1BX—5折疊型動(dòng)力旋轉(zhuǎn)耙的設(shè)計(jì)

肖文東

（新疆新研牧神科技有限公司,新疆 烏魯木齊 830013）

0 前言

我國(guó)北方大地塊在作物收獲后，土壤板結(jié)嚴(yán)重，年年不斷的耕作壓實(shí)，使土壤層20～30 cm處已形成堅(jiān)硬的板結(jié)塊，嚴(yán)重影響了耕作土壤的蓄水、保墑及營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)性；據(jù)《超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定》實(shí)施辦法，運(yùn)輸車輛體寬度不得超過3.5 m；因此，為解決大片土地的整地作業(yè)，大大提高工作效率，并能極大滿足鄉(xiāng)間道路運(yùn)輸?shù)耐ㄟ^性及安全性，1BX-5折疊型動(dòng)力旋轉(zhuǎn)耙的研發(fā)設(shè)計(jì)迫在眉睫。

動(dòng)力旋轉(zhuǎn)耙需一次完成碎土、鎮(zhèn)壓、平地等作業(yè)，且不會(huì)將地下深層濕潤(rùn)土壤翻至表層，保護(hù)土壤墑情的同時(shí)形成良好的種床，滿足播種前整地質(zhì)量，達(dá)到“細(xì)、碎、平、直、凈、墑”的農(nóng)藝要求[1～2]。耙刀設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，其形狀和材質(zhì)是機(jī)具耐磨性及抗沖擊性的保障，耙刀轉(zhuǎn)速是碎土效果及效率決定因素，一般旋轉(zhuǎn)耙刀工作轉(zhuǎn)速在60.86～303.31 r/min[3]；旋轉(zhuǎn)耙可通過對(duì)耙齒座間距、耙齒座密封結(jié)構(gòu)及耙齒軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大提升機(jī)具作業(yè)效率及穩(wěn)定性[4]；折疊結(jié)構(gòu)已成熟應(yīng)用于籽粒收獲機(jī)割臺(tái)設(shè)計(jì)中，大型旋轉(zhuǎn)耙可通過自動(dòng)折疊大大提高工作效率與道路運(yùn)輸便利性。

1 總體結(jié)構(gòu)

圖1 1BX-5折疊型動(dòng)力旋轉(zhuǎn)耙

1BX-5折疊型動(dòng)力旋轉(zhuǎn)耙主要由固定單元、折疊單元、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、安全單元等組成。懸掛架通過三點(diǎn)懸掛方式與拖拉機(jī)相掛接，安全卡通過銷軸與其連接，之間連有安全卡油缸及安全卡復(fù)位彈簧，組成固定單元；左、右折疊單元通過旋轉(zhuǎn)耙油缸及旋轉(zhuǎn)銷軸與懸掛架連接，包含左（右）轉(zhuǎn)臂、左（右）耙齒箱組合，轉(zhuǎn)臂含有安全銷，耙齒箱下裝有旋轉(zhuǎn)耙刀，其后連接平土板、鎮(zhèn)壓輥。

主傳動(dòng)軸帶安全離合器輸入端連接拖拉機(jī)后輸出軸，輸出端連主傳動(dòng)箱，主傳動(dòng)箱兩輸出端通過副傳動(dòng)軸連接副傳動(dòng)箱，左右傳動(dòng)箱下各連有8組耙刀座，每個(gè)耙刀座裝配兩個(gè)耙刀；旋轉(zhuǎn)耙油缸為雙作用油缸，連于懸掛架與折疊轉(zhuǎn)臂，通過接頭體與安全卡油缸相通；旋轉(zhuǎn)耙兩側(cè)設(shè)有護(hù)板，中部下端配有分土鏟，其后端裝有道路安全運(yùn)輸?shù)姆垂獍濉?/p>

2 工作原理

（1）機(jī)手在駕駛室通過操作拖拉機(jī)液壓控制系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)耙油缸進(jìn)油開始伸出動(dòng)作，同時(shí)安全卡油缸伸開使安全卡處于打開，逐漸使旋轉(zhuǎn)耙處于展開狀態(tài)。由拖拉機(jī)輸出轉(zhuǎn)速及動(dòng)力，通過主、副傳動(dòng)軸分別傳遞至主、副傳動(dòng)箱，帶動(dòng)立式轉(zhuǎn)子箱體內(nèi)16組耙刀旋轉(zhuǎn)工作。拖拉機(jī)前行中，旋轉(zhuǎn)耙刀既有前進(jìn)速度同時(shí)又進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，撞擊碎土，可達(dá)180 mm深度碎土作業(yè)；后經(jīng)平土板使土塊平整、均勻，再由帶刮泥板的鎮(zhèn)壓輥進(jìn)行土壤的上層鎮(zhèn)壓、破碎及整平地塊作業(yè)；中部耙刀未觸及的作業(yè)區(qū)域，可由分土鏟進(jìn)行分土碎土作業(yè)，兩側(cè)摟土板時(shí)土塊內(nèi)收，可作機(jī)具作業(yè)區(qū)域界定。

（2）土地作業(yè)后上路前，機(jī)手通過液壓操作系統(tǒng)，控制旋轉(zhuǎn)耙油缸回油，同時(shí)安全卡油缸縮回，在安全卡復(fù)位彈簧作用下，安全卡逐漸掛至安全銷處，鎖住旋轉(zhuǎn)耙使其呈安全折疊狀態(tài)，如圖2旋轉(zhuǎn)耙折疊后其寬度及高度均未超拖拉機(jī)，大大增加了道路運(yùn)輸?shù)耐ㄟ^性。

圖2 折疊后動(dòng)力旋轉(zhuǎn)耙

3 主要技術(shù)參數(shù)

展開參數(shù)（長(zhǎng)×寬×高，mm）1 700×5 050×1 495

折疊參數(shù)（長(zhǎng)×寬×高，mm）1 700×2 515×2 548

整機(jī)重量（kg）2 900

作業(yè)幅寬（mm）5 000

配套功率（kW/h） ≥150

作業(yè)速度（km/h） ≤10

純小時(shí)生產(chǎn)率（hm2/h）5

作業(yè)深度（mm）30～180

動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速（r/min）1 000

碎土率（%） ≥85

4 關(guān)鍵技術(shù)

（1）采用折疊型設(shè)計(jì)。把整體拆分為左右兩個(gè)折疊單元，通過液壓折疊方式精確控制兩單元的展開和折疊；兩液壓油缸的相通連接方法很好的實(shí)現(xiàn)了整體的自動(dòng)折疊/展開；安全卡復(fù)位彈簧、安全卡、安全卡油缸及安全銷精巧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使整體機(jī)構(gòu)合理、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)折疊及展開，前后對(duì)比見圖3。

圖3 1BX-5動(dòng)力旋轉(zhuǎn)耙折疊前后對(duì)比

（2）每組耙刀安裝的耙齒座都有自己固定位置，相鄰兩組耙刀之間呈一定角度安裝。站在機(jī)具后向前看，從左到右每組耙刀按照1,2……依次編序，奇數(shù)組均呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，偶數(shù)組呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，相鄰組呈向內(nèi)輸送碎土形式；它不僅有效避免相互間干涉的危險(xiǎn)，同時(shí)最大化提高碎土率，實(shí)現(xiàn)保墑?dòng)绲男Ч浒惭b角度見圖4。

圖4 不同耙刀安裝角度示意圖

（3）壓土輥采用了大直徑滾筒，增加接地面積，同時(shí)減少下沉及轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，大大減少了拖拉機(jī)所需動(dòng)力。滾筒后裝有刮刀片與壓土輥齒牙相互交叉，輕易實(shí)現(xiàn)其表面清潔，確保了地塊的平整度。

2014年完成了1BX—5折疊型動(dòng)力旋轉(zhuǎn)耙樣機(jī)試制，并進(jìn)行了實(shí)地試驗(yàn)。在前茬玉米作物粘土土壤試驗(yàn)田中，機(jī)具運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，運(yùn)轉(zhuǎn)中傳動(dòng)系統(tǒng)無異常聲響，作業(yè)速度為7.8 km/h，碎土率達(dá)92%，地表平整度標(biāo)準(zhǔn)差1 cm，作業(yè)深度120 mm，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。