旋耕機(jī)

旋耕機(jī)又稱“旋耕機(jī)”，是一種以動力驅(qū)動，以旋轉(zhuǎn)的刀片為工作部件對土壤進(jìn)行加工的農(nóng)田機(jī)械。旋耕機(jī)可與拖拉機(jī)配套完成耕、耙等作業(yè)，并能將埋在地表以下的殘茬切碎，具有破犁底層、恢復(fù)土壤耕作層結(jié)構(gòu)、提高土壤蓄水保墑能力的作用。19世紀(jì)中期，美國出現(xiàn)了由3 ~ 4 kW內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的旋耕機(jī)械，主要用作小型花園耕作機(jī)械。20世紀(jì)初，日本從歐洲引進(jìn)旋耕機(jī)后，開發(fā)出適應(yīng)水田耕作要求的彎刀，成為推動旋耕機(jī)在日本迅速發(fā)展的關(guān)鍵因素。20世紀(jì)40年代以后，美國旋耕機(jī)械逐漸向智能化和通用化方向發(fā)展。20世紀(jì)50年代中期，中國開始引進(jìn)、試驗(yàn)和開發(fā)手扶拖拉機(jī)和旋耕機(jī)。20世紀(jì)50年代末，研制出與中型輪式拖拉機(jī)配套的立式旋耕機(jī)。20世紀(jì)60年代初，手扶拖拉機(jī)開始批量生產(chǎn)，旋耕機(jī)也隨之發(fā)展起來。經(jīng)過多年的發(fā)展，耕耘機(jī)已成為我國主要的機(jī)具之一。

旋耕機(jī)根據(jù)刀軸的位置可分為三種類型，即水平軸旋耕機(jī)、垂直軸旋耕機(jī)和斜軸旋耕機(jī)。盡管旋耕機(jī)的類型不同，但其結(jié)構(gòu)一般由傳動部件、機(jī)架、刀片、刀軸、土壤平整托盤、泥漿護(hù)罩和限深裝置組成。

旋耕機(jī)通常由拖拉機(jī)驅(qū)動。旋耕機(jī)工作時，刀片由拖拉機(jī)動力軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，另一方面，刀片以恒定速度沿直線隨機(jī)前進(jìn)。在切土的過程中，刀片首先切斷土壤，然后向后拋。土壤與外殼和托盤碰撞并被粉碎，然后落回地面。隨著裝置不斷向前移動，刀片不斷松土。

旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)一般由傳動部分、機(jī)架、刀片、刀軸和輔助部分組成。

傳輸部分：旋耕機(jī)的傳動部分主要由萬向節(jié)傳動軸、中間齒輪箱和側(cè)傳動箱組成。它的動力從拖拉機(jī)輸出軸通過萬向節(jié)傳動軸傳遞到中間齒輪箱，再通過側(cè)傳動箱傳遞到刀軸上，帶動刀軸轉(zhuǎn)動。其中，比較重要的是萬向節(jié)軸，它是將拖拉機(jī)動力傳遞給旋耕機(jī)的傳動部件。它能很好地適應(yīng)旋耕機(jī)升降和左右擺動的變化。

設(shè)計：機(jī)架是旋耕機(jī)的骨架，由左右主梁、中間齒輪箱、側(cè)傳動箱和側(cè)板等組成。主梁中部前方安裝有懸掛架，下方安裝有刀軸，后面安裝有車罩和拖板。

葉片：旋耕刀是旋耕機(jī)的主要工作部件。刀片有多種形式，如鏨刀、彎刀和直角刀。它主要通過螺栓固定在刀座上，刀座呈直線排列。煤與刀軸相連并隨之旋轉(zhuǎn)，起到切割、破碎和翻動土壤的作用。旋耕機(jī)系列形成后，刀片已制成通用零件，各種型號都采用統(tǒng)一尺寸的刀片和統(tǒng)一的安裝固定方法。

刀軸：旋耕機(jī)的刀軸主要由無縫鋼管制成，其兩端焊接有軸頭，用于連接左臂和右臂。刀座或刀頭焊接在刀軸上，刀座以螺旋線排列焊接在刀軸上用于安裝刀片，刀頭上沿圓周設(shè)有等間距的孔。根據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)要求安裝葉片。要求刃口鋒利，形狀正確。刀片通過手柄插入刀座中，然后用螺釘緊固，從而形成一個完整的刀輥。

附件：旋耕機(jī)的輔助部件由懸掛架、擋泥板、拖板和支撐桿組成。懸掛架類似于懸掛犁上的懸掛架，將擋泥板做成弧形，固定在刀軸和刀片的旋轉(zhuǎn)部位上方，阻擋刀片甩出的土塊，起到保護(hù)和進(jìn)一步粉碎土塊的作用。拖板的前端連接到擋泥板上，后端通過鏈條掛在懸架上，通過鏈條可以調(diào)節(jié)拖板的高度。

根據(jù)刀軸位置的不同。

橫軸型：臥式旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是刀軸水平布置并垂直于機(jī)組的前進(jìn)方向。臥式旋耕機(jī)的軸是水平的，其轉(zhuǎn)速一般為190 ~ 280轉(zhuǎn)/分鐘。根據(jù)動力傳動方式的不同，該機(jī)可分為側(cè)傳動式和中央傳動式兩種。前者動力從側(cè)面?zhèn)鬟f到旋耕機(jī)軸上，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，旋耕機(jī)軸受力不夠合理，但維修方便，多用于偏心懸掛的中小型旋耕機(jī)。后者，動力傳遞到旋耕機(jī)的中部，結(jié)構(gòu)簡單，刀軸受力合理，但維修不方便。在耕作寬度中間的土壤上往往留下一條硬帶，多用于大型寬幅旋耕機(jī)。水平旋耕機(jī)碎土能力強(qiáng)，一次作業(yè)即可使土壤細(xì)碎、土肥混合均勻、地面平整，滿足水田早播、插秧或插秧的要求，有利于爭取耕作時間，提高工作效率，充分利用拖拉機(jī)動力。

垂直的：立式旋耕機(jī)的特點(diǎn)是刀軸處于垂直向下狀態(tài)，通過齒輪實(shí)現(xiàn)動力傳遞，相鄰位置的兩把旋耕刀旋轉(zhuǎn)方向不一致，有助于減少前進(jìn)阻力，使機(jī)器運(yùn)行趨于平穩(wěn)。此外，由于耕深較深，不存在因水平旋耕機(jī)耕深不足而導(dǎo)致作物根系不能充分發(fā)育的情況，因此對旋耕機(jī)的強(qiáng)度和韌性提出了要求。在立式旋耕機(jī)作業(yè)過程中，相鄰的兩個旋耕機(jī)不僅可以完成作業(yè)區(qū)的土壤切割工作，還可以完成相鄰旋耕機(jī)作業(yè)區(qū)的部分土壤切割工作，這有效地避免了漏耕的問題，但會導(dǎo)致土壤破碎程度的一些差異。由于相鄰旋刀的土壤切割區(qū)域重疊，因此需要確保相鄰旋刀之間存在相位角差，以避免操作過程中的相互干擾。

傾斜型：傾斜旋耕機(jī)的特點(diǎn)是其主旋耕機(jī)既不水平也不垂直于水平面，而是呈一定的傾斜角度。在實(shí)際整地過程中，拖拉機(jī)和旋耕機(jī)的整體方向與旋耕機(jī)的旋轉(zhuǎn)平面自然保持一定的角度，當(dāng)?shù)镀懈钔寥罆r，會沿軸向發(fā)生相對運(yùn)動。如果是單排旋耕刀片，那么它在刀片軸上的排列與刀片的寬度、刀片輥的轉(zhuǎn)速和機(jī)組的前進(jìn)速度有關(guān)，同一螺旋線上相鄰的兩個旋耕刀片之間存在一定的相位差。這種旋耕機(jī)的主要特點(diǎn)是不用再犁，受土壤限制少，可以減少耕地遇到的阻力，降低作業(yè)能耗。

土壤粉碎技術(shù)：旋耕機(jī)的主要技術(shù)特點(diǎn)之一是其非常強(qiáng)大的土壤破碎能力。在拖拉機(jī)的動力輸出下，旋耕機(jī)可以實(shí)時切割土層。如果一次碎土效果不好，可以反復(fù)進(jìn)行，最后可以得到非常疏松的耕作層。而且土壤破碎后，表土分布均勻，非常平整，不會有起伏。

拖拉機(jī)動力利用：旋耕機(jī)作為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，具有穩(wěn)定可靠的動力源。只要設(shè)備狀態(tài)正常，使用得當(dāng)，就能連續(xù)高效地工作。此外，旋耕機(jī)的掩埋行程較短，因此效率進(jìn)一步提高。從耕整地的實(shí)際情況來看，旋耕機(jī)剛啟動時，拖拉機(jī)動力弱就可能打滑；但是，當(dāng)旋耕機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)時，犁刀快速旋轉(zhuǎn)，其對土層的切割方向與拖拉機(jī)的前進(jìn)方向相反，因此土塊會對刀片產(chǎn)生一個與拖拉機(jī)前進(jìn)方向相同的反作用力，并對拖拉機(jī)產(chǎn)生一個推力，從而使拖拉機(jī)動力得到充分利用。

操作功能集成技術(shù)：耕整地作業(yè)內(nèi)容多，傳統(tǒng)的人工耕整地方式只能逐項(xiàng)完成作業(yè)內(nèi)容。本旋耕機(jī)具有操作和功能一體化的技術(shù)特點(diǎn)。也就是說，通過旋耕機(jī)的應(yīng)用，可以一次性完成多個作業(yè)環(huán)節(jié)，既節(jié)省了作業(yè)時間，提高了作業(yè)效率，又降低了能耗。

節(jié)能：綠色農(nóng)業(yè)一直是我國農(nóng)業(yè)的重要發(fā)展方向。隨著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提高，許多研究人員致力于旋耕機(jī)節(jié)能技術(shù)的研究。通過研究發(fā)現(xiàn)，旋耕機(jī)的節(jié)能性能與旋耕刀密切相關(guān)。優(yōu)化旋耕刀的設(shè)計和調(diào)整刀片的排列可以提高旋耕機(jī)的節(jié)能性能。

聯(lián)合經(jīng)營：

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的旋耕機(jī)機(jī)械更換頻率高，機(jī)械在作業(yè)過程中經(jīng)常損壞。為了降低設(shè)備成本，旋耕機(jī)正朝著滅茬、深松、碎土、起壟等一系列耕作作業(yè)一體化的方向發(fā)展。目前，山東奧龍研發(fā)的一種免耕施肥播種機(jī)同時具備翻耕、播種、覆蓋和充壓功能。該機(jī)的研制成功，使一機(jī)多用、聯(lián)合作業(yè)成為可能。

高精細(xì)度

目前，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的水平旋耕機(jī)存在耕深淺、工作效率低、作業(yè)功率大等問題。水平旋耕機(jī)的大規(guī)模應(yīng)用在一定程度上造成了土壤耕深變淺，土壤保墑能力下降，根系不能充分生長，不僅會導(dǎo)致水土流失等生態(tài)問題，還會降低農(nóng)作物的產(chǎn)量。因此，增加旋耕機(jī)的耕作深度、提高工作效率和作業(yè)功率已成為旋耕機(jī)的發(fā)展方向。寬幅、高速、深耕的旋耕機(jī)可以完成高精度的農(nóng)業(yè)耕作，必將成為旋耕機(jī)的發(fā)展趨勢。

應(yīng)用范圍廣

中國的耕地并不都位于便于機(jī)械耕作的平原地區(qū)，但在中國的山區(qū)和丘陵地區(qū)仍有大量的耕地。無法在山區(qū)和丘陵地區(qū)進(jìn)行機(jī)械耕作已成為中國農(nóng)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的主要障礙。由于山區(qū)和丘陵地區(qū)耕地面積小，分布不集中，而且耕地的耕作環(huán)境比平原地區(qū)復(fù)雜，旋耕機(jī)無法發(fā)揮其作用。目前，我國一些研究所正在研制一種能適應(yīng)山地環(huán)境的柔性旋耕機(jī)。1GZ-120旋耕機(jī)可以適應(yīng)耕地面積較小的山區(qū)和丘陵地區(qū)，但該旋耕機(jī)尚未大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用，相關(guān)人員仍在完善該設(shè)備的生產(chǎn)和應(yīng)用。應(yīng)用范圍廣已成為旋耕機(jī)的眾多發(fā)展趨勢之一。

智能和自動化

隨著世界科學(xué)技術(shù)的不斷提高，許多行業(yè)借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能化和自動化生產(chǎn)。作為農(nóng)業(yè)發(fā)展方向的智能化和自動化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)需要旋耕機(jī)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的推廣。目前已有學(xué)者開始嘗試借助現(xiàn)代技術(shù)在旋耕機(jī)上安裝電子設(shè)備和傳感器，實(shí)現(xiàn)智能化、自動化生產(chǎn)。PLC控制系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用可以有效地檢測旋耕機(jī)的耕作深度。一旦旋耕機(jī)作業(yè)過程中實(shí)際耕作深度未達(dá)到預(yù)設(shè)值，上位機(jī)將立即發(fā)出相關(guān)信號并實(shí)現(xiàn)作業(yè)速度和耕作深度的自動調(diào)整。