立式旋耕机的研究设计与试验

农 机 化 研 究
第 １ １期
刀 片折 弯 时 ， 折 弯 线 与底 座 边 线 应 有 一 内折 弯 角 卢。若 没有 夹 角 ， 前 进 速 度 为 ０时 ， 其 切 削 土 壤 状 态 如图 ５ （ ａ ） 所示 。刀 背末 端 与未 切 削土壤 相 切 ， 但 实 际
作业 时 ， 随着 机组 前 进 ， 刀 刃绝 对 运 动 轨 迹 为 余 摆 线 ， 如 图 ４所 示 。 以 刀 轴 运 动 １个 回转 周 期 内 ， 即ｗ ｔ ∈ ［ ０ ， ２ ］ 为例 ， 当刀刃运动至弧 度区间 ［ 盯， ２ 竹］ 内时， 刀 刃相 对运 动 轨 迹 圆 （ 后文 简称轨迹 圆） 总 会 与余 摆 线 以刃 尖 ４为 交点 ， 交 点 之 前 的轨 迹 圆位 于 余 摆 线 之
内受 力 对 称 ， 以 减 少整 机 振 动 。 关 键 词 ：立 式 旋 耕 ；抗 土 ；刀片 ； 内折 角 ；排 列 相 位 角
中 图分 类号 ：￥ ２ ２ ２ ． ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ３ － １ ８ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ７） １ １ — ０ ０ ８ １ — ０ ４
为顺 旋 刀 组 和 逆旋 刀 组 ， 其结构参数相 同， 转 速 相 同。 为 平衡 机 组 侧 向 力 ， 顺 旋 刀 组 与 逆 旋 刀 组 数 量 应 一 致， 即刀组 数 量 为 偶 数 。整 机 工 作 幅 宽应 综 合 考 虑 动 力、 刀 组工 作 半 径 、 刀组个数及机构强度等方 面 ， 布 局
作者简 介 ：刘 芳 建 （ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 山东 充 州 人 ， 工程师， （ Ｅ—ｍａ ｉ ｌ ） ｌ ｉ ｕ
ｆ ａ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ３ ２ １ ９ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ。
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２ ０ １ ７年 １ １月 长度 决 定 了旋 耕深 度 。
摘
要 ：立 式 旋 耕 机 刀 片 运动 轨 迹 为 余 摆线 ， 刀 片若 没 有 内折 角 的情 况 下 ， 会 出现 “ 抗 土” 现象 ， 其 内折 角 的 大 小
与 刀 片 回转半 径 、 刀片 宽 度 、 刀片转速 、 整 机前 进 速 度 有 关 。 刀 组 在 装 配 时 ， 其 排 列 相 位 角 应 使 刀 片 在 切 土 范 围
虑 其切 削刃 角度 、 旋 耕 深度 及 转 速 等 问题 ＿ ６ ］ 。 图 ３为 旋耕 刀 片 平 面展 开 图 。为 了使 刀 片 易 于 人 土 ， 刀 尖 需 做 圆角 处 理 ， 切 削 刃 与铅 垂 线需 设计 一 夹 角 ， 刀 刃 线
・
基金项 目：“ 十二五 ” 国家科技支撑计划项 目（ ２ ０ １ ４ Ｂ Ａ Ｄ ０ ６ Ｂ ０ ５）
如 图 １所示 。
旋 耕 刀组 件如 图 ２所 示 。刀 座 与 刀轴 固定 连 接 ，
刀 片通 过 螺栓 与 刀 轴 紧 固 ， 可 方 便 更 换 刀 片 。刀 座 的
横向长度决定 了刀片的工作半径 ， 进而决定 了作业时 刀轴所承受 的扭矩。刀轴通过花键与传动齿轮连接 ， 通过 调 节 轮 齿 的 配 合 ， 可 实 现 相 邻 刀 组 不 同 的 相 位
０ 引 言
立 式旋 耕 机 是耕 整 地作 业 的重要 机 型 之一 。相 比 于传 统 的 卧式 旋 耕 机 ， 立 式 旋 耕 机 耕 作 深度 更 大 ， 碎 土能力更强 ， 作业后 土壤颗粒 较小 ， 不 会 出现 漏 耕 的
现象 ， 沟底平整度较好¨ － ２ Ｊ 。由于作业时 ， 其刀片始终
２ ０ １ ７年 １ １月
农 机 化 研 究
第 １ １期
立 式 旋 耕 机 的 研 究 设 计 与 试 验
刘 芳 建 ，米 义 ，廖 娜 ，狄 明利 ，刘 赞 东 ，刘 晗 琨
（ １ ． 中 国农 业 机 械化 科 学 研 究 院 ，北 京 １ ０ ０ ０ ８ ３；２ ． 现 代农 装 科 技 股 份公 司 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ３）
角 。动 力输 入 刀轴 与 其 他 刀 轴 不 同 之 处 在 于 ， 其 上 端
要 与变速箱轴对接 ， 承受所 有刀片工作载荷 ， 因此 刀
轴上 端 需较 高 的强 度 。 工作时 ， 旋耕刀 是土壤 接触部件 ， 设 计 时 主 要 考
收 稿 日期 ：２ ０ １ ６ — ０ ９ — ０ ９
１ ． 变速箱 ２ ． 中央箱体 ３ ． 顺旋刀组 ４ ． 逆旋刀组
联合 作业 ， 作业后地 表平整 、 松碎 、 上虚下 实＿ ４ ｊ ， 为作 物提供较高的苗床质量。
图１ 立式旋耕机整体结构设 计
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｉ ａ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｒ ｏ ｔ ａ ｒ ３ ，ｃ ｕ ｌ ｔ ｉ ｖ ａ ｔ ｏ ｒ
１ 总体 结构设计
立式 旋 耕 机 与拖 拉 机 连 接 采 用 三 点 悬 挂 方 式 ， 悬
２ 关键部件 设计
２ ． １ 旋耕 刀组 件 的设 计 旋 耕 刀组 件 设 计 需 考 虑 到 旋 耕 半 径 、 作业转 速 、 相 邻 刀 盘 交 错 作 业 区域 宽度 、 安装 角度 、 交 错 区 域 宽
度， 以及 刀 片可 更换 性 等 问题 Ｊ 。
挂板焊接在 中央箱体 上。传 动方式 为拖拉 机动力 输
出轴 经 万 向节 将 动力 传 递 给 机 具 变 速 箱 ， 变 速 箱 将 动 力传 递给动 力输入刀轴 ， 刀 轴间靠直齿轮 传递动力 ；
刀轴 回转 中心连线 与机具前 进方 向垂 直 ， 传动齿 轮位 于 中 央箱 体 内 ， 由于 相 邻 刀 轴 旋 转 方 向相 反 ， 刀 片 分
保源自文库持 入 土状 态 ， 效率更 高 ， 机具稳定性更好 ； 机 组 前 进
速度 只影 响到碎土质量 ， 而 不 影 响 沟 底 的平 整 度 ， 有
较强的碎土 、 起 土作用 。当然 ， 这 些 优 点 也 决 定 了其 需 要 较 大 功 率 的 拖 拉 机 与 之 配 套 』 。立 式 旋 耕 机 可 与犁耕 机 、 深松机 、 播 种 机 及 施 肥 机 配 套 完 成 多 功 能