutting rotary cultivator

1.2 工作原理

工作時(shí)，將掛架與拖拉機(jī)的中央桿相連，兩個(gè)對(duì)稱的下掛板通過(guò)銷軸分別與拖拉機(jī)的兩個(gè)掛板相連，傳動(dòng)軸與拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸相連。啟動(dòng)拖拉機(jī)，操作分配器將滅茬旋耕機(jī)升起，動(dòng)力輸出軸帶動(dòng)滅茬軸和旋耕軸轉(zhuǎn)動(dòng)，低速駕駛拖拉機(jī)進(jìn)入待耕地塊，同時(shí)操作分配器緩慢降落滅茬旋耕機(jī)，滅茬軸上的L 形滅茬彎刀和旋耕軸上的駝形旋耕彎刀在滅茬軸和旋耕軸的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，并逐漸進(jìn)入土壤里，在L 形滅茬彎刀刀刃的連續(xù)切削下，作物根茬和根茬附近的土壤被切碎，在駝形旋耕彎刀的連續(xù)切削下，作物根茬下的土壤被切削并使碎根茬進(jìn)一步與土壤混合均勻，從而完成滅茬旋耕作業(yè)。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

1MC-150 型滅茬旋耕機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 1MC-150 型滅茬旋耕機(jī)主要技術(shù)參數(shù)Tab. 1 Main technical parameters of 1 MC-150 stubble cutting rotary cultivator

2 主要工作部件設(shè)計(jì)

2.1 左箱體

左箱體（圖2）由螺母A、圍板、內(nèi)側(cè)板、外側(cè)板和螺母B 焊合而成。圍板、內(nèi)側(cè)板和外側(cè)板采用Q235厚鋼板制造，下料及其各個(gè)孔的加工采用等離子切割一次完成，圍板弧形處在沖床上用模具沖壓成型后與其他件焊合，加油孔和出油孔用鉆床鉆孔后外面與螺母焊合。其優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量小、強(qiáng)度大，外側(cè)板上可以安裝旋耕軸軸承座。在旋耕軸軸承座上安裝旋耕長(zhǎng)半軸，在旋耕長(zhǎng)半軸上安裝駝形旋耕彎刀。

圖2 左箱體結(jié)構(gòu)Fig. 2 Structure of left box welding

2.2 齒輪軸

齒輪軸（圖3）采用20CrMnTi 制造，正火處理后進(jìn)行機(jī)械加工，齒面滲碳后進(jìn)行油淬，然后回火處理[9]。其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、齒面耐磨、成本低、工作可靠。

圖3 齒輪軸結(jié)構(gòu)Fig. 3 Structure of gear shaft

2.3 與滅茬半軸配合的直齒齒輪

與滅茬半軸配合的直齒齒輪（圖4）采用20CrMnTi制造，正火處理后機(jī)械加工，齒面滲碳后進(jìn)行油淬，然后回火處理。其優(yōu)點(diǎn)是齒面耐磨，齒輪綜合機(jī)械性能好，抗交變載荷和沖擊載荷能力強(qiáng)。

圖4 與滅茬半軸配合的直齒齒輪結(jié)構(gòu)Fig. 4 Structure of spur gear matched with stubble half shaft

2.4 中間箱體主軸

中間箱體主軸（圖5）采用45 號(hào)鋼制造，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)行車削，然后銑花鍵，花鍵齒面進(jìn)行高頻淬火，安裝軸承處進(jìn)行磨削加工[10]。其優(yōu)點(diǎn)是綜合機(jī)械性能好、工藝性好，便于裝配。

圖5 中間箱體主軸設(shè)計(jì)Fig. 5 Design of middle box spindle

2.5 滅茬短半軸

滅茬短半軸（圖6）由短軸和法蘭盤(pán)組成。短軸采用45 鋼制造，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)行車削、銑花鍵、花鍵齒面進(jìn)行高頻淬火后備用。法蘭盤(pán)用Q235 厚鋼板制造，下料后車盲孔，用于短軸的定位，然后與短軸焊合后，車法蘭盤(pán)凸臺(tái)、打法蘭盤(pán)連接孔，用于與滅茬長(zhǎng)半軸法蘭盤(pán)定位和螺栓連接，連接后形成滅茬軸。短軸花鍵與左箱體里直齒齒輪的內(nèi)花鍵相配合，其作用是通過(guò)左箱體里的齒輪帶動(dòng)滅茬軸工作。其優(yōu)點(diǎn)是工藝性和綜合機(jī)械性能好。

圖6 滅茬短半軸結(jié)構(gòu)Fig. 6 Structure of stubble short half shaft

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

2018 年，在朝陽(yáng)市龍城區(qū)依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)1MC-150 型滅茬旋耕機(jī)的滅茬深度、旋耕深度和作業(yè)效率3個(gè)性能指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)。

（1）滅茬深度測(cè)定。

將旋耕軸上的旋耕刀卸下，用滅茬輥耕作300 m 長(zhǎng)，每隔20 m 選擇一個(gè)點(diǎn)測(cè)算，檢測(cè)的位置避開(kāi)地邊地頭后隨機(jī)選取，以未耕地表為基準(zhǔn)，量至耕層底部即為耕深，計(jì)算平均值即是滅茬深度。經(jīng)過(guò)測(cè)量和計(jì)算，1MC-150 型滅茬旋耕機(jī)滅茬深度為150 mm。

（2）旋耕深度測(cè)定。

將旋耕軸上的旋耕刀重新安裝上，用滅茬輥和旋耕輥同時(shí)耕作300 m 長(zhǎng)，每隔20 m 選擇一個(gè)點(diǎn)測(cè)算，檢測(cè)的位置避開(kāi)地邊地頭后隨機(jī)選取，以未耕地表為基準(zhǔn)，量至耕層底部即為耕深，計(jì)算平均值即是旋耕深度。經(jīng)過(guò)測(cè)量和計(jì)算，1MC-150 型滅茬旋耕機(jī)旋耕深度為180 mm。

（3）作業(yè)效率測(cè)定。

測(cè)量拖拉機(jī)每分鐘完成的耕作距離，測(cè)量10 次，計(jì)算平均值后與耕幅相乘得到耕作面積（m2/min），然后再進(jìn)行相關(guān)換算。經(jīng)過(guò)測(cè)量和計(jì)算，1MC-150 型滅茬旋耕機(jī)作業(yè)效率為0.4 hm2/h。

1MC-150 型滅茬旋耕機(jī)于2019 年通過(guò)了農(nóng)機(jī)推廣鑒定，獲得了農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣鑒定證書(shū)，2020 年批量生產(chǎn)。該機(jī)具以朝陽(yáng)市龍城區(qū)為中心輻射推廣到雙塔區(qū)、朝陽(yáng)縣等朝陽(yáng)市各個(gè)縣（區(qū)）。

4 結(jié)束語(yǔ)

1MC-150 型滅茬旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)，使朝陽(yáng)市有了適合當(dāng)?shù)馗鞯恼貦C(jī)型，使用該機(jī)耕作的地塊沒(méi)有開(kāi)閉壟，便于播種作業(yè)，能增加土壤養(yǎng)分，緩解土壤板結(jié)，控制土壤水分蒸發(fā)，降低種植成本，對(duì)提高穩(wěn)定糧食產(chǎn)量、提升糧食品質(zhì)、推動(dòng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和增加農(nóng)民收入具有重要意義，該機(jī)的推廣應(yīng)用前景良好。