玉米地仿生減阻式深松鏟的設(shè)計(jì)

于云峰 王 彬

(江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安 223003)

0 引言

深松作業(yè)是保護(hù)性耕作的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)[1]，其可以在不翻耕土壤的基礎(chǔ)上，打破耕地土壤犁底層，加深耕層，保護(hù)地表農(nóng)作物，改善土壤透氣透水率，降低風(fēng)蝕水蝕的危害，提升土壤蓄水保墑能力，并提高土壤中微生物的生活率，提高土壤肥性，有利于農(nóng)作物根系的生長(zhǎng)發(fā)育。深松鏟是實(shí)現(xiàn)深松技術(shù)的關(guān)鍵工具[2]，其結(jié)構(gòu)形狀和參數(shù)在很大程度上決定了深松鏟的耕作阻力及深松后土壤的擾動(dòng)效果。

現(xiàn)有的深松鏟在使用時(shí)仍然存在一定缺陷，采用現(xiàn)有深松鏟柄與鏟尖的組合進(jìn)行深松作業(yè)時(shí)，存在耕作阻力較大，土壤擾動(dòng)較大，能耗較高的問(wèn)題，從而導(dǎo)致深松作業(yè)的效率低和人力的資源浪費(fèi)。因此，針對(duì)上述問(wèn)題本文設(shè)計(jì)了一種玉米地仿生減阻式深松鏟。

1 深松鏟的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.鏟尖；2.鏟柄；3.把手；4.防滑紋；5.提桿；6.擋桿；7.踩桿圖1 深松鏟的結(jié)構(gòu)示意圖

玉米地仿生減阻式深松鏟主要由鏟柄、鏟尖、把手、防滑紋、提桿、踩桿、擋桿組成。在鏟柄上端設(shè)置把手，把手上設(shè)置防滑紋，在把手下方設(shè)置兩個(gè)提桿；鏟柄另一端設(shè)置兩個(gè)鏟柄螺孔，且在鏟柄螺孔上方設(shè)置兩個(gè)踩桿，在踩桿一端設(shè)置檔桿；鏟尖一端設(shè)置鏟尖連接段，鏟尖連接段中部設(shè)置兩個(gè)鏟尖螺孔，并在鏟尖兩側(cè)設(shè)置鏟翼，鏟翼一側(cè)均設(shè)置刀片，鏟柄與鏟尖通過(guò)螺栓固定，且螺栓一端設(shè)置墊片與螺母。

2 鏟柄的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.踩桿；2.鏟柄；3.提桿；4.把手；5.擋桿；6.鏟柄螺孔圖2 鏟柄的結(jié)構(gòu)示意圖

深松鏟柄是承載深松作業(yè)工作阻力的重要零件，這就要求其具有足夠的強(qiáng)度和剛度以滿足作業(yè)需要[2]。現(xiàn)有的深松鏟鏟柄結(jié)構(gòu)主要有圓弧形鏟柄、直立式鏟柄和傾斜式鏟柄3種。本設(shè)計(jì)采用圓弧形鏟柄，其具有較好的切削能力，消耗小、不易掛草，深松效果好。鏟柄主要包括把手、提桿、踩桿、擋桿、鏟柄螺孔組成，其幾何參數(shù)參照相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。其中提桿、踩桿呈對(duì)稱設(shè)置，使得使用者能夠更容易通過(guò)鏟柄將鏟尖插入地下與拔出，同時(shí)均設(shè)置有防滑紋，從而使得使用者在使用鏟柄時(shí)增大摩檫力。

3 鏟尖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.鏟翼；2.刀片；3.鏟尖螺孔；4.鏟尖連接段

深松鏟鏟尖結(jié)構(gòu)主要有鑿形鏟尖、箭形(鴨掌)鏟尖和雙翼形鏟尖3種[4]。本設(shè)計(jì)采用的是雙翼形深松鏟尖，主要由鏟翼、刀片、鏟尖螺孔、鏟尖連接段組成。其材料選用Q235鋼，密度為7850kg/m3，設(shè)計(jì)時(shí)取其起土角α為17°20′，張角β為65°，深松寬度B為160mm。鏟尖設(shè)計(jì)呈流線型結(jié)構(gòu)，從而使得鏟尖能夠更順暢地接觸泥土，能較大范 圍地深松土壤層。刀片設(shè)置在鏟尖上方，且呈對(duì)稱設(shè)置，從而使得鏟尖較易切斷草根、消滅雜草，破土效果更徹底，同時(shí)也增加了鏟尖使用的流暢性。

4 深松鏟的工作原理

在使用時(shí)，將鏟柄與鏟尖進(jìn)行連接，將鏟柄通過(guò)鏟柄螺孔與鏟尖連接段中部設(shè)置的鏟尖螺孔利用螺栓進(jìn)行連接固定，并在擰緊螺母前，設(shè)置墊片，然后使用者握住把手，利用防滑紋的摩擦力，將鏟尖插入地下，利用流線型結(jié)構(gòu)的鏟尖與設(shè)置在鏟尖上方的刀片使鏟尖更流暢地插入地下，使得鏟尖在遇到難以深入的硬土?xí)r，通過(guò)用腳踩踩桿輔助手臂發(fā)力，使鏟尖深入地下，將泥土翻出，從而進(jìn)行深度松土工作，在遇到鏟尖陷住難以拔出時(shí)，再通過(guò)手握提桿發(fā)力將鏟尖從地下拔出，整體使用省力，工作效率高。

5 深松鏟的創(chuàng)新

通過(guò)在鏟柄一端的把手上設(shè)置防滑紋，使得把手握持時(shí)的摩擦力增加，通過(guò)在把手下方設(shè)置提桿，使得使用者在拔出鏟尖時(shí)更省力，通過(guò)在鏟柄下方設(shè)置踩桿，使得鏟尖在插入地下時(shí)，利用踩桿將鏟尖插入更深，通過(guò)在鏟尖上方對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)刀片，同時(shí)利用鏟尖的流線型結(jié)構(gòu)使得鏟尖在使用時(shí)更容易插入地下，從而增加鏟子的工作效率，節(jié)省人力，通過(guò)在螺母一側(cè)設(shè)置墊片，使得螺栓的固定效果更好，并減少磨損，深松鏟具有鏟地效率高，省力效果更佳的特點(diǎn)。

6 結(jié)論

采用圓弧形鏟柄和雙翼形鏟尖設(shè)計(jì)的玉米地仿生減阻式深松鏟，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易更換鏟尖，達(dá)到比一般深松鏟阻力更小、耗能更低、作業(yè)質(zhì)量更好、作業(yè)效率更高的效果，對(duì)加快促進(jìn)保護(hù)性耕作技術(shù)的推廣與普及具有重要的意義。