可折叠双辊施肥旋耕机的研究设计

德州学院机电工程学院 陈亚峰 李彩霞 苟俊喆 王晨阳 葛兴宴 闫锡超

目前农业旋耕作业技术中，由于大部分横轴旋耕机均为单一刀辊，一次旋耕作业完成后，土壤破碎率较低，无法达到农作物对土壤疏松度的要求，仍需进行二次作业，提高土壤疏松度。二次旋耕作业后，虽然土壤破碎率已经提高，但是大大降低了工作效率。在旋耕作业中，旋耕作业前需要对土壤表面进行施肥，而传统旋耕机在进行旋耕作业时，无法同时完成施肥作业，仍需人工施肥。针对上述情况，设计了一款可折叠双辊施肥旋耕机，该机进行一次旋耕作业时土壤破碎率较高，可以满足农作物对土壤疏松度的需求，从而提高旋耕效率；在进行旋耕作业的同时，旋耕机自带可折叠施肥装置，根据耕幅的大小进行施肥作业，无须人工作业，使施肥更加均匀，大大降低了劳动强度，更好地保证了旋耕作业质量。

1 总体结构及动力传递方案

可折叠双辊施肥旋耕机主要由机架，传动系统，液压折叠系统，施肥装置，前、后旋耕辊，土壤刮平托板，镇压轮等组成，其整机结构示意图如图1。

该机动力传递方案：操纵拖拉机驾驶室操纵杆，使液压系统带动液压缸伸缩，液压缸无杆腔进油，有杆腔出油，使折叠状态的旋耕机展开作业。与此同时，由动力输出轴输出动力，此动力经万向联轴器、中间齿轮箱、两端牙嵌离合器，驱动所有刀辊旋转。旋耕机刀轴达到正常工作转速旋转后，由拖拉机自带升降系统将旋耕机落下，刀具接触土壤后开始进行旋耕作业，此时镇压轮已接触地面，机组前进带动镇压轮旋转，并通过链条将运动传输给拨肥辊子，从而实现将施肥料斗中的肥料传送到施肥管道，完成肥料的播撒与土壤平整。

图1 整机结构示意图

1.1 配套拖拉机参数

可折叠双辊施肥旋耕机配套拖拉机选用110马力以上的柴油机，基于作为市场上较为成熟的机型，其运行稳定的特性能够满足该旋耕机在多种工作要求下的动力要求。

1.2 机架结构

机架为框架式结构，所以可折叠双辊施肥旋耕机整体结构刚性较大。机架是旋耕机的骨架，主要由前梁、后梁、左右主梁、齿轮箱及左右挡板组成，并在其上方设有标准三点悬挂架，下方安装有前后刀轴。由于标准悬挂架在国产农机中应用最为广泛，此旋耕机为了满足农业拖拉机对旋耕机的通用性以及结构刚性，仍然采用标准悬挂架与拖拉机的联接，以实现与拖拉机配套作业。

1.3 施肥装置

施肥料斗由厚度为2mm的钢板钣金弯制而成漏斗状，并在施肥料斗下方打出直径为6mm的圆孔来和施肥管道进行联接，实现肥料的传输。施肥料斗分为左侧施肥料斗、中间施肥料斗、右侧施肥料斗三部分，为了实现施肥料斗的折叠，这三部分呈“品字形”分别焊接在机架上方。

施肥管道由直径为6mm的pvc塑料管制成，分为顶部、中部、底部三部分。其顶部与施肥料斗通过铆接进行联接，中部与顶部、底部通过120度管子接头、150度管子接头胶接，施肥管道底部穿过旋耕机机架上的预设孔且采用铆接实现施肥管道与机架之间的固定。

1.4 前、后旋耕辊

前、后旋耕刀辊均由4mm厚度的钢管制作而成，并在刀轴上方按照螺旋线焊接有刀架，刀架上方打有与刀具安装孔大小一致的通孔，以实现与刀具的联接（由普通螺栓与螺母配合实现联接，并增设有弹簧垫圈以达到摩擦防松的效果），中间刀辊与两端刀辊中间设有牙嵌式离合器，旋耕机折叠时，中间两刀辊与两端刀辊进行结合与分离，以实现折叠。

2 工作原理

可折叠双辊施肥旋耕机的工作原理为：在机组不断前进过程中，刀片就不断地接触土壤表面并继续切土使未耕地松碎，肥料不断从施肥管道流出实现施肥。同时，刀具接触土壤后开始进行旋耕作业，并将切下的土块抛向后旋耕刀辊，再由后耕刀辊重复进行后旋耕刀辊的工作。通过两个刀辊进行粉碎后，土块撞击罩壳和土壤刮平拖板，未被完全破碎的小土块又被进一步击碎并落到地面，由拖板拖平。由此看来可折叠双辊施肥旋耕机的切碎能力强，土壤破碎率高，进行一次旋耕就可以达到良好的破碎效果。施肥与旋耕作业完成，切断拖拉机与旋耕机的动力联接，等待旋耕机刀辊旋转自然停止后，操纵拖拉机驾驶室操纵杆，使拖拉机液压系统带动两侧液压缸伸缩，使展开状态的旋耕机折叠至初始状态。拖拉机自带升降系统将旋耕机升起，完成一次田地施肥、旋耕作业。旋耕机也可以单侧展开与折叠，当拖拉机液压系统只控制左侧液压缸动力输出，切断右侧液压缸动力输出时，左侧施肥、旋耕作业组实现展开与折叠，完成靠左侧田地的施肥、旋耕作业。同理，当拖拉机液压系统只控制右侧液压缸动力输出，切断左侧液压缸动力输出时，右侧施肥、旋耕作业组实现展开与折叠，完成靠右侧田地的施肥、旋耕作业。

3 总结

可折叠双辊施肥旋耕机有较强的碎土能力，一次作业即能使土壤细碎，土肥掺和均匀，地面平整，达到旱地播种或水田栽插的要求，有利于争取农时，提高工效，并能充分利用拖拉机的功率。此旋耕机通过液压系统驱动旋耕机不同的液压缸，可以实现2.4m、3.2m、4m三种不同耕幅的旋耕作业，提高工作效率，减少功率消耗。可折叠双辊施肥旋耕机的耕深可达20～25cm，既可用于水稻田和蔬菜地，也可用于开垦灌木地、沼泽地和草荒地，具有较广的应用前景。