王盛春，王广成，张 迪，安龙哲

(黑龙江省农业机械工程科学研究院 牡丹江分院，黑龙江 牡丹江 157000)

0 引言

水稻育秧机械插秧是黑龙江省水稻生产的主要种植模式。在此模式下，水田整地质量将直接影响机械插秧的作业质量，也将影响水稻产量及水稻种植户经济效益。传统水田整地作业规程是利用水田犁(旋耕机)进行秋翻(旋)或春翻(旋)地，到春季用水泡田后，再用水田耙平机进行耙浆平地作业。整地时，需要机组重复多次进地作业，不仅费工、费时、费油、作业成本高，而且整地质量不能完全满足机械插秧作业的要求。黑龙江省农业机械工程科学研究院牡丹江分院经过数年研究，研发了可满足机械插秧要求的系列水田搅浆平地机。1JSL-360水田搅浆平地机是其中一种重要机型，该机与66.15 kW(90马力)以上四轮驱动拖拉机配套组成机组，作业一次即可完成耕、耙、搅浆、埋茬和平地复式作业，其作业质量达到机械插秧对水田整地的要求标准。

1 总体结构与工作原理

1.1 总体结构

1JSL-360水田搅浆平地机总体结构如图1所示，主要由快速连接架总成、传动总成、刀辊总成、平地装置等组成。

1.快速连接架总成；2.输入轴总成；3.悬挂总成；4.传动总成；5.刀辊总成；6.平地装置；7.链轮；8.传动轴图1 1JSL-360水田搅浆平地机结构及传动示意图

1.2 工作原理

1JSL-360水田搅浆平地机的快速连接架与拖拉机上的三点悬挂架对接组成机组，启动发动机，拖拉机动力输出轴传出的动力经万向节组合输入到机具传动箱中的输入轴上，经传动箱中一对锥齿轮减速换向传动后，动力由左端管动力轴传入链轮箱中，经过一对链轮减速传动后，动力传递到刀辊总成上，驱动刀辊高速旋转，对经过泡田后的原茬地或已翻地进行旋耕、碎土、搅拌及耙浆作业，机架罩壳总成上的罩板挡住刀辊旋起的泥浆和根茬，带压茬弹齿的平地装置对田面进行刮抹，平地板将泥浆加压整平，弹齿将稻茬、秸秆等杂草压入水田泥浆中，至此完成了耕、耙、搅浆、埋茬和平地复式作业。可高质量满足机械插秧对水田整地质量的要求。刀辊总成设计为通轴结构，避免漏耕现象；机具的平地装置与机架罩板之间通过橡胶板连接，具有仿形作业能力，提高了平地能力。

2 主要技术规格及性能指标

配套动力：66.15～88.2 kW；

刀辊外径：380 mm；

外形尺寸(长×宽×高)：1 072 mm×3 860 mm×1 030 mm；

低茬刀数量：左右各47把；

连接形式：三点悬挂；

耕幅：360 cm；

耕深：10～18 cm；

输入轴转速：540/720 r·min-1；

刀轴转速：260/364 r·min-1；

作业速度：1.5～4.8 km·h-1；

整机质量：498 kg。

3 关键部件结构设计

3.1 传动系统

传动系统包括万向节组合、传动总成及链轮箱等。

1)万向节组合随拖拉机一同购置，万向节长度根据机组挂接后的两传动轴之间的距离确定。

2)传动总成如图2所示，包括右端管焊合、箱体、输入轴装配、轴承前端盖、轴承后端盖及左端管动力轴装配等。输入轴组装包括输入轴、锥齿轮(15齿)、轴承及圆锥滚子轴承等。输入轴用40Cr材料制造。齿轮箱的箱体材料选用ZG35，铸造出的箱体精度高、强度大、安全可靠。左端管动力轴装配如图3所示，包括大锥齿轮(23齿)、动力轴、轴承、挡圈、密封圈、左端管焊合、链轮(11齿)及锁紧螺母等。其功能是将齿轮箱传出的动力传送到链轮箱中。动力轴材料选用φ50的40Cr圆钢，加工后调质处理，调质硬度HB244～280。锥齿轮选用20CrMnTi合金钢经过渗碳淬火处理制作，具有高强度、高硬度及良好的韧性。输入轴两端与锥齿轮和链轮之间的装配，设计为矩形花键连接，传动稳定、安全可靠。

1.右端管焊合；2.箱体；3.输入轴装配；4.轴承前端盖；5.轴承后端盖；6.左端管动力轴装配图2 传动总成

1.大锥齿轮；2.动力轴；3.轴承；4.密封圈；5.左端管焊合；6.挡圈；7.小链轮；8.锁紧螺母图3 左端管动力轴装配

3)链轮箱总成主要由链轮罩壳焊合、链轮、链条、链条张紧装置等组成。主要作用是将左端管动力轴装配中传出的动力经链条传动传递到刀辊总成上。

3.2 刀辊总成

刀辊总成是机具的工作部件，通过一对链轮将动力传递到刀辊上，带动旋刀碎土、搅浆工作。

刀辊总成结构如图4所示，主要由链轮壳体焊合、大链轮、锁紧螺母、挡圈、轴承、油封、左旋刀、右旋刀、刀辊焊合和固定端挡板焊合等组成。在刀辊焊合上分别安装有左右各47把旋刀。

1.链轮壳体焊合；2.大链轮；3.锁紧螺母；4.挡圈；5.轴承；6.油封；7.左旋刀；8.右旋刀；9.刀辊焊合；10.固定端挡板焊合图4 刀辊总成

3.3 辅助设备

1)快速连接架总成如图5所示，主要由下悬挂轴、调节套、锁定板、间隔套、锁定杆、轴套焊合、锁定弹簧、锁定手柄及悬挂架焊合等组成。

快速连接架总成与拖拉机液压悬挂机构以三点挂接方式连接，首先将快速连接架安装在平地搅浆机的悬挂架上，调整好拖拉机悬挂架挂接点的位置，驾驶拖拉机缓慢倒退，使拖拉机和搅浆机的三个悬挂点准确对接在三个挂接钩开口内，插上销轴和开口销，调整好万向节的尺寸即完成机组的连接。使用快速连接架只需一人即可完成机具与拖拉机的组装工作，且准确、快速、省力、安全可靠。

1.下悬挂轴；2.调节套；3.锁定板；4.间隔套；5.锁定杆；6.轴套焊合；7.锁定弹簧；8.锁定手柄；9.悬挂架焊合图5 快速连接架总成

2)机架罩壳总成主要由罩壳焊合、前加强管焊合、左端管焊合和右端管焊合等组成。机架罩壳总成与传动总成和刀辊总成通过螺栓连接成前后双管平行的钢性结构，是整机的机架。机架罩壳起到挡泥浆及碎土的作用。机具的三点悬挂部件分别焊接在前后双管中间部位，传动系统和工作部件分别安装在机架相应的位置上。

3)平地装置功用是将旋切、粉碎及搅浆后的泥浆捞平，并将水田中的杂草压入水田泥土中。平地装置由压草刮土板部件和平地板部件组成。两者之间设计安装了26个由φ6碳素弹簧钢丝制成的弓齿，其作用是将泥浆中的根茬等杂物更好地压埋到泥土里。

4 生产效率计算

已知拖拉机配套动力66.15 kW(90马力)；输出轴转速n1为540 r·mim-1；齿轮箱中一对锥齿轮Z1=15，Z2=23；链轮箱中一对链轮Z3=11，Z4=12；机组作业速度1.3～4.9 km·h-1；工作幅度3.6 m。

4.1 传动比

4.2 刀辊的转速

n=n1×i=324 r·min-1

4.3 刀辊旋刀最大线速度

已知刀辊旋刀最大直径为370 mm。

4.4 生产效率

该机工作幅度为B=3.6 m，通常情况下工作速度v为1 m·s-1，每班按纯工作时间t=10 h计算，则班次生产率η为

η=Bvt=12.96 hm2·班-1

5 结论

1JSL-360水田搅浆平地机具有如下特点：碎土绞浆刀辊设计为通轴结构，防止漏耕现象；平地机构与机架罩板之间通过橡胶板实现软连接，具有平地仿形功能；平地机构中设计有大、小弓齿，可将稻根等杂草茬埋入泥中，提高整地质量；研究设计的快速连接架总成,安装在机具悬挂架上，架驶员一人即可完成拖拉机与机具的联接工作，且准确、快速、操作简单省力、安全可靠。

该机是为66.15 kW(90马力)以上四轮驱动拖拉机配套设计的水田整地机具，其工作幅宽大、作业效率高，通过生产作业可知，在泡好的水田原茬地中，作业一次即可完成耕、耙、碎、搅浆、埋茬和平地等水田整地复式作业，其作业质量达到机械插秧对水田整地的标准，具有节本、增效、低碳、环保等优点。