懸掛翻轉(zhuǎn)式深翻犁的研究與設(shè)計(jì)

曾小輝 畢新勝 李文春 陳軍 王斌 賈金亮 明光

摘要：針對南疆氣候特點(diǎn)和土壤物理特性，以土壤可持續(xù)利用為目的，設(shè)計(jì)一種懸掛翻轉(zhuǎn)式深翻犁，通過深翻耕作，改善土壤物理結(jié)構(gòu)，增加作物根系生長深度，確保作物持續(xù)增產(chǎn)。用具有雙層主副犁結(jié)構(gòu)的深翻犁進(jìn)行耕作時(shí)，不僅能將耕作層含病菌的土壤、雜草、越冬蟲卵翻入主犁開出的溝底，解決土壤含病菌的狀況，還可減小單個(gè)犁體翻垡阻力，降低拖拉機(jī)功耗。

關(guān)鍵詞：南疆；土壤；深翻耕作；可持續(xù)利用；懸掛翻轉(zhuǎn)式深翻犁；主副犁結(jié)構(gòu)

中圖分類號： S222.12+1文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2016）02-0409-02

收稿日期：2015-01-06

基金項(xiàng)目：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)科技人員服務(wù)南疆專項(xiàng)（編號：2014BA060）。

作者簡介：曾小輝（1987—），男，四川安岳人，碩士研究生，從事農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)。E-mail：5841983@qq.com。

通信作者：畢新勝（1971—），男，河南鎮(zhèn)平人，教授，碩士生導(dǎo)師，從事機(jī)械及液壓相關(guān)教育與研究。E-mail：bxs_mac@shz.edu.cn。南疆土地面積116萬 km2，約占新疆土地總面積的2/3。由于氣候極端干旱，土壤積鹽速度快，強(qiáng)度大，土壤含鹽量高，鹽分表聚性很強(qiáng)，地表常出現(xiàn)5～15 cm厚的永久性鹽結(jié)殼，剖面中也常出現(xiàn)鹽盤層，影響作物生長。土地總面積大，可利用率低，從而使土地?cái)?shù)量的有限性和土地需求的增長構(gòu)成土地資源持續(xù)利用的特殊矛盾。近幾年，南疆棉花作物的長期種植且長期采用單一的種植模式，使得土壤耕作層肥力下降，板結(jié)加劇，病菌感染，枯萎病、黃萎病面積逐年擴(kuò)大，直接影響棉花的產(chǎn)量和質(zhì)量。為減少病蟲害、改善土壤結(jié)構(gòu)、促進(jìn)棉花可持續(xù)增產(chǎn)豐收，設(shè)計(jì)一種適合南疆土壤物理結(jié)構(gòu)和氣候條件的懸掛翻轉(zhuǎn)式深翻犁，對棉田進(jìn)行深翻作業(yè)，對土壤進(jìn)行物理性改良，從而達(dá)到防治病蟲害、實(shí)現(xiàn)南疆土地可持續(xù)利用的目的。

1 研究內(nèi)容和技術(shù)指標(biāo)

1.1研究內(nèi)容

一般翻轉(zhuǎn)式深翻犁由上下對稱的單鏵犁或多鏵犁組成，由大功率拖拉機(jī)配套進(jìn)行深翻作業(yè)，其耕作阻力大，受力部件強(qiáng)度高，犁架易變形，犁體易磨損。筆者采用主犁配副犁的結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)深翻犁，較普通翻轉(zhuǎn)深翻犁耕作深度加深20～30 cm，總耕深可達(dá)75 cm，采用層耕的方式進(jìn)行耕作，減小單個(gè)犁體的耕作阻力，在深翻的基礎(chǔ)上減小耕作部件的受力，減小犁體磨損增加其使用壽命。由于采用主犁配副犁的上下2層犁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此提高犁的耕寬和耕深穩(wěn)定性是研究的技術(shù)關(guān)鍵和技術(shù)難點(diǎn)，具體研究內(nèi)容包括：（1）懸掛翻轉(zhuǎn)式深翻犁整機(jī)結(jié)構(gòu)研究與設(shè)計(jì)；（2）懸掛裝置及犁架的研究與設(shè)計(jì)；（3）提高入土性能，減小犁體工作阻力。

1.2深翻犁主要技術(shù)指標(biāo)

深翻犁的配套動(dòng)力125～169 kW，耕深穩(wěn)定性變異系數(shù)≥90%，耕深55～75 cm，可靠性>95%。相同條件下與同類產(chǎn)品相比，耕作阻力減小10%～20%、節(jié)能10%～20%。

2總體設(shè)計(jì)

2.1總體結(jié)構(gòu)

南疆土壤結(jié)構(gòu)由壤土、沙性土壤與板結(jié)土壤組成，為改善耕作層土壤肥力，通過深翻耕作，提升下層土壤，使壤土、沙性土壤與板結(jié)土壤進(jìn)行混合，改良耕作層土壤；所設(shè)計(jì)的懸掛翻轉(zhuǎn)式深翻犁采用對土壤進(jìn)行上下分層耕作的結(jié)構(gòu)形式，是由上下對稱的主副犁體組成的單鏵犁[1]，其總體結(jié)構(gòu)包括懸掛裝置、液壓翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、犁架、主副犁體（圖1）。

2.2工作原理

懸掛翻轉(zhuǎn)式深翻犁通過懸掛架與拖拉機(jī)掛接，借助拖拉機(jī)的懸掛機(jī)構(gòu)進(jìn)行升起和落下。翻轉(zhuǎn)油缸通過液壓油管與拖拉機(jī)的液壓系統(tǒng)相連，駕駛員可通過操縱液壓閥使犁在懸起狀態(tài)下進(jìn)行180°的往復(fù)翻轉(zhuǎn)。在耕作時(shí)先由下面的一組犁體進(jìn)行耕作，副犁將耕作層含有病菌的土壤、雜草、越冬蟲卵的土垡翻至前一趟主犁已開好的溝底，然后由主犁將下層土壤鏟起，鋪至上層；耕作到地頭時(shí)，拖拉機(jī)將犁懸起并翻轉(zhuǎn)180°，用另一組犁體進(jìn)行耕作，保證土垡向一個(gè)方向翻垡，耕后地表無大的溝壑。土垡翻轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

5結(jié)語

在南疆氣候條件極端惡劣的情況下，根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥赖奈锢硖匦?，設(shè)計(jì)懸掛翻轉(zhuǎn)式深翻犁用以改良土壤物理結(jié)構(gòu)，打破犁底層，使壤土、沙性土壤與板結(jié)土壤進(jìn)行混合，增加土壤的透氣性，提高土壤的保水性能。改良板結(jié)、宜耕期短、冬春灌滲水性能差的土壤，保證土壤的可持續(xù)利用。

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