东北地区是我国粮食主产区,耕地面积居全国榜首,每年秸秆的产量极为庞大,随着绿色农业的发展及保护生态环境意识的增强,田间秸秆处理成为现代农业发展的瓶颈,露天焚烧造成严重的空气污染,不仅释放有毒有害物质,严重影响生态环境的平衡及人类和其他生物的安全,而且还会破坏土壤结构,地表中的微生物被烧死,矿化腐殖质和有机物等作物生长的必需品,更改土壤结构和性状,营养元素大量流失,黑土层逐渐退化。而翻耕是农业生产活动中必不可少的基础环节,有效的翻耕土地可实现秸秆还田,改善土壤的理、化性状,提高土壤蓄水保墒的能力,秸秆经过腐烂后作为天然的肥料和有机质直接补充土壤流失的营养元素。水田地和旱田的小块地及不规则地块是东北地区土地结构的重要组成部分,因其农艺要求和地形条件的限制,大型农机具无法发挥其优势作用,翻耕成本过高,翻耕效果不理想。因此基于秸秆还田的背景下,研发针对东北地区水田地和小块地作业模式的专用翻耕机械尤为重要。本文针对东北地区水田地和小块地等不规则土地在耕地时的农艺要求及秸秆还田存在的问题,以用户使用的主流拖拉机(100-130马力)为动力来源,在深入生产实践了解东北地区翻耕模式和研究国内外翻耕机械优劣特性的基础上,设计了1LF-350型调幅灭茬翻转犁,以理论分析及有限元法分析为基础,进行整机和关键部件结构参数设计,开展样机工作可靠性检测田间试验,确定满足翻耕要求的整机结构,进行大批量投入生产。主要的研究内容及取得的成果如下。(1)针对不同的农艺要求和在不同地况下拖拉机可能存在额定牵引力不足情况,为了提高1LF-350型调幅灭茬翻转犁的适用性,设计了工作幅宽可调整的翻转机构,单个犁体幅宽设计为35 cm、40 cm、45 cm、50 cm,对应总耕作幅宽分别为105 cm、120 cm、135 cm、150cm。可以根据具体的实际情况选择合适的幅宽。(2)为了提高机具的通过性能,避免拖堆和“堵犁”现象,确定犁体间距为100 cm,犁梁距地面高度为79 cm。翻转犁的犁尖对犁尖高度为170 cm。在翻地扣垡效果和秸秆掩埋方面,采用了分层耕翻的方法,在犁体前方设置小副犁,提前将秸秆残茬翻扣入犁沟底部,同时犁壁采用通用型高速犁犁壁,满足翻转犁高速作业的需求。(3)采用Solidworks软件对1LF-350型调幅灭茬翻转犁的犁头、翻转机构、调整拉杆、犁梁、犁体、限深轮等部件进行虚拟建模,并虚拟组装。利用Solidworks软件的Simulation模块对翻转轴、犁柱等关键零件进行有限元分析,保障了零部件理论上的安全性和可靠性。(4)依据铧式犁国家标准GB/T 14225-2008和农业机械推广鉴定大纲DG/T 070-2019,分别对1LF-350型调幅灭茬翻转犁进行旱田和水田的田间试验,得出翻转机构到位率为100%、耕深变异系数为6.4%、耕宽变异系数分别为3.8%和4.2%、地表以下植被残茬覆盖率分别为91.57%和92.31%、8 cm以下植被残茬覆盖率分别为80.55%和81.3%、旱田耕作土垡破碎率为70.15%、入土行程分别为2.84 m和2.7 m,各项性能指标符合国家标准的各项规定。另外1LF-350型调幅灭茬翻转犁在东北不同地区、不同地况下进行适应性测试和强度试验,均满足作业需求。