轻简型茶园耕作机的设计与试验研究

2016-01-19姚金霞程方平庹洪章熊昌国2易文裕2谢祖琪四川省农业机械研究设计院2农业部丘陵山地农业装备技术重点实验室

四川农业与农机 2015年1期

姚金霞程方平庹洪章熊昌国,2易文裕,2谢祖琪,2/四川省农业机械研究设计院　2农业部丘陵山地农业装备技术重点实验室

轻简型茶园耕作机的设计与试验研究

姚金霞1程方平1庹洪章1熊昌国1,2易文裕1,2谢祖琪1,2
/1四川省农业机械研究设计院2农业部丘陵山地农业装备技术重点实验室

目前，四川省茶园总面积已超过23.92万hm2，居全国第二，产值居全国第四，其中家庭型茶园达到90%以上。在茶园机械化管理方面，家庭型茶园多在修剪环节使用机械，几乎不机耕或仅有少量旋耕机作业，导致茶园土层板结严重，影响茶叶产量和品质，甚至影响到茶叶出口。究其原因主要是市场上的农田耕作机动力不足、宽度偏大和浅旋耕作，无法满足家庭型茶园的深松耕作需求。因此，课题组以四川省洪雅县、雅安名山区和峨眉山市三大产茶大县的茶园规格：大行距1.5～2.0 m，小行距约0.3 m，茶树枝间距不小于0.7 m的茶园为前提条件，研发了轻简型茶园耕作机，通过洪雅县和雅安名山区等茶园的试验，证明轻简型茶园耕作机性能良好、工作稳定，完全满足家庭型茶园的深耕需求。

1结构及工作原理

1.1研究内容

本轻简型茶园耕作机着重从茶园作业机械的总动力、驱动力和工作阻力等三方面匹配性开展研究，进行机器设计，并通过试验验证。

1.2结构组成

本机的结构主要是根据茶园耕作的技术需求来确定的。整机由主机架、动力装置、操作扶手把、驱动轮、牵引架、调节螺栓、犁柱装置、深松铧座、深松铲、深松立刃刀、工作限深底板、入土工作稳定装置等组成。整机的结构如图1所示。

1.3工作原理

本机在茶园前进作业过程中，根据茶园土壤板结的不同情况，可通过调节犁柱装置的角度，保证达到耕作深度；入土工作稳定装置可增强机器驱动附着力和保证有足够入土力矩，确保耕作深度不变浅，限深底板的使用将支承达设定耕深时多余入土力矩的压力，确保耕作深度不变深，保证了深松作业深度的稳定性；深松立刃刀可有效将深松作业上层土块向两侧快速分离，减少了工作阻力。本机器具有耕作深度可控，工作平稳，操作简易等特点，适合家庭型茶园的耕作作业。

图1　轻简型茶园耕作机结构图

2主要部件的设计与试验

2.1总动力选择

根据四川省3大名优绿茶大县——洪雅县、雅安市名山区和峨眉山市的茶园规格(大行距1.5～2 m，小行距约0.3 m，茶树枝间距不小于0.7 m的茶园)，以机器总宽度不大于0.7 m和动力较大为原则，筛选出机型参数：机器宽度0.65 m、长度1.77 m、高度1.04 m；功率6.3 kW。

2.2耕作部件设计

针对现有家庭型茶园表层土壤比较板结、不宜旋耕作业的情况，确定采用深松耕作；设计制造不同宽度结构、不同作业阻力的2种深松铲—1#、2#，研究耕作阻力与总动力的匹配性。1#、2#深松铲的宽度分别是7 cm和10 cm。

2.3驱动轮设计

在总动力足够，以耕深小于20 cm和耕深大于20 cm的深松作业分档；设计制造不同齿数、齿宽和齿高结构，不同驱动力的2种驱动轮，研究总动力、驱动力和工作阻力的匹配性。驱动轮参数见表1。

2.4试验条件

试验分别于2014年6月和8月在名山区前进乡六坪村和洪雅县余坪镇回龙村的两个家庭型茶园进行。试验点茶园及土壤情况见表2。

2.5试验结果(见表3)

试验过程中，茶园耕作机总动力足够，其配置1#驱动轮、1#深松铲和2#深松铲均可在作业深度小于20 cm状态下平稳工作，其平均耕作深度符合安徽省地方标准DB34/T 530-2005《茶园管理机械化技术规程》的要求；当作业深度大于20 cm时，驱动力不足，1#驱动轮明显打滑，为此课题组改进设计制造了不同齿数、齿宽、齿高以增大驱动力的2#驱动轮，计划2015年进行新一轮的茶园耕作机试验。