王盛春，王廣成，張 迪，安龍哲

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院 牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157000)

0 引言

水稻育秧機(jī)械插秧是黑龍江省水稻生產(chǎn)的主要種植模式。在此模式下，水田整地質(zhì)量將直接影響機(jī)械插秧的作業(yè)質(zhì)量，也將影響水稻產(chǎn)量及水稻種植戶(hù)經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)水田整地作業(yè)規(guī)程是利用水田犁(旋耕機(jī))進(jìn)行秋翻(旋)或春翻(旋)地，到春季用水泡田后，再用水田耙平機(jī)進(jìn)行耙漿平地作業(yè)。整地時(shí)，需要機(jī)組重復(fù)多次進(jìn)地作業(yè)，不僅費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、費(fèi)油、作業(yè)成本高，而且整地質(zhì)量不能完全滿(mǎn)足機(jī)械插秧作業(yè)的要求。黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院牡丹江分院經(jīng)過(guò)數(shù)年研究，研發(fā)了可滿(mǎn)足機(jī)械插秧要求的系列水田攪漿平地機(jī)。1JSL-360水田攪漿平地機(jī)是其中一種重要機(jī)型，該機(jī)與66.15 kW(90馬力)以上四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)配套組成機(jī)組，作業(yè)一次即可完成耕、耙、攪漿、埋茬和平地復(fù)式作業(yè)，其作業(yè)質(zhì)量達(dá)到機(jī)械插秧對(duì)水田整地的要求標(biāo)準(zhǔn)。

1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)

1JSL-360水田攪漿平地機(jī)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由快速連接架總成、傳動(dòng)總成、刀輥總成、平地裝置等組成。

1.快速連接架總成；2.輸入軸總成；3.懸掛總成；4.傳動(dòng)總成；5.刀輥總成；6.平地裝置；7.鏈輪；8.傳動(dòng)軸圖1 1JSL-360水田攪漿平地機(jī)結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)示意圖

1.2 工作原理

1JSL-360水田攪漿平地機(jī)的快速連接架與拖拉機(jī)上的三點(diǎn)懸掛架對(duì)接組成機(jī)組，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸傳出的動(dòng)力經(jīng)萬(wàn)向節(jié)組合輸入到機(jī)具傳動(dòng)箱中的輸入軸上，經(jīng)傳動(dòng)箱中一對(duì)錐齒輪減速換向傳動(dòng)后，動(dòng)力由左端管動(dòng)力軸傳入鏈輪箱中，經(jīng)過(guò)一對(duì)鏈輪減速傳動(dòng)后，動(dòng)力傳遞到刀輥總成上，驅(qū)動(dòng)刀輥高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)經(jīng)過(guò)泡田后的原茬地或已翻地進(jìn)行旋耕、碎土、攪拌及耙漿作業(yè)，機(jī)架罩殼總成上的罩板擋住刀輥旋起的泥漿和根茬，帶壓茬彈齒的平地裝置對(duì)田面進(jìn)行刮抹，平地板將泥漿加壓整平，彈齒將稻茬、秸稈等雜草壓入水田泥漿中，至此完成了耕、耙、攪漿、埋茬和平地復(fù)式作業(yè)?？筛哔|(zhì)量滿(mǎn)足機(jī)械插秧對(duì)水田整地質(zhì)量的要求。刀輥總成設(shè)計(jì)為通軸結(jié)構(gòu)，避免漏耕現(xiàn)象；機(jī)具的平地裝置與機(jī)架罩板之間通過(guò)橡膠板連接，具有仿形作業(yè)能力，提高了平地能力。

2 主要技術(shù)規(guī)格及性能指標(biāo)

配套動(dòng)力：66.15～88.2 kW；

刀輥外徑：380 mm；

外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)：1 072 mm×3 860 mm×1 030 mm；

低茬刀數(shù)量：左右各47把；

連接形式：三點(diǎn)懸掛；

耕幅：360 cm；

耕深：10～18 cm；

輸入軸轉(zhuǎn)速：540/720 r·min-1；

刀軸轉(zhuǎn)速：260/364 r·min-1；

作業(yè)速度：1.5～4.8 km·h-1；

整機(jī)質(zhì)量：498 kg。

3 關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)

傳動(dòng)系統(tǒng)包括萬(wàn)向節(jié)組合、傳動(dòng)總成及鏈輪箱等。

1)萬(wàn)向節(jié)組合隨拖拉機(jī)一同購(gòu)置，萬(wàn)向節(jié)長(zhǎng)度根據(jù)機(jī)組掛接后的兩傳動(dòng)軸之間的距離確定。

2)傳動(dòng)總成如圖2所示，包括右端管焊合、箱體、輸入軸裝配、軸承前端蓋、軸承后端蓋及左端管動(dòng)力軸裝配等。輸入軸組裝包括輸入軸、錐齒輪(15齒)、軸承及圓錐滾子軸承等。輸入軸用40Cr材料制造。齒輪箱的箱體材料選用ZG35，鑄造出的箱體精度高、強(qiáng)度大、安全可靠。左端管動(dòng)力軸裝配如圖3所示，包括大錐齒輪(23齒)、動(dòng)力軸、軸承、擋圈、密封圈、左端管焊合、鏈輪(11齒)及鎖緊螺母等。其功能是將齒輪箱傳出的動(dòng)力傳送到鏈輪箱中。動(dòng)力軸材料選用φ50的40Cr圓鋼，加工后調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度HB244～280。錐齒輪選用20CrMnTi合金鋼經(jīng)過(guò)滲碳淬火處理制作，具有高強(qiáng)度、高硬度及良好的韌性。輸入軸兩端與錐齒輪和鏈輪之間的裝配，設(shè)計(jì)為矩形花鍵連接，傳動(dòng)穩(wěn)定、安全可靠。

1.右端管焊合；2.箱體；3.輸入軸裝配；4.軸承前端蓋；5.軸承后端蓋；6.左端管動(dòng)力軸裝配圖2 傳動(dòng)總成

1.大錐齒輪；2.動(dòng)力軸；3.軸承；4.密封圈；5.左端管焊合；6.擋圈；7.小鏈輪；8.鎖緊螺母圖3 左端管動(dòng)力軸裝配

3)鏈輪箱總成主要由鏈輪罩殼焊合、鏈輪、鏈條、鏈條張緊裝置等組成。主要作用是將左端管動(dòng)力軸裝配中傳出的動(dòng)力經(jīng)鏈條傳動(dòng)傳遞到刀輥總成上。

3.2 刀輥總成

刀輥總成是機(jī)具的工作部件，通過(guò)一對(duì)鏈輪將動(dòng)力傳遞到刀輥上，帶動(dòng)旋刀碎土、攪漿工作。

刀輥總成結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要由鏈輪殼體焊合、大鏈輪、鎖緊螺母、擋圈、軸承、油封、左旋刀、右旋刀、刀輥焊合和固定端擋板焊合等組成。在刀輥焊合上分別安裝有左右各47把旋刀。

1.鏈輪殼體焊合；2.大鏈輪；3.鎖緊螺母；4.擋圈；5.軸承；6.油封；7.左旋刀；8.右旋刀；9.刀輥焊合；10.固定端擋板焊合圖4 刀輥總成

3.3 輔助設(shè)備

1)快速連接架總成如圖5所示，主要由下懸掛軸、調(diào)節(jié)套、鎖定板、間隔套、鎖定桿、軸套焊合、鎖定彈簧、鎖定手柄及懸掛架焊合等組成。

快速連接架總成與拖拉機(jī)液壓懸掛機(jī)構(gòu)以三點(diǎn)掛接方式連接，首先將快速連接架安裝在平地?cái)嚌{機(jī)的懸掛架上，調(diào)整好拖拉機(jī)懸掛架掛接點(diǎn)的位置，駕駛拖拉機(jī)緩慢倒退，使拖拉機(jī)和攪漿機(jī)的三個(gè)懸掛點(diǎn)準(zhǔn)確對(duì)接在三個(gè)掛接鉤開(kāi)口內(nèi)，插上銷(xiāo)軸和開(kāi)口銷(xiāo)，調(diào)整好萬(wàn)向節(jié)的尺寸即完成機(jī)組的連接。使用快速連接架只需一人即可完成機(jī)具與拖拉機(jī)的組裝工作，且準(zhǔn)確、快速、省力、安全可靠。

1.下懸掛軸；2.調(diào)節(jié)套；3.鎖定板；4.間隔套；5.鎖定桿；6.軸套焊合；7.鎖定彈簧；8.鎖定手柄；9.懸掛架焊合圖5 快速連接架總成

2)機(jī)架罩殼總成主要由罩殼焊合、前加強(qiáng)管焊合、左端管焊合和右端管焊合等組成。機(jī)架罩殼總成與傳動(dòng)總成和刀輥總成通過(guò)螺栓連接成前后雙管平行的鋼性結(jié)構(gòu)，是整機(jī)的機(jī)架。機(jī)架罩殼起到擋泥漿及碎土的作用。機(jī)具的三點(diǎn)懸掛部件分別焊接在前后雙管中間部位，傳動(dòng)系統(tǒng)和工作部件分別安裝在機(jī)架相應(yīng)的位置上。

3)平地裝置功用是將旋切、粉碎及攪漿后的泥漿撈平，并將水田中的雜草壓入水田泥土中。平地裝置由壓草刮土板部件和平地板部件組成。兩者之間設(shè)計(jì)安裝了26個(gè)由φ6碳素彈簧鋼絲制成的弓齒，其作用是將泥漿中的根茬等雜物更好地壓埋到泥土里。

4 生產(chǎn)效率計(jì)算

已知拖拉機(jī)配套動(dòng)力66.15 kW(90馬力)；輸出軸轉(zhuǎn)速n1為540 r·mim-1；齒輪箱中一對(duì)錐齒輪Z1=15，Z2=23；鏈輪箱中一對(duì)鏈輪Z3=11，Z4=12；機(jī)組作業(yè)速度1.3～4.9 km·h-1；工作幅度3.6 m。

4.1 傳動(dòng)比

4.2 刀輥的轉(zhuǎn)速

n=n1×i=324 r·min-1

4.3 刀輥旋刀最大線(xiàn)速度

已知刀輥旋刀最大直徑為370 mm。

4.4 生產(chǎn)效率

該機(jī)工作幅度為B=3.6 m，通常情況下工作速度v為1 m·s-1，每班按純工作時(shí)間t=10 h計(jì)算，則班次生產(chǎn)率η為

η=Bvt=12.96 hm2·班-1

5 結(jié)論

1JSL-360水田攪漿平地機(jī)具有如下特點(diǎn)：碎土絞漿刀輥設(shè)計(jì)為通軸結(jié)構(gòu)，防止漏耕現(xiàn)象；平地機(jī)構(gòu)與機(jī)架罩板之間通過(guò)橡膠板實(shí)現(xiàn)軟連接，具有平地仿形功能；平地機(jī)構(gòu)中設(shè)計(jì)有大、小弓齒，可將稻根等雜草茬埋入泥中，提高整地質(zhì)量；研究設(shè)計(jì)的快速連接架總成,安裝在機(jī)具懸掛架上，架駛員一人即可完成拖拉機(jī)與機(jī)具的聯(lián)接工作，且準(zhǔn)確、快速、操作簡(jiǎn)單省力、安全可靠。

該機(jī)是為66.15 kW(90馬力)以上四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)配套設(shè)計(jì)的水田整地機(jī)具，其工作幅寬大、作業(yè)效率高，通過(guò)生產(chǎn)作業(yè)可知，在泡好的水田原茬地中，作業(yè)一次即可完成耕、耙、碎、攪漿、埋茬和平地等水田整地復(fù)式作業(yè)，其作業(yè)質(zhì)量達(dá)到機(jī)械插秧對(duì)水田整地的標(biāo)準(zhǔn)，具有節(jié)本、增效、低碳、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。