马铃薯中耕机的设计

毕春辉　陈长海　吴家安　杨沫

0 引言

中国是世界上马铃薯第一生产大国，种植面积约550万hm2，占世界马铃薯种植面积的1/4，总产占世界的1/5，占亚洲的17%。由于我国经济条件较发达国家落后，我国的马铃薯生产多数仍采用人工作业为主，由于人工作业存在：种植、收获方式落后，耗费劳动力多，人工劳动强度大，效率低，生产成本高等问题，所以马铃薯生产难以形成规模化、标准化经营，这也是阻碍单产水平提高的严重障碍。而仅有的机械化作业大部分又是以种植和收获为主，中耕等其它的机械相对较少，中耕生产环节作业劳动量大，作业过程受生长中的作物限制约束。马铃薯作物生长过程中的中耕机械化作业一直是制约马铃薯产业发展的瓶颈问题，给农业增产、农民增收增加了制约因素。

马铃薯生产中期的松土、锄草、培土等中耕作业是马铃薯生长期间关键性的作业环节，可消除杂草、防旱保墒、疏松土壤、提高地温。因此，合理的中耕培土可以有效地改善马铃薯生长发育所需的土、水、气、热等条件，促进作物生长。传统的中耕机工作部件以各类锄铲为主，其结构简单、能耗低，在土壤状态较好的条件下可以满足农艺要求，至今仍然是中耕机具的主要部件，但在如黏重土壤、水浇后板结地、杂草过多的土地等则达不到所要求的作业质量，往往因碎土不佳而造成大土块压苗、灭草率低、部件缠草堵塞。所以研制一种适合我省黏重土壤的马铃薯中耕机已经势在必行。

1 总体方案设计

1.1 总体方案

马铃薯中耕機（总体方案如图1所示）是由机架、牵引架、主变速箱、侧变速箱、覆土部件、旋耕刀轴等部分组成。

该机具的设计充分考虑了我省黏重土壤的条件以及马铃薯中耕的农艺要求，研制的一种马铃薯中耕机。该机具采用前置动力旋耕，后置覆土整形的结构。该技术及机具极大地提高了作业效率、耕作质量，减轻了农民的劳动强度，是节本增效的一项技术。

1.2 结构特点

该机的研制很大程度上解决了我省黏重土壤中耕作业的难题，降低了劳动强度，保证实时中耕作业质量。其结构特点如下：

（1）该机针对黏重土壤设计动力旋耕松土、灭草，其作业质量高，工作可靠。

（2）覆土部件采用整形器的形式，覆土量大，覆土后垄形均匀饱满。

（3）整机采用部装设计，前后部件均可拆卸形成单独的工作部件，满足不同工作需要，形成一机多用的特点。

（4）该机具设计旋耕部件采用厚柄直刀设计，较传统L型刀耐磨损。

1.3 主要技术指标

配套形式：悬挂式；

配套动力：75～110 kW；

工作幅宽：3600 mm；

作业行数：4行；

行距：900 mm；

作业效率：0.75～1.3 hm2/h；

作业速度：4.5～6.5 km/h；

外形尺寸：3200 mm×2150 mm×1360 mm；

整机重量：1100 kg。

1.4 工作原理

该中耕机作业时，首先由牵引架与拖拉机后悬架相连接，实现机具的升降，旋耕刀轴由拖拉机提供动力高速旋转，旋耕刀插入垄沟底层对土壤进行旋耕松土作业，并且同时灭除杂草。随着机组的前进，旋耕后的土壤通过覆土部件翻扣培回垄上，使垄形饱满，以满足马铃薯生长对空间的需求。

2 关键部件设计

中耕作业质量的好坏，主要取决于旋耕部件和覆土部件，以及二者之间的搭配关系。

2.1 旋耕刀轴的设计

拖拉机动力传给主变速箱，之后通过侧变速箱传递到旋耕刀轴上，从而进行旋耕作业。为了达到更好旋耕效果，提高了旋耕刀轴所承受的扭矩，所以中耕机选用比传统旋耕机直径更大的刀轴，使其提高作业可靠性。旋耕刀采用锰钢材质的厚柄直刀，碎土性能好，更加耐磨。其结构如图2所示。

2.2 覆土部件的设计

覆土部件采用曲面结构，工作时其与机架相连接，机组作业时把旋耕后的土壤培到垄上。该曲面结构在培土过程中可实现分土、翻扣土壤、侧向镇压土壤的功能，使垄形饱满。该部件采用对称曲面结构，中间用连接销连接，通过调节两曲面之间的夹角，可以得到不同尺寸的垄形和对土壤镇压的压力。其机构如图3所示。

3 试验情况

马铃薯中耕机试制完成后，2016年在对青山马铃薯基地进行了大规模的田间作业。作业面积400余亩，垄表杂草呈无规律分布，杂草高度平均150 mm。测试结果：松土深度190 mm、作业速度5 km/h、除草率98%、碎土率98%。通过实际的生产作业表明：该型马铃薯中耕机达到了设计要求，满足了中耕的农艺要求。

4 结束语

随着我国施行马铃薯主粮化战略，形成马铃薯和水稻、玉米、小麦三大主粮协调发展的新格局，把马铃薯由现在的杂粮、蔬菜地位提升到第四大主粮地位，马铃薯种植会大面积提高，因此马铃薯全程机械化所需要的机具迎来了一个发展的黄金时期。该型马铃薯中耕机的研制成功很好地填补了中耕机的空缺，为我省的马铃薯全程机械化做出了贡献。

参考文献：

[1]金钟玉，陈长海，毕春辉，等.黑龙江省马铃薯种植全程机械化技术初探[J].农机使用与维修，2014（2）：80.

[2]李洋，杨德秋，李建东，等.1304型马铃薯中耕机的研制[J].农业机械，2011（12）：65.

[3]刘恩宏，高明宇，吴家安，等.3ZF-3200/3型立旋式马铃薯中耕机的设计与试验[J].现代化农业，2016（9）：51.