呂斌

摘要：在玉米收獲機(jī)上配置秸稈切碎還田部件可以實(shí)現(xiàn)收獲同時(shí)進(jìn)行秸稈還田的作業(yè)要求。闡述切碎工作部件型式的選擇方法，對(duì)割幅、喂入口結(jié)構(gòu)、定刀高度、甩刀回轉(zhuǎn)半徑、切割線速度、罩殼工作間隙、秸稈的切割長度、靜動(dòng)平衡等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行論述與確定，以期為玉米收獲機(jī)上增加秸稈切碎還田裝置提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械；玉米收獲機(jī)；秸稈切碎還田機(jī)；型式選擇；參數(shù)確定

中圖分類號(hào)：S225.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2016）02-0023-02

玉米是遼寧省主要糧食作物之一，每年種植面積達(dá)200多萬hm2，約占全省耕地面積的3/5。以往秋季收獲玉米時(shí)，主要依靠人工作業(yè)，對(duì)秸稈或者回收、或者在田間燒掉，工效低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，導(dǎo)致土地地力越來越低和秸稈資源極大浪費(fèi)。隨著秸稈還田技術(shù)的應(yīng)用普及，越來越多的農(nóng)戶認(rèn)識(shí)到秸稈切碎還田的好處。秸稈切碎還田是增加土壤有機(jī)質(zhì)、改善土壤結(jié)構(gòu)、防止地表板結(jié)、增強(qiáng)農(nóng)業(yè)后勁的一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)措施。它不但解決了目前因化肥施用過多而帶來的不良后果，也解決了秸稈過剩而堆積以及焚燒造成的環(huán)境污染問題。目前，我國很多省市都在積極推廣秸稈切碎還田技術(shù)，已呈現(xiàn)出“秸稈切碎還田機(jī)熱”的勢(shì)頭，各種類型的機(jī)具相繼出現(xiàn)，發(fā)展前景十分可觀?？紤]到遼寧省的實(shí)際情況，認(rèn)為在玉米收獲機(jī)上配置秸稈切碎還田機(jī)大有可為、勢(shì)在必行。

1 切碎工作部件型式的選擇

秸稈切碎還田機(jī)根據(jù)其結(jié)構(gòu)型式可分為臥式和立式兩種?，F(xiàn)有秸稈切碎還田機(jī)以臥式機(jī)居多，其結(jié)構(gòu)簡單，工作也比較可靠，所以采用臥式切碎還田機(jī)進(jìn)行研究。

切碎工作部件（甩刀）從型式來分有直刀型、錘爪型、滾筒式、圓盤式和L型等。1） 直刀型甩刀。由于小麥、水稻等秸稈細(xì)而軟、質(zhì)量輕，粉碎這類秸稈以切割為主、打擊為輔，需有支承切割，且刀刃要求鋒利，所以采用直刀型較好，但這種刀片要求較復(fù)雜。2） 錘爪式甩刀。由于錘爪質(zhì)量大且重心靠近刀端，所以轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，打擊性能較好，但其功耗較大。3） 滾筒式甩刀。滾筒式為有底刃切割，需要有定刀和喂入機(jī)構(gòu)，而且工藝流程復(fù)雜。4） L型甩刀。玉米秸稈粗而脆，剛度較好，切碎這類秸稈以打擊與切割相結(jié)合，利用滑切作用可以減少30%～40%的切割阻力，動(dòng)刀片一反一正成對(duì)地鉸結(jié)在動(dòng)刀座上，這種連結(jié)固定方式在一定程度上可以防止切碎刀在碰到和莖稈一起進(jìn)入切碎裝置里的硬雜物（如石塊、鐵器等）時(shí)發(fā)生切刀斷裂現(xiàn)象。所以確定采用L型甩刀作為切碎工作部件。

2 割幅的確定

遼寧省玉米種植行距多為500～600 mm。按一次切碎3行設(shè)計(jì)，確定工作幅寬為2 000 mm。

3 喂入口結(jié)構(gòu)及定刀高度

喂入口結(jié)構(gòu)及定刀高度直接影響秸稈的喂入性能。喂入部分必須有一定的秸稈層厚度，起支承約束作用，才能防止秸稈由于慣性向前飛出，避免漏切現(xiàn)象。如圖1所示，減小喂入口高度會(huì)使割茬高度明顯增大，但H值也不能大于R+h之值，否則切下的秸稈容易向前飛出，造成喂入不利的現(xiàn)象。H值的范圍應(yīng)控制在如下區(qū)域內(nèi)：R/2+h-50≤H≤R/2+h+50。

4 甩刀回轉(zhuǎn)半徑及切割線速度

據(jù)有關(guān)資料介紹，國產(chǎn)幾十種秸稈切碎機(jī)具的甩刀回轉(zhuǎn)半徑為240～300 mm，主軸轉(zhuǎn)速為1 250～1 850 r/min。試驗(yàn)證明，切割線速度以V≥34 m/s為宜，否則工作質(zhì)量變差，難以達(dá)到90%切碎合格率的性能指標(biāo)要求。取工作轉(zhuǎn)速n=1 450 r/min，甩刀回轉(zhuǎn)直徑D=560 mm，則切割線速度為：

5 罩殼工作間隙

罩殼設(shè)計(jì)為從進(jìn)口到出口部分罩殼的曲線為偏心圓，進(jìn)口工作間隙Δ1至出口工作間隙Δ2由小逐漸變大（如圖1所示）。進(jìn)口部分間隙Δ1小是為了增強(qiáng)粉碎效果，間隙太大不利于粉碎；出口部分不參與粉碎，間隙Δ2大可使秸稈易拋出。

6 秸稈的切割長度

機(jī)器前進(jìn)速度Vm=2.32 km/h，秸稈切碎長度根據(jù)上面的假設(shè)條件進(jìn)行估算。秸稈隨著機(jī)器前進(jìn)速度而不斷均勻喂入，在喂入口處不斷被甩刀切碎。

L=V/m×n （1）

式中：L為切碎長度，m；V為機(jī)器前進(jìn)速度，

m/min；m為每旋轉(zhuǎn)一周鉛重平面內(nèi)甩刀數(shù)量；n為切碎刀軸轉(zhuǎn)速，r/min。

最長切碎長度應(yīng)取切碎軸轉(zhuǎn)速最低值時(shí)，每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)平面內(nèi)最少甩刀數(shù)量進(jìn)行計(jì)算。已知：V=2.32 km/h；切碎軸最低轉(zhuǎn)速按其額定轉(zhuǎn)速80%計(jì)算，n=1 500×80%=1 200 r/min；取Z=1。將已知數(shù)代入式（1）中，計(jì)算得：

因?yàn)?2 mm<100 mm，所以計(jì)算結(jié)果滿足秸稈切碎的有關(guān)要求。

7 靜平衡、動(dòng)平衡

秸稈切碎還田機(jī)的刀輥是高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，刀輥的不平衡會(huì)使機(jī)具產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)，還會(huì)引起刀軸的撓曲和內(nèi)應(yīng)力，使刀軸產(chǎn)生疲勞斷裂，并會(huì)加速軸承、油封的磨損及其他零件的損壞，從而降低機(jī)具的工作效率和使用壽命。因此，必須選用合理的甩刀排列方式，保證刀輥運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)具有良好的動(dòng)平衡。防止各種不利因素出現(xiàn)，避免危險(xiǎn)，這也是刀片排列的重點(diǎn)所在。

8 結(jié)語

玉米是我國主要的糧食作物，但玉米收獲后的秸稈處理是一大難題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅有50%的秸稈資源能得到有效利用，其余都在田間白白燒掉。這不僅是巨大的浪費(fèi)，更重要的是造成了大氣嚴(yán)重污染。秸稈切碎還田是增加土壤有機(jī)質(zhì)的主要措施之一，秸稈切碎還田的土地增產(chǎn)效果十分明顯，玉米大約可增產(chǎn)10%。在玉米收獲機(jī)上增設(shè)秸稈切碎還田裝置，不僅增加了作業(yè)項(xiàng)目，提高了經(jīng)濟(jì)效益，改善了收獲環(huán)境，還能節(jié)省大量的人力從事其他產(chǎn)業(yè)從而增加收入，為社會(huì)多做貢獻(xiàn)。

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