1GZMN-140型旋耕联合整地机的研制

梁利军

（黑龙江省勃农兴达机械有限公司，黑龙江 勃利 154500）

目前市面上的旋耕（灭茬）机具都是将配套拖拉机的动力，经万向传动轴传到中央齿轮箱后，要经过1对锥齿轮和2~5个直齿轮的传动，再将动力传递到工作部件。且如果要在一地块上进行旋耕和灭茬作业，往往需要更换工作部件后，二次进地。现有机型的不足之处主要存在以下两方面：

（1）齿轮传动部分齿轮多，箱体重量大，制造成本高，传动功耗大，传动效率低。

（2）机耕作业时，拖拉机进地次数多，既造成耕作费用高，又不利于保持土壤墒情。

为有效地解决上述问题，黑龙江省勃农兴达机械有限公司最新研制出了1GZMN-140型旋耕联合整地机。该机与25.7~36.8kW（35~50马力）的拖拉机配套，适用于旱田、水田（打浆）的联合耕整地作业。能一次完成除茬、旋耕、起垄、镇压等多项工作。适应了现代耕作制度的农艺要求。其最大的技术特点是传动箱比传统的旋耕机变速箱体积小，重量轻，传动效率高，极大地降低了生产制造成本。

1 结构与工作原理

1GZMN-140型旋耕联合整地机主要由万向传动轴、机架、传动箱、刀辊、起垄部件、镇压装置等组成。整机结构和传动示意如图1、图2所示。

1GZMN-140型联合整地机是由拖拉机动力输出轴驱动的耕整地机械，使用时，将机具与拖拉机悬挂机构联接，用传动轴将拖拉机的动力与机具的动力相联接，并进行检查调整方可作业。拖拉机动力经动力输出轴、万向节总成传至整地机变速箱轴，经过主箱内一对锥齿轮减速并改变方向，将动力传到后旋耕刀辊，再通过旋耕刀辊将动力传至两侧的链轮传动箱，通过一对链轮增速后将动力传至前灭茬刀辊，最终把动力传出，驱动前后双轴刀辊旋转。

图1 1GZMN-140型旋耕联合整地机结构

图2 传动示意

2 主要技术参数

外形尺寸（长×宽×高，mm） 930×1 780×1 022

整机重量（kg） 300

生产率（hm2/h） 0.2~0.5

配套功率（kW） 29.4~36.7

工作速度（km/h） 2~6

起垄行数（行） 2

灭茬行数（行） 2

耕幅（cm） 140

耕深（cm） 12~16（灭茬 6~10）

动力输出轴转数（r/min） 540

刀轴转数（r/min） 238（灭茬 488）

连接形式 三点悬挂

3 结构特点与优势

（1）1GZMN-140型旋耕联合整地机只通过1对锥齿轮就将拖拉机动力经万向传动轴直接传给旋耕刀轴，从而达到了减少中间介轴齿轮数量，提高了传动效率；降低齿轮箱重量，降低制造成本的目的。

（2）旋耕刀轴通过优质链传动，把动力传递到灭茬刀轴，达到了一机两用的目的，减少了机具进地次数，降低了耕作费用。

4 主要技术参数的确定

确定参数的关键在于确定刀片端点回转半径R和刀轴转速，通过试验和农艺要求得知，灭茬刀水平分速度（即打茬速度）应大于5.5 m/s，切土切距应控制在4 cm。旋耕刀水平分速度应大于3 m/s，如图3。

图3 刀辊刀尖轨迹

设刀辊刀尖轨迹上任一点M的坐标为M（x，y），则其运动方程为：

式中 x—M点运动轨迹瞬时横坐标；y—M点运动轨迹瞬时纵坐标；Vm—机组前进速度；ω—刀片回转角速度；R—刀片端点M的回转半径；t—时间参数；a—灭茬或旋耕深度。

由方程（1）可得刀端点任意时刻的水平分量

综合考虑整机结构要求，并参考比较、筛选国内外各旋耕、灭茬机的参数，确定灭茬刀辊半径R3为200mm，旋耕刀辊半径R2为245mm。灭茬深度a3取0.05m，旋耕深度 a2取 0.10m，Vm3取 0.975m/s（东方红 404Ⅲ挡），Vm2取0.603m/s（东方红 404Ⅱ挡）带入（3）式得出灭茬刀辊转速n3和旋耕刀辊转速n2：

取n2=240 r/min，取n3=415 r/min。在确定了n1=540 r/min,n2=240 r/min,n3=415 r/min之后，通过强度计算和刚性较核的计算方法，确定其他技术参数。

5 性能试验

首台1GZMN-140型旋耕联合整地机在试制样机生产完成后，在黑龙江双城市郊区对玉米茬地作业50余hm2，并进行了性能测定，结果如表1、表2。

表1 灭茬作业测试

表2 旋耕作业测试

根据测定结果可以看出，1GZMN-140型旋耕联合整地机旋耕、灭茬作业质量好，完全满足当地农艺要求。一次作业过程可同时完成多项作业，降低用户的耕作成本，而且动力在传递过程中损失大大降低，功率得到最大发挥。田间试验表明，该机不但作业质量好，而且配套机车省力，市场前景广阔。

6 结论

该机灭茬旋耕作业效果满足农艺要求，并具有一次进地可同时完成灭茬旋耕起垄等多项作业的功能。减少了耕作费用和拖拉机压地次数。体积小、重量轻、制造成本低。用户购机资金回收快。与同类产品比较，该机具有传动效率高，油耗低的优点，在性能和价格上有较强的竞争优势。产业化前景良好，能为生产企业带来很好的经济效益和社会效益。并且已顺利通过黑龙江省农业机械管理局新产品鉴定。

[1]中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册[M].中国农业科学技术出版社，2007.

[2]吉林工业大学.农业机械理论及设计[M].中国工业出版社，1962.

[3]成大先.机械设计手册[M].化学工业出版社，2002.