圆盘耙式甘蔗中耕培土机施肥装置传动机构浅析

邓志达

【摘 要】甘蔗种植全程机械化是提高生产效率，减轻甘蔗种植田间管理人员生产劳动强度，以及保证甘蔗增产增收的主要举措。甘蔗中耕培土是甘蔗种植田间管理的一道必不可少的工序，甘蔗中耕培土机应运而生，能够完成深松、开沟、施肥、培土等甘蔗种植的作业环节。施肥装置是甘蔗中耕培土机的重要组成部分，良好的施肥效果与施肥装置传动机构可靠性密不可分;连续的、可靠的、高效的动力传输，能保证施肥装置减速机正常地运转，实现良好的施肥效果，达到甘蔗种植农艺要求。

【关键词】甘蔗;田间管理;培土;施肥;机械式传动;液压式传动

【中图分类号】S223 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）08-0068-03

广西是全国甘蔗生产主要产地，甘蔗全程机械化生产是提高生产效率，减轻甘蔗种植田间管理人员生产劳动强度，以及保证甘蔗增产增收的主要举措。甘蔗中耕培土机作为甘蔗生产田间管理机械，能完成甘蔗种植培土农艺环节的深松、开沟、施肥、培土等一系列农艺作业，在甘蔗全程机械化生产田间管理中起着重要的作用。

目前，广西各大甘蔗种植基地投入耕培土作业田间管理的主要有两种甘蔗中耕培土机：旋耕式甘蔗中耕培土机和圆盘耙式甘蔗中耕培土机。各甘蔗种植基地根据甘蔗地块的大小、中耕培土地质、地形条件所配置的拖拉机及甘蔗中耕培土机的机型都不相同、班产中耕作业完成的任务量也不同，一般班产在2～4.67 hm2（30～70亩），但无论如何，这都大大提高了甘蔗中耕培土的效率，减轻了甘蔗种植田间管理人员的劳动强度。

旋耕式甘蔗中耕培机土主要由机架、传动轴、主减速器、二级传动减速箱、旋耕机构、培土犁、施肥装置组成。工作动力传动路线如下：拖拉机动力输出→传动轴→主减速器→二级传动减速箱→旋耕刀轴→旋耕刀。通过旋耕刀旋转打碎蔗田泥土并通过旋耕刀后面的培土犁进行培土，同时通过链轮及链条带动施肥装置进行施肥作业，完成深松、开沟、施肥、培土一系列农艺工序。旋耕式甘蔗中耕培土机针对土质较硬的蔗田进行培土效果较好，得到广大甘蔗种植管理人员的认可。

圆盘耙式甘蔗中耕培土机由机架总成、前后圆盘耙总成、施肥装置、减速机构等部件组成。工作时，拖拉机拖动机架运动，机架带动前后圆盘耙总成转动，其中前圆盘耙总成完成深松、开沟工序，后圆盘耙总成完成培土工序。与此同时，拖拉机输出的动力通过机械传动或者液压传动的方式驱动施肥装置工作，完成施肥工序。针对土质较松的蔗田进行培土，圆盘耙式甘蔗中耕培土机相对旋耕式的工作效率高20%～25%，而且效果好。但对于土质较硬的蔗田进行培土，其培土深度及效果不如旋耕式甘蔗中耕培机。

上述两种甘蔗中耕培土机中，旋耕式甘蔗中耕培土机施肥装置的传动机构一般都是机械式链条传动，而圆盘耙式甘蔗中耕培土机因施肥装置的传动机构的不同，又分为机械式万向传动轴传动机构和液压传动机构两种形式。本文着重对圆盘耙式甘蔗中耕培土机施肥装置的传动机构的各自特点进行介绍和研究。

1 圆盘耙式甘蔗中耕培土机施肥装置机械式万向传动轴传动机构

（1）圆盘耙式甘蔗中耕培土机施肥装置机械式万向传动轴传动机构主要由传动轴、二级传动轴、减速机等零部件组成（如图1所示）。其传动路线如下：拖拉机动力输出→一级传动轴→花键轴连接座→二级传动轴→减速机→肥料盘。通过传动轴两级等速动力传动，把拖拉机输出动力传至减速机，并通过减速机比为60∶1的减速来驱动肥料盘转动工作，实现施肥作业工序。假设拖拉机以1 000 r/min输出动力，通过一、二级传动轴等速传动，将动力传输给减速机，由于两级等速动力传动，减速机所获得的转速也是1 000 r/min，通过60∶1减速机的减速，减速机以16.67 r/min的动力输出速度驱动肥料盘旋转，进行施肥作业。

（2）机械式万向传动轴传动机构的优点：①结构简单，传动效率高，工作性能可靠，维修方便。②施肥效果好，省肥料，施肥量可以根据拖拉机行驶速度的快慢自动调整。由于甘蔗地形的原因，拖拉机行驶的速度会时快时慢，拖拉机行驶速度快时，动力输出轴转速就会变快，因为机械式万向传动轴传动是等速传动，所以通过一、二级传动轴传至肥料盘减速机转速也会随之变快，减速机带动肥料盘，施肥量自动增大;反之，如果拖拉机行驶速度慢时，施肥量则自动减少;所以拖拉机行驶速度快慢，该传动机构都可以匹配的传动速度来驱动肥料盘工作，以合适的施肥量进行蔗田施肥，避免因肥料盘转速一致而造成施肥量过大，减少了用户农业生产资料的投入，提高了效益。③制造及安装工艺简单、容易维护、制造成本低。该传动机构采用万向传动轴，安装时对同轴度要求不高，只要安装紧固，日常按时加注润滑脂维护即可。

（3）机械式万向传动轴传动机构的缺点：①中耕培土机提升的高度有限。由于拖拉机与中耕培土机是通过一级传动轴连接，属于刚性连接，而且万向传动轴变形极限有限，因此中耕培土机在田间地头调头需要提升，遇到有较深的沟坎的情况时，会因整机提升高度不足，造成机体碰到沟坎，必须进行二次调头，影响了工作效率。②一级传动轴会因机手不按操作规范操作而断裂。拖拉机与中耕培土机联合体在田间地头调头时，由于蔗田地头调头空间有限，需要提升中耕培土机的高度，进行此项操作时，必须切断拖拉机输出动力，然后才能提升培土机的高度进行调头动作;之所以要这么操作，是因为拖拉机与中耕培土机是通过一级传动轴连接，如果在没有切断拖拉機输出动力的情况下提升中耕培土机，一级传动轴仍在高速转动，一级传动轴中的“十”字轴随着中耕培土机体的提升变形，产生强大的侧向力而使传动轴断裂。因此，操作机手必须严格按照操作规范操作。但是由于机手操作疏忽的原因，特别是新机手，未切断拖拉机输出动力就进行提升中耕培土机的高度，实施田间调头动作，难免造成一级传动轴断裂损坏设备事故。

2 圆盘耙式甘蔗中耕培土机施肥装置液压式传动机构

（1）圆盘耙式甘蔗中耕培土机施肥装置液压式传动机构主要由减速机、摆线液压马达、联轴器、液压油管组成（如图2所示）。其传动路线如下：拖拉机液压动力输出→液压油管→摆线液压马达→联轴器→减速机→肥料盘。中耕培土机通过快速接头、液压油管与拖拉机液压输出接头连接，进行培土施肥作业时，操纵拖拉机主机上的液压换向阀，高压液压油通过液压油管驱动摆线液压马达（排量为32 mL/r，最大扭矩为64 N·m尚可带动重载时的肥料盘）转动，并经过联轴器，动力作用于减速器，并通过减速器比为60∶1的减速来驱动肥料盘转动工作，实现施肥作业工序。假设拖拉机以1 000 r/min驱动拖拉机液压齿轮泵，齿轮泵排量为16 mL/r，液压马达的输出转速为500 r/min（16×1 000/32），通过联轴器，减速机所获得的转速是500 r/min，通过60∶1减速机的减速，减速机以8.33 r/min的动力输出速度驱动肥料盘旋转，进行施肥作业。

（2）液压式传动机构的优点：①结构简单，工作性能可靠，维修方便。②简化操作程序，提高设备工作的安全性，降低设备机械故障率。由于拖拉机与中耕培土机动力是通过液压油管连接，即柔性连接，液压油管可以上下、前后、左右任意延伸摆动，所以拖拉机与培土机联合体在田间地头调头时，不用切断拖拉机输出动力即可提升中耕培土机的高度进行调头动作，完全解决了机械式万向传动轴传动因机手（特别是新机手）疏忽大意或不按操作规范操作而造成损坏一级传动轴的问题。③提高了中耕培土机在田间地头的高度，解决了中耕培土机施肥装置机械传动中存在的提升高度有限，以及在田间地头有较深的沟坎时，由于提升高度不足导致沟坎碰到机体的问题，同时也提高了整机在田间地头调头的工作效率。

（3）液压式传动机构的缺点：①零件制作要求高。液压马达安装支座制作要求精度高，该零件是焊接件，焊后必须校正，保证工件座板水平和垂直度。②安装工艺要求较高。液压马达输出轴通过联轴器与肥料盘减速机输入轴连接，安装时必须保证其同轴度不能大于0.8 mm，超出时必须进行调整。③传动效率低，增加拖拉机油耗和生产成本。与机械万向传动轴传动对比，同样是拖拉机以1 000 r/min的转速传动，机械式传动时减速机以16.67 r/min的动力输出速度驱动肥料盘工作，而液压传动时减速机则以8.33 r/min的动力输出速度驱动肥料盘工作，传动效率比机械万向轴传动转速慢，所以为保证施肥效果，必须增大转速，导致增加拖拉机油耗和生产成本。

3 结语

本文通过圆盘耙式甘蔗中耕培土机施肥装置两种传动机构（机械式万向传动轴传动机构和液压式传动机构）的对比研究发现，它们都各有特点、利弊。广大用户应根据自身及当地的实际生产情况，选择使用合适的机器设备、维护设备，从而减少生产成本投入，最大限度地降低劳动强度，以获得最大的效益。

参 考 文 献

[1]王晓鸣，莫建霖.甘蔗生产机械化现状及相关问题的思考[J].农机化研究，2012（10）.

[2]刘庆庭，莫建霖，李廷化，等.我国甘蔗种植机技术現状及存在的关键技术问题[J].甘蔗糖业，2011（5）.

[3]唐遵峰，胡国胜，李春友，等.2CZY-2型甘蔗联合种植机的设计与研究[J].农业机械，2007（20）.

[责任编辑：钟声贤]