自走式田间作物拨杆机设计

    摘  要：自走式田间作物拨杆机，就是用拔杆装置将烟草、棉花等作物采摘完的秸秆自动连续拔起。一些秸秆矮小的农作物在田地耕作的时候可以直接打碎并埋入土中，但像烟草、棉花等作物秸秆比较高大难以直接处理，这就需要先将作物秸秆拔起再进行二次处理。自走式田间作物拔杆机将作物秸秆拔起后便于转移或直接将秸秆在田地里粉碎，节省劳动力，大大减轻了农民朋友的劳动强度，便于农民进行土壤改良和耕翻，同时也便于充分利用秸秆资源，一定程度上减少了秸秆的焚烧，有利于保护大气环境、发展生态农业，便于实现有机农业和可持续发展农业。本设计主要是针对拨杆机的拨杆部分和传动系统的设计分析。 
    关键词：拨杆机；拨杆部分；传动系统；

Design of Self-walking Field Crops Stem Extract Machine
Student: Zhao Meng
Tutor: Li Junzheng
(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)

    Abstract: Design of Self-walking Field Crops Stem Extract Machine is to use stem device to out of tobacco, cotton, and other crops straw after picking the automatic successive uprooted. Some small crops straw in the fields of farming can be breaken and buried directiy, but like tobacco, cotton, and other crops straw is difficult to deal directly with tall, this needs first the crops straw again pull out a second treatment. Since the field crops pull rod machine will be uprooted crops straw after transfer or directly to the straw in the field pieces, and save labor force, greatly to reduce the labor intensity of farmers, facilitate farmers with soil improvement and fallow, also facilitate make full use of straw resources and, to some extent, reduce the straw burning, be helpful for protecting the atmospheric environment and the development of ecological agriculture, is easy to realize organic agriculture and agricultural sustainable development. This design is mainly aimed at dial the dial of stem rod machine and transmission system design analysis.
    Key words: Dial the stem machine; Dial the stem part; The transmission system

1  前言 
    近年来，随着科技兴烟意识的不断增强，在发展现代烟草农业和实行烟叶标准化生产各项措施的推动下，彻底清除田间烟株残体，减少初侵染源以减轻翌年病虫危害在广大烟叶工作者心中已形成共识。实践中，大部分烟区已将此项工作作为后期田管的重要内容来抓，但效果尚不理想，部分烟区尤其是生产技术落后、种植水平低下、烟农意识不到位的地方忽视了该项工作，任烟杆、烟兜遗留田间。由于烟株残体的处理不当导致病虫害发生加剧已经给烟叶生产造成了严重影响，并将继续带来后遗症，而如何有力地组织和引导烟农及时清除田间烟残体，并将其正确处理和有效利用则显得至关重要[1]。
烟叶采收后的烟杆、烟兜等即烟株残体是有害微生物的越冬场所，同时也是重要的传播途径。若不及时将残体清除田间，一方面烟杆在田间的继续生长会吸收土壤养分，降低土壤肥力，还为病虫的不断繁殖提供场所，导致有害生物种群数量急剧上升，使大规模病虫害暴发流行；另一方面，病株残体留于田间，附着其上的有害生物在风等传播媒介的作用下进一步在不同地块和地区间传播，或烟株腐烂后病原物直接落入土壤中造成各种有害生物扩散，增加土壤中越冬菌量和虫口基数。烟株残体能显著地增加翌年初侵染源，严重的可导致病害大流行，虫灾泛滥[2]。烟株残体在烟田中多留一天就多一分隐患，通常情况下，采烤结束一块地就清理一块地，如无足够的劳动力，也应在采烤结束后立即进行。烟杆清出烟田后，要在野外不种烟的地块统一堆放，待可点燃后及时堆烧，以防止有害生物的继续繁殖和传播。烟草黑胫病、烟草青枯病、根黑腐等都是根茎病害，根系上携带有较多的有害生物，必须清除田间。虽然秸秆还田能增加土壤的肥力，但是烟草具有自毒现象，腐烂后产生的化学物质将对下一季的作物生长产生副作用；同时，烟杆上携带的病原和虫原也将随之进入烟田，造成再侵染，导致烟杆还田得不偿失。烟杆必须连蔸带根一同拔除干净，严禁用刀砍下烟杆后将烟蔸烟根留在田间[1]。
烟杆的根系非常发达，烟杆平均直径（距地面50cm）在30mm左右，高1.6m以上，采用传统的人工拔除方式非常费时费力。目前采用人工拔除烟杆约1.5～2亩/人•天，采用机械化拔杆效率至少达到20亩/人•天；人工拔杆成本大约为50元/亩，机械化拔杆大约为15元/亩。而今农村劳动力大量外出务工，人力成本逐年增加，以每个劳动力的工资为80元/天计算，每亩烟地的烟杆拔除费用为50多元，烟杆的收获工作急需一种机械来替代繁重的人工劳动，同时最大程度节省劳动成本，为烟农增收增益。因此，实现我国烟草拔杆机械化已成为烟业生产的一项重大课题。
2  国内外在拨杆机研究方面的现状
2.1  国外研究现状
    目前农业生产比较先进的国家比如美国、日本、加拿大等国家，烟草种植早就已经实现了全程机械化。在烟草秸秆利用方面，欧美国家以及日本通用的做法是秸秆粉碎还田，同时适时调整土壤的肥力及PH值。日本烤烟种植地区地形多为丘陵盆地，其烟区的自然气候、地理条件与我国南方烟区基本相似，日本的烟叶种植面积约2.6万公顷，烟田土壤疏松，有机质含量高，因此农户十分注意轮作，秸秆全部粉碎还田。在这方面的烟草机械主要有烟杆收割机BTM-2000、残杆处理机、残杆切碎机、残杆拔根机KB-2、拔根切碎机KB-3C等[2]。
2.2  国内研究现状
    目前国内研制的烟草拔杆机大多采用中型四轮拖拉机作为驱动，基本上能够满足北方大片烟田的作业，效果比较好，但不适于南方丘陵地区小田的作业。烟草拔杆机的研究正处于不断发展阶段。
河南烟农李新善、李世举、李双举等人设计的烟草拔杆机以11KW以上的四轮拖拉机为动力，采用倾斜和传动的拔杆方式，拔杆机构前置拖拉机机头，液压驱动拔杆装置，拔杆的主要部件为相对运动的双链条，工作效率为3～5亩/小时。这种机型的拔杆机在北方大块平整的烟田作业效果显著，能够有效快速拔除烟杆，得到广大烟农的一致好评。但是该机型为四轮拖拉机配套动力，南方丘陵烟田的适用性不强[3]。
福建省烟草公司南平市公司与松溪县永顺机械有限公司负责人张培坤、黄宗淦、季清武等人设计了一种烟叶拔杆机，包括传动机构、掘兜转子、送杆转子和集杆箱，所述送杆转子位于掘兜转子和送杆转子相邻设置，并且轴向平行，所述传动机构带动掘兜转子和送杆转子转动，所述掘兜转子上设有齿钉。该烟叶拔杆机可以一次性连续将烟杆掘起，将其收集后进行有规律的堆放，彻底改变现有手工拔或挖的劳作方式，使烟杆拔除实现机械化作业，大大提高了劳动生产率[4]。
青州市奥建机械制造有限公司生产的4J-1型黄烟秸秆拔除机以13.2～25.7 KW的四轮拖拉机为动力，三点悬挂连接拔杆装置，拔杆原理为旋耕掘兜方式。工作效率为6～8亩/小时，该机型的缺点是拔杆装置后置，拖拉机行进中将烟杆推倒，旋耕掘兜的拔杆方式经常碾碎烟杆保留在土壤中，不适应南方烟地。