自激式振動深松整地機設計研究

馬春輝

(大興安嶺農林科學院，黑龍江 大興安嶺 165000)

0 引言

深松整地技術是提高土地質量的核心技術之一，同時也是保護土壤有機成分的核心內容之一。深松整地技術并不是傳統的翻地，而是通過機械設備對深層土壤進行疏松，讓深度土層形成虛實并存的結構。其中，“虛”有利于土壤儲存水分，空氣流通性好，保證微生物能夠在土壤內部活動，這樣就可以對土壤的有機成分進行充分分解，以提高營養成分含量。“實”可以促進種子發芽，保持土壤的濕度，壓實土壤，減弱空氣流通，這樣微生物就能在厭氧狀態下增強土壤的防腐質，激發土壤固有的肥力，保證農作物根系的生長發育。另外，采用深松整地機既可以深松土壤，還可以保證土壤表面不被翻動，這樣就可以將原有農作物殘岔留在土壤表面，保持土壤水分，減少水土流失，促進農作物的茁壯成長。自激式振動深松整地機是集合多功能于一體的機械設備，在對土壤進行有效深松的同時還可以進行整地作業，這樣既可以減輕農業人員的工作強度，又可以減少拖拉機整地的次數，避免土壤被壓實。通過自激式振動整地機作業后，即保證了土地表面的平整，又將土壤進行了深碎，有利于農業人員種植和農作物的茁壯成長。

1 自激式振動深松整地機設計結構及工作原理

自激式振動深松整地機相比于傳統深松整地機增加了入土角可控自激振動深松裝置，使用起來更加便捷，效果更好，其主要由三個部分構成(如圖1所示：1-自激深松設備、2-機架設備、3-整地碎土設備)。其中，土壤深松鏟布局較傳統深松整地機發生了變化，前排3個深松鏟，后排2個深松鏟。自激式振動深松整地機通過三點懸掛的形式和拖拉機進行組裝。整機在與拖拉機聯合作業時，需要動力達到70 kw左右，這樣就可以最大效率完成整地和深松兩個作業項目。

圖1 自激式振動深松整地機結構設計圖Fig.1 Structural design of self-excited vibration subsoiler

2 入土角可控自激振動深松裝置設計結構及工作原理

入土角可控自激振動深松裝置的設計結構主要包括三個部分，即整機固定部件、土壤深松部件和彈性件組單元。入土角可控自激振動深松裝置主要是通過固定板和螺栓固定在整機的機架上，土壤深松鏟采用杠桿的原理通過保護銷與機架連接。深松鏟工作時，可以通過調節螺母來改變入土的深淺。在調節螺母時，減震彈簧可以推動滑塊沿著擺桿向下移動，主機杠桿會沿著保護銷逆時針轉動，推動杠桿與固定板右側接觸，而整個深松鏟就在杠桿與固定板之間的角度運行。當深松鏟進入土壤后，會受到土壤層阻力的影響，當阻力達到一定程度后，機械杠桿就會和固定板的左側接觸，深松鏟整個運動軌跡就被限制在固定板的左側和右側之間。將可控自激振動深松鏟的入土角控制在最佳范圍內就可以有效減阻。通過實踐證明，將入土角控制在23°時阻力最小，也有利于整機的作業。在開展松土整地作業時，可以將入土角控制在19°～25°，這時的深松整地機工作效率最高，可以有效保護自激式振動深松整地機結構不會因阻力急劇變大而被破壞(如圖2所示：1-預緊螺母、2-彈簧上支撐座、3-減振彈簧、4-彈簧下支撐座、5-滑塊、6-擺桿、7-主銷釘、8-下固定板、9-杠桿、10-深松鏟、11-過載保護銷、12-鉸鏈、13-上固定板)。

圖2 入土角可控自激振動深松裝置結構設計圖Fig.2 Structural design of self-excited vibration subsoiling device with controllable entry angle

3 自激式振動深松整地機中的碎土整地設備結構

碎土整地設備的設計外形為鋸齒形狀，可以避免在碎土整地過程中發生多邊效應。鋸齒軋片沿著滾筒表面向等間距螺旋旋轉180°分布排列，以減少在碎土整地過程中的土壤阻力，提高設備的工作效率。碎土整地設備是可拆卸的，可以滿足不同的土地作業要求。對土地開展深松作業項目時，可以通過調節螺栓將整地裝置拆卸下來，其中，調節盤通過螺絲固定在機架上，調節盤上設有一個調節拉桿，通過軸承與調節盤連接，作業人員可以通過調節拉桿來調整深松土壤的深度，同時還有一個限位孔裝置，保證深松整地機能夠按照不同的入土角進行作業，以滿足不同農作物的種植要求(如圖3所示：1-碎土整地輥、2-調節盤、3-調節拉桿)。

圖3 碎土整地設備結構設計圖Fig.3 Structure design of crushed soil preparation equipment

4 自激式振動深松整地機試驗及結果分析

在深松整地試驗中，應該避開農田的地頭和地邊，并從設備行走路程中取3個檢測點來檢測深松的深度，每個檢測點之間的距離應在10 m以上，以保證檢測結果的科學性。經過大量的試驗數據顯示，應用該機械設備進行的土地深松深度都達到了農作物種植標準，而且合格率達到100%，設備在進行深松整地作業時的安全性、穩定性系數可達95%以上，說明自激式振動深松整地機符合現階段農作物種植深松整地作業項目的要求。