农田清石整地机的设计与应用研究

谭兴宇

摘要：研制适于山区耕地的农田清石整地机械具有重要意义。介绍国内外农田清石整地机的研究现状，针对山区耕地特点设计农田清石整地机的主要参数与结构组成，阐述其工作过程、创新点及应用前景，以期为我国农田清石整地机械的发展提供参考

关键词：农业机械 整地机 山区耕地 设计 应用

中图分类号：S224.9文献标识码：A文章编号：1674-1161（2015）02-0025-03

辽宁省抚顺市山区耕地多砾石情况严重，砾石大小不一、形状各异，随机裸露于地表或埋于耕层之中。耕层巾的砾石通过影响土壤容重、土壤孑L隙率、土壤含水率等土壤物理特性，改变耕地的局部人渗特性，使其极易产生地表径流、侵蚀，进而影响播种质量、出苗和作物生长发育。同时，大量砾石掺杂于农田之中，给田间管理、机械化精密播种等机械作业带来影响。

通过机械清理砾石来改良土壤、促进农作物生长和农机化应用，可以提高农民对机械化作业的积极性，同时有利于提升机械化技术装备水平。农田清石整地机是一种用于清除农田中的砾石，同时进行除茬和松碎土等整地作业的新型农机具。该机具的研制以改造砾石含量较高的中低产田为目标.针对山区耕地特点设计，对于改善农田耕作条件、促进农业机械化发展具有很大的意义。

1农田清石整地机的研究现状

最初的类似农田清石整地机型由美国明尼苏达州的一个农民设计制造，取名为“土壤捡石机”，并用了几年时问进行改进和田间试验。土壤捡石机除能够捡取农田石块外，还能适当完成风景区、居民区、工业区等地的石块捡拾任务，但其只能捡拾较小型石块。随后，美国、加拿大、俄罗斯等国家的一些公司先后开始了上壤捡石机的研究与开发。

我国大部分山区经济较落后，山区耕地中的砾石大多由人工捡拾或者不捡拾。这些砾石的存在对农作物生-长发育和农业机械化作业造成了严重影响。国内虽有零星捡石机械的研究，但其用途单一。随着我国不断加大农业基本建设投入，中低产田改造被列为重点项目，农田清石工作越来越重要，清石机械技术将得到快速发展。

2农田清石整地机的主要参数

农田清石整地机采用机械方式将农田中一定耕层内的砾石集起，装入运石车后运出地外：同时完成整地作业（包括作物根茬清除和土壤松、碎土作业），从而达到改良农田和整地作业的目的其主要技术参数为：1）配套动力：58.8kW，轮式拖拉机：2）悬挂方式：三点悬挂；3）动力来源：主车牵引，动力输出轴输入，液压输入；4）整机质量：750kg；5）作业深度：25cm以内；6）作业幅宽：160cm；7）作业效率：0.20～0.33hm2/h；8）作业速度：1.5～2.2km/h～3农田清石整地机的结构及功能

农田清石整地机主要由机架、铲土、松土、脱土、提升输送、限深、传动、液压等机构组成（见图1）

各机构功能为：1）机架由三点悬挂、横梁和左右侧梁、立梁等部件组成，其主要用于清石整地机各机构及零部件安装：2）铲土机构由一个长矩型铲刃和两侧立刀梁组成，其主要功能是将农田表层下25cm，以内的土壤及其中的砾石一起铲起：3）松土机构由一组强制振动的栅条组成，其功能是对铲起的土壤进行疏松振动；4）脱土机构由一组网状链条组成，其功能是将振松的土壤与砾石分离：5）提升输送机构由输送带、输送带收放装置、输送带支架等部件组成，其功能是将清选出来的砾石等杂物连续不断地装上车：6）限深机构主要用于调节作业深度：7）传动机构主要用于动力传输，由牵引车将动力输出给传动箱，传动箱动力分3条路线分别传输给脱土机构、提升输送机构和松土机构.为机械正常运转提供动力；8）液压机构控制输送带收放油缸动作，使输送带在运输时收回、作业时放开。

4农田清石整地机的工作过程

从起土铲入土开始，到砾石被卸至运石车为止，整个清石过程共分为4个阶段：1）起土铲人土阶段。在此阶段，土壤和砾石被起土铲铲起，并推到松土器上。2）振动松土阶段。在此阶段，松土器振动将裹胁在一起的土壤和砾石振松，并推到脱土链上。3）碎土分离阶段。在此阶段，振松的土壤和砾石在脱土链上边运动、边分离。细碎的土壤在重力作用下，经过链孔均匀还田，达到整地的目的：大于链孔的砾石在摩擦力作用下，继续向后运动到脱土链最高点，并被抛人输送带中，完成清石工作。4）砾石装车阶段。当砾石进入输送带后，通过输送装置驱动将其抬升到一定高度，并自动卸人运石车，运往地外。

在农田清石整地机的整个工作过程中，砾石的运动至少由2个运动合成，即砾石相对机械的上升运动（相对运动）和机械的水平直线运动（牵连运动）。

5农田清石整地机的创新点

1）清石、整地同步完成的设计。土壤经过起土铲起土、松土器松土、脱土链土石分离3个过程后，清选出砾石：与此同时完成对作物根茬清除和土壤松、碎土整地作业。该设计打破了传统理念，采用独特的设计原理和结构，使清石、整地一次性完成，不用在清石之前先清除作物根茬.复式作业的成本低、效率高。

2）自动开闭式脱土链的设计。正常情况下，一般脱土链在筛土过程中，小于链孔尺寸的砾石及土壤穿过上、下两层脱土链及时同到地表，而个别稍大一点的砾石虽通过上层脱土链，但到下层时没有及时掉下来，卡在脱土链与链轮接触处，造成卡链现象，影响作业效率和脱土链寿命，甚至导致脱土链损坏。该设计的自动开闭脱土链（如图2所示）可解决此问题：当脱土链转到上层工作时，链条自动合上，形成网状孑L：当脱土链转到下层时，链条又自动脱开，将几个网状孔贯通，成为一个条形长孔，长孔面积是网孔的几倍，砾石很容易掉下，从而避免了卡链现象。

6农田清石整地机的应用前景

目前我国山区农田清石主要依靠人工捡拾完成，不仅劳动强度大、效率低，而且许多砾石全部或部分埋藏在耕层内，只有随着不断耕作露出地表后才可以捡拾，尤其辽宁省砾石较多的东部山区农田，其劳动强度和用工量更甚。而机械清石完全可以克服这些不足，其应用前景非常广阔。此外，我国大面积中低产田改造已提上日程，计划近几年每年改造中低产田333.3万hm2，需要专用清石机械10万台，而同前市场还没有同类产品，因此市场需求相当大，易形成产业化批量生产。新式农田清石整地机的推广应用，会极大地促进农田改造工作的发展，进而对我国农业的发展起到积极的推进作用。

参考文献

[1]林甦君，刘晓锋，卢昕.1QS-1200型农田清石机研制[J].农业与技术，2012（8）：67-68.

[2]梁利军.IGZMN-l40型旋耕联合整地机的研制[J].新疆农机化，2014（1）：27-28.

[3]高明宇，刘恩宏，张宝库，土壤分层按需耕作复式整地机的设计与试验[J].现代化农业，2014（8）：55-56.

ResearchontheDesignandApplicationofFarmlandCleaningStoneTillageMachine

TANXingyu

Abstract：Todevelopfarmlandcleaningstonetillagemachineinmountainareahassignificantmeanings.Thearticletintroducestheresearchslalusoffarmlandcleaningstonetillagemachineathomeandabroad，expoundsthemachine'sworkingprocess.innovationpointsandapplicationprospectaccordingtoitsmainparameterandconstructioncomponentsdesignedformountainarea，inordertoprovideareferenceforthedevelopmentoffarmlandcleaningstonetillagemachineryinourcountry.

Keywords：：agriculturalmachinery；tillagemachine；mountainareacultivatedland；design；application