1LX-525中型五鏵旋耕犁的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究

劉獻(xiàn)東

一、項(xiàng)目研究的目的和意義

在20世紀(jì)90年代，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，大中型拖拉機(jī)發(fā)展迅速，而農(nóng)村大批勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移致使農(nóng)村勞動(dòng)力緊張。因此，快速、高效、省工的大中型拖拉機(jī)旋耕（深度為8～16 cm）作業(yè)迅速發(fā)展，其作業(yè)面積占我市耕地面積95%以上，在我市很少能看到鏵式犁耕地作業(yè)。土壤是農(nóng)作物生長(zhǎng)、發(fā)育的基礎(chǔ)，是制約糧食增產(chǎn)的重要因素之一。年復(fù)一年的淺耕、旋耕與機(jī)組碾壓、人畜踩踏，造成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，耕作層變淺，犁底層變厚變硬，密度變大，孔隙度變低，透水性變差，阻礙了土壤上下水氣的貫通和天然降水的貯存。特別是連年的旋耕作業(yè)，導(dǎo)致土壤中蚯蚓等生物的大量減少甚至絕跡，土壤毛細(xì)管遭到破壞，土壤水分輸送能力變差，致使地表徑流現(xiàn)象嚴(yán)重，土壤蓄水保墑能力明顯不足，勢(shì)必影響現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的糧食增產(chǎn)。

目前使用的旋耕機(jī)還存在著以下問(wèn)題：

1.耕深波動(dòng)大。大多數(shù)旋耕機(jī)耕深不到16 cm，35%的作業(yè)地塊耕深不足10 cm。由于地塊多年連續(xù)旋耕，已經(jīng)形成了堅(jiān)硬的犁底層，致使耕層越來(lái)越淺，影響作物根系生長(zhǎng)，造成減產(chǎn)。

2.耕作機(jī)械安全性能較差。據(jù)農(nóng)機(jī)監(jiān)理部門(mén)統(tǒng)計(jì)，2008年以來(lái)，河南省的耕作機(jī)具事故多達(dá)300起，對(duì)農(nóng)機(jī)操作人員和種植戶(hù)的安全造成了嚴(yán)重威脅。

3.可靠性較差。國(guó)產(chǎn)旋耕機(jī)平均無(wú)故障使用時(shí)間為370 h左右，僅為國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的2/3。

針對(duì)以上缺陷，課題組通過(guò)大量的調(diào)查研究，反復(fù)論證，確定設(shè)計(jì)一臺(tái)全新復(fù)式中型旋耕犁，能夠減少拖拉機(jī)的進(jìn)田次數(shù)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全、機(jī)動(dòng)性和操作靈活等特點(diǎn)。機(jī)組一次下地即可完成土壤耕作、旋耕碎土及合墑平地等多項(xiàng)作業(yè)。對(duì)發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意義重大。

二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1LX-525中型五鏵旋耕犁其總體設(shè)計(jì)為立式聯(lián)接結(jié)構(gòu)，由三角形犁架、動(dòng)力輸出包、雙排滾子鏈傳動(dòng)組、鏈傳動(dòng)組防塵密封罩、碎土型犁體、旋刀式碎土器、合墑器及限深輪等零部件組成。其結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點(diǎn)：一是每個(gè)犁體側(cè)后方加裝有旋刀式碎土器，碎土器動(dòng)力傳遞端的另一側(cè)焊接一段厚壁無(wú)縫鋼管，管壁外側(cè)焊有六個(gè)刀座，在整段鋼管外表面交錯(cuò)排列，在同一平面裝有相同的彎刀，裝配時(shí)確保左右彎刀刃口切土，以達(dá)到碎土之目的。二是創(chuàng)新設(shè)計(jì)了動(dòng)力輸出包，它是由動(dòng)力輸入軸、一副弧形錐齒輪、動(dòng)力輸出軸、變速箱體等零部件組成。動(dòng)力輸入軸通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸連接，通過(guò)一副弧形錐齒輪將動(dòng)力傳遞到動(dòng)力輸出包的動(dòng)力輸出軸，以驅(qū)動(dòng)雙排滾子鏈傳動(dòng)組正常轉(zhuǎn)動(dòng)。三是動(dòng)力傳遞設(shè)計(jì)為雙排滾子鏈傳動(dòng)組，它是由主傳動(dòng)鏈輪、鏈條、張緊輪、副傳動(dòng)鏈輪等組成。動(dòng)力輸出包的動(dòng)力輸出軸上端安裝主傳動(dòng)鏈輪，通過(guò)雙排滾子鏈條將動(dòng)力傳遞到副斜梁斜前方安裝第一級(jí)碎土器軸端的副傳動(dòng)鏈輪，以驅(qū)動(dòng)該碎土器轉(zhuǎn)動(dòng)，與副傳動(dòng)鏈輪相鄰安裝的另一個(gè)鏈輪，作為主動(dòng)鏈輪由鏈條將動(dòng)力逐級(jí)向相鄰斜后方的碎土器傳遞，直到動(dòng)力傳遞最后一級(jí)碎土器為止。在每副鏈條中間位置裝有彈力可調(diào)張緊輪總成，以保證雙排滾子鏈傳動(dòng)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)。四是旋刀式碎土器的刀軸設(shè)計(jì)為單懸臂結(jié)構(gòu)，與安裝犁體對(duì)應(yīng)的側(cè)梁位置采用線切割機(jī)床切割碎土器單懸臂軸套孔,以焊接高精度定位的旋刀式碎土器軸套，此位置安裝碎土器刀軸。五是機(jī)具右后側(cè)聯(lián)接平地合墑器，其工作部件是十一個(gè)球面圓盤(pán)，正常作業(yè)時(shí)，合墑器起碎土平地作用，并將部分表土送到右后方，形成土埂，逐漸將土埂填入犁溝。

1LX-525中型五鏵旋耕犁主要技術(shù)指標(biāo)：

外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高):3500 mm×2000 mm×1185 mm；

整機(jī)重量：705 kg；

單犁體耕幅：250 mm；

植被覆蓋率：≥85%；

穩(wěn)定性系數(shù)：≥90%；

總耕幅：1250 mm；

耕深：21～27 cm；

表面碎土深度：15～21 cm；

生產(chǎn)率：0.6～0.9 hm2/h；

油耗：27～33 kg/hm2（1.8～2.2 kg/畝）；

配套動(dòng)力：58.8～66.2 kW。

三、 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)總體設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想，對(duì)1LX-525中型五鏵旋耕犁進(jìn)行六個(gè)耕季的試制和改進(jìn)，2013年9月對(duì)該樣機(jī)與傳統(tǒng)的1L-525中型五鏵犁和1GKN-125型旋耕機(jī)進(jìn)行了秋季農(nóng)田對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：

1. 該機(jī)質(zhì)量較輕，其質(zhì)量與傳統(tǒng)的兩個(gè)機(jī)具質(zhì)量之和相差95 kg；

2. 效率高，高出傳統(tǒng)機(jī)具0.4～0.6 hm2/h(6～9 畝/h);

3. 油耗低，較傳統(tǒng)機(jī)具平均節(jié)油25.5 kg/hm2（1.7 kg/畝）；

4. 纏草及掛草極少，平均每畝纏草掛草僅為傳統(tǒng)機(jī)具的1/10；

5. 秸稈或雜草切斷效果好，切斷率較傳統(tǒng)機(jī)具提高60%；

6. 該機(jī)具一次農(nóng)田作業(yè)可完成土壤耕作、旋耕碎土及合墑平地等多項(xiàng)作業(yè)，作業(yè)后地表平整，不需要任何整理即可滿(mǎn)足下季作物的播種要求；

7. 該機(jī)較傳統(tǒng)機(jī)具相比，減輕對(duì)土壤的壓實(shí)。

該機(jī)具與國(guó)內(nèi)同類(lèi)機(jī)型相比，整機(jī)性能達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，2008年6月25日獲得國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利，2013年12月29日通過(guò)了河南省科學(xué)技術(shù)成果鑒定。

四、效益分析

1社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益

該機(jī)具一次下田即可完成土壤耕作、旋耕碎土及合墑平地等多項(xiàng)作業(yè)。減少了機(jī)具進(jìn)地次數(shù)，減輕對(duì)土壤的壓實(shí)，減少后端農(nóng)事的投入，具有良好的社會(huì)效益。

機(jī)手購(gòu)買(mǎi)旋耕犁需要1.5萬(wàn)元，作業(yè)效率按9畝/h計(jì)算，作業(yè)收費(fèi)70元/畝，則機(jī)手每小時(shí)收入可達(dá)630元，扣除燃油費(fèi)、人員工資150元，機(jī)手只需30多小時(shí)作業(yè)，即可收回購(gòu)機(jī)成本；該機(jī)具的生產(chǎn)、銷(xiāo)售成本約為12 000元，售價(jià)為15 000元，每臺(tái)利潤(rùn)約為3000元。廠家的年產(chǎn)銷(xiāo)量按照1000臺(tái)計(jì)算，年利潤(rùn)可達(dá)300萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

2環(huán)境效益

該機(jī)具為耕整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)械，節(jié)約燃油非常明顯。根據(jù)BP中國(guó)-碳排放計(jì)算器提供的資料，1 L的柴油完全燃燒后，可排出2.63 kg的CO2，依次推算每臺(tái)旋耕犁一年耕作1000畝，可節(jié)省柴油1700 L，可減排CO24471 kg，環(huán)保效益顯著。

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