旋耕機(jī)（Rotary tiller）又被稱為“旋耕犁”，是一種由動力驅(qū)動的，以旋轉(zhuǎn)刀片為工作部件進(jìn)行土壤加工的耕地機(jī)械。旋耕機(jī)可以與拖拉機(jī)配套完成耕、耙等作業(yè)工序，能切碎埋在地表以下的根茬，具有打破犁底層、恢復(fù)土壤耕層結(jié)構(gòu)、提高土壤蓄水保墑能力等作用，還具有消滅部分雜草、減少病蟲害、平整地表以及提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等作用。
19世紀(jì)中葉，美國地區(qū)出現(xiàn)由3~4ｋＷ內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的主要作為小型庭園耕作機(jī)械使用的旋耕機(jī)械。20世紀(jì)初，日本從歐洲引進(jìn)旱田旋耕機(jī)后，研制出滿足水田耕作要求的彎刀，成為推動旋耕機(jī)在日本的迅速發(fā)展的關(guān)鍵因素。20世紀(jì)40年代以后，美國旋耕機(jī)械逐漸朝向智能化、通用化方向發(fā)展。20世紀(jì)50年代中期，中國開始引進(jìn)、試驗并研制出手扶拖拉機(jī)和與其配套的旋耕機(jī)。50年代后期曾研制與中型輪式拖拉機(jī)配套的立式旋耕機(jī)。60年代初，手扶拖拉機(jī)初步形成批量生產(chǎn)，旋耕機(jī)也得到相應(yīng)發(fā)展。經(jīng)多年的發(fā)展，耕機(jī)已成為中國耕整地主要機(jī)具之一。
旋耕機(jī)按刀軸的位置可分為橫軸式、立軸式和斜置式三種，其中橫軸式旋耕機(jī)的使用較為普遍。正確使用和調(diào)整旋耕機(jī)，對保持其良好技術(shù)狀態(tài)，確保耕作質(zhì)量是很重要的。雖然旋耕機(jī)的類型不同，但其結(jié)構(gòu)一般由傳動部分、機(jī)架、刀片、刀軸、平土托板、擋泥罩及限深裝置等部分組成。
簡史
國際發(fā)展
在漫長的歷史中，人類依靠自己的肌肉和動物作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要動力。從原始時代的刀耕，耕地設(shè)備的發(fā)展經(jīng)歷了鋤地、牛耕、機(jī)耕等技術(shù)革命時期。為了能夠更好的提高農(nóng)田耕作效率，19世紀(jì)中葉，美國地區(qū)出現(xiàn)由3~4KW內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的主要作為小型庭園耕作機(jī)械使用的旋耕機(jī)械。
1912年，澳大利亞的阿瑟·克利福德·霍華德（Arthur Clifford Howard）發(fā)明了一種帶動力的旋轉(zhuǎn)的鋤頭，并在1920年申請了專利，該設(shè)計使用了5個旋轉(zhuǎn)鋤耕耘機(jī)葉片和一臺內(nèi)燃機(jī)。
1969年，Hendrick對旋耕機(jī)技術(shù)領(lǐng)域各個專家的研究進(jìn)展進(jìn)行了梳理與總結(jié)，為旋耕機(jī)節(jié)能技術(shù)的研究提供了重要理論參考。
20世紀(jì)30年代美國開始施行以秸稈、殘茬覆蓋和免耕播種為核心的保護(hù)性耕作。此后為適應(yīng)保護(hù)性耕作的耕作模式，美國的旋耕機(jī)械采用旋耕和松土聯(lián)合耕作的方式替代單一的樺犁耕翻，旋耕機(jī)械趨于復(fù)式作業(yè)。
20世紀(jì)初，日本從歐洲引進(jìn)旱田旋耕機(jī)后，研制出滿足水田耕作要求的彎刀，解決了刀齒和刀軸纏草的問題，成為推動旋耕機(jī)迅速發(fā)展的關(guān)鍵因素。
20世紀(jì)40年代以后，美國旋耕機(jī)械逐漸朝向智能化、通用化方向發(fā)展，GPS、GIS、RS技術(shù)也開始被用于旋耕機(jī)械。
中國發(fā)展
20世紀(jì)50年代中期，中國開始引進(jìn)、試驗并研制出手扶拖拉機(jī)和與其配套的旋耕機(jī)。
20世紀(jì)50年代末，中國初期對旋耕機(jī)的研究，主要研制其與手扶拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī)，后來研制出與中型輪式拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī)。
20世紀(jì)70年代初，中國完成了與當(dāng)時國產(chǎn)的各類拖拉機(jī)配套的系列旋耕機(jī)的設(shè)計，并使之得到了推廣應(yīng)用。
20世紀(jì)80年代，與手扶拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī)由專用型發(fā)展到兼用型，由與手扶拖拉機(jī)配套發(fā)展到與輪式及履帶式拖拉機(jī)配套。
20世紀(jì)90年代以來，中國又研制一批包括旋耕在內(nèi)復(fù)式或聯(lián)合作業(yè)機(jī)具。
工作原理
旋耕機(jī)通常由拖拉機(jī)驅(qū)動，其工作時旋耕機(jī)的刀片一方面由拖拉機(jī)動力軸驅(qū)動作回轉(zhuǎn)運動，一方面隨機(jī)組前進(jìn)作等速直線運動。刀片在切土過程中首先將土垡切下，隨即向后方拋出，土垡撞擊罩殼與拖板而細(xì)碎，然后再落回到地表上。由于機(jī)組不斷前進(jìn)，刀片就連續(xù)不斷地對未耕地進(jìn)行松碎。
基本構(gòu)造
旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)一般由傳動部分、機(jī)架、刀片、刀軸以及輔助部件組成。
傳動部分
旋耕機(jī)的傳動部分主要由萬向節(jié)傳動軸、中間齒輪箱和側(cè)傳動箱組成。其動力由拖拉機(jī)輸出軸經(jīng)萬向節(jié)傳動軸傳給中間齒輪箱，然后經(jīng)側(cè)傳動箱傳往刀軸，驅(qū)動刀軸旋轉(zhuǎn)。在其中，較為重要的便是萬向節(jié)軸，萬向節(jié)軸是將拖拉機(jī)動力傳給旋耕機(jī)的傳動件。它能很好的適應(yīng)旋耕機(jī)的升降及左右擺動的變化。
機(jī)架
機(jī)架是旋耕機(jī)的骨架，由左、右主梁，中間齒輪箱，側(cè)邊傳動箱和側(cè)板等組成，主梁的中部前方裝有懸掛架.下方安裝刀軸，后部安裝機(jī)罩和拖板。
刀片
旋耕刀片是旋耕機(jī)的主要工作部件。刀片的形式有多種，常用的有鑿形刀、彎刀、直角刀多種形式。其主要是用螺栓固定在刀座上，刀座按線排列，煤接在刀軸上，隨它一起旋轉(zhuǎn)，起切土、碎土和翻土的作用。旋耕機(jī)系列形成后，刀片已定為通用零件，各種機(jī)型都采用尺寸統(tǒng)一的刀片和統(tǒng)一的安裝固定方式。
刀軸
旋耕機(jī)的刀軸主要用無縫鋼管制成，其兩端焊有軸頭，用來和左、右支臂相連接。刀軸上焊有刀座或刀盤，刀座按螺旋線排列焊在刀軸上以供安裝刀片，刀盤上沿外周有間距相等的孔位。根據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)要求安裝刀片。并要求刃口鋒利，形狀正確，刀片通過刀柄插在刀座中，再用螺釘?shù)裙叹o，從而形成一個完整刀。
輔助部件
旋耕機(jī)輔助部件由懸掛架、擋泥罩、拖板和支撐桿等組成。懸掛架與懸掛犁上懸掛架相似，擋泥罩制成弧形，固定在刀軸和刀片旋轉(zhuǎn)部件的上方，擋住刀片拋起的土塊，起防護(hù)和進(jìn)一步破碎土塊的作用。拖板前端較接在擋泥罩上，后端用鏈條掛在懸掛架上，拖板的高度可以用鏈條調(diào)節(jié)。
分類
按刀軸位置不同分類
橫軸式
橫軸式（臥式）旋耕機(jī)其結(jié)構(gòu)特點是，刀軸呈水平狀態(tài)布置，與機(jī)組前進(jìn)方向垂直。橫軸式旋耕機(jī)的軸為橫置，其轉(zhuǎn)速一般為190～280 r/min。耕深可達(dá)20～25厘米，多用于開墾灌木地、沼澤地和草荒地。按動力傳遞方式的不同，該機(jī)又可分為側(cè)傳動式和中央傳動式兩種類型。前者動力由側(cè)邊傳到旋耕刀軸，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，刀軸受力也不夠合理，但維修方便多用于中小型偏懸掛的旋耕機(jī)上。后者，動力傳到旋耕刀軸中間，其結(jié)構(gòu)較簡單，刀軸受力較合理，但維修不夠方便，耕幅中間的土壤上常留有一條硬，多用于大型寬幅旋耕機(jī)上。橫軸式旋耕機(jī)的碎土能力較強(qiáng)，應(yīng)用較多，一次作業(yè)即能使土壤細(xì)碎，土肥摻和均勻，地面平整，達(dá)到早地播種、移栽或水田栽插的要求，有利于爭取農(nóng)時，提高工效，并能充分利用拖拉機(jī)的功率。
立式
立式旋耕機(jī)的特點是，刀軸處于豎直向下狀態(tài)，以齒輪方式實現(xiàn)動力傳動，并且其處于相鄰位置的兩個旋刀的旋轉(zhuǎn)方向不一致，這有助于前進(jìn)阻力的降低，能夠使得機(jī)具的運行趨于平穩(wěn)。此外因為耕深較深，不存在橫式旋耕機(jī)由于耕深不足而導(dǎo)致農(nóng)作物根系無法充分發(fā)育的情況，因此對旋刀的強(qiáng)度和韌性要求較高。在立式旋耕機(jī)運行的過程中，兩個處于相鄰位置的旋刀不但能夠在作業(yè)區(qū)域內(nèi)完成土壤切削工作，而且還能完成一部分處于相鄰旋刀作業(yè)區(qū)的土壤切削工作，有效避免了漏耕問題的出現(xiàn)，但是會導(dǎo)致土壤的破碎程度出現(xiàn)一定差異。因為相鄰旋刀土壤切削區(qū)域存在重疊，需要保證相鄰旋刀之間相差一個相位角才能避免二者在作業(yè)過程中互相干涉。
斜置式
斜置式旋耕機(jī)的特點是其主要旋耕部件與水平面既非水平也非垂直，而是呈一定的斜置角度。在實際的耕整地過程當(dāng)中，拖拉機(jī)和旋耕機(jī)的整體前進(jìn)方向，和旋耕刀的回轉(zhuǎn)平面，自然也保持著一定角度，在刀片切土的時候，會出現(xiàn)沿軸向的相對運動。如果是單列的旋耕刀片，那么其在刀軸上的排列方式，則與刀刃的寬度、刀輥的回轉(zhuǎn)速度，以及機(jī)組的前進(jìn)速度存在關(guān)系，同一螺旋線上相鄰兩個旋耕刀之間存在一定的相位差。這種旋耕機(jī)的主要特點是不重耕，受土壤的限制較小，可以降低耕地所遇到的阻力，減少作業(yè)能耗。
性能指標(biāo)
碎土技術(shù)
旋耕機(jī)的主要技術(shù)特征之一是其具有非常強(qiáng)的碎土能力，一般旋耕機(jī)在拖拉機(jī)的動力輸出下，旋耕刀能夠?qū)崟r完成土層切割，如果一次碎土效果不佳，可以重復(fù)進(jìn)行，最終得到非常疏松的耕層。而且碎土之后的耕層土壤分布均勻，非常平整，不會出現(xiàn)起伏的溝壑。
拖拉機(jī)動力利用
旋耕機(jī)作為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，其動力來源穩(wěn)定、可靠，只要設(shè)備狀態(tài)正常，使用方法得當(dāng)，便可以持續(xù)、高效地進(jìn)行作業(yè)。再加上旋耕機(jī)的入土行程短，因此其效率得到進(jìn)一步提升。從實際的耕整地作業(yè)情況來看，在旋耕機(jī)剛開始啟動的時候，拖拉機(jī)如果動力較弱，可能發(fā)生打滑;但當(dāng)旋耕機(jī)進(jìn)入作業(yè)狀態(tài)之后，耕刀快速的旋轉(zhuǎn)，其對土層的切割方向與拖拉機(jī)的前進(jìn)方向相背，所以土塊會對刀片產(chǎn)生反作用力，而這個反作用力又和拖拉機(jī)的前進(jìn)方向是相同的，對拖拉機(jī)產(chǎn)生一種推力，這樣就可以實現(xiàn)對拖拉機(jī)動力的充分利用。
作業(yè)功能一體化技術(shù)
耕整地的作業(yè)內(nèi)容較多，傳統(tǒng)的人工耕整地方式只能按項完成作業(yè)內(nèi)容。而旋耕機(jī)則具有作業(yè)功能一體化的技術(shù)特征。即通過旋耕機(jī)的應(yīng)用，可以一次性完成多項作業(yè)環(huán)節(jié)，這既節(jié)約了作業(yè)時間，提高了作業(yè)效率，同時還減少了能耗。
發(fā)展趨勢
節(jié)能化
綠色農(nóng)業(yè)一直是中國農(nóng)業(yè)的重要發(fā)展方向，隨著中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提升，很多研究人員投向了對旋耕機(jī)節(jié)能技術(shù)的研究。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，旋耕機(jī)的節(jié)能性與旋刀存在較大聯(lián)系，優(yōu)化旋刀設(shè)計，調(diào)整刀片的排列方式能夠提升旋耕機(jī)的節(jié)能性能。
聯(lián)合作業(yè)化
應(yīng)用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的旋耕機(jī)的機(jī)械更換頻率較高，機(jī)械在作業(yè)過程中損壞較為頻繁，為降低設(shè)備成本，旋耕機(jī)正在向滅茬、深松、碎土、起壟等一系列耕種操作的一體化方向發(fā)展。山東奧龍研發(fā)出的一款免耕施肥播種機(jī)目前已經(jīng)同時具備了耕地、播種、覆蓋、填壓等功能，該機(jī)械的研發(fā)成功使得一機(jī)多用、聯(lián)合作業(yè)的實現(xiàn)成為可能。
高精細(xì)度化
目前，在中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用范圍最為廣泛的橫式旋耕機(jī)存在耕深較淺、工作效率較低、運行功率較大等問題，大規(guī)模應(yīng)用橫式旋耕機(jī)在一定程度上造成了土壤耕深變淺，土壤所具備的保能力有所下降，根系無法充分生長，不但會引發(fā)水土流失等生態(tài)問題，而且還會使得農(nóng)作物的產(chǎn)量減少。因此，增加橫式旋耕機(jī)的耕深、提高工作效率，提升運行功率已經(jīng)成為旋耕機(jī)的一個發(fā)展方向，寬幅、高速、深耕的旋耕機(jī)能夠完成高精細(xì)度的農(nóng)業(yè)耕種，必將成為旋耕機(jī)的發(fā)展趨勢。
適用范圍廣
中國并非所有的耕地都位于方便機(jī)械耕種的平原地區(qū)，在中國山地、丘陵地區(qū)還存在大量耕地。無法在山地、丘陵地區(qū)進(jìn)行機(jī)械耕種已經(jīng)成為阻礙中國農(nóng)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的一大阻力。由于山地、丘陵地區(qū)的耕地單塊面積小、分布不集中，且相較于平原地區(qū)的耕地耕作環(huán)境更為復(fù)雜，導(dǎo)致旋耕機(jī)尚且無法發(fā)揮作用。目前中國一些研究所正在針對能夠適應(yīng)山地環(huán)境的靈活性旋耕機(jī)進(jìn)行研發(fā)，1GZ-120旋耕機(jī)能夠適應(yīng)耕地面積較小的山地、丘陵區(qū)域，但該旋耕機(jī)尚未進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)與應(yīng)用，相關(guān)人員還在針對該設(shè)備的生產(chǎn)與應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步完善。使用范圍廣已然成為旋耕機(jī)眾多發(fā)展趨勢中的一個。
智能化與自動化
隨著世界科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，已經(jīng)有很多行業(yè)借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)實現(xiàn)了智能化與自動化生產(chǎn)。智能化與自動化生產(chǎn)作為農(nóng)業(yè)發(fā)展方向的實現(xiàn)需要旋耕機(jī)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的推動。目前一些學(xué)者已經(jīng)開始嘗試在現(xiàn)代化技術(shù)的加持下，將電子設(shè)備與傳感器安裝在旋耕機(jī)上，以實現(xiàn)智能化與自動化生產(chǎn)。將PLC控制系統(tǒng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能夠有效檢測到旋耕機(jī)的耕深，一旦旋耕機(jī)作業(yè)過程中的實際耕深沒有達(dá)到預(yù)設(shè)值，上位機(jī)會立刻發(fā)出相關(guān)信號，并實現(xiàn)作業(yè)速度與耕種深度的自動化調(diào)節(jié)。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
中國
《旋耕機(jī)械 刀和刀座》（GB/T 5669-2017）本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了旋耕機(jī)械使用的刀和刀座的術(shù)語和定義、型式和尺寸、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、使用說明書、標(biāo)識、包裝、運輸和貯存。
《旋耕機(jī)》（GB/T 5668-2017）本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了旋耕機(jī)的型式、基本參數(shù)、技術(shù)要求、安全要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、使用說明書、標(biāo)志、包裝、運輸和貯存。
世界
常見問題
犁刀軸難以轉(zhuǎn)動
這種故障的產(chǎn)生原因有三種：第一，由于犁刀清理不及時，中間進(jìn)入太多的泥土，導(dǎo)致犁刀被堵死；第二，刀軸和側(cè)板出現(xiàn)變形問題；第三，軸承損壞或者是齒輪卡死。
耕后土地平整度較差
沒有對旋耕機(jī)進(jìn)行水平調(diào)整、拖板調(diào)節(jié)不當(dāng)及刀片安裝不合理都會影響耕地的平整度。
刀座脫焊斷裂
如果在運行期間犁刀與堅硬物體發(fā)生碰撞，且受力過大，就容易使刀座出現(xiàn)脫焊斷裂的情況。除此之外，能夠造成這種故障的原因還有：焊接質(zhì)量不佳；降落操作過猛，導(dǎo)致刀座受到較大的沖擊；犁刀安裝不正確，反裝導(dǎo)致阻力過大，進(jìn)而出現(xiàn)刀座脫焊斷裂的情況。
鏈條斷開
能夠造成鏈條斷開的原因相對較多：一是鏈條本身質(zhì)量不佳；二是旋耕機(jī)降落過猛；三是旋耕機(jī)受到巨大阻力影響，而拖拉機(jī)猛加油門；四是鏈條卡住。
漏油
在油箱箱體存在裂紋或者紙墊、油封損壞時就會出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。
動力輸出軸損壞
在萬向節(jié)出現(xiàn)較大的軸轉(zhuǎn)軸傾角、旋耕機(jī)猛降入土的情況下就容易出現(xiàn)動力輸出軸損壞的情況。
參考資料 >
術(shù)語在線.術(shù)語在線.2023-12-11
對耕地機(jī)發(fā)展進(jìn)程的研究.漢斯.2023-12-11
全球機(jī)動化機(jī)械化的趨勢及其動力.聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織.2023-12-11
亞瑟·克利福德·霍華德.Australian Dictionary of Biography.2023-12-11
標(biāo)準(zhǔn)號:GB/T 5669-2017.國家標(biāo)準(zhǔn)全文公開系統(tǒng).2023-12-05
標(biāo)準(zhǔn)號:GB/T 5668-2017.國家標(biāo)準(zhǔn)全文公開系統(tǒng).2023-12-05
ГОСТ ISO 4254-10-2013.中國標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng).2023-12-05
ISO 8945:1989 .中國標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng).2023-12-05
KS B 7142-2018.中國標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng).2023-12-05