臥式旋耕機(jī)刀輥優(yōu)化技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

蔡王飛 伍鐵斌 毛依凡

（湖南人文科技學(xué)院能源與機(jī)電工程學(xué)院，湖南婁底 417000）

臥式旋耕機(jī)是我國(guó)常用的耕耘機(jī)械，通過(guò)刀輥旋轉(zhuǎn)切碎土壤。目前國(guó)內(nèi)臥式旋耕機(jī)一次作業(yè)即可滿足要求，減少了作業(yè)次數(shù)，提高了生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，深受農(nóng)戶喜愛(ài)[1]。然而，臥式旋耕機(jī)一般耕深較淺、漏耕嚴(yán)重，刀輥易纏草、堵泥且作業(yè)時(shí)消耗功率較大[2]。對(duì)刀輥進(jìn)行優(yōu)化，能提高防纏能力，降低能源消耗，顯著提高臥式旋耕機(jī)的作業(yè)質(zhì)量和效率。

1 臥式旋耕機(jī)刀輥構(gòu)造及工作原理

1.1 構(gòu)造

如圖1所示，臥式旋耕機(jī)刀輥由刀軸、刀座、旋耕刀組成，左、右旋耕刀以雙頭螺旋線形式交錯(cuò)排列在刀軸上，旋向相反，升角相同，左右彎刀交替入土。

圖1 臥式旋耕機(jī)正視圖

1.2 工作原理

臥式旋耕機(jī)刀輥?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，刀軸和刀片一邊做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一邊隨拖拉機(jī)前進(jìn)做相等速度直線運(yùn)動(dòng)。旋耕刀在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中切入土壤，將切下的土塊向后方擋土板拋射，土塊在沖擊力的作用下被撞成碎土粒，由拖板拖平在地面上，使耕后地面平整。

2 臥式旋耕機(jī)刀輥優(yōu)化技術(shù)的重要性

臥式旋耕機(jī)刀輥纏繞原因有多種。一是旋耕機(jī)耕深較淺，旱田耕作深度8～15 cm，水田耕作深度10～15 cm；旋耕刀難以切割到部分秸稈及田間雜草的根部，延長(zhǎng)了雜草、作物秸稈長(zhǎng)度，增加了纏繞概率[3]。二是臥式旋耕機(jī)轉(zhuǎn)速一般為150～350 r/min，轉(zhuǎn)速較低，旋耕刀難以將所有雜草粉碎成碎段，剩余雜草、秸稈在力的作用下依然有可能纏繞刀輥。三是臥式旋耕機(jī)沒(méi)有設(shè)計(jì)防纏繞部件，易出現(xiàn)纏繞現(xiàn)象。

臥式旋耕機(jī)刀輥纏草堵泥會(huì)造成多種危害。一是臥式旋耕機(jī)刀輥在纏繞雜草、秸稈后，作業(yè)時(shí)會(huì)帶上碎土，卡在雜草與刀輥的間隙中形成積土現(xiàn)象，造成旋耕刀及其刀軸磨損，碎土率、碎茬率下降。二是大量雜草、秸稈等纏在刀輥上直至與旋耕刀回轉(zhuǎn)半徑相同，使臥式旋耕機(jī)有效耕深減少，無(wú)法滿足旋耕整地耕深要求[4]。三是刀輥纏草堵泥后，阻力增大，動(dòng)力消耗增加，工作效率受到影響。不僅如此，刀輥纏草堵泥后，作業(yè)時(shí)會(huì)在土壤上產(chǎn)生溝壑，影響土地平整度和接下來(lái)的播種過(guò)程。

截至2019年底，我國(guó)糧食、油料作物機(jī)耕率基本保持在90%，但是同等耕作深度下單位功耗高出國(guó)外平均水平約30%，農(nóng)業(yè)機(jī)械整體功率消耗較大。究其原因是我國(guó)生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械仍然采用老式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠完善，導(dǎo)致機(jī)械作業(yè)效率低且耗能較大，不符合農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展進(jìn)程中節(jié)能環(huán)保的要求。因此，旋耕節(jié)能技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。臥式旋耕機(jī)刀輥優(yōu)化技術(shù)旨在解決刀輥高耗能、纏草堵泥問(wèn)題，提高旋耕作業(yè)質(zhì)量、作業(yè)效率，是旋耕防纏技術(shù)與旋耕節(jié)能技術(shù)的綜合體現(xiàn)。

3 臥式旋耕機(jī)刀輥優(yōu)化技術(shù)研究現(xiàn)狀

臥式旋耕機(jī)刀輥優(yōu)化效果影響旋耕機(jī)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。為了解決刀輥高耗能、纏草堵泥問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了不少嘗試。下面從旋耕刀優(yōu)化、刀座優(yōu)化和刀軸優(yōu)化3個(gè)方面闡述臥式旋耕機(jī)刀輥優(yōu)化的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。

3.1 旋耕刀優(yōu)化技術(shù)研究現(xiàn)狀

臥式旋耕機(jī)常見(jiàn)的旋耕刀有鑿形刀、彎刀和直角刀，其中旋耕彎刀最常用，旋耕刀的優(yōu)化大多是對(duì)旋耕彎刀的優(yōu)化。如圖2所示，旋耕刀由側(cè)切面、過(guò)渡面和正切面組成，其中：側(cè)切面具有切開(kāi)土垡、切斷草莖、推開(kāi)殘茬的功能；正切面除了切土外還具有翻土、碎土、拋土等功能[5]。

圖2 旋耕彎刀設(shè)計(jì)圖

國(guó)內(nèi)旋耕刀研究始于20世紀(jì)70年代。20世紀(jì)90年代，旋耕刀優(yōu)化研究熱點(diǎn)從強(qiáng)度、硬度等材質(zhì)提升方面轉(zhuǎn)移到了刀體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了節(jié)能設(shè)計(jì)要求。1993年，潘留輝等[6]設(shè)計(jì)出了ⅡSJ系列節(jié)能旋耕刀，比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)旋耕刀單刀功耗降低25.9%～43.3%，整機(jī)功耗降低16.4%，耐磨性增加8%，使用壽命增加10%。郝建軍等[7]為了解決旋耕整地作業(yè)阻力大、能耗高等問(wèn)題，基于楔子理論與刀具受力模型設(shè)計(jì)了一種楔形減阻旋耕刀，其平均扭矩較國(guó)標(biāo)旋耕刀下降11.35%，平均功耗較國(guó)標(biāo)旋耕刀下降9.29%，平均碎土率較國(guó)標(biāo)旋耕刀提高4%，耐用性基本保持一致。

隨著仿生學(xué)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，旋耕機(jī)作業(yè)阻力大、能耗高的問(wèn)題得到了有效緩解，近年來(lái)旋耕刀優(yōu)化傾向于仿生設(shè)計(jì)。1990年任露泉等[8]對(duì)典型土壤動(dòng)物穿山甲、螻蛄、螞蟻、蜣螂等的爪趾進(jìn)行了觀察與力學(xué)分析，從地面力學(xué)角度初步分析了爪趾與土壤間的相互作用，得到了多種土壤動(dòng)物爪趾的數(shù)據(jù)，為仿生旋耕刀的研究奠定了理論基礎(chǔ)。2019年楊玉婉等[9]根據(jù)鼴鼠的活動(dòng)特性，分析了鼴鼠前肢手掌多趾組合結(jié)構(gòu)和趾尖輪廓曲線特征，設(shè)計(jì)了具有鼴鼠多趾結(jié)構(gòu)特征的仿生旋耕刀，正切刃有尖刺和缺口，提高了旋耕刀碎茬和入土性能，在不同的前進(jìn)速度和彎刀轉(zhuǎn)速情況下仿生型旋耕刀的整機(jī)功耗平均減小了16.88%～21.80%。鼴鼠多趾結(jié)構(gòu)特征仿生旋耕刀結(jié)構(gòu)如圖3所示。2021年肖茂華等[10]使用逆向工程技術(shù)，基于東方螻蛄前足爪趾輪廓曲線，在旋耕刀正切刃上設(shè)計(jì)了仿生齒。在不同轉(zhuǎn)速下，仿生旋耕刀所受平均扭矩均比國(guó)標(biāo)旋耕刀小，降低了3.5%～10.5%，降低了整機(jī)功耗，增加了旋耕刀使用壽命。基于東方螻蛄爪趾的仿生旋耕刀結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖3 鼴鼠多趾結(jié)構(gòu)特征仿生旋耕刀結(jié)構(gòu)

圖4 基于東方螻蛄爪趾的仿生旋耕刀結(jié)構(gòu)

歐美及日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家很早就開(kāi)始進(jìn)行旋耕刀優(yōu)化研究。Tsuchiya等[11]對(duì)降低臥式旋耕機(jī)功耗的因素進(jìn)行相關(guān)性研究，對(duì)旋耕刀刃口厚度、特定刀片形狀的切削特性以及刀片在刀軸上的排列等進(jìn)行了分析。1993年Gupta等[12]建立了預(yù)測(cè)飽和土壤中旋耕機(jī)功率需求的數(shù)學(xué)模型，該模型假設(shè)旋耕機(jī)所需功率用于切削土壤，得出旋耕刀工作功耗占比，切削土壤耗能占比0.34%～0.59%，拋出土壤耗能占比30.5%～72.4%，土壤與旋耕刀摩擦耗能占比0.96%～2.45%，土壤與土壤摩擦耗能占比0.62%～0.99%，空載功率23.1%～64.6%。研究得出，旋耕作業(yè)耗能的主要部分在于刀片拋土和克服摩擦力做功。2004年Saimbhi等[13]采用坐標(biāo)變換對(duì)C型旋耕刀進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，利用三維計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，生成了葉片后表面的Bezier曲面；分析了葉片在運(yùn)行過(guò)程中與土壤的相互作用，對(duì)C型旋耕刀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，消除了葉片后緣與未切割土壤的干擾，得到了整流后C型旋耕刀立體三維形狀，如圖5所示。2009年Asl等[14]通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，對(duì) L型、C型和 RC型（reduced chord-type缺口彎型刀）施耕刀進(jìn)行功耗以及切土拋土性能研究。試驗(yàn)結(jié)果顯示，RC型刀切土和拋土性能均高于另外2種形式的刀片，并且功耗明顯低于其他刀片。3種刀片如圖6所示。

圖5 整流后的C型旋耕刀立體三維形狀

圖6 3種刀片對(duì)比

3.2 旋耕刀座優(yōu)化技術(shù)研究現(xiàn)狀

旋耕刀座安裝在旋耕刀的基座上，旋耕刀座優(yōu)化分為刀座本體優(yōu)化、刀座排列順序優(yōu)化。在旋耕刀座優(yōu)化方面，國(guó)內(nèi)研究得更深入。一方面，不斷推出更優(yōu)的刀座排列順序；另一方面，融合計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)刀座優(yōu)化進(jìn)行深入研究。國(guó)外的刀座優(yōu)化研究則有些停滯。

3.2.1 旋耕刀座結(jié)構(gòu)優(yōu)化。對(duì)旋耕刀座本體的優(yōu)化在國(guó)內(nèi)較為常見(jiàn)，設(shè)計(jì)目的是降低刀軸作業(yè)時(shí)雜草纏繞概率，保護(hù)刀軸，提高其與旋耕刀的連接牢固性。2015年徐 良等[15]研制了一款除草刀裝置。該裝置由防纏保護(hù)蓋和旋轉(zhuǎn)刀組成，其中防纏保護(hù)蓋設(shè)計(jì)有一個(gè)防纏圓環(huán)和變速箱凹槽，以形成凹凸配合。中耕機(jī)工作時(shí)，除草刀旋轉(zhuǎn)切割纏繞過(guò)來(lái)的雜草，防纏保護(hù)蓋和除草刀形成一個(gè)閉合的運(yùn)動(dòng)圓柱，有效解決了防纏問(wèn)題，適用于小型旋耕機(jī)具。除草刀裝置如圖7所示。2016年李文杰等[16]發(fā)明了一款旋耕防纏刀座，刀座體由上而下開(kāi)設(shè)通孔；刀座前端增加了一個(gè)圓弧滑切刃，正轉(zhuǎn)時(shí)能使雜草遠(yuǎn)離刀軸，反轉(zhuǎn)時(shí)能滑切雜草，消除了刀座與刀座連接處的死角，增強(qiáng)了刀輥防纏能力，提高了刀輥生產(chǎn)效率。防纏刀座如圖8所示。

圖7 除草刀裝置立體圖

圖8 防纏刀座設(shè)計(jì)圖

3.2.2 旋耕刀座排列順序優(yōu)化。相同刀片參數(shù)在不同耕作模式下旋耕效果也不同。旋耕機(jī)刀片合理排列，有利于提高耕作質(zhì)量，降低功率消耗，節(jié)約能源，使整機(jī)受力平衡[17]。

1985年，馮培忠[17]分析了現(xiàn)有國(guó)內(nèi)雙頭螺線排列方式與日本人字形刀片排列方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，提出4n±2數(shù)列排列并詳細(xì)地闡述了4n±2數(shù)列排列的方法，為以后的研究工作奠定了基礎(chǔ)。1998年王多輝等[18]設(shè)計(jì)了一款旋耕機(jī)刀片排列應(yīng)用程序，該程序應(yīng)用于旋耕機(jī)刀片排列、反轉(zhuǎn)滅茬機(jī)滅茬刀排列及秸稈還田機(jī)甩刀排列等方面，方便快捷，效果良好。2003年涂建平等[19]對(duì)秸稈還田機(jī)工作部件——刀片部分的受力和在刀軸上的排列方式進(jìn)行了理論分析和總結(jié)，為秸稈還田機(jī)刀座排列順序的深入研究提供了直接理論依據(jù)。2008年Celik等[20]研究了旋耕機(jī)作業(yè)時(shí)旋耕刀旋轉(zhuǎn)路徑對(duì)土壤切片的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：提高轉(zhuǎn)子速度和按比例降低前進(jìn)速度能提升碎土率；提高拖拉機(jī)的前進(jìn)速度或降低轉(zhuǎn)速能降低碎土率；減小刀軸半徑和增加法蘭盤一側(cè)的刀片數(shù)量能使土壤切片變薄，并用回歸分析方程解釋這些關(guān)系。2011年，賈洪雷等[21]提出了耕作刀片在臥式刀輥上的多頭螺旋線對(duì)稱排列法，并將該方法應(yīng)用到不同機(jī)具上進(jìn)行旋耕、碎茬作業(yè)，各工況碎土率均值達(dá)到85.6%以上，碎茬率均值達(dá)到80%以上；該方法能夠減少刀輥的沖擊振動(dòng)，延長(zhǎng)傳動(dòng)件及軸承的壽命，使機(jī)具作業(yè)平穩(wěn)。

3.3 旋耕刀軸優(yōu)化技術(shù)研究現(xiàn)狀

旋耕刀軸是旋耕刀輥的輸出動(dòng)力轉(zhuǎn)軸，其優(yōu)化主要有2個(gè)方向：一是增大旋耕刀軸半徑達(dá)到防纏繞目的；二是研究刀軸正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)耕作模式的功耗問(wèn)題。

在刀軸優(yōu)化研究方面，國(guó)外研究人員最先提出了刀軸正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)耕作模式的功耗問(wèn)題并進(jìn)行了試驗(yàn)研究，但未解決。我國(guó)科研人員接過(guò)了這一接力棒，研究得出，旋耕機(jī)反轉(zhuǎn)耕作模式的功耗要大于正轉(zhuǎn)耕作模式，但是反轉(zhuǎn)耕作模式的翻土和覆蓋性能要優(yōu)于正轉(zhuǎn)耕作模式。

3.3.1 增大旋耕刀軸半徑。增大旋耕刀軸半徑，可使雜草、秸稈等纏繞物的長(zhǎng)度不足以纏繞旋耕刀軸，降低纏繞物的纏繞力和刀軸纏草概率。2010年胡建明等[22]發(fā)明了防纏草旋耕刀軸，即在刀軸上安裝一款切草刀，間接增加刀軸半徑，當(dāng)旋耕機(jī)工作時(shí)，切草刀將纏繞過(guò)來(lái)的雜草切成兩段，提高刀輥防纏能力。防纏草旋耕刀軸設(shè)計(jì)如圖9所示。2015年張秀梅等[23]設(shè)計(jì)了一種水旱兩用型耕整刀輥，設(shè)計(jì)了滑切型橫刀，工作時(shí)，間接增大旋耕刀軸半徑且有一定的滑切作用，降低了纏繞物的纏繞力，有效滑切纏繞物，提升旋耕機(jī)的耕作效率，降低作業(yè)功耗，工作性能穩(wěn)定；橫刀在破茬區(qū)域內(nèi)壓覆秸稈并對(duì)土壤再次粉碎，達(dá)到水田及旱地耕整的需要。水旱兩用型耕整刀輥模型如圖10所示。

圖9 防纏草旋耕刀軸設(shè)計(jì)圖

圖10 水旱兩用型耕整刀輥模型

3.3.2 正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)耕作模式的功耗問(wèn)題。臥式旋耕機(jī)刀軸有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)2種模式，通過(guò)試驗(yàn)研究2種模式與功耗的關(guān)系。1993年Shibusawa[24]研究發(fā)現(xiàn)，反向旋轉(zhuǎn)旋耕機(jī)可減少深耕時(shí)的動(dòng)力需求，開(kāi)發(fā)了一個(gè)由刀片向后拋出土壤的模型；按照設(shè)計(jì)方法制造了新鏟面葉片，將其反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了最佳的土壤后拋效果，在深度超過(guò)300 mm時(shí)，操作功率減少了50%左右。2002年Kataoka等[25]研究了在重黏土中反轉(zhuǎn)旋耕過(guò)程中的土壤切割和土塊裂紋形成過(guò)程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在一定的耕作距離內(nèi)，耕作阻力顯示出較高的交叉關(guān)系，而在相隔0.4 m以上的不同耕作地塊之間幾乎沒(méi)有交叉關(guān)系。未耕作的土壤被耕作刀片擾動(dòng)的前向距離估計(jì)為36.4 mm，單個(gè)刀片的耕作阻力頻率的波動(dòng)幾乎等于所預(yù)測(cè)的被耕地表面的裂縫間隔的發(fā)生率，這個(gè)頻率是120 Hz。這些分析結(jié)果能用于分析反轉(zhuǎn)旋耕時(shí)刀片的自然頻率和土壤裂紋的主動(dòng)發(fā)生，提供了研究反轉(zhuǎn)旋耕的重要理論基礎(chǔ)。Salokhe等[26]在曼谷的一個(gè)黏土土槽上進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2種臥式旋耕機(jī)的功耗均隨作業(yè)次數(shù)的增加而降低，隨前進(jìn)速度的增加而增加，反轉(zhuǎn)臥式旋耕機(jī)的動(dòng)力輸出軸功率比正轉(zhuǎn)臥式旋耕機(jī)功率低34%左右。但是，由于試驗(yàn)未控制單一變量，無(wú)法驗(yàn)證同一旋耕刀下正反轉(zhuǎn)功率大小。為了比較正轉(zhuǎn)臥式旋耕機(jī)和反轉(zhuǎn)臥式旋耕機(jī)的作業(yè)情況，2003年丁為民等[27]在控制單一變量的前提下，進(jìn)行了正、反轉(zhuǎn)臥式旋耕機(jī)的對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，后端裝有碎土擋草柵欄的反轉(zhuǎn)臥式旋耕機(jī)在碎土覆土、田間平整等方面均優(yōu)于正轉(zhuǎn)臥式旋耕機(jī)。2018年鄂 智等[28]針對(duì)國(guó)標(biāo)普通旋耕刀IT245單刀作業(yè)功耗問(wèn)題，對(duì)旋耕刀IT245進(jìn)行了正反轉(zhuǎn)功耗對(duì)比。結(jié)果表明，IT245旋耕刀反轉(zhuǎn)比正轉(zhuǎn)功耗高出17.5%。2019年陳 偉等[29]研究了反轉(zhuǎn)臥式旋耕機(jī)刀輥排列方式對(duì)作業(yè)性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，旋耕刀輥排列對(duì)反轉(zhuǎn)滅茬作業(yè)效果存在明顯影響；正人字排列比其他3種排列更省力，作業(yè)功耗最高降低21%。

4 展望

4.1 加強(qiáng)旋耕節(jié)能技術(shù)理論研究

如何提高生產(chǎn)效率、節(jié)省機(jī)具消耗是臥式旋耕機(jī)未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，未來(lái)臥式旋耕機(jī)的發(fā)展方向必將是低能耗、高效率以及深耕。旋耕作業(yè)耗能的主要部分是刀片拋土和克服摩擦力做功。為了確保耕作質(zhì)量、降低整機(jī)功耗，合理的刀片排列、正確的使用及調(diào)整方法是十分重要的[30]。旋耕刀優(yōu)化與設(shè)計(jì)、旋耕刀座排列順序優(yōu)化是解決臥式旋耕機(jī)高耗能問(wèn)題的關(guān)鍵[3]。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。未來(lái)，研究人員需要加強(qiáng)旋耕節(jié)能技術(shù)的理論研究。

4.2 將新技術(shù)應(yīng)用到旋耕防纏技術(shù)上

臥式旋耕機(jī)研究人員研究了許多不同形式的刀輥防纏裝置，這對(duì)臥式旋耕機(jī)存在的雜草纏繞問(wèn)題都有一定的效果，但是達(dá)不到現(xiàn)有的防纏要求。今后研究應(yīng)該深化仿生設(shè)計(jì)研究，將仿生學(xué)應(yīng)用到橫刀優(yōu)化上；應(yīng)引入新技術(shù)領(lǐng)域的先進(jìn)理念，將自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用在旋耕防纏技術(shù)上。例如，在旋耕刀輥上加裝智能化防纏繞橫刀，在刀輥兩側(cè)安裝傳感器，一旦刀輥被纏繞到一定程度，鋸齒狀橫刀自動(dòng)運(yùn)行切割雜草。此裝置在解決纏繞問(wèn)題的基礎(chǔ)上兼具節(jié)能設(shè)計(jì)要求。

4.3 臥式旋耕機(jī)聯(lián)合化和智能化

目前主流的聯(lián)合收割機(jī)一次作業(yè)即可完成收割、脫粒、分離莖稈、清除雜余物等工序，從田間直接獲取谷粒。未來(lái)臥式旋耕機(jī)將會(huì)向聯(lián)合化方向發(fā)展，以臥式旋耕機(jī)為驅(qū)動(dòng)，通過(guò)增加和優(yōu)化工作部件完成滅茬、深松、碎土、做畦、起壟、開(kāi)溝、播種、深施化肥、鋪膜、鎮(zhèn)壓和噴藥等聯(lián)合作業(yè)[31]，能極大地提高農(nóng)業(yè)耕種效率。

隨著全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)等新興技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)發(fā)智能化的定位控制作業(yè)臥式旋耕機(jī)是一種發(fā)展趨勢(shì)[32]。田間作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，可以在履帶自走式臥式旋耕機(jī)上安裝自動(dòng)控制系統(tǒng)，當(dāng)安裝在刀輥上的傳感器檢測(cè)到復(fù)雜的土地環(huán)境時(shí)，前方的刀輥可以自動(dòng)調(diào)整旋耕刀入土角度，使其保持在入土最省力、對(duì)旋耕刀磨損最小的角度；后方的機(jī)架也會(huì)調(diào)整機(jī)身傾斜度使機(jī)身穩(wěn)定，不影響刀輥?zhàn)鳂I(yè)，作業(yè)效率及質(zhì)量都能得到一定程度的提高。智能化臥式旋耕機(jī)前景廣闊，節(jié)能是其重要特點(diǎn)，應(yīng)用無(wú)人駕駛、全球定位、自動(dòng)控制系統(tǒng)等新興技術(shù)是節(jié)約能源的有力手段。

5 結(jié)語(yǔ)

刀輥優(yōu)化技術(shù)能夠明顯提高防纏能力，降低功耗，顯著提升臥式旋耕機(jī)的工作效率及質(zhì)量。研究刀輥優(yōu)化，需要加強(qiáng)旋耕節(jié)能技術(shù)理論研究，特別是旋耕刀與旋耕刀座的節(jié)能優(yōu)化研究；需要將新技術(shù)應(yīng)用到旋耕防纏技術(shù)上，加強(qiáng)仿生學(xué)設(shè)計(jì)。隨著新技術(shù)、新理念的融入，未來(lái)的臥式旋耕機(jī)趨向于聯(lián)合化、智能化作業(yè)，將極大地解放勞動(dòng)力，創(chuàng)造生產(chǎn)價(jià)值。