玉米根茎粉碎还田机械刀具体系设计与研究

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1、玉米根茎粉碎还田机械刀具体系设计与研究1绪论1.1课题背景玉米稻秆位于耕地上方，粉碎机理简单，玉米稻秆粉碎机械技术已经成熟，而且处理方式多样。相比耕地上方玉米稻杆，根底下方的玉米根巷更加难以处理。传统上是通过人力作业的方式待耕地犁过之后将根巷捡出耕地，这无疑增大了农民负担。或者是对根巷不作处理，这会影响下一步农艺，如堵塞播种机的开沟器。根茬粉碎处理也称之为灭荐，是指采用机械作业切碎、消除作物根巷[10]。其作用是充分利用根荐自身的有机养料和重要元素，使其切碎后腐烂，来增加土壤有机质，改善土壤的物理性质，增加团粒结构[11]，这不但对生

2、态有着积极的作用，而且可以培肥地力、增产增收[12]。玉米根巷的秆径约2.2-2.6cm，留巷高度约10cm，主根地表下沉深度约5?6cm，各层的次生根和根须在地表下呈灯笼状分布[13]，聚积土壤成团[9，14]，最大横截面处直径约20?25cm。因此必须对根巷特别是玉米根巷进行切碎处理，打破根须与土壤形成的团块[15]为此，国内研制了一系列的灭巷机以及灭巷作业复合机械，能把玉米根荐粉碎于田间，不但免去了根巷第二年对耕作的不良影响，而且还增加了肥力，符合我国机械化保护性耕作要求。灭巷机的刀具系统是灭巷机的关键部件[

3、9],其直接影响着

4、灭桂质量、劳动效率、刀具寿命、功耗等因素，基于对以上情况的考虑，拟设计出一种玉米根巷粉碎还田刀具系统。该玉米根巷粉碎还田刀具能连续稳定入土，并可对玉米根巷按照国家标准进行切除粉碎后掩埋于田间，该刀具系统可为灭巷机械的设计提供一定的参考和技术支持。1.2研究的目的和意义玉米根巷粉碎还田作为保护性耕作的一种行之有效的方式，而灭巷刀具系统直接影响着灭荏质量，从而对农业生产、生态保护、农民经济等因素都有着重要的意义。节约大量的劳力与劳时，大大地降低了劳动强度：农民收获完玉米之后，根巷埋在耕地之中，由于玉米根巷独有的结构特点，用人工方法难以拔取

5、。而且根荐数目巨大，更是大大地增加了劳动强度。如果将根荐直接留在地中，将会影响播种。而且根巷也不易腐烂，将会影响到下一巷玉米的生长。用玉米根巷粉碎还田机械可直接将根巷粉碎还田而降低了劳动强度。提高了土壤含水率及有机物含量：稻秆根莕中含有的氮、憐、钾、镁、韩、硫等元素是农作物生长必需的主要营养元素，是我国重要的有机肥源之一。实践证明：根荐还田后，土壤中氮、憐、钾养分都有所增加,尤其是速效钾的增加最为明显。而根巷粉碎还田对玉米的生长发育有积极的影响：粉碎的根巷腐化之后，可使得下荏玉米垄粗增加。配合化肥可增加莲长。还可使得玉米吐丝期提前3-

6、5天[27，28]，即可使得玉米提前成熟。2灭若类机械结构及刀具系统主参数2.1工作原理玉米根巷粉碎还田机的动力为拖拉机后动力输出轴，拖拉机后动力输出轴输出的扭矩和转速经万向节传递至变速箱，然后将经过改变的转速和改变的扭矩传递至灭巷刀轴，驱动旋转的灭巷部件(灭巷刀)对农作物根荐切碎并碎土，机罩对抛起的根巷和土壤起到限制和导向作用使得土壤和根巷进一步破碎，同时将碎荐和土壤撞拌混合还田。而在根荐粉碎还田机(灭巷机)工作时，其随着拖拉机以一定的速度前进，此时，灭荐刀的实际轨迹为圆周运动与直线运动的合成，称之为余摆线。该机采用巾置齿轮变速筘3

7、，左侧为侧边胶带传动5，右边为侧齿轮箱。稻秆粉碎刀轴7在前，与侧边胶带传动相连。灭巷刀軸6在后，与侧齿轮箱1相连。灭荐刀轴6与稻杆粉碎刀轴7转速相反。事实上，结秆及根荐粉碎还田机一般为稻秆粉碎刀轴为逆向旋转(与拖拉机驱动轮转向相反)，灭荐刀轴为正向旋转(与拖拉机驱动轮转向相同)。该机稻秆粉碎刀具采用锤爪式，稻秆粉碎刀轴转速为1881r/min，灭荐刀为L型弯刀，采用双头螺旋线人字型双向对称排列，灭荐刀轴转速为412r/min。为了满足不同的耕作与作业质量要求，通过成对更换不同的锥齿轮，可以获得不同的传动比，从而达到调整灭荐转速的目的。

8、2.2现阶段典型灭若机双轴式灭荐旋耕机是集灭荐：和旋耕功能为一体的一种机器。灭荏刀棍在前，旋耕刀棍在后，一次可同时完成灭荐和旋耕。可提高工作效率，减少入土次数，从而减轻了机械对土壤的破坏。通常采用中间一侧边传动方式。中间一侧边传动双轴式灭巷旋耕起垄机结构如图2-3[39]所示。该机由万向节传动轴4与拖拉机动力输出轴相连，经过中间齿轮变速箱2分别将转速与扭矩传递给侧边链传动箱1与侧边齿轮变速箱。这样，转速和扭矩可分别传递到灭巷刀親7和旋耕刀辑6。灭巷刀棍正向旋转，7旋耕刀棍为逆向旋转，从而实现灭荐与旋耕。悬挂架3与拖拉机相连，并且作为机

9、架支撑整个机器。深松起垄纟产总成5是为了特殊需求而装配的，当不用时农民可自行拆卸。限深轮8起调节灭荐与旋耕深度的作用，一般耕深8-14cin。如表2-1所示，1JHG-180型結秆根荐粉碎还田机为一种典型的灭荐类机械，1