可折疊雙輥施肥旋耕機的研究設計

德州學院機電工程學院 陳亞峰 李彩霞 茍俊喆 王晨陽 葛興宴 閆錫超

目前農業旋耕作業技術中，由于大部分橫軸旋耕機均為單一刀輥，一次旋耕作業完成后，土壤破碎率較低，無法達到農作物對土壤疏松度的要求，仍需進行二次作業，提高土壤疏松度。二次旋耕作業后，雖然土壤破碎率已經提高，但是大大降低了工作效率。在旋耕作業中，旋耕作業前需要對土壤表面進行施肥，而傳統旋耕機在進行旋耕作業時，無法同時完成施肥作業，仍需人工施肥。針對上述情況，設計了一款可折疊雙輥施肥旋耕機，該機進行一次旋耕作業時土壤破碎率較高，可以滿足農作物對土壤疏松度的需求，從而提高旋耕效率；在進行旋耕作業的同時，旋耕機自帶可折疊施肥裝置，根據耕幅的大小進行施肥作業，無須人工作業，使施肥更加均勻，大大降低了勞動強度，更好地保證了旋耕作業質量。

1 總體結構及動力傳遞方案

可折疊雙輥施肥旋耕機主要由機架，傳動系統，液壓折疊系統，施肥裝置，前、后旋耕輥，土壤刮平托板，鎮壓輪等組成，其整機結構示意圖如圖1。

該機動力傳遞方案：操縱拖拉機駕駛室操縱桿，使液壓系統帶動液壓缸伸縮，液壓缸無桿腔進油，有桿腔出油，使折疊狀態的旋耕機展開作業。與此同時，由動力輸出軸輸出動力，此動力經萬向聯軸器、中間齒輪箱、兩端牙嵌離合器，驅動所有刀輥旋轉。旋耕機刀軸達到正常工作轉速旋轉后，由拖拉機自帶升降系統將旋耕機落下，刀具接觸土壤后開始進行旋耕作業，此時鎮壓輪已接觸地面，機組前進帶動鎮壓輪旋轉，并通過鏈條將運動傳輸給撥肥輥子，從而實現將施肥料斗中的肥料傳送到施肥管道，完成肥料的播撒與土壤平整。

圖1 整機結構示意圖

1.1 配套拖拉機參數

可折疊雙輥施肥旋耕機配套拖拉機選用110馬力以上的柴油機，基于作為市場上較為成熟的機型，其運行穩定的特性能夠滿足該旋耕機在多種工作要求下的動力要求。

1.2 機架結構

機架為框架式結構，所以可折疊雙輥施肥旋耕機整體結構剛性較大。機架是旋耕機的骨架，主要由前梁、后梁、左右主梁、齒輪箱及左右擋板組成，并在其上方設有標準三點懸掛架，下方安裝有前后刀軸。由于標準懸掛架在國產農機中應用最為廣泛，此旋耕機為了滿足農業拖拉機對旋耕機的通用性以及結構剛性，仍然采用標準懸掛架與拖拉機的聯接，以實現與拖拉機配套作業。

1.3 施肥裝置

施肥料斗由厚度為2mm的鋼板鈑金彎制而成漏斗狀，并在施肥料斗下方打出直徑為6mm的圓孔來和施肥管道進行聯接，實現肥料的傳輸。施肥料斗分為左側施肥料斗、中間施肥料斗、右側施肥料斗三部分，為了實現施肥料斗的折疊，這三部分呈“品字形”分別焊接在機架上方。

施肥管道由直徑為6mm的pvc塑料管制成，分為頂部、中部、底部三部分。其頂部與施肥料斗通過鉚接進行聯接，中部與頂部、底部通過120度管子接頭、150度管子接頭膠接，施肥管道底部穿過旋耕機機架上的預設孔且采用鉚接實現施肥管道與機架之間的固定。

1.4 前、后旋耕輥

前、后旋耕刀輥均由4mm厚度的鋼管制作而成，并在刀軸上方按照螺旋線焊接有刀架，刀架上方打有與刀具安裝孔大小一致的通孔，以實現與刀具的聯接（由普通螺栓與螺母配合實現聯接，并增設有彈簧墊圈以達到摩擦防松的效果），中間刀輥與兩端刀輥中間設有牙嵌式離合器，旋耕機折疊時，中間兩刀輥與兩端刀輥進行結合與分離，以實現折疊。

2 工作原理

可折疊雙輥施肥旋耕機的工作原理為：在機組不斷前進過程中，刀片就不斷地接觸土壤表面并繼續切土使未耕地松碎，肥料不斷從施肥管道流出實現施肥。同時，刀具接觸土壤后開始進行旋耕作業，并將切下的土塊拋向后旋耕刀輥，再由后耕刀輥重復進行后旋耕刀輥的工作。通過兩個刀輥進行粉碎后，土塊撞擊罩殼和土壤刮平拖板，未被完全破碎的小土塊又被進一步擊碎并落到地面，由拖板拖平。由此看來可折疊雙輥施肥旋耕機的切碎能力強，土壤破碎率高，進行一次旋耕就可以達到良好的破碎效果。施肥與旋耕作業完成，切斷拖拉機與旋耕機的動力聯接，等待旋耕機刀輥旋轉自然停止后，操縱拖拉機駕駛室操縱桿，使拖拉機液壓系統帶動兩側液壓缸伸縮，使展開狀態的旋耕機折疊至初始狀態。拖拉機自帶升降系統將旋耕機升起，完成一次田地施肥、旋耕作業。旋耕機也可以單側展開與折疊，當拖拉機液壓系統只控制左側液壓缸動力輸出，切斷右側液壓缸動力輸出時，左側施肥、旋耕作業組實現展開與折疊，完成靠左側田地的施肥、旋耕作業。同理，當拖拉機液壓系統只控制右側液壓缸動力輸出，切斷左側液壓缸動力輸出時，右側施肥、旋耕作業組實現展開與折疊，完成靠右側田地的施肥、旋耕作業。

3 總結

可折疊雙輥施肥旋耕機有較強的碎土能力，一次作業即能使土壤細碎，土肥摻和均勻，地面平整，達到旱地播種或水田栽插的要求，有利于爭取農時，提高工效，并能充分利用拖拉機的功率。此旋耕機通過液壓系統驅動旋耕機不同的液壓缸，可以實現2.4m、3.2m、4m三種不同耕幅的旋耕作業，提高工作效率，減少功率消耗?？烧郫B雙輥施肥旋耕機的耕深可達20～25cm，既可用于水稻田和蔬菜地，也可用于開墾灌木地、沼澤地和草荒地，具有較廣的應用前景。