1SBL-360松耙联合整地机的设计与试验

王晨平，贾 彪

(黑龙江省农业机械工程科学研究院 绥化分院，黑龙江 绥化 152054)

0 引言

近几年，国家大力提倡保护性耕作技术，深松是一项基本的保护性耕作技术[1]，秸秆覆盖在地表作业，深松深度大于30 cm以上，打破犁底层，增强雨水入渗速度和水量，能有效起到蓄水保墒，达到抗旱防涝的效果。同时还能增加深层土壤中有机质含量，提高土壤透气性，为作物的生长提供良好的条件，利于作物根系发展，是作物增产的一项重要技术[2]。因此，农业生产对深松耙地机械有着极大的需求。目前，现有的深松耙地机械存在结构单一、设计不合理、作业效果不理想、动力消耗大等一些不尽人意的地方。基于上述考虑，结合国内外先进技术设计了1SBL-360松耙联合整地机。该耙组为可折叠结构，具有结构紧凑、动力消耗小、工作效率高、运输方便、适合于农艺要求等特点。同时该机深松深度可达30～40 cm，耙地深度10～14 cm,打破了犁底层和土壤板结层，提高土壤抗旱保墒能力，增加土壤有机质含量，达到了保护性耕作的要求。

1 技术参数与工作原理

1.1 技术参数

结构形式：悬挂式；

工作幅宽：3 600 mm；

工作速度：4～6 km·h-1；

生产率：0.8～1.5 hm2·h-1；

配套动力：154.4～191.1 kW；

深松铲数量：13个；

深松铲间距：300 mm；

深松深度：300～350 mm；

耙组折叠方式：液压式。

机具整体结构如图 1 所示，主要包括悬挂架、支撑架、油缸、折叠部件、耙串、深松铲、机架、限深轮、切草盘等。

1.悬挂架；2.支撑架；3.油缸；4.折叠部件；5.耙串；6.深松铲；7.机架；8.限深轮；9.切草盘

悬挂架与机架连接，设置在机架前端上部，支撑架安装在机器中间部位，用于支撑折叠后的耙串，油缸前端与机架连接，后端与折叠部件连接，油缸工作时，通过折叠部件带动后耙串框架铰接点向上或向下折叠，进而带动耙组折叠至支撑架上或工作位置。深松铲通过铲座与机架连接，机架前横梁设置4个深松铲，中间横梁设置5个深松铲，后横梁设置4个深松铲，呈交错排列方式；限深轮与机架的顺梁连接，通过调整限深轮的离地高度，调整深松深度；切草盘设置在机架横梁前部，用U型卡丝与横梁固定连接。

1.2 工作原理

该机具采用三点悬挂方式与拖拉机连接，拖拉机牵引力驱动机具深松耙地作业。机具作业时，先通过切草盘把长秸秆及杂草切断或大土块切碎后，再对土壤进行深松耙地作业。通过切草盘作业能提高整地质量，减少壅堆，降低深松阻力。深松作业能有效疏松土壤打破犁底层，并由限深轮控制其深松深度，然后深松铲翻起的大土块经耙组切碎。两道耙组设置在机具后端，通过吊耳调节耙组角度，通过液压油缸可使耙组折叠。耙组可调角度为8°～12°，使耙地深度和翻土效果最佳。运输途中，可以通过油缸作业，把耙组折叠起来，使机具重心前移，有利于机具的运输。

2 主要工作部件的设计

根据农艺要求，该机采用背负式三点悬挂，总体结构型式为三梁机架与四连杆调节耙组方式，主要部件设计如下。

2.1 机架的结构设计

机架结构是该机具设计的关键部件，考虑到科学合理、结构紧凑、防止堵塞和减轻阻力等因素，设计了三道横梁结构。机架结构如图2所示，由横梁和顺梁焊接而成，均采用Q345B材质厚壁无缝钢管，横梁规格100 mm×100 mm×8 mm，顺梁规格100 mm×60 mm×8 mm。既保证了强度要求，又避免了使用普通材质造成机具质量过大。

1.横梁；2.顺梁

2.2 圆盘耙组部件的设计

耙组的主要功能是耙地，切碎大的土块和合墒等作用，为了提高碎土效果，该机具采用了两组耙串，耙串角度可调节的作业方式，耙组部件主要由平行四连杆结构和耙串组成。

平行四连杆结构由前吊板、上吊梁、扇形板、下吊梁、耙串等构成(图3)。耙串设置在下吊梁下方。耙串在通过凹凸不平的地面时，可通过平行四连杆机构仿形。

1.前吊板；2.上吊梁；3.扇形板；4.下吊梁；5.耙串

2.3 深松铲的设计

深松铲包括深松铲座、保险板、深松铲柄、护刃、铲尖等部分组成，如图4所示。深松铲作业深度设计为30～35 cm，当深松过深或遇障碍物负载过大时，保险板断裂，深松铲升起，减轻阻力，保护了深松铲和机架整体结构不被损坏。深松铲柄的设计是深松铲设计的关键， 合理的铲型结构能有效缓解工作过程中秸秆和杂草的缠绕和堵塞，还可以有效降低其工作阻力。深松铲柄采用60 mm×40 mm×6 mm矩形方管弯曲而成，并通过淬火处理增加了强度和韧性。深松铲柄由连接段A 、弧段B和铲尖连接段C三部分组成。A段与铲座固定，B段设置为弧形结构，减少秸秆和杂草的缠绕和堵塞，增大通过性。还有利于土壤在掀起时的滑切运动。C段与铲尖连接，为了达到较好的减阻和抬土碎土效果，铲尖连接段采用与水平面成23°夹角设计；铲尖通过沉头方颈螺栓与铲柄连接。

1.深松铲座；2.保险板；3.深松铲柄；4.护刃；5.铲尖

2.4 液压折叠机构的设计

考虑到捞洼地不使用耙组，运输时机具的重心应尽量前移，设计了通过液压油缸使耙组折叠的功能。运输途中，油缸缩短并带动折叠部件旋转，折叠部件与四连杆机构相连接，耙串被折叠，折叠型式如图5所示。

图5 折叠型式

3 试验结果分析

3.1 技术参数查验及适用度调查

鉴定机构依据鉴定大纲《DG/T 162—2019深松耙地机》的要求对1SBL-360松耙联合整地机进行了试验鉴定，对照机具主要技术参数对产品样机进行了一致性检查，开展了安全性评价、适用性评价和可靠性评价。对照产品技术参数信息表的设计值对样机的相应项目进行了一致性检查，所有结果均满足大纲要求。安全防护、安全信息2个项目经检查均达到大纲要求。通过机具在不同地域、不同地块作业，调查机具对土壤质地、种植方式、植被覆盖情况、土壤含水率等不同条件下的适应能力统计，使用度为4.5(大纲要求≥4)，达到大纲要求。通过对试验样机进行了累计作业时间为18.0 h的生产查定，在生产查定过程中，样机未发生致命故障和严重故障，生产查定有效度为100%(大纲要求≥98%)，达到大纲要求。

3.2 用户评价

通过对不同地域用户使用机具的回访，用户对该机具有着积极的评价，认为设计合理，能够适应不同作业的整地要求，耕作后土壤含水率提高3%左右，粮食增产9%～11%。

4 结论

根据当地耕整地作业农艺的要求，针对深松、耙地单一作业时出现的一些问题，设计了1SBL-360松耙联合整地机，从田间性能试验来看，该机具有以下优点：

1)1SBL-360松耙联合整地机一次下田完成杂草切断、土壤深松、合墒碎土等作业，与传统翻、耙单项作业相比实现一机多用，减少了拖拉机的下田次数，减轻了拖拉机对土壤的压实，节约农时。

2)通过大面积多试验点和地域适应性试验证明，该机具的研究设计是成功的，其各项技术性能指标均达到了设计要求，解决了大功率拖拉机对该型配套耕整地机具的迫切需求，可以大面积推广应用。