果園旋耕機總體設計文獻綜述

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)還田技術和免耕少耕技術的推廣應用，使旋耕機得到了迅猛發(fā)展，已成為拖拉機的主要配套機具之一。應用并推廣自動化、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。關鍵詞：果園、旋耕機、設計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，最終導致果樹產(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的，輕者降低果樹苗木品質(zhì)，重者直接導致果樹苗木的死亡。1 果園旋耕機設計的現(xiàn)狀 我國對于旋耕機的研制始于20世紀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年代初完成了與當時國產(chǎn)的各類拖拉機配套的系列旋耕機的設計，并使之得到了推廣應用；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)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，在旋耕機基礎上還研制出了多種用途的聯(lián)合復式作業(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的，輕者降低果樹苗木品質(zhì)，重者直接導致果樹苗木的死亡。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，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190280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。刀輥切土和拋土時，土壤對刀輥的反作用力有助于推動機組前進，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?；⌒蔚兜膹姸却螅瑒傂院?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)。拖板設在刀輥的后面，兼起碎土和平整作用；限深輪則設在刀輥的前方。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，鏈條斷后會增加維修費用。當采用中間傳動時，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，但易導致已耕土塊堆積，造成刀輥的重復切削，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：4