水田平地机的研制设计

吴家安等

摘要：为进一步提高水田平地的效率，设计一种与水田搅浆机配套使用的水田挠性宽幅折叠平地机。介绍该机的总体结构及工作原理，论述调整入土角度机构、挠性梁、平地铲等关键部件的设计思路。机具性能试验结果表明，作业后地面的平整精度能够满足节水灌溉、抑制杂草、机械插秧等农艺要求。

关键词：水田平地机；平地铲；设计；挠性梁；入土角

中图分类号：S222 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）06-0044-02

水稻生长对水田的平整度要求较高。平整水田的水平高度相差小，因此漫过地表所需用水大大减少。由于一般的杂草无法生长在被水覆盖的土壤上，因此经过精细平整后的水田在全部被水掩盖的条件下，可有效抑制杂草的生长。在水稻生产过程中，水田精细平整技术是节约灌溉用水、抑制杂草生长、提高水稻产量、减少生产成本的重要措施。

传统的耕作方式是先对耕作区进行耕作，再利用水耙轮多次碾压，不仅效率低，而且进地次数多，容易破坏土壤结构。改进的水田搅浆机虽可一次进地完成全部作业，但存在作业后水田不平整、沉浆厚度不一等问题。激光平地机成本较高，作业过程不稳定，对外界环境要求高，并且不易与其他水田整地机械联合作业。根据水稻机插前的平整度要求，研制与一般水田搅浆机配套使用的宽幅折叠式水田平地机。该机与水田搅浆机联合作业，能够一次完成翻耕、碎土、搅浆、埋茬、平地等多项作业。

1 水田平地机的结构和工作原理

1.1 水田平地机的结构

宽幅折叠式水田平地机主要由机架主梁、侧梁、前梁 、挠性梁、连接梁、液压油缸、拉杆、拉筋、连接板、平地铲配合搅浆机等组成，其总体结构如图1所示。

平地铲（1）焊接在机架（2，10）上，并随液压油缸（7）的伸缩升降；两侧机架在升起过程中，在液压油缸（7）、拉杆（3）和重力的作用下绕着销轴转动，当到达上限位时，侧梁（2）上的拉筋扣会在弹簧的作用下将其自动锁住；平地机通过连接板（6）固定在水田搅浆（11）机梁上，搅浆机通过标准的三点悬挂与拖拉机连接。工作时，拖拉机带动水田平地搅浆机前进，并通过动力输出轴带动水田搅浆机完成碎土、搅浆、埋茬作业，平地铲将泥浆拖压平整，通过重力以及平衡作用将微小的地面坡度抹平。

1.2 水田平地机的工作原理

该机工作时，首先通过连接板（6）与搅浆机连接，并通过转动连接板调整初始角度和位置，然后将两边的侧梁通过扳动拉筋的方式放下，由液压装置控制平地机的初始与工作位置；由于平底主梁与搅浆机连接梁之间设计了挠性机构，所以平地机始终是浮动的，不随搅浆机的倾斜而倾斜，并在一定幅度内不随搅浆机的起伏而起伏，始终保持水平状态；将平地机的角度调整好后，焊接在主梁侧梁上的特殊形状单片式平地铲间隔排开，像一把“梳子”将田面梳理平整，并对大土块进行挤压，使其细碎，从而达到平地、整地的作用。

2 关键部件设计

2.1 调整入土角度的机构

调整入土角度的机构如图2所示。

当油缸长度为785 mm时，机具位于上限位，为运输状态；当油缸伸长到1 090 mm时，机具的连接梁与连接板的下限位碰撞，如果油缸继续伸长至1 190 mm，则油缸处于工作状态，由此得出平地铲的工作偏角调整范围为28°。

平地机与搅浆机连接采用四杆机构，属于浮动式，能够保证搅浆机浮动的时候，平地机自身不随之上下沉浮。

2.2 挠性梁设计

挠性梁的设计如图3所示。下梁中的主梁连接装置与主梁销连接保留一个转动的自由度，可调整入土角度；上梁与连接梁刚性连接，上梁与下梁之间通过1根销轴和2个弹簧连接，确保在连接梁倾斜的时候，焊接平地铲的主梁在自身重力的作用下不随之倾斜。

2.3 平地铲的设计

平地铲的结构（见图4）为单片式，并采用双层平地结构布置方式，可有效防止土壤堆集，并对搅浆后的大土块进行挤压破碎。

3 试验情况

为了解宽幅折叠式水田平地机的性能，于2013年4月在哈尔滨市农业科学院水田示范区进行田间性能试验。试验区面积为0.13 hm2，土壤类型为黏质黑土，田内保留稻茬，植被密度为0.49 kg/m2，土壤平均坚实度246 kPa。

试验前对试验田进行灌水浸泡处理，泡田后第2天进行搅浆平地试验。通过试验得到的性能指标为：泥浆度1.07 g/cm3，平整度3.7 cm，完全符合插秧要求。

4 结论

该机可配置安装在目前大多数品牌搅浆机上进行搅浆平地作业，与搅浆机挠性连接，可自动实现水平；其特有的单片式刮板可有效防止土壤拥堵，并对搅浆后的大土块进行挤压破碎。作业后的地面平整精度能够达到节水灌溉、抑制杂草、机械插秧等农艺要求。

参考文献

[1] 陈君梅.水田激光平地机实用技术[J].现代农业装备，2013（6）：43-44.

[2] 李庆，罗锡文，汪懋华，等.采用倾角传感器的水田激光平地机设计[J].农业工程学报，2007（4）：88-93.

[3] 中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册[M].北京：中国农业科学技术出版社，2007.

摘要：为进一步提高水田平地的效率，设计一种与水田搅浆机配套使用的水田挠性宽幅折叠平地机。介绍该机的总体结构及工作原理，论述调整入土角度机构、挠性梁、平地铲等关键部件的设计思路。机具性能试验结果表明，作业后地面的平整精度能够满足节水灌溉、抑制杂草、机械插秧等农艺要求。

关键词：水田平地机；平地铲；设计；挠性梁；入土角

中图分类号：S222 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）06-0044-02

水稻生长对水田的平整度要求较高。平整水田的水平高度相差小，因此漫过地表所需用水大大减少。由于一般的杂草无法生长在被水覆盖的土壤上，因此经过精细平整后的水田在全部被水掩盖的条件下，可有效抑制杂草的生长。在水稻生产过程中，水田精细平整技术是节约灌溉用水、抑制杂草生长、提高水稻产量、减少生产成本的重要措施。

传统的耕作方式是先对耕作区进行耕作，再利用水耙轮多次碾压，不仅效率低，而且进地次数多，容易破坏土壤结构。改进的水田搅浆机虽可一次进地完成全部作业，但存在作业后水田不平整、沉浆厚度不一等问题。激光平地机成本较高，作业过程不稳定，对外界环境要求高，并且不易与其他水田整地机械联合作业。根据水稻机插前的平整度要求，研制与一般水田搅浆机配套使用的宽幅折叠式水田平地机。该机与水田搅浆机联合作业，能够一次完成翻耕、碎土、搅浆、埋茬、平地等多项作业。

1 水田平地机的结构和工作原理

1.1 水田平地机的结构

宽幅折叠式水田平地机主要由机架主梁、侧梁、前梁 、挠性梁、连接梁、液压油缸、拉杆、拉筋、连接板、平地铲配合搅浆机等组成，其总体结构如图1所示。

平地铲（1）焊接在机架（2，10）上，并随液压油缸（7）的伸缩升降；两侧机架在升起过程中，在液压油缸（7）、拉杆（3）和重力的作用下绕着销轴转动，当到达上限位时，侧梁（2）上的拉筋扣会在弹簧的作用下将其自动锁住；平地机通过连接板（6）固定在水田搅浆（11）机梁上，搅浆机通过标准的三点悬挂与拖拉机连接。工作时，拖拉机带动水田平地搅浆机前进，并通过动力输出轴带动水田搅浆机完成碎土、搅浆、埋茬作业，平地铲将泥浆拖压平整，通过重力以及平衡作用将微小的地面坡度抹平。

1.2 水田平地机的工作原理

该机工作时，首先通过连接板（6）与搅浆机连接，并通过转动连接板调整初始角度和位置，然后将两边的侧梁通过扳动拉筋的方式放下，由液压装置控制平地机的初始与工作位置；由于平底主梁与搅浆机连接梁之间设计了挠性机构，所以平地机始终是浮动的，不随搅浆机的倾斜而倾斜，并在一定幅度内不随搅浆机的起伏而起伏，始终保持水平状态；将平地机的角度调整好后，焊接在主梁侧梁上的特殊形状单片式平地铲间隔排开，像一把“梳子”将田面梳理平整，并对大土块进行挤压，使其细碎，从而达到平地、整地的作用。

2 关键部件设计

2.1 调整入土角度的机构

调整入土角度的机构如图2所示。

当油缸长度为785 mm时，机具位于上限位，为运输状态；当油缸伸长到1 090 mm时，机具的连接梁与连接板的下限位碰撞，如果油缸继续伸长至1 190 mm，则油缸处于工作状态，由此得出平地铲的工作偏角调整范围为28°。

平地机与搅浆机连接采用四杆机构，属于浮动式，能够保证搅浆机浮动的时候，平地机自身不随之上下沉浮。

2.2 挠性梁设计

挠性梁的设计如图3所示。下梁中的主梁连接装置与主梁销连接保留一个转动的自由度，可调整入土角度；上梁与连接梁刚性连接，上梁与下梁之间通过1根销轴和2个弹簧连接，确保在连接梁倾斜的时候，焊接平地铲的主梁在自身重力的作用下不随之倾斜。

2.3 平地铲的设计

平地铲的结构（见图4）为单片式，并采用双层平地结构布置方式，可有效防止土壤堆集，并对搅浆后的大土块进行挤压破碎。

3 试验情况

为了解宽幅折叠式水田平地机的性能，于2013年4月在哈尔滨市农业科学院水田示范区进行田间性能试验。试验区面积为0.13 hm2，土壤类型为黏质黑土，田内保留稻茬，植被密度为0.49 kg/m2，土壤平均坚实度246 kPa。

试验前对试验田进行灌水浸泡处理，泡田后第2天进行搅浆平地试验。通过试验得到的性能指标为：泥浆度1.07 g/cm3，平整度3.7 cm，完全符合插秧要求。

4 结论

该机可配置安装在目前大多数品牌搅浆机上进行搅浆平地作业，与搅浆机挠性连接，可自动实现水平；其特有的单片式刮板可有效防止土壤拥堵，并对搅浆后的大土块进行挤压破碎。作业后的地面平整精度能够达到节水灌溉、抑制杂草、机械插秧等农艺要求。

参考文献

[1] 陈君梅.水田激光平地机实用技术[J].现代农业装备，2013（6）：43-44.

[2] 李庆，罗锡文，汪懋华，等.采用倾角传感器的水田激光平地机设计[J].农业工程学报，2007（4）：88-93.

[3] 中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册[M].北京：中国农业科学技术出版社，2007.

摘要：为进一步提高水田平地的效率，设计一种与水田搅浆机配套使用的水田挠性宽幅折叠平地机。介绍该机的总体结构及工作原理，论述调整入土角度机构、挠性梁、平地铲等关键部件的设计思路。机具性能试验结果表明，作业后地面的平整精度能够满足节水灌溉、抑制杂草、机械插秧等农艺要求。

关键词：水田平地机；平地铲；设计；挠性梁；入土角

中图分类号：S222 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）06-0044-02

水稻生长对水田的平整度要求较高。平整水田的水平高度相差小，因此漫过地表所需用水大大减少。由于一般的杂草无法生长在被水覆盖的土壤上，因此经过精细平整后的水田在全部被水掩盖的条件下，可有效抑制杂草的生长。在水稻生产过程中，水田精细平整技术是节约灌溉用水、抑制杂草生长、提高水稻产量、减少生产成本的重要措施。

传统的耕作方式是先对耕作区进行耕作，再利用水耙轮多次碾压，不仅效率低，而且进地次数多，容易破坏土壤结构。改进的水田搅浆机虽可一次进地完成全部作业，但存在作业后水田不平整、沉浆厚度不一等问题。激光平地机成本较高，作业过程不稳定，对外界环境要求高，并且不易与其他水田整地机械联合作业。根据水稻机插前的平整度要求，研制与一般水田搅浆机配套使用的宽幅折叠式水田平地机。该机与水田搅浆机联合作业，能够一次完成翻耕、碎土、搅浆、埋茬、平地等多项作业。

1 水田平地机的结构和工作原理

1.1 水田平地机的结构

宽幅折叠式水田平地机主要由机架主梁、侧梁、前梁 、挠性梁、连接梁、液压油缸、拉杆、拉筋、连接板、平地铲配合搅浆机等组成，其总体结构如图1所示。

平地铲（1）焊接在机架（2，10）上，并随液压油缸（7）的伸缩升降；两侧机架在升起过程中，在液压油缸（7）、拉杆（3）和重力的作用下绕着销轴转动，当到达上限位时，侧梁（2）上的拉筋扣会在弹簧的作用下将其自动锁住；平地机通过连接板（6）固定在水田搅浆（11）机梁上，搅浆机通过标准的三点悬挂与拖拉机连接。工作时，拖拉机带动水田平地搅浆机前进，并通过动力输出轴带动水田搅浆机完成碎土、搅浆、埋茬作业，平地铲将泥浆拖压平整，通过重力以及平衡作用将微小的地面坡度抹平。

1.2 水田平地机的工作原理

该机工作时，首先通过连接板（6）与搅浆机连接，并通过转动连接板调整初始角度和位置，然后将两边的侧梁通过扳动拉筋的方式放下，由液压装置控制平地机的初始与工作位置；由于平底主梁与搅浆机连接梁之间设计了挠性机构，所以平地机始终是浮动的，不随搅浆机的倾斜而倾斜，并在一定幅度内不随搅浆机的起伏而起伏，始终保持水平状态；将平地机的角度调整好后，焊接在主梁侧梁上的特殊形状单片式平地铲间隔排开，像一把“梳子”将田面梳理平整，并对大土块进行挤压，使其细碎，从而达到平地、整地的作用。

2 关键部件设计

2.1 调整入土角度的机构

调整入土角度的机构如图2所示。

当油缸长度为785 mm时，机具位于上限位，为运输状态；当油缸伸长到1 090 mm时，机具的连接梁与连接板的下限位碰撞，如果油缸继续伸长至1 190 mm，则油缸处于工作状态，由此得出平地铲的工作偏角调整范围为28°。

平地机与搅浆机连接采用四杆机构，属于浮动式，能够保证搅浆机浮动的时候，平地机自身不随之上下沉浮。

2.2 挠性梁设计

挠性梁的设计如图3所示。下梁中的主梁连接装置与主梁销连接保留一个转动的自由度，可调整入土角度；上梁与连接梁刚性连接，上梁与下梁之间通过1根销轴和2个弹簧连接，确保在连接梁倾斜的时候，焊接平地铲的主梁在自身重力的作用下不随之倾斜。

2.3 平地铲的设计

平地铲的结构（见图4）为单片式，并采用双层平地结构布置方式，可有效防止土壤堆集，并对搅浆后的大土块进行挤压破碎。

3 试验情况

为了解宽幅折叠式水田平地机的性能，于2013年4月在哈尔滨市农业科学院水田示范区进行田间性能试验。试验区面积为0.13 hm2，土壤类型为黏质黑土，田内保留稻茬，植被密度为0.49 kg/m2，土壤平均坚实度246 kPa。

试验前对试验田进行灌水浸泡处理，泡田后第2天进行搅浆平地试验。通过试验得到的性能指标为：泥浆度1.07 g/cm3，平整度3.7 cm，完全符合插秧要求。

4 结论

该机可配置安装在目前大多数品牌搅浆机上进行搅浆平地作业，与搅浆机挠性连接，可自动实现水平；其特有的单片式刮板可有效防止土壤拥堵，并对搅浆后的大土块进行挤压破碎。作业后的地面平整精度能够达到节水灌溉、抑制杂草、机械插秧等农艺要求。

参考文献

[1] 陈君梅.水田激光平地机实用技术[J].现代农业装备，2013（6）：43-44.

[2] 李庆，罗锡文，汪懋华，等.采用倾角传感器的水田激光平地机设计[J].农业工程学报，2007（4）：88-93.

[3] 中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册[M].北京：中国农业科学技术出版社，2007.