1ZD—1200型自走多功能復式農田作業機的設計

包錫波

摘要：針對本溪具農田地塊小的特點，設計一種適合在山區小地塊作業的多功能機具。介紹復式農田作業機的設計思路、總體結構、技術參數及性能特點，測算其經濟效益，為山區農業生產提供實用機具。

關鍵詞：農田作業；多功能；起壟；打藥；除草

中圖分類號：S224.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）11-0030-03

本溪縣位于遼寧東部山區，素有“八山一水一分田”的說法，農田大多為小地塊。因此，在本溪縣擁有的9 400余臺拖拉機中，11.0～14.71 kW的小型手扶拖拉機多達7 000余臺。然而部分手扶拖拉機的安全性、可操作性已經不能滿足生產需求。為此，設計一種易操作、可靠性較強的復式農田作業機具——1ZD-1200型自走多功能復式農田作業機（以下簡稱“農田作業機”），更換不同的工作部件，可完成滅茬碎土、起壟、打藥、除草等農田作業，實現一機多用，旨在為山區農業生產提供實用作業機具。

1 農田作業機總體設計

1.1 設計思路及方案

農田作業機的設計思路為：自走多功能復式農田作業機要靈活、安全、操作可靠、勞動強度低；工作部件的幾何尺寸精確合理，減少動力消耗，確保機組在最經濟狀態下運行。

根據設計思路確定的設計方案為：以11.0～14.71 kW柴油機做動力，可完成滅茬、起壟、旋耕打藥、播種施肥等農田作業；起壟行數為2行；打藥作業為6行（噴幅3 600 mm）；起壟的工作部件犁鏵采用ADI材料，滅茬刀片采用15錳鋼鍛造而成；根據本溪地區的耕層構造和農藝要求，確定滅茬深度為80～100 mm，起壟深度為150～170 mm；為操作方便和保證作業質量，采用液壓動力提升機具；滅茬碎土采用限深輪調整耕深，鏵尖入土角為3～5°；播種器采用外勺輪式；藥液泵采用柱塞式；種覆土器采用滾動鎮壓覆土方式，確保在秸稈粉碎還田地塊的通過性。

1.2 機具結構

該機主要由機架、操作機構、傳動機構、動力裝置、行走裝置、液壓系統、滅茬機構、起壟裝置、播種施肥機構、打藥機構等組成，具體結構詳見圖1。

2 滅茬機構的設計

滅茬機構機構由離合器總成、減速機、旋轉刀棍、防護罩、提升裝置、連接裝置和限深輪等組成。通過連接裝置與行走裝置相連，利用液壓系統完成機具起落。離合器總成安裝在動力輸出軸與變速箱之間，通過操縱手柄接合或切斷動力。變速箱安放在機具的中央位置，內有齒輪傳遞動力，可實現一級變速，并改變動力輸出軸的旋轉方向。

最終工作部件—2個旋轉刀輥安裝在變速箱的兩個半軸上，左右對稱。每個旋轉刀輥上安裝16把刀片；旋轉刀輥上設有防護罩，既可碎土又可防止沙石和碎土飛揚。耕深依靠液壓提升拉桿長度變化及限深輪調整。

2.1 旋轉刀輥轉速

旋轉刀輥是滅茬機的最終工作部件，其轉速直接影響機具性能。轉速過高，則扭矩小、功率消耗大，且有打滑和刀片不入土現象；轉速過小，則影響滅茬粉碎效果和生產率。

經過理論計算及田間試驗，采用類比法確定轉速范圍為300～350 r/min，設計時轉速取350 r/min。

2.2 離合器結構

機具作業過程中，要求離合器連接的主動和被動2軸可方便結合或分離，以適應時而運轉時而停止的需要。離合器與三角皮帶輪設計成一體，為牙嵌式離合器，手動結合分離。離合器可傳遞較大扭矩，且接合容易。

主動軸與被動軸有同軸度要求，但受制造、裝配及工作零部件變形的影響，無法保證2軸嚴格對中，即存在同軸度偏差，出現軸向偏移、徑向偏移及角度偏移。因此在設計上采用主動軸與離合器牙嵌爪車削成一個整體的工藝，確保同軸度，接合狀態靠彈簧推動自動回位。其主動牙嵌和被動牙嵌均采用20cr，熱處理滲碳HRC50-58。

3 農田作業機主要技術參數

農田作業機的主要技術參數見表1。

4 農業作業機的性能特點

1） 該機主要用于小地塊作業，也可用于坡地作業，機組作業時行走平穩。

2） 配置滅茬旋耕刀輥，依靠滑轉剖切土壤，達到滅茬和疏松土壤的目的；配置起壟犁，可完成起壟作業；配置播種施肥裝置，可進行播種玉米、大豆等作業；配置打藥裝置，可進行大田、果園藥劑除草殺蟲作業。

3） 應用旋耕機設計原理，以小型柴油機為配套動力，利用皮帶傳動、齒輪傳動、鏈傳動及液壓傳動，靠齒輪嚙合將動力傳給旋轉刀輥，完成滅茬、疏松土壤作業；利用全液壓調整起壟中耕鏵的耕深；播種施肥采用牽引式；打藥采用背負式。

4） 配置外勺輪式播種施肥機，可在耕整后的土壤上進行精量播種側深施肥作業。

5 農業作業機經濟效益分析

5.1 成本核算

建產廠房2 600 m2、結構廠房2 600 m2、裝機廠房4 000 m2，購建加工設備50臺套及測量設備20臺，主要進行機械性能檢測、樣機適應性試驗、可靠性試驗、部件性能測試等，這些固定資產的折舊費用為400元。農田作業機的生產成本為16 226元（各部件的生產成本詳見表2），管理和財務費用200元，銷售費用800元/臺，則機具的總成本為17 626元/臺。

5.2 銷售收入預測

該機具更換不同工作部件，可進行除茬、起壟、播種、施肥、鎮壓、噴除草劑等作業，銷售價格可定為

22 930元/臺。

1ZD-1200型自走多功能復式農田作業機具有結構緊湊、性能完善、作業效率高、作業質量好等特點，可滿足華北、東北、西北等地小地塊耕作、播種、打藥需求，為小型農業機械，市場需求強大。

按現有廠房、設備、生產能力市場需求測算，可年產2 000臺，則銷售收入為4 580萬元/a，上繳利稅450萬元/a。

5.3 經濟效益分析

由銷售收入預測可知，該設計有利于農機制造企業發展，可實現經濟效益和社會效益雙贏。該產品的研制成功，可為山區、丘陵小地塊的大田玉米、大豆生產提供適用機具，大大減輕勞動強度，降低農業生產成本。

參考文獻

[1] 機械設計手冊編委會.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2] 中國農業機械化科學技術研究院.機械設計手冊[M].北京：中國農業科學技術出版社，2007.

[3] 余海寧，姚麗華，尹健徐，等.模塊式小型多功能農業作業機設計研究[J].中國農機化學報，2013（4）：134-138.

Abstract： One kind of multifunction machine was designed which is suitable for operation in small plot of mountainous area according to the characteristics of small plot in Benxi country. This paper introduced the design ideas， total structure， technical parameters and performance feature of double farmland machine， and calculated the economic benefit， which provided practical machine for agriculture production in mountainous area.

Key words： farmland operation； multifunction； ridging； spray insecticide； weeding