稻田筑埂機的研究設計

[摘 要] " 稻田筑埂是水稻生產整地階段中的重要環節。本文根據生產實際，為了減輕勞動強度，提高生產效率，闡述了一種懸掛式稻田筑埂機，對其結構和原理進行了介紹。筑埂機主體由機架、變速箱、推壓活塞、成型模等部件組成。筑埂機采用推土鏟進行取土，在推壓活塞與成型模的作用下形成規則形狀橫斷面的連續土埂。實現一機解決取土和筑埂，并解決了筑埂質量參差不齊的問題。本機器設計新穎、結構簡單、實用性強、操作方便。

[關鍵詞] 稻田整地 " "筑埂機 " "技術參數 " "研究設計 " "懸掛式

[中圖分類號] S23 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 （2015）04-0213-02

隨著我國農業的快速發展以及大量農民工進城務工，農村勞動力緊張的問題更顯突出。因此，實現水稻生產全程機械化更為迫切。稻田筑埂是水稻生產整地階段的重要內容，筑埂的質量直接影響到后續的田間管理和水稻產量。古老的筑埂方法是采用人工的方法，勞動強度大，效率低下，筑埂質量參差不齊。目前，部分水稻種植區采用機械的方法代替人工方法筑埂，筑埂機的形式以及工作原理也多種多樣，經過生產實踐的檢驗，目前市場上的筑埂機都存在這樣或那樣的問題，筑埂效果不是很理想，比如機器結構比較復雜、機器造價成本較高、筑埂不夠堅實、筑埂時機器產生堆土現象、筑埂形狀不規則等等。因此有必要對目前市場上的筑埂機進行改進或者研制出新機型，使筑埂機的筑埂質量達到種植水稻的農藝要求。

1 " 設計思路和技術難點

1.1 " 設計思路

1.1.1筑埂機采用不小于70馬力的輪式拖拉機做動力，筑埂機通過機架與拖拉機三點懸掛連接。

1.1.2筑埂機運輸時懸掛在拖拉機后方，工作時，通過控制拖拉機的液壓懸掛，調節機器的高低，達到理想的筑埂效果。

1.1.3為了形成凸起的土埂，必須有取土的裝置。

1.1.4為了達到水稻種植的農藝要求，必須將取土裝置收集的土壤壓實，并形成一定形狀的連續土埂。

1.1.5設計的筑埂機應結構簡易、操作方便、工作可靠、筑埂質量合格、效率高、整機造價低廉等優點。

1.2 " 技術難點

1.2.1采用推土鏟的方式進行取土，推土鏟的功能是把土壤聚集到機器的中央。推土鏟的橫向取土寬度可調節，推土鏟的取土深度可調節，以便取土達到筑出合格土埂的要求。

1.2.2在推壓活塞和成型模的共同作用下將土壤形成堅實的土埂。推壓活塞的作用是將推土鏟收集到機器中央的土壤推入成型模并進行壓實，成型模的作用是保證形成連續規則外形的土埂。并且成型模以及推壓活塞的前端設計成可拆卸結構，以便滿足筑出不同規格尺寸的土埂。

2 " 結構及工作原理

2.1 " 整機結構

圖1 稻田筑埂機整機結構示意圖

1.輪式拖拉機2.液壓懸掛機構3.萬向節聯軸器4.變速箱5.曲柄轉盤6.機架7.推土鏟8.推壓活塞9.成型模

稻田筑埂機是一種專門用在稻田筑埂的農業機具，主要由機架、推土鏟、變速箱、推壓活塞、成型模等組成。其中推土鏟、推壓活塞以及成型模是最主要的工作部件。結構如圖1所示。

2.2 " 工作原理

機架上從前向后依次安裝萬向節、變速箱、傘齒輪、曲柄轉盤、推壓活塞，推土鏟以及成型模，其中推土鏟、推壓活塞、成型模是該機的主要工作部件。

稻田筑埂機由不小于70馬力的輪式拖拉機做動力，筑埂機通過機架與拖拉機三點懸掛連接，工作時，筑埂機的動力由拖拉機的后動力輸出軸來提供，通過萬向節聯軸器與變速箱連接，經過變速箱的減速和換向，然后通過傘齒輪與將動力傳遞到曲柄轉盤，曲柄轉盤帶動推壓活塞做與拖拉機前進方向平行的往復直線運動。

筑埂機筑埂一般要經過2道工序：集土和推壓筑埂。根據筑埂工序來設計集土裝置和成型裝置。這兩個裝置必須安裝在機架上，根據工序要求，集土裝置在前，成型裝置在后。筑埂機工作時，推土鏟裝置將土聚集到機器的中央，然后在推壓活塞的作用下，將土推入成型模內，在推壓活塞和成型模的共同作用下，形成規則外形的堅實土埂。此外，根據田地土壤狀況的不同，推土鏟的橫向取土寬度以及取土深度設計成可調節，通過調節取土寬度和深度，來滿足筑出合格土埂的用土量;同時，根據不同農戶需求，可通過更換成型模的大小以及推壓活塞的前端，來筑出橫截面尺寸不同的土埂。

2.3 " 主要技術參數

配套動力：不小于70馬力輪式拖拉機

作業速度：1000-2000米/小時

筑埂規格：上寬300毫米 "下寬700毫米 "高350毫米

作業條件：土壤含水率（最佳）30%-70%

動力轉數：540-720轉/分

3 " 主要部件及參數的確定

3.1 " 推壓活塞的設計

推壓活塞是筑埂機的主要部件，主要由前側板、后側板、平鏟、推桿等組成。其結構如圖2所示。平鏟的功能主要是鏟平成型模前方的地面，形成水平面，為活塞往復運動以及成型模形成土埂做前期準備工作。后側板設計成向外的坡度形狀，是為了把平鏟掘起的土壤分向兩邊，前側板設計成向內的坡度形狀，是為了把土壤向推板中間集聚，以便把更多的土壤推入成型模內。

圖2 推壓活塞

3.2 " 推土鏟橫向取土寬度以及挖掘深度之間關系的確定

假設自然狀態下的土壤密度是ρ，筑出土埂的密度是自然狀態下土壤密度的1.5倍，土埂的長度是L，土埂的橫截面是等邊梯形，土埂上寬300毫米，土埂下寬700毫米，土埂高度350毫米。

則土埂質量是m= " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " =262500×L×ρ。

因為土埂的土壤來源是推土鏟收集的成型模兩邊的土壤，設定推土鏟挖掘深度為h，推土鏟橫向取土寬度是b，則推土鏟前進距離L時取土的質量是m=2×b×L×h×ρ

根據土壤質量相等原理可得出：2×b×L×h×ρ=262500×L×ρ即b×h=131250。這樣就可以根據土壤的狀況來確定挖掘深度，當土壤堅硬時，這時就應適當減小挖掘深度，增加推土鏟的橫向取土寬度，增加的寬度可由上面公式計算得出。

3.3 " 拖拉機行駛速度的確定

如果拖拉機行駛過慢，會降低筑埂的效率;如果拖拉機行駛速度過快，會使筑出的土埂不夠堅實，甚至造成機器拖土的現象。因此拖拉機應選擇適當的行駛速度，才能保證筑埂效率以及筑埂質量。

設定筑埂機曲柄轉盤轉動半徑是R米，曲柄轉盤轉數是n轉/分。假設曲柄轉盤轉動一圈的時間內筑埂機恰好前進了2R的距離，在實際工作中，推壓活塞通過一個往復行程是不可能把推土鏟前進2R距離時集聚的土壤全部推入成型模內的，因此機器的前進速度必須小于120Rn，當行駛速度大于這個值時，筑埂機就會產生拖土現象。其中R的尺寸可以通過實際測量得出，而曲柄轉盤轉數可通過轉速表測定得出，因此便可計算出筑埂機工作時最快的行駛速度。

以上從理論上敘述分析了稻田筑埂機的設計思路以及工作原理，理論上的完美還需實踐的檢驗，因此必須理論和實踐相結合，通過制造樣機，實踐操作筑埂，在實踐中檢驗可行性，發現問題，然后解決問題，從而完善機器，達到最佳的工作效果。

4 " 應用前景

水稻是主要的糧食作物之一，尤其是近些年來，受市場環境的影響，種植水稻的經濟效益明顯突出，因此水稻種植面積有逐年增加的趨勢。傳統筑埂方法是靠人工，勞動強度大，效率低。目前，市場上現有的各種稻田筑埂機存在結構復雜、造價高、適應性差、筑埂效果不理想等缺陷，因此沒有得到大量推廣應用。本文設計的稻田筑埂機正是順應了市場需求，整機結構簡單、操作方便、適應性強等優點，一般機械廠都可以生產制造，具有廣闊的應用市場。