4J-230型秸秆粉碎还田机的研制

2015-03-10杨海涛任志强蒋德莉

新疆农机化 2015年4期

关键词：棉秆刀轴箱体

杨海涛，郑　炫，任志强，蒋德莉

（新疆科神农业装配科技开发股份有限公司，新疆　石河子　832000）

4J-230型秸秆粉碎还田机的研制

杨海涛，郑炫，任志强，蒋德莉

（新疆科神农业装配科技开发股份有限公司，新疆石河子832000）

摘要：针对新疆地区的棉秆，还田效果不佳，能耗高等诸多不足，通过市场调研，借鉴国外先进技术，研制了新型秸秆粉碎还田机。该机具结构紧凑，性能稳定，针对于棉秆粉碎还田效果佳，并对箱体和刀轴结构的改进，与同类机具相比，效果显著。

关键字：秸秆粉碎；还田机；超越离合器；棉秆

作物秸秆还田不仅可增加土壤有机质，改善土壤结构，提高土壤肥力，还可实现增产增收。针对秸秆还田，国内研制出许多机型，但在实际应用中，还存在着秸秆偏长、性能不稳定，特别是棉秆能耗偏高等诸多不足。新疆科神农业装备科技开发股份有限公司在消化吸收国外先进技术的基础上，根据新疆地区还田农艺要求，取长补短，研制了4J-230秸秆粉碎还田机。该机型与市场其他同类机型相比，具有负荷轻，生产率高，粉碎还田效果佳，割茬平、齐、短，抛撒均匀等优点，而且将超越离合器应用于该机型，使齿箱齿轮减少冲击载荷，使用寿命得到延长。

1　总体设计

1.1总体结构

图1　4J-230型秸秆粉碎还田机结构示意1.箱体2.传动轴3.皮带轮张紧螺栓4.可移动悬挂架5.锯齿定刀6.支腿7.挡帘8.限位辊9.刀轴10.机架11.皮带12凸块定刀13.中央拉杆

机具总体由可移动式悬挂架4、机架10、限位辊8和传动部分组成。机架10内装有一组锯齿定刀5、一组凸块定刀12和动刀刀轴，相互间作用达到粉碎秸秆。后限位辊8起支撑和调节动刀片离地间隙的作用。机具存放时，支起支腿6。挡帘7可防止石块杂物等飞出，起安全防护作用。机具总体结构如图1。

1.2工作原理

该机具为后置式三点悬挂，拖拉机将动力经万向传动轴传递给变速箱，变速箱经大小锥齿轮将转速放大，并通过输出轴，以皮带传递方式传给刀轴。经过二级变速，刀轴转速达到2 330 r/min，壳体内产生负压。当拖拉机牵引机具作业时，秸秆被高速旋转的刀片打断并被负压气流吸入，顺着气流方向先后通过锯齿定刀和凸块定刀进行揉搓粉碎。粉碎后的秸秆在离心力的作用下沿着机架壳体被均匀地抛撒在地里。

2　技术指标

配套动力（kW）55.2～88.3

工作幅宽（cm）230

动刀辊转速（r/min）2 330

动刀辊回转直径（mm）640

纯小时生产率（m2/h）≥1.2

割茬高度（mm）≤80

3　与同类机具相比特点

图2　箱体结构示意

3.1箱体采用超越离合器，齿轮免受冲击损坏

箱体是传递扭矩、改变作用方向的关键部件，而秸秆还田机属于高速旋转机具，箱体承受着从低速到高速变化的巨大扭矩。当拖拉机突然停止，会对箱体造成很大冲击力，轻者造成齿轮受损，严重的导致齿轮掰齿。在借鉴国外技术的基础上，首次将超越离合器应用于秸秆粉碎还田机传动箱上，结构如图2。当机具正常作业时，输入轴转速高于大齿轮，弹簧弹起，顶起键块，传递动力；当机具突然停止，输入轴转速低于大齿轮转速，输出轴在刀轴惯性作用力下使大齿轮转速高于输入轴，弹簧被键块压下，大齿轮形成空转，保护齿轮箱免受冲击损坏。

3.2改进刀轴结构，延长刀轴使用寿命

刀轴的使用寿命毋庸置疑就是机具的使用寿命。该刀轴动刀座采用双螺旋线结构，合理规划动刀座在刀辊上的布置，确保每一次击打都使用一组动刀，而不存在秸秆的遗漏（图3）。

图3　秸秆粉碎还田机刀轴结构示意

为了更好的达到秸秆粉碎效果，本机具提高了动刀片线速度，并采用三把刀，即两把弯刀一把直刀，弯刀切碎秸秆省力，直刀揉搓粉碎效果佳。每组三把刀加配套件，其质量达到3 kg，加大动刀片刀刃冲击力。因此，刀辊对于硬质秸秆的切碎效果更佳。为了适应直径较小的秸秆的粉碎需求，每组刀片还可以根据要求拆下直刀，达到降低功耗的效果。为了使刀轴动平衡能够很好的克服动刀片的不平衡量，加大了刀轴轴管的尺寸。将原来市场上180×10无缝管更换为203×10的无缝管。

为了延长刀轴使用寿命，对刀轴轴承座也做了进一步改进，特别是在防尘封油方面。将常用的外连接方式改为内连接方式；将刀轴轴承座改为迷宫式密封，轴承前后加装骨架油封（图4）。内置轴承使用双列调心滚子轴承，预防刀轴加工过程中的不同心，造成轴承磨损，降低其使用寿命，从而达到工作效率的提升。

3.3其他方面的实用性改进

箱体输出轴与主动皮带轮过渡采用无缝管焊合护轴罩，既达到安全防护，又可以相互润滑加大散热面积，从而延长箱体使用寿命。

机具使用可移动式悬挂架，方便新疆各种种植作物的农艺要求。避免机具在作业时出现漏行或压行现象。此悬挂架可通过左右滚动调节满足不同要求，也可选用油缸，工作时，无需下车便可实现各种地块要求。

后限位辊两端采用带锥防缠绕密封结构，可靠耐用，可延长轴承使用寿命，并且可通过调整连接板上不同的孔位达到调整割茬的目的。

图4　刀轴轴承座结构示意

4　田间试验情况及结果

新疆科神农业装备科技股份有限公司在145团1分厂针对棉秆进行田间试验。配套动力：本机选用福田雷沃754A，同类机具配套福田雷沃904，试验结果如表1。

表1　对比试验结果

5　机具使用中应注意的事项

（1）由于本机具采用超越离合器，在使用过程中，机具停机后，刀轴仍会在惯性作用力下高速旋转直至停止。在此过程中应注意周围环境，以免造成不必要的伤害，特别是维修机具时，应等机具完全停下，方可打开后罩板。

（2）用户应根据实际情况对机具进行调整，针对于硬质棉秆等田地作业时，刀片应选择三把刀，调节限位辊连接板孔位值，选择合适的割茬高度，一般割茬高度调整在6 cm～8 cm之间为优。偏低容易打入土壤，加速刀片磨损，增加功耗；偏高导致秸秆留茬太高，影响后续作业，也不符合秸秆还田沃肥的技术要求。

（3）如果长时间不使用机具，应采取以下操作来保养和存放，这样会减少机具使用故障和延长机具的使用寿命：①清洗并擦干刀轴部位，确保洗掉所有化肥和化学物质；②仔细检查设备，替换损坏或磨损的部件；③完全拧紧所有螺钉和螺栓，尤其是紧固刀片的螺栓螺母及开口销；④彻底润滑设备并用防水油布保护起来，机器应存放在干燥的地方。