1JH—180Q型剛性秸稈粉碎還田機的研制

屈曉瑋　牛吉朋　王琳琳　楊海鴻

摘 要 介紹了1JH-180Q型剛性秸稈粉碎還田機的主要結構參數的確定，分析了主要工作原理和結構特點，與現有秸稈還田機相比具有機架剛性強、使用壽命長、粉碎效果好等特點。

關鍵詞 秸稈粉碎還田機；剛性機架；刀軸加粗；動平衡

中圖分類號：S224.29 文獻標志碼：A 文章編號：1673-890X（2015）09-005-02

秸稈還田不僅能增加土壤有機質含量，提高土壤肥力，消滅病蟲害，收到增產的效果，還可以解決因焚燒秸稈而造成的環境污染問題， 成為保護環境， 發展生態農業的重要保證，具有良好的社會效益和經濟效益[1]。目前，國內生產的還田機機架大多數為螺栓聯接式，刀軸直徑小，轉動慣量小，定刀數量多為兩排。為了充分發揮秸稈還田機的作用，提高還田機的利用效率，開發研制了1JH-180Q型還田機，它的機架為剛性焊接式，焊接牢固可靠，不易變形，使用壽命長；刀軸直徑增加至203 mm，轉動慣量增大，粉碎效果提高；定刀數量增加至3排，全部是可拆卸式，使用磨損后，易于用戶更換。

1 工作原理及結構特點

1.1 工作原理

秸稈粉碎還田機是由機架、刀軸、變速箱、皮帶傳動系統、張緊輪、萬向節和地輥等部件組成（見圖1）。

還田機在拖拉機的牽引下工作時，直立或者鋪放的秸稈受到高速旋轉刀具的砍切，并在喂入口處負壓的作用下將其吸入機殼內，使秸稈在動刀和定刀的多次砍切、打擊、撕裂、揉搓作用下成碎段和纖維狀，被氣流拋送出去，最后均勻的拋灑到田間[2]。

1.2 結構特點

為防止用戶在農忙季節使用還田機時，由于刀軸高速旋轉引起螺栓松動，導致機架不能正常工作耽誤農時的問題，優化設計后，采取焊接式機架結構。懸掛架和機殼焊接成一體，整機焊接牢固可靠，不易變形，保證了刀軸工作時配合的正確尺寸（見圖2）。

刀片線速度V=2πnR/60（R為刀軸軸管半徑），在還田機輸入轉速和皮帶輪參數規格確定的情況下，R越大，V越大[3]，也就是單位時間內刀片切割秸稈的次數增加，粉碎效果明顯提高。國內大多數秸稈機刀軸軸管直徑為140 mm或者160 mm，而我們設計的直徑為203 mm。在保證不漏耕和不重耕的前提下，橫向上均勻分布刀片密度，刀片受載荷分布合理，刀片使用壽命增長（見圖3）。

刀片排列方式采取“均力免震法[4]”，排列方式如下圖所示（見圖4）。即所有的刀片在刀軸軸向上等間距分布， 而且在刀軸周向上等角分布，并滿足刀軸空載時受力均勻、徑向平衡的基本條件。這個條件稱之為“均力免震假設”。

秸稈還田機刀軸（裝刀片）是焊合件，一般都存在較大的不平衡量，由于刀軸質量大、轉速高，動平衡值的大小直接關系著整機的可靠性和使用壽命。刀軸上裝配好刀片后再進行動平衡實驗，在硬支撐動平衡機上進行雙面校正平衡[5]，單面要求不平衡量小于12 g。嚴格控制不平衡量的大小，有效地保證了整機的使用性能（圖4）。

2 主要技術參數及其確定

2.1 主要技術參數

長×寬×高：1 218 mm×2 089 mm×1 161 mm。配套動力51.6～58.9 kW。連接方式：三點懸掛。前進速度2～5 km/h。拖拉機動力輸出軸轉速720 r/min。刀軸轉速：2 289 r/min。工作幅寬1 800 mm。整機質量650 kg。留茬高度≤8 cm。生產率0.25～0.88 hm2/h。

2.2 解決不同地區不同拖拉機配套問題

由于不同地區種植作物不同，對于玉米、棉花和高粱秸稈，建議首選三片刀（兩Y一直刀）刀軸；對于小麥、水稻秸稈建議用兩片刀（兩Y刀）刀軸。拖拉機品牌不同，動力輸出轉速也不同，但是秸稈還田機有效工作轉速為1 800～2 300 r/min時，秸稈還田機工作性能才能發揮到最好。為了方便用戶選擇合適的機型，提供（表1）供用戶選擇。

當然， 影響還田機工作性能的結構因素還有很多，如動、定刀的間隙及離地高度、機殼內腔的間隙變化等。

3 結論

經過1 a的生產試驗，1JH-180Q秸稈粉碎還田機各項性能指標達到了設計要求，深受用戶喜愛。但是我國幅員廣闊，南北差異較大，各地區的種植結構，耕作制度的農藝要求不同。并且不同作物秸稈的物理性能和機械性能差異也很大，這就決定了我國機械化秸稈技術及配套機具的多樣性[6]。

研究開發能夠達到商品化的一次完成玉米秸稈的切碎和根莖的切碎并使切碎秸稈與土壤混合的復合作業機具是開發方向之一。在北方，小麥、玉米兩熟地區研制機收后麥稻粉碎還田的同時，完成玉米免耕播種的復式作業機具也具有發展前景。解決麥稻兩熟地區聯合收獲機收后的高割茬麥稻秸稈給耕整地和后續作業帶來的難題，研制高密度排列直刀型多支承切碎還田機還有待進一步開發研究。隨著國產73.5 kW拖拉機的開發應用及進口大馬力拖拉機數量的增加，應研制開發與之配套的作業幅寬在2.5～3.5 m的秸稈粉碎還田機。

參考文獻

[1]李寶筏.農業機械學[M].北京市：中國農業出版社，2003：33-35.

[2]中國農業機械化科學研究院.農業機械設計手冊上冊[S].中國農業科學技術出版社，2007：294-300.

[3]毛罕平，陳翠英.秸稈還田機工作機理與參數分析[J].農業工程學報.1995，11（1）：62-66.

[4]涂建平，徐雪紅，夏忠義.秸稈還田機刀片及刀片優化排列的研究[J].農機化研究，2003（2）：102-104.

[5]周仁睦.轉子動平衡原理、方法和標準[M].北京市：化學工業出版社，1992.

[6]丁艷，彭卓敏，夏建林.國內典型秸稈還田技術及機具的比較與分析[J].中國農機化，2010（3）：43-46.

（責任編輯：趙中正）