1、江蘇省農機三項工程2BFS-10型秸稈還田播種復式作業機研究與開發設計說明書連云港市農機試驗推廣站2011年11月目 錄一、復式播種機械的現狀二、機具耕幅的確定三、機具與拖拉機的掛接型式四、方案設計1、設計依據2、總體性能參數設計3、機具作業工作原理4、整機結構與傳動機構設計5、中間傳動機構設計6、旋耕側邊傳動系統及旋耕刀輥組件設計7、秸稈粉碎滅茬側邊傳動機構及滅茬刀輥組件設計8、播種施肥機構設計9、圓盤開溝器結構設計五、配套動力計算一、復式播種機械的現狀目前國外發達國家都采用聯合整地的大型機械，如翻轉犁鏵、輕重型耙、梨驅動耙等，對于精密播種機已達到相當完善的程度，在精密播種機上除了設有完善的

2、整地、覆土、鎮壓及施肥、灑農藥裝置外，其排種裝置多采用新的工作原理，包括各種氣力式排種原理與機械式排種原理，以保證單粒精密播種。另外，液壓技術及電子技術也在播種機上得以應用。20世紀80年代，美國、澳大利亞、加拿大、法國等西方國家開始研制并廣泛使用氣力式精密播種機械，其中氣流一階分配式集排種系統大量應用在谷物條播機上。我省秸稈還田、播種機械仍以秸稈粉碎還田和旋耕播種的分段作業為主，現有機械的技術水平至少落后于發達國家2030年，對于復式機械的研究還處于空白階段，尤其是目前農民往往在作物收獲后，大量燃燒秸稈，再進行旋耕整地，實施播種作業，后直接進行人工撒播作業，作業效率低，成本高，環境污染嚴重，

3、抗倒伏性差，糧食產量低下。綜合深入調研，我省秸稈還田、播種技術及機具情況分析如下：1）現有的秸稈還田機具主要有1JH、4JQ、4JF型均為具有秸稈粉碎單種功能的作業機具；SGTN型、SGTNG型、SGTNDV型雙軸滅茬旋耕機是近年來為秸稈還田作業而設計的新機型，主要用于玉米、棉花、高粱直立、鋪放的秸稈粉碎作業，也具有小麥、水稻的秸稈粉碎功能；1GQNJMJ、1GQN、1ZSD、1BMQ水旱兩用埋茬耕整機是近年來在原有旱耕旋耕機經結構上的改進后能適用于水耕滅茬而發展起來的；1GSP旋耕復合作業型水田平整機是專門為水耕作業而設計的復式耕整作業機械。2）國內的播種機以傳統的谷物條播機為主，與小型拖拉

4、機配套的播種機及畜力播種機目前仍占主導地位。目前，全國有500家左右的企業生產播種機，其中只有10家生產與大中型拖拉機配套的播種機，與小拖配套的播種機和畜力播種機的產量已占到全國播種機產量的90%以上。近幾年，我國的聯合作業播種機發展也較快，其機具主要有播種拖肥聯合作業機、耕作播種聯合作業機、松土施肥覆膜穴播聯合作業機和施水播種聯合作業機等，目前又發展了鋪膜播種聯合作業機。而就我省而言，現有的播種機具主要有：2BFM-8/4、2BFG-200、2BG-3A、1GSBF-9A、1ZSB-180等，上述機型均為旋耕+播種組合而言，播種機的排種機構大多采用外槽輪式，且效率低，播種不均勻。3）目前，有

5、些研究院所和企業也在著手研發秸稈粉碎和旋耕播種復式機具，但大都是在旋耕機、粉碎機和播種機的基礎上進行強行組合而成，技術集成和創新不夠，造成所述技術配套性差、效率低、功耗大，作業效果達不到農業作業要求，且都處于樣機試驗階段，無法批量投入市場。復式作業技術有利于提高作業效率與質量，降低能耗與對土壤的壓實作用。沙土地區麥子（稻茬）種植的主要作業程序是耕翻（稻秸稈還田）、耙（整）、播種、開溝、鎮壓和化除等；粘土地區麥子（稻茬）種植的主要程序是旋耕或重耙23遍（稻秸稈還田）、開溝、播種、施肥、鎮壓和化除等。這種單項作業方式，存在以下不利因素，一是作業周期長，機械效率低，需要投入的機械和人力多；二是對土壤

6、的壓實程度大，造成了土壤堅實度分布不均勻，影響作物生長；三是若遭遇陰雨天氣，相關秋播作業程序難以進行，則會延誤秋播時間，不利于抗災；四是單項作業成本高，能耗大時間長，對拖拉機的磨損大，降低了機組的利用率。此外，對沙土地來說，若先播種后開溝，則導致溝邊堆土埋苗、畦面不平、輪胎壓實不利于種子發芽；若先開溝后播種，則導致畦面不平、溝床塌陷、影響播種作業質量與溝系暢通。對粘土地來說，一是在旋耕碎土、秸稈還田后，土壤較為膨松，進行播種作業時，拖拉機輪轍較深，地表不平整，影響了播種質量；二是在旋耕碎土、秸稈還田后的土地上進行播種、化肥深施作業時，開溝器容易將已被掩埋的秸稈重新翻至地表，既容易導致開溝器堵塞

7、又影響秸稈還田質量。鑒于以上因素，采用新穎的框架式滅茬旋耕施肥播種聯合作業技術適合于粘性土壤地區的少（免）耕滅茬還田、精（少）量播種與化肥深施聯合作業。二、機具耕幅的確定根據主機動力輸出功率和旋耕作業時單位幅寬功耗可對幅寬進行初步選定,幅寬過大(刀片增多)將導致發動機工作過載,合適的幅寬則可保證主機功率的充分利用。實際中幅寬的初選可采用經驗公式,但最終的確定必須經過試驗驗證。事實上,對于同一種機具,主機功率大的配套并不一定有好的作業質量,相反卻有可能造成功率的浪費,通過試驗能合理確定對應幅寬的最佳配套功率,可以避免“大馬拉小車”的情況。幅寬與拖拉機的功率有關，并影響機具與拖拉機的配置方式，本機

8、工作幅寬：22.5（m）。三、機具與拖拉機的掛接型式機具與拖拉機有三點懸掛、直接連接和牽引式等三種連接方式，目前我國多采用前兩種連接方式。三點懸掛式機具，動力有拖拉機動力輸出軸通過萬向節傳動軸傳遞工作。機具懸掛裝置參數主要根據萬向節伸縮軸與前后軸間的夾角大小和機具的通過性能來確定，要求耕作時該夾不超過10；夾角不超過30。切斷動力輸出軸動力，提升機具到最高位置時，機下的通過高度一般不小于400mm，萬向節伸縮軸和軸套至少應有40mm的重疊量，還應考慮在最大耕深和提升到最高位置時，機架和機具不碰到拖拉機。本設計旋耕機與拖拉機的掛接采用三點懸掛式。四、方案設計1、設計依據進行廣泛的市場調研，分析市

9、場上現有的國內外機型的優缺點，盡可能利用先進的、成熟的技術，力求有所創新，并充分考慮農民的需求及承受能力和現有工廠條件，也就是說以滿足工作性能為基礎，達到可靠性、適用性、先進性、經濟性及系列化的統一，爭取好的經濟效益。2、總體性能參數設計（1）型號： 2BFS-10；（2）配套動力： 36.758（Kw）輪式拖拉機；（3）工作幅寬： 22.5（m）； （4）作業行數(行): 10； （5）整機質量： 500-800 （kg）； (6) 生產效率： 510（畝/小時）； (7) 耕深： 140180 （mm）；（8） 播種深度： 3550 （mm）；(9) 施肥深度： 60-70（mm）；（10

10、）埋茬深度： 80-100（mm）；（11）旋耕刀軸轉速: 230（r/min）；(12) 滅茬軸轉速： 1800（r/min）；（13）半精量播種軸轉速：100 （r/min）3、機具作業工作原理秸稈還田播種復式作業機是一種由動力驅動工作部件以粉碎秸稈，旋耕土壤，并進行播種施肥的機械，一次作業即能達到秸稈粉碎、深埋、播種、施肥等多道作業工序的效果。其工作原理如圖1所示，機具在田間作業時，將拖拉機三點懸掛機構與本機的三點懸掛架連接，動力由拖拉機輸入；該機的秸稈粉碎刀軸橫向安裝在框形機架的前下方，粉碎刀軸一端與機架的一側邊連接，另一端與側邊的粉碎V帶傳動箱的輸出端連接，接受粉碎傳動變速箱輸出的動

11、力；在秸稈粉碎刀軸上，均勻安裝有弧形甩刀，通過高速旋轉可對秸稈進行有效的粉碎；旋耕刀軸為兩個半軸結構，其軸的一端，與機架的一側連接，另一端與側邊的旋耕變速箱的輸出端連接，接受旋耕變速箱輸出的動力，旋耕刀均勻的安裝在旋耕刀軸上，通過低速旋轉可對土壤進行有效的旋耕；半精量播種軸兩端通過軸承固定在種子儲備箱體的兩側，軸上均勻安裝10個16槽小輪排種器，動力由旋耕輸出軸通過鏈輪提供。整機的前面通過懸梁安裝播種開溝器，開溝器通過排種管與排種器相連，以實現播種成排成列。圖1 秸稈還田播種復式作業機原理圖4、整機結構與傳動機構設計該機主要由滅茬旋耕機、施肥播種裝置、鎮壓與傳動機構等組成。將滅茬旋耕機改進成框

12、架式旋耕機后，與播種、施肥、鎮壓裝置通過一個整機框架組合成為一體，實行滅茬、旋耕、播種、施肥、鎮壓一次性復式作業，并將旋耕機設計成浮動形式，靠兩側的限深滑板，實現旋耕深度的隨地自動仿形，以達到耕深穩定。聯合開溝播種機主要由開溝、播種、鎮壓和機架等組成。將播種箱置于開溝犁體的上方，開溝犁體前置圓切刀片及支架，兩側有攪龍將開溝犁溝兩側土向外輸送平整，開溝犁體后上方為輸種管，下方為開溝器，鎮壓輪安裝在開溝器后（分置式，單行鎮壓）如圖2所示，2BFS-10型秸稈還田播種復式作業機主要包括機架、三點懸掛裝置、中間傳動裝置、秸稈粉碎滅茬側邊傳動系統及滅茬刀輥組件、旋耕側邊傳動系統及旋耕刀輥組件、播種施肥傳

13、動系統及播種施肥裝置、格柵擋板裝置、雙圓盤開溝器及鎮壓輪等。如圖3所示，機具進行滅茬旋耕播種施肥作業時，動力由拖拉機動力輸出軸提供，經過中間傳動箱轉向變速，實現三路動力輸出，且最終輸出軸轉速符合設計要求，即旋耕刀軸轉速：230r/min；滅茬軸轉速：1800r/min；半精量播種軸轉速：100 r/min。1）旋耕作業傳動路線：拖拉機動力輸出軸（540r/min） 萬向節 中間傳動齒輪箱萬向節 旋耕側邊傳動裝置旋耕刀輥（230r/min）；2）滅茬作業傳動路線：拖拉機動力輸出軸（540r/min） 萬向節 中間傳動齒輪箱滅茬側邊傳動裝置滅茬刀輥（1800r/min）；3）播種施肥作業傳動路線：

14、拖拉機動力輸出軸（540r/min） 萬向節 中間傳動齒輪箱播種施肥傳動裝置施肥播種傳動軸（100r/min）1-三點懸掛裝置 2-機架 3-滅茬刀輥組件 4-滅茬傳動箱 5-旋耕刀輥組件 6-旋耕側邊傳動裝 7-格柵擋板裝置 8-雙圓盤開溝器 9-鎮壓輪 10-播種排肥器 11-種肥箱 12-播種排肥傳動裝置 13-中間傳動裝置圖2 秸稈還田播種復式作業機結構簡圖1-萬向節 2-中間傳動箱 3-滅茬傳動箱 4-滅茬刀輥組件 5-旋耕刀輥組件 6-旋耕側邊傳動裝置 7- 播種施肥裝置 8-播種施肥傳動裝置圖3 秸稈還田播種復式作業機傳動系統圖5、中間傳動機構設計如圖4所示，機具進行滅茬旋耕播種

15、施肥作業時，動力由拖拉機動力輸出軸提供，經過中間傳動箱轉向變速，實現增速和降速兩路動力輸出，降速輸出用于驅動旋耕和播種施肥作業，增速輸出用于滅茬作業，其傳動路線為：降速：拖拉機動力輸出軸（540r/min） 萬向節 動力輸入軸1Z2/Z1=37/17 動力輸出軸2（248r/min）；增速：拖拉機動力輸出軸（540r/min） 萬向節 動力輸入軸1Z4/Z3=17/37 動力輸出軸（1175r/min）。圖4 中間傳動機構簡圖6、旋耕側邊傳動系統及旋耕刀輥組件設計如圖5、圖6所示， 機具旋耕作業時，拖拉機動力由萬向節傳遞給中間傳動齒輪箱的齒輪1與齒輪2，再通過萬向節動力輸出至旋耕側邊傳動裝置,

16、通過三級齒輪傳動驅動旋耕刀輥轉動，其傳動路線為：拖拉機動力輸出軸（540r/min） 萬向節 Z2/Z1（中間傳動齒輪箱）萬向節 Z6/Z5Z7/Z6Z8/Z7（旋耕側邊傳動裝置）旋耕刀輥（230r/min），各級傳動比與齒輪齒數見表1。 圖5 旋耕側邊傳動機構簡圖 圖6 旋耕側邊傳動裝置展開圖表1 各級傳動比與齒輪齒數軸的序號123456齒輪齒數Z1Z2Z5Z6Z7Z8173719232321傳動比=2.18=1.2=1=0.911.092總傳動比=2.38如圖7所示，旋耕刀輥主要由花鍵套、刀庫、刀軸管、刀軸擋草圈、刀軸靜態管、及軸頭等構成。旋耕刀輥中彎刀的排列方式是決定旋耕機性能的重要因素

17、，它對切圖阻扭矩、功率消耗、作業質量及機組的平衡性等指標有很大的影響。合理的彎刀排列應在滿足耕整地農藝要求的基礎上，使用旋耕功耗最小，刀輥受力均勻，同時工藝性優良，便于制造。排列設計應遵循以下準則：1）在刀輥軸向投影圓周內總刀數等分排列，刀輥每轉360o/Z有一把彎刀入土，使切土阻扭矩較為均勻，減小波動幅度；2）左右兩把刀交替入土，以盡量平衡彎刀入土的側向反力，減小機組在水平面內的偏轉力矩，保持直線前進，也可減小對刀輥軸承的軸向沖擊負荷，延長使用壽命；3）每一切土小區內的2把刀的各刀切土節距力求相等或相近，以求碎土均勻，并使每把彎刀的切土阻力大小均衡，磨損也均勻，減小刀輥切土阻扭矩的波動；4）

18、盡可能增大軸向同截面或相鄰兩彎刀間軸向夾角，以避免夾土阻塞，并方便相關刀座在刀軸上的布置施焊。本設計刀幅寬54mm，彎刀總數40把，采用均勻、對稱和左右螺旋線排列，已達到上述要求。設計中刀輥焊合圖見圖7，刀輥彎刀布置排列見圖8。1-花鍵套 2-刀庫 3-刀軸管 4-刀軸擋草圈1 5-刀軸靜態管 6-刀軸擋草圈2 7- 軸頭圖7 旋耕刀輥結構簡圖圖8 旋耕刀輥彎刀布置展開圖7、秸稈粉碎滅茬側邊傳動機構及滅茬刀輥組件設計如圖9所示，機具滅茬作業時，拖拉機動力由萬向節傳遞給中間傳動齒輪箱的齒輪3與齒輪4，再通過帶傳動驅動滅茬刀輥轉動，其傳動路線為：拖拉機動力輸出軸（540r/min） 萬向節 齒輪傳

19、動Z4/Z3（中間傳動齒輪箱）帶傳動（旋耕側邊傳動裝置）滅茬刀輥（1800r/min），傳動比: 如圖10所示，滅茬刀輥主要由長軸頭、堵板、刀庫、防草擋圈、靜態套筒、粉碎軸管、短軸頭等部件構成。與圖9相似，滅茬彎刀也采用均勻、對稱和左右螺旋線排列方式。1-長軸頭 2-堵板 3-刀庫 4-防草擋圈1 5-靜態套筒 6-防草擋圈2 7- 粉碎軸管 8-短軸頭圖9滅茬刀輥結構簡圖8、播種施肥機構設計如圖3所示，機具施肥播種作業時，拖拉機動力由萬向節傳遞給中間傳動齒輪箱的齒輪1與齒輪2，再通過鏈傳動驅動排肥軸與播種軸轉動，其傳動路線為：拖拉機動力輸出軸（540r/min） 萬向節 齒輪傳動Z2/Z1

20、鏈傳動 播種軸（排肥軸）（100r/min），傳動比:根據設計要求及實際半精量播種施肥需要，本次設計的復式作業機采用外槽輪式排種器和排肥器，槽輪每轉排量基本穩定，其排量和工作長度成直線關系。主要靠改變槽輪工作長度來調節播量，結構簡單，制造容易，國內外已實現標準化生產。9、圓盤開溝器結構設計開溝器功用主要是在播種時開出種溝，引導種子和肥料進入種溝內，并使濕土覆蓋種子和化肥，它們的種類很多，如鏟式、鏵式、圓盤式等，不同形式的開溝器對工作條件也有不同的要求。圓盤式開溝器的原理是，用圓盤刃口切斷殘茬、莖桿和雜草后耕出種床。現有V波形圓盤開溝器、波紋形圓盤開溝器和三圓盤開溝器三種類型，其開溝的深淺、寬窄也各不相同。V波形圓盤耕出的種床溝最大，三圓