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1、
果園旋耕機
摘 要:土壤耕作是果園種植業(yè)生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié),對果園水果作物增產(chǎn)具有重要的作用。由于土壤耕作是一項能耗很大的作業(yè),傳統(tǒng)的土壤耕作機械,如犁、靶等都需要多次耕作,會對土壤造成破壞,不利于水土保持,能耗較大。旋耕機切土、碎土能力強,一次旋耕能夠達到一般犁靶作業(yè)幾次的碎土效果;耕后地表平整、松軟、細碎,能夠滿足精耕細作的農(nóng)藝要求。旋耕機的發(fā)展大幅提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,且縮短工序間隔,有利于抗旱,減少拖拉機進地次數(shù),減輕對土壤的壓實,降低能源消耗和作業(yè)成本,減少機具投資,提高機具利用率。近年來,國內(nèi)還田技術(shù)和免耕少耕技術(shù)的推廣應(yīng)用,使旋耕機得到了迅猛發(fā)展,已成為拖拉機的主要配
2、套機具之一。應(yīng)用并推廣自動化、智能化、高性能的農(nóng)機裝備是林果產(chǎn)業(yè)化的必然趨勢。果園旋耕機能夠直接滿足果園旋耕作業(yè)的需求,提高生產(chǎn)效率降低勞動強度增加果樹產(chǎn)量和果農(nóng)收入,促進林果業(yè)的發(fā)展同時,旋耕機的應(yīng)用有利于保護性耕作模式的推廣。
目前,針對果園旋耕機的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、作業(yè)性能、可靠性及商品經(jīng)濟性等方面的研究有待進一步展開。
關(guān)鍵詞:果園、旋耕機、設(shè)計
0 引言
近年來,我國各地果樹種植業(yè)發(fā)展迅猛,果農(nóng)收入逐漸提高,果樹園林業(yè)成為農(nóng)民致富的又一重要途徑。但是受我國果園規(guī)模特點和栽植方式的影響,目前果園管理作業(yè)幾乎都要依靠人工來完成,不僅勞動強度大,效率低,還可能延誤農(nóng)時,影響果樹生長,最終
3、導(dǎo)致果樹產(chǎn)量及果品質(zhì)量下降。此外,隨著我國城鎮(zhèn)化水平逐漸提高、果農(nóng)年齡結(jié)構(gòu)老化及勞動力不足等現(xiàn)象日益凸顯,迫切需要安全可靠、靈活高效且適應(yīng)性好的一機多用型新型果園機械。目前,我國果園機械化水平整體偏低,少有專門用于果樹苗圃和果園的管理作業(yè)機具,難以滿足作業(yè)要求,其主要原因是我國果樹種類繁多,分布地域遼闊,除了平原地區(qū),多數(shù)果園分布于山地丘陵地,地形復(fù)雜,作業(yè)環(huán)境比較惡劣。另外,部分果園種植規(guī)模較小,果農(nóng)追求產(chǎn)量而培育多枝大冠樹形或在行間套種其他作物,不利于果園地面管理,特別是在果樹抽梢結(jié)果期,農(nóng)機具很難進入園間。對于果樹苗圃來說,育苗工作的主要任務(wù)是加強苗期管理,滿足苗木生長所需的水肥條件,及
4、時除草和防治病蟲害。但是果樹苗圃一般種植密度較大,果樹苗木株高較高,普通機械很難在滿足作業(yè)要求的同時避免作業(yè)過程對果樹苗木造成的刮擦碾壓等機械損傷。這種損傷是不可修復(fù)的,輕者降低果樹苗木品質(zhì),重者直接導(dǎo)致果樹苗木的死亡。
1 果園旋耕機設(shè)計的現(xiàn)狀
我國對于旋耕機的研制始于20世紀(jì)50年代末,初期主要研制與手扶拖拉機配套的旋耕機,后來研制出與中型輪式拖拉機配套的旋耕機;70年代初完成了與當(dāng)時國產(chǎn)的各類拖拉機配套的系列旋耕機的設(shè)計,并使之得到了推廣應(yīng)用;到80年代,與手扶拖拉機配套的旋耕機由專用型發(fā)展到兼用型,由與手扶拖拉機配套發(fā)展到與輪式及履帶式拖拉機配套。旋耕機在我國的發(fā)展經(jīng)
5、歷了單機研制,發(fā)展系列產(chǎn)品,新產(chǎn)品開發(fā)和換代3個階段,隨著新的種植,耕作農(nóng)藝的發(fā)展和推廣,在旋耕機基礎(chǔ)上還研制出了多種用途的聯(lián)合復(fù)式作業(yè)機。
目前,我國果園機械化水平整體偏低,少有專門用于果樹苗圃和果園的管理作業(yè)機具,難以滿足作業(yè)要求,其主要原因是我國果樹種類繁多,分布地域遼闊,除了平原地區(qū),多數(shù)果園分布于山地丘陵地,地形復(fù)雜,作業(yè)環(huán)境比較惡劣。另外,部分果園種植規(guī)模較小,果農(nóng)追求產(chǎn)量而培育多枝大冠樹形或在行間套種其他作物,不利于果園地面管理,特別是在果樹抽梢結(jié)果期,農(nóng)機具很難進入園間。對于果樹苗圃來說,育苗工作的主要任務(wù)是加強苗期管理,滿足苗木生長所需的水肥條件,及時除草和防治病蟲
6、害。但是果樹苗圃一般種植密度較大,果樹苗木株高較高,普通機械很難在滿足作業(yè)要求的同時避免作業(yè)過程對果樹苗木造成的刮擦碾壓等機械損傷。這種損傷是不可修復(fù)的,輕者降低果樹苗木品質(zhì),重者直接導(dǎo)致果樹苗木的死亡。隨著果樹園林業(yè)的發(fā)展,果樹栽培模式迎來了一次革命,由傳統(tǒng)的喬砧密植型變革為新型的矮砧密植型,這就為果園機械化作業(yè)提供了發(fā)展條件。
目前,我國及國外的果園旋耕機使用范圍不斷擴大,向?qū)挿⒏咚傩托麢C發(fā)展;向聯(lián)合作業(yè)機組方向發(fā)展;向節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)戰(zhàn)略型發(fā)展;全幅深等新型旋耕機研發(fā)逐漸起步。
國內(nèi)的果園果樹的行距一般在3m以內(nèi),另外受樹枝的影響,果園旋耕機作業(yè)幅寬在2m以內(nèi),并且果樹的樹干就是
7、旋耕機的障礙物;對兩行果樹之間的區(qū)域,采用人工手扶控制直線耕作;對于兩行兩株果樹之間的作業(yè)區(qū)域,3點后懸掛旋耕機無法進入作業(yè),在該區(qū)域存在漏耕少耕的現(xiàn)象,需要微耕機進行二次補耕。目前果園使用的旋耕機以自走式微耕機和手扶拖拉機驅(qū)動的微耕機為主。自走式微耕機(圖1)屬于自推進耕耘機械,取消了驅(qū)動輪,由發(fā)動機驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)工作輥在耕作土壤的同時,受到土壤反作用力推動機具前進。工作時,發(fā)動機經(jīng)變速機構(gòu)傳遞動力個旋耕刀輥,轉(zhuǎn)動的刀片切削、擠壓、破碎土壤,同時在銑切過程中依靠土壤產(chǎn)生的反力推動機組前進。手扶拖拉機驅(qū)動的微耕機(圖2),工作時,發(fā)動機動力傳遞到變速機構(gòu),再經(jīng)過傳動軸驅(qū)動旋耕部件作業(yè)。從結(jié)構(gòu)上看,
8、以上兩種機型的微耕機都是由手扶拖拉機演變而來的。
2 果園旋耕機類型
旋耕機目前在國內(nèi)外有多種的分類方法,按刀軸的位置可分為橫式(圖一)、立式(圖二)和斜置式,目前臥式旋耕機使用較為普遍。
橫式旋耕機:有較強的碎土能力,多用于開墾灌木地、沼澤地和草荒地的耕作。工作部件(見圖)包括旋耕刀輥和按多頭螺線均勻配置的若干把切土刀片,由拖拉機動力輸出軸通過傳動裝置驅(qū)動,常用轉(zhuǎn)速為190~280轉(zhuǎn)/分。刀輥的旋轉(zhuǎn)方向通常與拖拉機輪子轉(zhuǎn)動的方向一致。切土刀片由前向后切削土層,并將土塊向后上方拋到罩殼和拖板上,使之進一步破碎。刀輥切土和拋土?xí)r,土壤對刀輥的反作用力有
9、助于推動機組前進,因而臥式旋耕機作業(yè)時所需牽引力很小,有時甚至可以由刀輥推動機組前進。切土刀片可分為鑿形刀、彎刀、直角刀和弧形刀。鑿形刀前端較窄,有較好的入土能力,能量消耗小,但易纏草,多用于雜草少的菜園和庭院。彎刀的彎曲刃口有滑切作用,易切斷草根而不纏草,適于水稻田耕作。直角刀具有垂直和水平切刃,刀身較寬,剛性好,容易制造,但入土性能較差?;⌒蔚兜膹姸却?,剛性好,滑切作用好,通常用于重型旋耕機上。在與15千瓦以下拖拉機配套時,一般采用直接連接,不用萬向節(jié)傳動;與15千瓦以上拖拉機配套時,則采用三點懸掛式、萬向節(jié)傳動;重型旋耕機一般采用牽引式。耕深由拖板或限深輪控制和調(diào)節(jié)。拖板設(shè)在刀輥的后面,
10、兼起碎土和平整作用;限深輪則設(shè)在刀輥的前方。刀輥最后一級傳動裝置的配置方式有側(cè)邊傳動和中央傳動兩種。側(cè)邊傳動多用于耕幅較小的偏置式旋耕機。中央傳動用于耕幅較大的旋耕機,機器的對稱性好,整機受力均勻;但傳動箱下面的一條地帶由于切土刀片達不到而形成漏耕,需另設(shè)消除漏耕的裝置。
圖2立式旋耕機
圖1橫式旋耕機
旋耕機傳動形式有中間傳動和側(cè)邊傳動兩種,中間傳動系統(tǒng)由萬向節(jié)傳動軸和中間傳動箱組成;側(cè)邊傳動系統(tǒng)由萬向節(jié)傳動軸,中間傳動箱和側(cè)邊傳動箱組成,側(cè)邊傳動又有齒輪傳動和鏈輪傳動兩種,側(cè)邊傳動箱采用鏈傳動時,雖然加工要求較低,但其可靠性較差,使用壽命短,鏈條斷后會
11、增加維修費用。當(dāng)采用中間傳動時,傳動箱的下部會造成漏耕,影響作業(yè)質(zhì)量,為了解決這個問題,在傳動箱下固定一個松土鏟,即小型鏵式犁,或者在傳動箱的旁邊裝兩把特殊的彎刀。為了適應(yīng)不同的土壤條件及拖拉機動力輸出軸轉(zhuǎn)速,有的旋耕機的傳動箱配有速比不同的齒輪,得到不同的刀輥轉(zhuǎn)速。旋耕機與拖拉機的掛接有3點懸掛,直接聯(lián)接和牽引三種方式,我國目前采用前兩種聯(lián)接方式,3點懸掛式旋耕機的懸掛及升降與鏵式犁相同,有拖拉機動力輸出軸驅(qū)動,通過萬向節(jié)傳動軸,經(jīng)傳動箱減速后帶動刀軸工作。直接聯(lián)接式旋耕機主要用于與手扶拖拉機配套,一般是將手扶拖拉機的變速箱后蓋取下來,然后將旋耕機減速箱和拖拉機變速箱用螺栓聯(lián)接在一起,動力由
12、拖拉機變速箱里的齒輪直接傳給旋耕機的齒輪,以驅(qū)動旋耕機運轉(zhuǎn)。臥式旋耕機刀輥的轉(zhuǎn)向有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩種,目前使用較多的是正轉(zhuǎn)旋耕機。正轉(zhuǎn)時刀片強制切碎土塊,并將土塊向后拋擲,土塊與機罩及拖板相撞后,進一步破碎,碎土充分,但功耗較大,在耕深增加時,影響耕深的穩(wěn)定性。刀輥反轉(zhuǎn)則有利于降低切土能耗和提高碎土效果,覆蓋埋青能力強,但易導(dǎo)致已耕土塊堆積,造成刀輥的重復(fù)切削,增大了不必要的負荷和功耗。刀輥轉(zhuǎn)速對旋耕機組的功耗影響較大,較理想的配置是低的刀輥轉(zhuǎn)速和較高的前進速度。刀片有鑿型刀、直角型刀、彎刀3種形式,其中彎刀在我國得到了廣泛的應(yīng)用,彎刀的刃口由曲線構(gòu)成,包括側(cè)切刃和正切刃兩個部分,可輕松的將草莖切斷,且不易纏草,適合在多草的耕地里作業(yè)。
4 總結(jié)
參考文獻:
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