环形土槽综合试验台设计

吴泽全，马 君，刘俊杰，孙先明

（黑龙江省农业机械工程科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150081）

在室内土槽利用土槽试验车进行农机整机或部件的性能与可靠性试验，具有不受季节、气候、土壤等复杂环境或自然因素的影响，试验条件可控，作业工况可重复模拟，测控手段先进等特点。目前国内农业用土槽一般为直线往复式，试验对象多为较大型的旱田农机具。对于水田机具或微耕设备的室内试验，直线式土槽并不完全适用，且这类土槽占地较大，长度为30～100m，限制了实验室场地局促的研发单位采用。针对这一现状，结合水田和小型农机产品的试验特点，现拟旱地或水田作业状况，为各种不同类型作业装置提供试验条件可控的土壤平台。

1 平台构成

为了减少土槽占地，实现作业机具的连续耕作，土槽设计成环形。试验台主要由环形土槽试验车、水稻插秧试验台、旱地移栽试验台、土壤整理试验台、液压气动系统、测控系统等部分构成。如图1所示。在环形土槽外侧呈圆环形设计实验平台，所有试验机具、液压泵站、气动系统及相关附属配件均安装在该平台上，采用多套升降装置以满足水田、旱田机具试验和土壤恢复、镇压。土槽槽体材料做防锈处理，下部设计渗水、排水结构。综合控制柜安装在土槽外，方便试验人员观察、操作和控制，该操作台可控制试验平台上所有试验机具工作及土槽旋转速度，同时采集各种试验数据、各路传感器信号等。

试验台主要技术指标为①外径：5 m；②土槽宽度：0.4 m；③深度：0.4 m；④转速：0～8.7 r/min，无级可调；⑤驱动电机功率：5.5 kW。

1.1 环形土槽试验车

试验台由同圆心和等直径上、下两层圆形工字钢轨道和中间尼龙轮组成运动副，由变频电机驱动。下层圆形工字钢轨道固定在地基之上，环形土槽与上层圆形工字钢轨道结合为一刚体，通过中间尼龙轮沿下轨道做圆周运动。采用变频电机驱动小齿轮与大内齿圈啮合来驱动环形土槽旋转，转速无级可调，运转平稳不丢转，并避免了采用摩擦传动引起的转数不稳定的弊端。同时针对突发情况设计了紧急制动装置。

图1 环形土槽综合试验台总体结构

1.2 水稻插秧试验台

为适应我国水稻生产存在类型品种多、土壤水肥条件差异大的特点，插秧机需要实现插秧行距可调，该试验台可满足插秧机设计中关键结构参数的研究需要。试验台采用0.75kW变频调速电动机驱动，实现分插机构转数的无级调整。分插机构通过滑座实现相对于秧箱秧门的前后、上下在规定范围无级调整。秧箱横向移箱次数：12、16、18、20、24可调，纵向送秧量：8～17mm 可调。箱倾斜角度：45o～65o无级可调。秧门宽度：14～23mm，可调。通过为水稻插秧部件研究提供了良好的试验平台见图2。

1.3 旱地移栽试验台

移栽机特别是钵苗移栽机将是大幅度提高粮食单产的农机装备，这方面的机具已成为当前农机研发热点。为满足旱地移栽机具或作业部件的系统研究，在土槽平台上设计并配备了旱地移栽试验台，采用1.5kW变频调速电动机驱动，实现栽植机构转数的无级调整。横向取苗次数：6、8、10 可调。取苗针夹角 20～40°，连续可调。为旱地移栽部件研究提供良好的试验平台，如图3所示。

图2 水稻插秧试验台

图3 旱地移栽试验台

1.4 土壤整理试验台

该试验台用来实现土壤条件的恢复，采用3 kW变频调速电动机驱动，通过传动机构使刀辊旋转，带动旋耕刀片转动，完成对环形土槽试验车内土壤的切削，通过试验台后部的镇压板进行镇压，从而完成打碎土块、均匀掺和、表面平整，达到旱地移栽或水田栽秧试验的要求，旋耕深度 150～200 mm，耕幅 250～300 mm，转速 200～400 r/min，无级调速。如图4所示。

图4 土壤整理试验台

1.5 液压泵站

泵站配套功率37 kW，采用变频启动。流量100 L/min，额定压力16MPa。设有4路输出。

1.6 压缩空气系统

空压机配套功率1.5 kW，配有汽水分离器。流量：160 L/min，额定压力：0.8 MPa。设有4路输出。同时为环形土槽试验车制动器、齿轮副脱离气缸提供气源。

2 结论

（1）试验台的环形设计形式，结构紧凑，占地小，可重复模拟旱地或水田作业状况，进行各种不同类型农机整机或工作部件的性能试验和连续作业可靠性试验。

（2）可方便的实现水田向旱田作业模式转换，并设置三级过滤排水系统，保证排水快速通畅。

（3）针对水田或旱田作业模式，可进行红壤、黑土等不同土壤的更换。