1ZF—180型秸秆培肥整地机的设计

　　摘要：为改善国内常用秸秆还田机具功能单一的情况，研制出1ZF-180型秸秆培肥整地机具。该机具能够实现秸秆掩埋以及原有垄台和垄沟的交替更换，一次进地完成垄台深松、灭茬、旋耕、起垄秸秆掩埋、镇压多项作业。

　　关键词：整地机；秸秆掩埋；设计；松土铲；镇压装置

　　中图分类号：X文献标识码：A文章编号：1674-1161（2014）09-0032-03

　　目前，秸秆焚烧造成的环境污染严重，导致雾霾加重，严重影响人们的身心健康，因此探索生物秸秆的合理利用意义重大。秸秆机械还田是农田作业的一项内容，能大批量处理剩余秸秆，避免因焚烧带来的环境污染问题，且培肥效果显著。秸秆机械还田技术在增加土壤有机质含量的同时，可有效改善土壤结构，达到作物的稳产和增产的目的，实现农业的可持续发展。

　　为提高生物秸秆的还田效果，在充分调查研究的基础上，辽宁省农业机械化研究所研制成功了1ZF-180型秸秆培肥整地机。该机可在满足农艺需求的同时，解决秸秆焚烧问题，经济效益、社会效益和生态效益显著。

　　11ZF-180型秸秆培肥整地机工作机理

　　1ZF-180型秸秆培肥整地机是一种可实现垄台深松、灭茬、旋耕、起垄、秸秆掩埋培肥、镇压的专用整地机具，能够实现秸秆的掩埋以及原有垄台和垄沟的交替更换。垄型更改示意图见图1。

　　该机作业时，破茬深松铲在不翻转土壤的条件下，疏松土壤、打破犁底层。同时拖拉机输出轴传递的动力，经万向节传动轴传递给主变速箱一轴，由一轴锥齿轮带动二轴锥齿轮变速后驱动二轴同步转动，并通过圆柱齿轮传至灭茬刀轴，灭茬刀粉碎作物根茬和秸秆，并将其向抛送后侧方；灭茬刀轴后为旋耕整地刀轴，有来旋耕灭茬处理后的土壤；旋耕整地装置后为起垄镇压装置，将原垄台处理后的土壤翻到两侧，土壤被翻区域形成垄沟，原垄沟变成垄台；同时，两侧呈对称分布的起垄刮板在垄面刮土板和镇压辊的共同配合下，形成梯形垄床，并对垄床进行镇压。

　　21ZF-180型秸秆培肥整地机结构设计

　　该机以机架为结构基础，主要由悬挂机构、变速箱体、深松铲、灭茬秸秆粉碎装置、旋耕土壤装置、秸秆起垄掩埋装置、镇压装置等组成，结构简图见图2。

　　深松铲固定在机架最前端，镇压装置置于机架的后端，在深松铲和镇压装置之间的机架下方依次设置灭茬装置、旋耕土壤装置和起垄秸秆掩埋装置。变速箱体置于机架上，分别通过变速箱连接灭茬装置和旋耕土壤装置。灭茬装置、旋耕土壤装置和秸秆起垄掩埋装置在一条直线上，工作时置于垄台位置，实现原有垄台及垄沟的更替变化。整机的动力通过万向节与拖拉机动力输出轴和变速箱体连接。

　　2.1变速箱

　　箱体采用HT200灰铸铁材料制造。箱内有一副改变传动方向和传动速比的锥齿轮，其负荷较大且受冲击。变速箱的作用为：一是改变动力传动方向；二是保证灭茬轴和旋耕轴的转速满足要求，且在满足要求的情况下，尽可能减少传动链。

　　齿轮的材质和热处理按标准《JB/T6678-2001》中4.3.2项的有关规定进行。

　　2.2松土铲

　　深松工作部件在不翻转土壤的条件下，疏松土壤，打破犁底层，加深耕作层，从而达到调节土壤的三项（固、液、气态）比、改善土壤结构、减少土壤侵蚀、提高储水保墒的目的。凿形深松铲的结构见图3。

　　深松铲采用65Mn钢制造，刃部应进行热处理。淬火区宽度20～30mm，硬度为HRC48-56。深松铲柄采用不低于GB/T700规定的Q275制造。

　　2.3灭茬粉碎装置和旋耕碎土装置

　　灭茬秸秆粉碎装置由灭茬刀轴、刀座、粉碎刀、罩板等组成。旋耕土壤装置由旋耕刀轴、刀座、粉碎刀、罩板组成。通过灭茬刀的高速旋转，对作物的残茬和根茬进行处理，切碎后留在土壤中，以提高土壤有机质含量，达到培肥地力的目的。根茬粉碎还田可以起到增加土壤有机质、疏松土壤、容纳雨水、保土保肥及消灭浅土层越冬病虫的作用。

　　试验表明，旋耕整地的作业深度为10～16cm时，具有碎土充分、耕后地表平整、利于播种作业等优势。

　　2.3.1刀轴刀轴由厚壁钢管制成，其上焊有刀座。整机共有2个刀轴，分别固定灭茬刀和旋耕刀。为保证作业时机具运转平稳，组装后的甩刀应运转灵活，并进行动平衡试验。

　　2.3.2灭茬刀片及旋耕刀片排列灭茬刀片和旋耕刀片在刀辊上的排列如图4所示。刀片在刀辊上的排列合理，有利于提高作业质量，改善除茬、旋耕机具的动力特性，从而提高除茬率和碎土率，且能确保刀轴受力均匀。除茬部件和旋耕部分采用分段式排列。垄台部分安装粉碎刀，其余部分不安装粉碎刀。

　　选用65Mn合金钢作为灭茬、旋耕的刀片材料。通过对65Mn合金钢采用等温热处理，显著提高了刀片的耐磨性和抗冲击性指标。

　　2.4起垄秸秆掩埋装置

　　起垄掩埋秸秆是研究的重点内容，通过更换垄沟和垄台满足农艺要求，同时掩埋秸秆，改善土壤环境，增加有机质含量。