并列双轴整地筑埂联合作业机的设计

２０ｌ３年１　０月　农机化研究　第１０期　

并列双轴整地筑埂联合作业机的设计　

赵丽萍，赵清来　

（吉林农业大学工程技术学院，长春１　３０１１　８）　

摘要：设计了一种稻田生产用并列双轴整地筑埂联合作业机。该机采用拖拉机为动力，一次进地同时完成整　地和筑埂作业，主要由牵引架、齿轮减速箱、旋耕集土器、刮土板和镇压轮等组成。为此，阐述了其工作原理及关　键部件的设计，给出了机器的主要技术指标。该机结构设计合理，可为我国大面积平原地区水稻生产过程中整　地筑埂作业机械化提供技术支持。　关键词：整地；筑埂；联合作业；并列双轴　中图分类号：ｓ２２２．４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３—１８８Ｘ（２０１３）１０一Ｏ１１１—０３　

０　引言　

水稻是我国第一大粮食作物，稻米是我国人民赖　

以生存的主食。水稻生产不仅承担着确保我国粮食　

安全的重任，而且肩负着实现种粮增效、稻农增收和　

全面推进新农村建设的重大使命，这个使命也是新阶　

段我国农业和农村经济发展的中心任务之一。　我国水稻种植很广，只要有种植水稻的地方，就　

要构筑水田埂。据了解，长期以来水田构筑田埂都依　靠人力完成，即使借助某些专用工具，依然劳动强度　

大，工作效率低，田埂的均匀性和一致性较差，并且需　

要人工辅助。　

构筑水田埂最好的办法就是采用水稻筑埂机。　资料表明¨　ｊ，我国水稻筑埂机的开发研制获得了较　

多成果，并得到广泛应用。但是大多数筑埂机功能比　

较单一，适合山区和小面积地块作业的较多，而用于　

大面积平原的大型整地筑埂联合作业机却没有，且只　

能单纯进行筑埂作业，效率较低。为此，本文结合吉　林省正在积极引松治理西部平原的盐碱荒地的实际　

情况，设计了一种稻田生产用大型并列双轴整地筑埂　联合作业机。利用该机器可以大面积开发盐碱荒地，　

使其成为优质的稻田，解决人工筑埂存在的问题。该　

机可以直接与８０～１００　ｋＷ轮式拖拉机直接挂接进行　

牵引作业，整机采用液压折叠式，运输作业方便，具有　

动力消耗低、工作效率高、整地和筑梗质量好等特点，　

收稿日期：２０１２—１０—１２　基金项目：吉林省科技厅项目（２０１２０２０２）　作者简介：赵丽萍（１９６９一），女，吉林乾安人，副教授，硕士研究生，（Ｅ　—ｍａｉｌ）２４５０４２０５７＠ｑｑ．ｃｏｒｎ。　通讯作者：赵清来（１９７２一），男，长春人，讲师，硕士研究生，（Ｅ—　ｍａｉｌ）７６７５１３１７２＠ｑｑ．ｃｏｍ。　而且结构设计合理，一机双功能，促进水稻生产节本　

增效，满足农业保护性耕作和节能环保的需要，对我　

国农业机械化和大面积平原地区水稻生产的发展具　

有重大的现实意义。　

１　结构及工作原理　

１．１　结构　

水田整地筑埂联合作业机主要由动力输入轴、齿　

轮减速箱、左右传动轴、左右链条箱、旋耕集土器、挡　

土板、镇压轮、机架和罩壳等部件组成，如图ｌ所示。　

，　６　

１．动力输入轴２．齿轮减速箱３．右传动轴　４．右链条箱５．链条６．旋耕集土器７．挡土板　图１　并列双轴整地筑埂联合作业机示意图　Ｆｉｇ．１　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｒｏｔａｖａｔｅ　ａｎｄ　ｒｉｄｇｅ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｏｒｋ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｉｎ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｂｉａｘｉａｌ　１．２工作原理　

拖拉机动力通过万向节传递到传动齿轮减速箱　

的动力输入轴，通过两对相互啮合的伞齿轮将动力经　

过左右传动轴分别传动到左右链轮箱；再经链条传　

动，

驱动左右刀轴旋转，以此带动旋耕刀旋转，完成整　２０１３年１０月　农机化研究　第１０期　

地作业。左右刀轴上的刀片呈螺旋形对称排列，既可　起到破碎土壤的作用，又可以使部分土壤聚集在两刀　

轴的中间，为筑埂提供土源。挡土板可以进一步聚集　

土壤，并将所聚集的土壤初步整理成断面为梯形的土　

埂，经镇压轮将土埂压实成型。　

２主要部件的设计　

２．１齿轮减速箱　

齿轮减速箱主要由箱盖、箱体、１个主动伞齿轮、　

两个从动锥齿轮和轴承座等组成，如图２所示。工作　

时，拖拉机输出动力通过万向节传递给齿轮减速箱的　

动力输入轴，再将其传至与之相连接的左右传动轴　上。动力传动轴的转速为５４０ｒ／ｒａｉｎ，传动比取１：１，则　

输出轴的转速为５４０ｒ／ｍｉｎ。减速箱材料选用铸钢。　

１．动力输入轴２．主动伞齿轮３．从动伞齿轮Ｉ　４．右传动轴５．从动伞齿轮Ⅱ６．左传动轴　图２齿轮减速箱结构示意图　Ｆｉｇ．２　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｄｅｃｅｌｅｒａｔｅ　ｇｅａｒｂｏｘ　２．２旋耕集土器　

在左右对称的刀轴上分别呈螺旋形排列刀片，并　

使左刀轴上的刀片采用右旋，右刀轴上的刀片采用左　

旋，两边形成两段螺旋输送器的形式。刀片在旋转　时，既可以由上向下切削土壤，达到破土并切碎土壤　

的目的，又可以使部分土壤由两边向中间位置聚集，　

为筑埂成形奠定基础。为此，应将刀片的刀身设计得　较宽阔，刃口部位微弯，形状则如风扇叶形或螺旋桨　叶形　。。。刀轴选用４０Ｃｒ，刀座选用１６Ｍｎ钢板冲压而　

成，刀片选用６５Ｍｎ钢板制造，热处理硬度要求　

ＨＲＣ４５～５０。　设计单个刀轴长２０００ｍｍ，考虑到刀体比较宽阔，　

刀座间距取６５ｍｍ。根据旋耕机刀片的最佳数列排列　

公式　，则有　

４ｎ＋２＝总刀数　

式中ｎ一自然数。　取单轴上总刀数为３０把，总刀数为２ｘ３０。　

２．３刮土板　

在两个刀轴后面、镇压轮前面安装具有进一步拢　

土功能的左右对称的刮土板，其与机架相连接，倾斜　

角度约６０。，呈“八”字形。它能够使土壤进一步聚集，　

并初步整理形成比较有规则的、断面为梯形的土埂，　

为后续的筑埂作业创造必要条件，使之筑出符合设计　要求的田埂。其形状和尺寸可以根据要求进行设计。　

所筑土埂尺寸范围如下：高度为３００～４５０ｍｍ，筑埂顶　宽为３００～３５０ｒａｍ，筑埂底宽为４００～６５０ｒａｍ。材料采　

用５ｍｍ厚度的钢板。　

２．４镇压轮　镇压轮由弹簧、轴、圆柱体和左右锥体组成（如图　

３所示），主要作用是压实所筑土埂。镇压轮安装在机　

器的后面，在其上左右两边各焊一个吊耳，使其与机　

架相连接。采用浮动式设计，以避其遭到损坏。镇压　

轮对土壤的压力可以通过其上安装的弹簧来调节，最　大压力可达９８０．６７Ｐａ，而镇压轮本身质量仅　３０ｋｇ¨　。可见，由于采用了弹簧加压，既可使镇压轮　

本身质量大大减轻，又能增加机器的纵向稳定性，使　

不同含水率的土壤都能获得比较满意的坚实度。　

１．弹簧２．轴３．圆柱体４．锥体　图３镇压轮　Ｆｉｇ．３　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｒｅｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｗｈｅｅｌ　所筑土埂的断面为梯形，高度约为３００～４５０ｍｍ，　

顶宽３００—３５０　ｍｍ，底宽４００—６５０ｒａｍ。　

２．５机架与罩壳　机架安装在旋耕集土器的上方，由支撑杆、挡土　

盖板、左右侧板、中间刮土板及后侧挡土板等组成，与　

牵引架、齿轮传动箱、链条箱和镇压轮相连接。机架　

主要起支撑和连接作用，罩壳可使刀片抛向后方的土　

壤碰到其上后再次受力而继续破碎，还可避免尘土飞　

扬，改善工作环境，防止飞溅的土块伤及操作者及周　２０１　３年１０月　农机化研究　第１０期　

边的人，起到安全防护的作用。机架主梁用边长为　

ｌＯＯｍｍ的方钢管制作。　

３主要技术指标　

外形尺寸（长×宽×高）／ｈｉｍ：４　０００ｘ２　６００ｘｌ　３００　

整机质量／ｋｇ：１　８００　

配套动力ｋＷ：８０—１００　

左旋耕刀数／把：３０　

右旋耕刀数／把：３０　

刀辊直径／ｒａｍ：４２５　

筑埂数量／行：１　

工作速度／ｍ・ｈ～：３　０００—５　０００　

筑埂高度／ｒａｍ：３００～４５０　筑埂顶宽／ｒａｍ：３００—３５０　

筑埂底宽／ｍｍ：４００～６５０　

４　结语　

１）并列双轴整地筑埂联合作业机工作宽度为　

４　Ｏ００ｍｍ，旋耕深度为１５０～２５０ｍｍ，筑埂高３００—　

４５０ｍｍ，筑埂顶宽３００～３５０　ｍｍ，筑埂底宽４００—　

６５０ｍｍ，作业速度３　０００～５　Ｏ００ｍ／ｈ，可在春天水稻插　

秧前的水田上一次整地筑埂成形。　

２）该机具有操作简单、动力消耗低、工作效率高、　

作业成本低、设计结构合理、整地筑埂质量好和一机　

双功能等特点，能够促进水稻生产节本增效，且满足　

农业保护性耕作和节能环保的需要，使整地筑埂作业　全程机械化成为现实，对我国农业机械化的发展具有　

重大的现实意义。　

参考文献：　

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Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｒｏｔａｖａｔｅ　ａｎｄ　Ｒｉｄｇｅ　Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　Ｍａｃｈｉｎｅ　ｉｎ　Ｐａｒａｌｌｅｌ　Ｂｉａｘｉａｌ　

Ｚｈａｏ　Ｌｉｐｉｎｇ，Ｚｈａｏ　Ｑｉｎｇｌａｉ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｌｉｎ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１　３０　１　１　８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｒｏｔａｖａｔｅ　ａｎｄ　ｒｉｄｇｅ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｏｒｋ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｉｎ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｂｉａｘｉａｌ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｏｎ　ａ　ｒｉｃｅ　

ｐａｄｄｙ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｔｒａｃｔｏｒ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ａｎｄ　ｌａｎｄ　ｒｏｔａｒｙ　ｔｉｌｌａｇｅ　ａｎｄ　ｒｉｄｇｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ．Ｉｔ　ｍａｉｎｌｙ　ｃｏｎｓｉｓｔｅｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｒａｗｇｅａｒ，ｇｅａｒｂｏｘ，ｒｏｔａｖａｔｅ　ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ，ｍｏｌｄｂｏａｒｄ，ｒｅｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｗｈｅｅ１．Ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　

ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐａｒｔｓ　ｗｅｒｅ　ｒｅｐｏｒｔｅｄ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｓｏｍｅ　ｍａｉｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ