旋耕机的发展历程及趋势展望

魏宏达

摘要：旋耕机是一种工作部件主动旋转，以铣切原理加工土壤的耕作机械，具有切土效果好、碎土能力强、耕作地表平整等特点，兼有耕翻、碎土功能，一次作业即可实现土碎地平。旋耕机可大幅缩短耕整地时间，有利于抢占时间，提高生产率，进而节省劳动成本。特别是近年来，随着农业科技的不断发展，各地种植业结构的不断调整，国家免耕少耕技术的大力推广，旋耕机械的应用和发展得到了进一步推动。

关键词：旋耕机；特点；类型；发展历程；发展趋势

旋耕机是以旋转刀齿为工作部件的驱动式土壤耕作机械，又称旋转耕耘机，是当前我国机械化耕整地的主要设备。其与拖拉机配套完成犁耙作业，因其具有碎土能力强、耕后地表平整等优点，近年来越来越受到农民的青睐。另外，旋耕机作为一种重要的农业生产机械，对提高耕作整地效率起着重要的作用。本文详细探讨了旋耕机的发展历程及趋势展望。

一、旋耕机特点

1、碎土性能强，作业后地面平整。旱地作业时，拖拉机动力输出轴带动旋耕刀转动，切削土壤，切削后的土块相互碰撞破碎。土块碎裂后，覆盖均匀平整，地面不会有犁沟。

2、纵向结构尺寸与入土行程短，地头相应减小，所以生产力高。

3、能充分发挥拖拉机功率。耕地作业时，拖拉机的驱动轮可能会打滑，导致牵引力降低。旋耕机刀轴转动时，刀片的切削方向与拖拉机前进方向相反，因此刀片上土壤的切削反作用力与拖拉机前进方向一致，所以当拖拉机和旋耕机一起作业时，由于旋耕机的旋转会产生一个力推动机器前进，从而能充分发挥拖拉机功率。

二、旋耕机类型

1、卧式旋耕机。其碎土能力强，一次作业即可达到碎土整平的要求，满足旱地播种或水田栽插的基本要求。然而，由于旋耕刀辊旋转半径的限制，卧式旋耕机对残茬与杂草的覆盖能力较差，耕深一般为12～16cm，功率消耗大。卧式旋耕机工作时，旋耕刀片一方面由拖拉机动力输出轴驱动作回转运动，另一方面与机组前进方向成速直线运动。在切土过程中，刀片先切下土垡，然后向后抛出，土垡撞击罩壳和拖板被细碎，然后落回地表。随着机组不断前进，刀片将不断对未耕地进行松碎。

卧式旋耕机驱动方式一般由拖拉机动力输出轴通过传动装置驱动，按传动路线分为减速器中置驱动、主-侧减速器配合驱动。中置驱动用于正配置的旋耕机，动力由中央传到刀轴，具有整机受力平衡、机架刚度好的特点。但齿轮箱下部存在漏耕现象，应设计专用刀片或刀轴防止漏耕。主-侧传动用于侧配置旋耕机，动力从主变箱传入，经锥齿轮换向后传入侧边减速器，这种传动方式无漏耕现象，但耕宽过大，整机刚性差。

卧式旋耕机根据刀辊的旋转方向可分为正、反转。其中，正转旋耕机采用顺铣方式作业，旋耕刀从未开垦的地表向下向后切土抛土，刀辊切土的反作用力与拖拉机前进方向一致，有利于机组通过软湿土壤。反转旋耕机以逆铣方式作业，旋耕刀从已耕地面入土，从耕层底部向前向上切土抛土。研究表明，逆铣遇到的切削阻力小，当耕深大于刀辊半径时，功耗小。

2、立式旋耕机。它是一种刀齿或刀片绕立轴旋转的旋耕机，其工作部件由若干个立式旋耕刀组成的“门”形转子。多个转子横向排列成一排，相邻两个转子由两个齿轮直接啮合驱动。因此，每个转子的旋转方向与左右相邻转子相反。安装转子时，相邻转子“门”形平面互相垂直，互不干涉，相邻旋耕机的活动范围有大量重叠，防止漏耕。由于刀片圆周速度一般是机器前进速度的2倍以上，所以刀片在地面上的轨迹是长辐摆线，因此刀片具有良好的碎土效果。

立式旋耕机动力由动力输出轴输出，它驱动一对锥齿轮和位于盒式机架内的一排水平直齿轮传动呈门型的转子，相邻转子在配置上相互垂直，任一转子在作业区均交错重叠，消除了卧式中间传动易产生的泄耕和卧式侧传动刚性差的缺点，相邻转子的旋转方向相反，可抵消转子工作侧力，使机组平稳运行。

立式旋耕机适用于稻田水耕，具有很强的破土和起浆功能，但其覆盖性能差。为提高耕作效果，可在旋耕机上加装各种附加装置，如在旋耕机后面挂接钉齿耙，以增强碎土效果；增加松土铲，增加深耕层等。

为适应新农艺的要求，旋耕机正向旋耕、灭茬、深松、起垄等复合式作业方向发展。旋耕复式作业可提高生产效率，降低作业成本，减少机组进地次数。

3、斜置式旋耕机。斜置式旋耕机的旋耕工作部件在水平面内斜置，旋耕刀回转平面与机器前进方向成一定角度----斜置角，旋耕刀片切土时沿轴向的相对运动。单列旋耕刀片在刀轴上的排列与机组前进速度、刀辊回转速度和刀刃宽度有关。同一螺旋线上相邻的两个旋耕刀间存在一定的相位差。斜置式旋耕机工作时不重耕，解除了土壤约束，降低了功率消耗及耕作阻力。

三、旋耕机发展历程

由于传统的耕作机具犁需反复耕作土地，易破坏土壤，不利于水土保持，因而旋耕机应运而生。19世纪中叶，英、美等国出现了一种以3～4kW内燃机为动力的机械，主要用于庭园耕作。此后，L型旋耕机的研制成功，使旋耕机开始了田间作业。

20世纪初，日本从欧洲引进旱田旋耕机，经大量试验研究工作，研制成功了一种适合当地水田耕作要求的弯刀，解决了刀齿及刀轴的缠草问题。从那时起，新型旋耕机在日本得到普及。

旋耕机在我国经历了单机研制、系列产品开发、新产品升级三个阶段。20世纪50年代末，我国开始研制手扶拖拉机配套用的旋耕机。上世纪70年代初，完成了与国产各类拖拉机配套的系列旋耕机设计，并在北方平原旱田大面积推广。

随着现代种植业和耕作农艺的发展，多功能组合复式作业机频繁出现。新型系列旋耕机采用新型旋耕刀，速度参数和幅宽合理，可满足不同的耕作目的和农艺要求。自走式驱动旋耕机可在不同条件、不同类型的土壤中作业，具有自身的动力传动系统，不需牵引动力，可降低功率消耗，更节能环保。

四、旋耕机发展趋势

1、向大型、宽幅方向发展。受强度和结构尺寸的限制，旋耕机系列产品功能相对单一，大多与中小型拖拉机配套。今后，旋耕机的研究推广应以规模化、深耕为主。水田土壤含水率高，抗剪强度和抗压强度低，附着力和外摩擦接近于零。因此，有必要研制一种宽度大于3m的高效旋耕机，以满足水稻集约化生产需要。

2、向联合作业方向发展。在旋耕机的带动下，通过增加或更换工作部件，可完成灭茬、深松、破土、做畦、起垄、开沟、播种、深施化肥、铺膜、镇压、喷药等综合作业，提高生产效率。因此，旋耕复式联合收割机将成为今后的研究热点。

3、全幅、深旋方向发展。种植薯类和根茎类作物时，要对耕地进行深耕，以加厚土壤熟化层，提高深层土壤透气性。因此，深耕20cm以上的旋耕机也是今后研究的重点。当前，一些国家已研制出间隔窄幅深耕机及全幅深耕机，使耕深达到90～120cm与30～60cm。

4、发展到一机多用。我国现有的温室农业耕作机械产品型号不多，应用不普遍，大多借用现有的露地用小型耕耘机械，适应性差，生产效率低，且作业质量不稳定。随着温室技术和面积的增加，对适合温室作业的小型旋耕机的需求也将增加。为降低功耗，提高工作效率，应研发一机多用小型旋耕机，即一机可实现旋耕整地、开沟扶垄、播种、中耕除草、收割、配水泵(喷药、喷雾)、短途运输等作业。尤其是在旋耕整地过程中，必须要能耕整棚室边角地带。

5、向环保方向发展。随着现代科技的发展，一些新技术将在旋耕机上得到广泛应用，如信号系统等。近年来，减少污染已成为农业机械化设计的重点，能完成秸秆还田作业的反转灭茬旋耕机将成为研究热点。

参考文献：

[1]葛宜元.旋耕机类型及研究方向探讨[J].农机使用与维修，2016(01).

[2]华秀坤.旋耕机的发展历程及趋势展望[J].农业科技与装备，2016(08).