摘要：針對國內(nèi)現(xiàn)有深松機(jī)普遍存在深松深度淺、耕作阻力大、作業(yè)易堵塞等問題，結(jié)合黑龍江省的土壤狀況和耕作模式，研制了一種懸掛式深松碎土機(jī)。主要介紹該機(jī)具總體結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)，通過性能試驗(yàn)，該機(jī)能夠保證打破犁底層同時(shí)又不翻亂土層，使耕后土層形成上虛下實(shí)、虛實(shí)相間的結(jié)構(gòu)，為農(nóng)作物生長提供良好的土壤條件。

關(guān)鍵詞：深松；保護(hù)性耕作；耙耕；結(jié)構(gòu)

中圖分類號：S222文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.06.004

作者簡介：王文婷（1983-），女，工程師，從事農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究設(shè)計(jì)。

0引言

土壤深松是通過深松鏟對土壤進(jìn)行切削與疏松過程，是保護(hù)性耕作的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。作業(yè)時(shí)它不破壞上層植被及土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，有效地保持土壤的層次。同時(shí)深松作業(yè)深度可達(dá)到35～45 cm，能夠有效地打破犁底層，形成上虛下實(shí)的耕層結(jié)構(gòu)，起到蓄水保墑的功效，為農(nóng)作物的生長發(fā)育提供有力保障。然而由于各地土壤狀況不同，現(xiàn)有的深松鏟難以滿足不同地域條件及不同工作條件的深松要求。就黑龍江省土壤狀況來看，土壤多為黏重土壤，在秋季收獲時(shí)雨水較大，通過機(jī)械化收割后的土壤變得更加黏硬，無形中增大了深松整地的耕作阻力。針對上述情況，通過對現(xiàn)有深松機(jī)具進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了一種能適應(yīng)黑龍江省土壤狀況的行間深松碎土機(jī)具。

1整體結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1整體結(jié)構(gòu)

深松機(jī)主要由機(jī)架、懸掛裝置、鏟柄、鏟尖、碎土耙片及其固定裝置等構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要技術(shù)參數(shù)如下：

配套拖拉機(jī)動力：150～200 kW；

作業(yè)幅寬：350 cm；

作業(yè)速度：6～7 km/h；

行間距：60～70 cm；

碎土深度：8～13 cm；

深松深度：40～45 cm。

1.2工作過程

機(jī)具在田間作業(yè)時(shí)，拖拉機(jī)通過三點(diǎn)懸掛帶動深松機(jī)進(jìn)行耕整地作業(yè)。拖拉機(jī)的牽引力通過機(jī)架傳遞給深松鏟，并轉(zhuǎn)化為切削力，以此破壞土壤的粘結(jié)力，最大程度地降低牽引阻力，最后碎土耙片對表層的大塊土壤進(jìn)行碎土鎮(zhèn)壓。

2主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)架采用100 mm×100 mm的方管作為主梁焊接而成，深松鏟固定架采用43 mm×80 mm的槽鋼焊接而成，固定架采用U型卡和機(jī)架固定，實(shí)現(xiàn)深松鏟間距的可調(diào)性。機(jī)架整體結(jié)構(gòu)簡單牢固，保證機(jī)具在作業(yè)時(shí)不變形，提高機(jī)具作業(yè)時(shí)的可靠性。 具體結(jié)構(gòu)如圖2所示：

2.2深松鏟設(shè)計(jì)

作為行間深松機(jī)的關(guān)鍵部件，深松鏟質(zhì)量好壞直接影響整機(jī)的作業(yè)效果。為保證機(jī)具在土壤阻力較大的情況下作業(yè)時(shí)不被損壞，就要求深松鏟要有很強(qiáng)的入土性能和足夠好的耐磨性。入土角不僅影響入土性能且還影響牽引阻力，當(dāng)入土角逐漸增大時(shí)，入土性能也逐漸降低，但切削阻力會逐漸增加； 相反，當(dāng)入土角逐漸變小，整體強(qiáng)度變?nèi)?。?jīng)過對上述因素的綜合考慮，將入土角確定為12°。整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.2.1鏟柄設(shè)計(jì)

為了減小阻力，增強(qiáng)作業(yè)質(zhì)量，鏟柄設(shè)計(jì)做成彎曲形狀，如圖3中鏟柄1所示。材料選用厚度為20 mm且不低于GB/T700規(guī)定的Q275 鋼制造，鏟柄的其他技術(shù)條件符合標(biāo)準(zhǔn)（JB/T9788-1999）中的相應(yīng)規(guī)定。

2.2.2鏟尖設(shè)計(jì)

目前，深松鏟鏟尖有三種形式，包括鑿形深松鏟、鴨掌形深松鏟及雙翼形深松鏟等。本機(jī)采用鑿型深松鏟，如圖4所示，采用65Mn鋼制造，刃部進(jìn)行淬火處理，寬度為20～30 mm，硬度為HRC48～56。深松深度可達(dá)40 cm以上，通過性能好，屬局部深松，鑿形深松鏟不僅同深度消耗動力最小，而且有碎土性能好、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。

2.2.3鏟翼設(shè)計(jì)

鑿形鏟適合行間深松，但工作幅寬比較小，深松效率比較低。針對這種情況，為確保深松效果，我們在鏟柄底部兩側(cè)位置安裝翼鏟，如圖3所示。兩側(cè)翼鏟的有效寬度為290 mm，不僅加大作業(yè)幅寬，且增強(qiáng)入土能力和碎土能力，大大提高了工作效率。但是工作阻力、能耗也會隨之增加。

2.2.4滑托設(shè)計(jì)（如圖5）

深松作業(yè)時(shí)，在滑托的擠壓作用下，耕層底部形成直徑為80 mm空間，便于雨季進(jìn)行蓄水，旱季為根系提供必要的水分。該零件采用45鋼，表面進(jìn)行滲碳、淬火、低溫回火等熱處理工藝，使其耐磨性得到很大提高。

2.3碎土耙片的總體布局

耙片間距應(yīng)在1.5a和2a 之間（a 為設(shè)計(jì)耙深），如果間距過小，耙片之間容易被雜草、土塊和作物殘株等堵塞。如果間距過大可避免堵塞，但容易造成溝底不平度過大并影響碎土性能。所以在耙組配置時(shí)后列耙跡位于前列耙跡的中間，如圖6所示。根據(jù)要求確定耙片間距為200 mm。

3結(jié)論

（1）深松鏟的側(cè)翼可擴(kuò)大土壤底層的松土范圍，使土壤內(nèi)部形成較明顯的分層，在不翻動土壤的前提下，提高了土壤內(nèi)部的疏松度，從而提高土壤的透氣性及蓄水保墑能力，但也加大了工作阻力。

（2）通過對深松鏟進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，經(jīng)田間試驗(yàn)證明，在耕深一定、土壤狀況相同的情況下，該深松鏟的耕作阻力明顯小于同類產(chǎn)品，非常適合黑龍江地區(qū)使用。

（3）碎土耙片合理選用及布局，使表層土壤的碎土效果明顯增強(qiáng)，能夠達(dá)到待播要求。

（4）該機(jī)具是大馬力拖拉機(jī)理想配套機(jī)具之一，提高了大馬力拖拉機(jī)的利用率和工作范圍。

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