聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)主要技術(shù)與研究現(xiàn)狀,農(nóng)業(yè)工程論文

聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)主要技術(shù)與研究現(xiàn)在狀況,農(nóng)業(yè)工程論文土壤是農(nóng)作物生長的最基礎(chǔ)條件，機(jī)械耕整地作業(yè)是指使用各種農(nóng)業(yè)機(jī)械對土壤進(jìn)行翻耕、疏松、細(xì)碎、平整和壓實(shí)等處理，以改善土壤的物理性質(zhì)和自然條件，為下一步播種施肥和種子生長提供良好的土壤環(huán)境條件，進(jìn)而到達(dá)提高農(nóng)作物產(chǎn)量的目的[1-6].傳統(tǒng)的機(jī)械耕整農(nóng)田，拖拉機(jī)需要掛接犁、深松鏟、旋耕機(jī)、耙、鎮(zhèn)壓器及起壟機(jī)等不同機(jī)具屢次作業(yè)才能加工出合格的苗床。拖拉機(jī)和機(jī)具進(jìn)地次數(shù)多，對土壤壓實(shí)程度團(tuán)粒構(gòu)造毀壞嚴(yán)重，長期以往會導(dǎo)致土壤肥沃性退化和沙化，農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量逐年降低，且作業(yè)效率低、周期長，不利于搶農(nóng)時(shí)[7-8].隨著大馬力動力機(jī)械的研制、傳統(tǒng)單一整地機(jī)械的逐步淘汰，聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)成為整地機(jī)械發(fā)展的重要方向，機(jī)具能在土壤適宜的條件下只需一次下地作業(yè)即可到達(dá)種子播前整地的要求。美國、加拿大、前蘇聯(lián)及日本等國的農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展起步早，從20世紀(jì)60年代開場研制推廣聯(lián)合整地機(jī)械，現(xiàn)已擁有性能構(gòu)造較成熟的大型聯(lián)合整地機(jī)械。我們國家從20世紀(jì)70年代中期，從國外引進(jìn)并自主研發(fā)聯(lián)合整地機(jī)械，相比國外先進(jìn)的聯(lián)合整地機(jī)具有一定的差距，仍需要長期開發(fā)研制符合我們國家國情的先進(jìn)聯(lián)合整地機(jī)[9-10].因而，了解和把握聯(lián)合整地機(jī)具作業(yè)技術(shù)的主要特點(diǎn)、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)在狀況，以及討論其存在的一些主要問題，對我們國家聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)的研究和推廣具有重要的意義。1聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)主要技術(shù)特點(diǎn)聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)能使土壤構(gòu)成一個(gè)由細(xì)碎土壤構(gòu)成且表層覆蓋有粗土的理想苗床，奠定了種子生長的基礎(chǔ)。一般的聯(lián)合整地機(jī)都有深松部件，可打破板結(jié)層加深耕作層，促進(jìn)作物根系生長，增加植物的抗倒伏和產(chǎn)量[11].與當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用的傳統(tǒng)整地方式方法比擬，聯(lián)合整地機(jī)具有下面主要技術(shù)特點(diǎn)[12-14]:①保衛(wèi)土壤。減少農(nóng)機(jī)具進(jìn)地作業(yè)次數(shù)，進(jìn)而降低拖拉機(jī)對土壤的毀壞，保衛(wèi)土壤中的團(tuán)粒構(gòu)造，降低土壤板結(jié)。②作業(yè)效率提高。有利于搶農(nóng)時(shí)，使整地時(shí)間相對縮短了7~10天，相對增加作物生長周期以及年有效積溫。③節(jié)省油料降低作業(yè)成本。與傳統(tǒng)的翻、耙、壓單項(xiàng)依次作業(yè)工序相比可節(jié)省油料15kg/hm2左右，降低油耗21.7%~40%.減少環(huán)境污染。聯(lián)合整地機(jī)作業(yè)次數(shù)減少，即減少了拖拉機(jī)廢氣排放量。2旋耕聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)研究現(xiàn)在狀況當(dāng)前，各國所使用的聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)種類繁多，根據(jù)主要工作的部件能夠分為兩大類：旋耕聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)；圓盤耙聯(lián)合整地機(jī)[15-16].所謂旋耕聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)是指在旋耕機(jī)上附加上滅茬、深松、粉碎、起壟或者鎮(zhèn)壓器等部件，通過旋耕機(jī)與1個(gè)及以上不同工作部件的組合搭配，能夠組合成不同種類的旋耕聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)，這類機(jī)器機(jī)身較短，一般與拖拉機(jī)懸掛連接，主要適用于北方干旱、半干旱地區(qū)壟作或平作聯(lián)合整地作業(yè)。根據(jù)主要工作部件的作業(yè)順序能夠?qū)⑿?lián)合整地作業(yè)機(jī)分為：深松旋耕聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)、滅茬旋耕起壟聯(lián)合作業(yè)機(jī)、滅茬深松旋耕起壟聯(lián)合作業(yè)機(jī)及秸稈粉碎還田旋耕機(jī)。2.1深松旋耕聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)深松旋耕聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)采用深松、旋耕兩項(xiàng)核心技術(shù)，主要的工作部件有深松鏟、旋耕刀輥和平整鎮(zhèn)壓裝置。機(jī)器的特點(diǎn)是深松鏟安裝在旋耕刀輥前方的機(jī)架上，旋耕刀輥后方設(shè)有平土拖板或者鎮(zhèn)壓輥，旋耕刀輥轉(zhuǎn)速一般為200~400r/min.工作時(shí)，機(jī)具前方的深松鏟對中下層土壤疏松，以打破堅(jiān)硬的犁底層，增加土壤的透氣性和透水性，拖拉機(jī)驅(qū)動旋耕刀將深松后凹凸不平的地表松碎平整，機(jī)具后方的平土拖板或者鎮(zhèn)壓輥對細(xì)碎的土壤壓實(shí)，為種子生長創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境?，F(xiàn)有這類機(jī)器主要代表有約翰迪爾公司研制的1SL系列深松整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)[17],如此圖1所示。該機(jī)主要組成部件：懸掛架、傳動箱、深松鏟總成、臥式旋耕裝置、IT245旋耕彎刀、平土拖板和限深輪。華而不實(shí)，1SL-200B型深松旋耕機(jī)幅寬為2m,深松鏟機(jī)架前面3個(gè)、后面2個(gè)對稱分布，旋耕刀對稱安裝在刀輥上，需要?jiǎng)恿?4.6~89.5kW;而1SL-230A型與1SL-200B型參數(shù)不同的在于深松鏟有6個(gè)，旋耕刀有62把，需要?jiǎng)恿?8.3~100.7kW.庫恩公司生產(chǎn)的DC301型聯(lián)合整地機(jī)[18],如此圖2所示。該機(jī)需要89.5~111.9kW的動力，幅寬為3m,由4個(gè)深松鏟對稱分布安裝在三角形懸掛架上，在深松鏟的后方是由10個(gè)旋轉(zhuǎn)刀軸20把旋耕刀組成的HR303型立式旋耕機(jī)。立式旋耕機(jī)的動力由中間齒輪向兩側(cè)齒輪傳動，鎮(zhèn)壓器為帶齒鎮(zhèn)壓輥。山東大華機(jī)械有限公司生產(chǎn)的1SZL-230深松整地聯(lián)合作業(yè)機(jī)[19],如此圖3所示。該機(jī)對稱分布的4個(gè)深松鏟均采用弧面倒梯型設(shè)計(jì)，作業(yè)時(shí)不亂土層，作業(yè)阻力減小，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位深松；松土作業(yè)后地表平整，構(gòu)成貫穿作業(yè)行的鼠道，機(jī)器作業(yè)面較廣，尤其適用于秸稈覆蓋量較大的地塊。2.2滅茬旋耕起壟聯(lián)合作業(yè)機(jī)滅茬旋耕起壟聯(lián)合作業(yè)機(jī)在滅茬旋耕機(jī)的后部增設(shè)起壟裝置，能夠一次完成滅茬、旋耕、起壟及鎮(zhèn)壓等多項(xiàng)作業(yè)。該機(jī)通常是在機(jī)器前面設(shè)置滅茬刀輥，后面設(shè)置旋耕刀輥，起壟鎮(zhèn)壓部件放在機(jī)器的最后部。其滅茬刀輥轉(zhuǎn)速在300r/min左右，轉(zhuǎn)向一般與旋耕刀輥轉(zhuǎn)向一樣且為正轉(zhuǎn)，并在土壤里進(jìn)行有支撐切割；旋耕刀的排列常用多頭螺旋排列，有效地避免了旋耕后地表不平的現(xiàn)象。機(jī)器的工作原理：拖拉機(jī)驅(qū)動滅茬刀輥旋耕刀輥旋轉(zhuǎn)，滅茬刀將作物的根茬打碎；旋耕刀進(jìn)行碎土平整并混合作物有機(jī)質(zhì)，最后對作業(yè)過的土壤起壟、鎮(zhèn)壓完成田間整地，十分適用玉米、棉花等粗大根茬作物。若田間整地?zé)o需起壟，能夠?qū)⑵饓叛b置拆除用做滅茬旋耕機(jī)使用?，F(xiàn)有的機(jī)型有鐵嶺壟上行機(jī)械有限公司研制的1GZM-180型聯(lián)合整地機(jī)[20],如此圖4所示。其主要由滅茬裝置、旋耕裝置、起壟裝置及鎮(zhèn)壓輥組成。機(jī)器的構(gòu)造特點(diǎn)是動力由拖拉機(jī)主軸傳輸給傳動箱，傳動箱中的錐形齒輪通過左右兩側(cè)的傳輸軸及齒輪組將動力分別傳輸給旋耕裝置和滅茬裝置，機(jī)器后方配有鎮(zhèn)壓輥。機(jī)器采用齒輪傳動，增加了機(jī)器的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)增加了機(jī)器的成本。張欣悅、李連豪等人研究設(shè)計(jì)的1GSZ-350型滅茬旋耕聯(lián)合整地機(jī)[21],機(jī)器的動力輸入先經(jīng)過一個(gè)主變速箱后經(jīng)過由旋耕變速箱和滅茬變速箱組成的兩個(gè)副變速箱，經(jīng)過副變速箱變速驅(qū)動滅茬刀輥和旋耕刀輥轉(zhuǎn)動，傳動更為可靠；但機(jī)器較為復(fù)雜，后部的深松起壟鏟，既能起到深松作用打破犁底層，又能同時(shí)起壟，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。2.3滅茬深松旋耕起壟聯(lián)合作業(yè)機(jī)滅茬深松旋耕起壟聯(lián)合作業(yè)機(jī)在滅茬旋耕起壟聯(lián)合作業(yè)機(jī)的基礎(chǔ)上增設(shè)深松鏟，以減少土壤的耕作次數(shù)，深松鏟安裝在旋耕刀輥的前方或后方，并在相鄰兩個(gè)起壟鏵中線的前方。比擬典型的機(jī)器有黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)用研究所研制的SGTN-490型滅茬旋耕聯(lián)合整地機(jī)[22],如此圖5所示。其主要工作部件包括采用正轉(zhuǎn)的滅茬、旋耕部件、深松部件、翼鏟式起壟鏵及壟體鎮(zhèn)壓輥。機(jī)器滅茬傳動裝置采用內(nèi)置設(shè)計(jì)，能夠有效避免兩側(cè)設(shè)計(jì)出現(xiàn)的毀壞壟溝現(xiàn)象。哈爾濱市農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所與黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)聯(lián)合研制的1ZQHF-350/5型前后分置懸掛式聯(lián)合整地機(jī)[23],其主要的特點(diǎn)是滅茬裝置與深松裝置懸掛在拖拉機(jī)前方，并通過滅茬傳動機(jī)構(gòu)將動力傳輸給滅茬裝置中，松土鏟、旋耕裝置、起壟鏵及鎮(zhèn)壓裝置依次掛接在拖拉機(jī)后部，這樣設(shè)計(jì)能夠減少機(jī)器后懸掛對拖拉機(jī)穩(wěn)定性的影響，減少了作物殘茬對拖拉機(jī)輪胎的損傷，降低了整機(jī)的質(zhì)量；但由于滅茬裝置前置，作業(yè)時(shí)易揚(yáng)起灰塵影響駕駛員視野，影響作業(yè)質(zhì)量。車剛、張偉等人設(shè)計(jì)的1ZLZQ-4.2型聯(lián)合作業(yè)機(jī)[24],主要由自驅(qū)動弧形齒盤式破茬器、深松鏟、旋耕部件、起壟器、壟體整形板組成。該機(jī)設(shè)計(jì)以節(jié)省能耗為目的，將直徑為1400mm的盤式破茬裝置的滑動阻力變?yōu)闈L動阻力，并作為驅(qū)動軸將其產(chǎn)生的扭矩用以