秸秆精细粉碎双排定刀还田机设计.pdf
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1、引用本文格式刘伟光,杨楠,李卓秸秆精细粉碎双排定刀还田机设计 J农业工程,2023,13(5):109-113 DOI:10.19998/ki.2095-1795.2023.05.019 LIU Weiguang,YANG Nan,LI ZhuoDesign on double row fixed blade returning machine for fine straw crushingJAgricultural Engineering,2023,13(5):109-113秸秆精细粉碎双排定刀还田机设计刘伟光1,杨楠1,李卓2(1.黑龙江省农业机械工程科学研究院绥化分院,黑龙江 绥化 15
2、2054;2.黑龙江省农业机械试验鉴定站,黑龙江 哈尔滨 150300)摘要:目前我国市场上使用的秸秆还田机,粉碎部分都是以高速旋转的动定刀结合的粉碎方式对秸秆进行粉碎,但是因不同地块的秸秆含水量不同,单一的粉碎方式对粉碎后的秸秆长短不可控制,较长的秸秆在后续的翻埋、碎混等还田作业环节中无法被土壤覆盖,裸露秸秆多、不易腐烂,严重影响下一轮播种作业。研究设计了一种秸秆精细粉碎双排定刀还田机,通过前后配置的双排定刀与秸秆精细粉碎刀辊的配合,提高对秸秆的适应能力。关键词:秸秆还田机;双排定刀;秸秆粉碎;动定刀中图分类号:S224.29文献标识码:A文章编号:2095-1795(2023)05-010
3、9-05DOI:10.19998/ki.2095-1795.2023.05.019Design on Double Row Fixed Blade Returning Machine for Fine Straw CrushingLIU Weiguang1,YANG Nan1,LI Zhuo2(1Suihua Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Machinery Sciences,Suihua Heilongjiang 152054,China;2Heilongjiang Agricultural Machinery Test and
4、 Identification Station,Harbin Heilongjiang 150300,China)Abstract:At present,straw returning machines used in the Chinese market use a high-speed rotating combination of moving and sta-tionary blades to crush strawHowever,due to different moisture content of straw in different plots,a single crushin
5、g method cannotcontrol length of crushed strawLonger straw cannot be covered by soil during subsequent plowing,crushing,and mixing operations,resulting in more exposed straw that is less prone to decay,seriously affecting next round of sowing operationsA straw fine crushingdouble row fixed blade ret
6、urning machine has been studied and designed,which improved its adaptability to straw by combining frontand rear double row fixed blades with straw fine crushing blade rollersKeywords:straw returning machine,double row fixed blade,straw crushing,movable fixed blade 0引言随着我国粮食产量不断提高,与之对应的作物秸秆总产量随之增加。据
7、统计,我国平均每年产生的秸秆总量在 9 亿 t 以上。东北地区作为我国粮食主产区,玉米秸秆量尤为突出,如此大量的玉米秸秆在合理利用方面还是存在很多问题。而秸秆还田成本相对较低,农民可以自己处理秸秆,将秸秆重新回归至田地里,不仅省去了对秸秆运输处理的各项工作,而且能够提高土壤肥力、促进微生物活动、改善土壤耕层结构及减少化肥使用量,是解决秸秆焚烧和废弃的有效途径1-3。目前市场上秸秆还田机种类较多,但大多是相互借鉴,缺乏科学的设计方案,主要是为了满足市场需要,往往是依靠经验设计,对结构参数、动力参数和运动参数的配置没有理论依据,对粉碎装置的功耗、粉碎合格率没有有效的评定,机具整体田间适应性较差、功
8、率消耗大、噪声与振动大和功能结构单一4-6。尤其是粉碎部分都是以高速旋转的动定刀结合的粉碎方式对秸秆进行粉碎,但是因不同地块秸秆含水量不同,粉碎难易程度差异大,现有机型粉碎质量无法调节,粉碎后的秸秆长短不均,较长的秸秆在后续的翻埋、碎混等还田作业环节中无法被土壤覆盖,裸露秸秆较多、不易腐烂,严重影响下轮播种作业质量。收稿日期:2023-03-20修回日期:2023-04-28基金项目:黑龙江省省属科研院所科研业务费项目(CZKYF2021-2-C020);黑龙江省农业科学院院级课题资助项目(2021YYYF027)作者简介:刘伟光,工程师,主要从事农机工程研究E-mail:第 13 卷 第 5
9、 期农业工程Vol.13No.52023 年 5 月AGRICULTURAL ENGINEERINGMay 20231研究思路如何加快秸秆腐解速度,减少秸秆还田后对播种作业的影响,以及降低作业成本,是秸秆还田机面临的技术难题。影响秸秆腐解速度的因素很多,秸秆自身组成、结构及含水量是内在属性,土壤类型、土壤含水量、还田深度、还田量、还田时间及土壤中微生物是外在动力。秸秆腐解是在多因素共同参与下的复杂过程,而对于秸秆还田机来说,突破口应选择改变秸秆结构,破坏秸秆外皮纤维,让细碎的秸秆与土壤充分接触,加快秸秆腐解速度1,7。精细粉碎后的秸秆即便不腐解,也可将秸秆在还田后对播种作业的影响降到最低。本文
10、基于支撑切割的设计原理研究设计一种秸秆精细粉碎双排定刀还田机,通过可调节的支撑切割部件,在秸秆含水量不同的情况下,选择合适的粉碎方式,提高粉碎质量、降低作业功耗。粉碎后的秸秆长度控制在 4 cm 以下,便于土壤将其覆盖,加快秸秆腐解速度,使土壤形成虚实相间的耕层,增加土壤通透性和孔隙度,并可以改善土壤结构、保墒和调控土壤温度,同时减少了化肥的使用和秸秆资源的浪费,是推广保护性耕作,实现农业可持续发展的一项重要技术8-10。2整机结构与工作原理 2.1结构组成秸秆精细粉碎双排定刀还田机主要包括机架、动力传动箱、三点悬挂架、粗粉碎捡拾组件、精细粉碎动刀组件、固定定刀组件、可调定刀组件、调整组件、定
11、刀支撑板和网状凹板等组成,整机结构如图 1 所示。2.2工作原理作业时,利用三点悬挂架将整机悬挂连接在牵引拖拉机后侧部上,牵引拖拉机动力输出轴的旋转动力通过动力传动箱分别驱动粗粉碎捡拾组件和精细粉碎动刀组件顺时针方向旋转,粗粉碎捡拾组件在对秸秆进行捡拾、冲击切断式粗粉碎加工后将秸秆抛向后方的精细粉碎动刀组件上,在精细粉碎动刀组件的动刀,先后与固定定刀组件的定刀和可调定刀组件的定刀依次配合作用下,完成对秸秆的两次剪切式粉碎作业,实现和达到对秸秆的精细粉碎加工,粉碎后的秸秆在惯性和离心力,以及后续喂入秸秆的多重作用下,抛向设置在精细粉碎动刀组件底部的网状凹板,达到作业标准的秸秆从网状凹板的网孔排出
12、,达不到作业标准的秸秆由动刀带动,重复上述过程,连续不断地将精细粉碎的秸秆抛撒在田间,为后续的翻埋、碎混等还田作业打下良好的作业基础。2.3技术路线对国内外各种型号的秸秆还田机进行查阅,了解其工作原理和功能,以及各种型号的优缺点,并结合东北地区的实际田间工况进行考察并确定研究目的,解决秸秆还田机作业后粉碎的秸秆过长、无法土壤覆盖、腐解速度慢及影响次轮播种作业等问题。根据现有秸秆还田机工作过程的作业机理,对粗粉碎与抛送机构、精细粉碎机构、双定刀机构及定刀调整机构的相关参数,进行理论分析与台架的模拟试验,如果达到农艺要求,则可以根据所设的各项参数进行样机制作和田间试验,技术路线如图 2 所示。1.
13、机架2.动力传动箱3.三点悬挂架4.粗粉碎捡拾组件5.精细粉碎动刀组件6.固定定刀组件7.可调定刀组件8.调整组件9.定刀支撑板10.网状凹板图 1整机结构Fig.1 Overall structure 图 2技术路线Fig.2 Technical route 110 农业工程设计制造与理论研究 3主要工作装置设计方案 3.1粗粉碎捡拾装置 3.1.1设计方案粗粉碎捡拾装置是秸秆还田机的核心部件,具有粉碎和捡拾秸秆的双重功能,对秸秆还田率起关键作用,主要包括粗粉碎刀轴、粉碎锤爪、Y 形粉碎刀、传动胶带轮、刀片安装架和锤爪安装架。如图 3 所示,将刀片安装架与锤爪安装架以双头螺旋线的排列方式焊接
14、在粗粉碎刀轴上,两条螺旋线分别安装 Y 形粉碎刀与粉碎锤爪,一个回转面上 Y 形粉碎刀与粉碎锤爪交替工作。1.粗粉碎刀轴2.Y 形粉碎刀3.粉碎锤爪4.锤爪安装架5.刀片安装架6.传动胶带轮图 3Y 形粉碎刀、粉碎锤爪安装位置Fig.3 Installation location of Y-shaped crusher knife,crusher hammer claw 3.1.2试验方法与结果分析粗粉碎捡拾装置的作用是对秸秆进行初级粉碎并将其捡拾抛送到精细粉碎室内,捡拾与粉碎效果直接影响该机精细粉碎作业质量,为了更好地研究粗粉碎捡拾装置,使粗粉碎与捡拾可以兼顾,得到最优解,自行设计了一款秸秆
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