1MC-150 型灭茬旋耕机研制

王 合， 胡浩然， 陈正龙

（湖南三一工业职业技术学院，湖南 长沙 410129）

0 引言

辽宁省朝阳市耕地土壤比较瘠薄，连续几十年的化肥应用使个别地块的土壤发生板结现象[1-3]。传统旋耕机不能粉碎茬管和茬根，起不到改良土质的作用[4-6]。现有的灭茬旋耕机存在耕作后左右箱体下漏耕的缺点[7-8]。1MC-150 型灭茬旋耕机经过对左右箱体和旋耕轴及灭茬轴的优化设计，使机具耕幅内的耕地全部得到耕作。其特点是左右箱体下不漏耕，作业质量好；结构简单、使用方便；各个箱体均采用钢板焊接，机具质量小，节省动力；适应辽西土壤、气候等自然环境使用。1MC-150 型灭茬旋耕机适合对玉米根茬、高粱根茬和谷子根茬等农作物的根茬进行灭茬旋耕整地作业。

1 结构与工作原理

1.1 结构

1MC-150 型灭茬旋耕机主要由右箱体总成、挂架、左箱体总成、左半轴保护管、主箱体总成、右半轴保护管、L 形灭茬弯刀、前横梁、灭茬短半轴、传动轴、防尘罩、灭茬长半轴、旋耕短半轴、后横梁、旋耕长半轴、驼形旋耕弯刀和后护板等组成，如图1 所示。通过将右箱体的外侧板按照机具结构需要向前延长，并在其延长板上设置灭茬轴轴承座，在灭茬轴的一端设置L 型灭茬弯刀，另一端由左箱体里的齿轮驱动灭茬轴旋转。同样将左箱体的外侧板按照机具结构需要向后延长，并在其延长板上设置旋耕轴轴承座，在旋耕轴的一端设置驼型旋耕弯刀，另一端由右箱体里的齿轮驱动旋耕轴旋转。处于左箱体下的耕地由旋耕轴左端的驼形旋耕弯刀进行旋耕，处于右箱体下的耕地由灭茬轴右端的L 形灭茬弯刀进行耕作。

图1 1MC-150 型灭茬旋耕机结构Fig. 1 Structure of 1MC-150 stubble cutting rotary cultivator

1.2 工作原理

工作时，将挂架与拖拉机的中央杆相连，两个对称的下挂板通过销轴分别与拖拉机的两个挂板相连，传动轴与拖拉机的动力输出轴相连。启动拖拉机，操作分配器将灭茬旋耕机升起，动力输出轴带动灭茬轴和旋耕轴转动，低速驾驶拖拉机进入待耕地块，同时操作分配器缓慢降落灭茬旋耕机，灭茬轴上的L 形灭茬弯刀和旋耕轴上的驼形旋耕弯刀在灭茬轴和旋耕轴的带动下旋转，并逐渐进入土壤里，在L 形灭茬弯刀刀刃的连续切削下，作物根茬和根茬附近的土壤被切碎，在驼形旋耕弯刀的连续切削下，作物根茬下的土壤被切削并使碎根茬进一步与土壤混合均匀，从而完成灭茬旋耕作业。

1.3 主要技术参数

1MC-150 型灭茬旋耕机主要技术参数如表1 所示。

表1 1MC-150 型灭茬旋耕机主要技术参数Tab. 1 Main technical parameters of 1 MC-150 stubble cutting rotary cultivator

2 主要工作部件设计

2.1 左箱体

左箱体（图2）由螺母A、围板、内侧板、外侧板和螺母B 焊合而成。围板、内侧板和外侧板采用Q235厚钢板制造，下料及其各个孔的加工采用等离子切割一次完成，围板弧形处在冲床上用模具冲压成型后与其他件焊合，加油孔和出油孔用钻床钻孔后外面与螺母焊合。其优点是质量小、强度大，外侧板上可以安装旋耕轴轴承座。在旋耕轴轴承座上安装旋耕长半轴，在旋耕长半轴上安装驼形旋耕弯刀。

图2 左箱体结构Fig. 2 Structure of left box welding

2.2 齿轮轴

齿轮轴（图3）采用20CrMnTi 制造，正火处理后进行机械加工，齿面渗碳后进行油淬，然后回火处理[9]。其优点是强度高、齿面耐磨、成本低、工作可靠。

图3 齿轮轴结构Fig. 3 Structure of gear shaft

2.3 与灭茬半轴配合的直齿齿轮

与灭茬半轴配合的直齿齿轮（图4）采用20CrMnTi制造，正火处理后机械加工，齿面渗碳后进行油淬，然后回火处理。其优点是齿面耐磨，齿轮综合机械性能好，抗交变载荷和冲击载荷能力强。

图4 与灭茬半轴配合的直齿齿轮结构Fig. 4 Structure of spur gear matched with stubble half shaft

2.4 中间箱体主轴

中间箱体主轴（图5）采用45 号钢制造，经调质处理后进行车削，然后铣花键，花键齿面进行高频淬火，安装轴承处进行磨削加工[10]。其优点是综合机械性能好、工艺性好，便于装配。

图5 中间箱体主轴设计Fig. 5 Design of middle box spindle

2.5 灭茬短半轴

灭茬短半轴（图6）由短轴和法兰盘组成。短轴采用45 钢制造，经调质处理后进行车削、铣花键、花键齿面进行高频淬火后备用。法兰盘用Q235 厚钢板制造，下料后车盲孔，用于短轴的定位，然后与短轴焊合后，车法兰盘凸台、打法兰盘连接孔，用于与灭茬长半轴法兰盘定位和螺栓连接，连接后形成灭茬轴。短轴花键与左箱体里直齿齿轮的内花键相配合，其作用是通过左箱体里的齿轮带动灭茬轴工作。其优点是工艺性和综合机械性能好。

图6 灭茬短半轴结构Fig. 6 Structure of stubble short half shaft

3 试验验证

2018 年，在朝阳市龙城区依据相关标准对1MC-150 型灭茬旋耕机的灭茬深度、旋耕深度和作业效率3个性能指标进行了检测。

（1）灭茬深度测定。

将旋耕轴上的旋耕刀卸下，用灭茬辊耕作300 m 长，每隔20 m 选择一个点测算，检测的位置避开地边地头后随机选取，以未耕地表为基准，量至耕层底部即为耕深，计算平均值即是灭茬深度。经过测量和计算，1MC-150 型灭茬旋耕机灭茬深度为150 mm。

（2）旋耕深度测定。

将旋耕轴上的旋耕刀重新安装上，用灭茬辊和旋耕辊同时耕作300 m 长，每隔20 m 选择一个点测算，检测的位置避开地边地头后随机选取，以未耕地表为基准，量至耕层底部即为耕深，计算平均值即是旋耕深度。经过测量和计算，1MC-150 型灭茬旋耕机旋耕深度为180 mm。

（3）作业效率测定。

测量拖拉机每分钟完成的耕作距离，测量10 次，计算平均值后与耕幅相乘得到耕作面积（m2/min），然后再进行相关换算。经过测量和计算，1MC-150 型灭茬旋耕机作业效率为0.4 hm2/h。

1MC-150 型灭茬旋耕机于2019 年通过了农机推广鉴定，获得了农业机械推广鉴定证书，2020 年批量生产。该机具以朝阳市龙城区为中心辐射推广到双塔区、朝阳县等朝阳市各个县（区）。

4 结束语

1MC-150 型灭茬旋耕机的设计，使朝阳市有了适合当地耕作的整地机型，使用该机耕作的地块没有开闭垄，便于播种作业，能增加土壤养分，缓解土壤板结，控制土壤水分蒸发，降低种植成本，对提高稳定粮食产量、提升粮食品质、推动农业可持续发展和增加农民收入具有重要意义，该机的推广应用前景良好。