淺談翼翅式振動深松機的設計

摘要：本文從翼翅式振動深松機的用途及結構，介紹了設計過程中采用的方式方法及優化設計。

關鍵詞：深松機 設計思路 工作原理

1 概述

目前，我國大部分土地長期使用化肥且不深耕，土壤出現了板結現象缺少空氣和水分。而植物對無機鹽的吸收需要有氧呼吸提供能量，所以板結的土地影響了農作物的生長。現有旋耕機由于耕作深度淺，不能從根本上解決土壤板結問題，所以國家提倡所有土地必須深松一遍，以增加農作物抗倒伏能力，起到保墑、豐產及減少水土流失的作用。基于上述情況，我們適時開發設計了翼翅式振動深松機。現已投入批量生產。本文就翼翅式振動深松機的用途及結構設計做一簡要介紹。

2 設計思路

緊緊把握國家大力和優先發展農業的大政方針，緊跟先進農業技術的發展趨勢，采用機械化使土地深層得到疏松 ，為農作物生長創造良好條件。以此為思路進行機械的性能設計和結構設計，對機器的關鍵部件進行創新和優化設計，研制出了新一代先進的翼翅式振動深松機。

3 工作原理

翼翅式振動深松機是將拖拉機的輸出動力由萬向節傳遞到齒輪箱，通過曲柄、連桿使振動臂后端做往復運動，而帶動犁體上下振動，實現往復運動，從而實現土壤疏松。該機采用了間隔深松的虛實并存技術，深松間隔為60cm。深松部分土壤疏松，孔隙度大，稱為虛部；未松部分保持了地表覆蓋、土壤團粒和結構完整的毛管，稱為實部。深松使土壤的虛部和實部的空虛度相差10%以上，產生虛實并存效應。在虛部，土壤空虛度大，一方面減少地表徑流，增加蓄水保墑，另一方面利于好氣性微生物生長、繁殖，促進土壤有機質分解速效養分，可以使分解速度提高5.7%左右。在實部，土壤孔隙度小，水分養分呈毛管連續均勻分布，蒸騰快，溫度變化平緩，有利于嫌氣性微生物生長、繁殖。本設計對傳動系統和曲軸、翼翅式立鏟機構進行了優化設計，以降低成本和提高性能。本機作業范圍寬，工作效率高，為土地的整墑和恢復地力提供了寶貴時間，多點實驗證明，虛實并存耕作可使農作物增產10%以上。

4 結構設計

翼翅式振動深松機包括立鏟、翼翅、鏟尖、變速箱、曲軸、連桿、搖臂、機架、關節軸承、雙鏈輪、花鍵軸、梁體管及懸掛支架。結構要點是將拖拉機后輸出軸通過萬向節與變速箱花鍵軸相聯接，變速箱內的一對弧形圓錐齒輪與一端帶雙鏈輪的從動花鍵軸聯接，通過雙鏈輪將動力傳遞給偏心軸；三段偏心軸分別裝有連桿，連桿的另一端通過連接銷軸和關節軸承與搖臂相連，搖臂與立鏟通過高強螺栓聯接，立鏟上固定翼翅和鏟尖。翼翅式振動深松機為一體式結構，采用五個立鏟以人字形排開作業，立鏟之間距離為500mm，機具左右對稱，可與50KW以上拖拉機配套作業，每小時可耕作土地15—25畝。

5 技術路線

拖拉機自帶的柴油機驅動→變速箱調速→鏈傳動將運動分給各偏心軸及其立鏟→多個立鏟按工作寬度布局→深松耕作。

設計技術關鍵點：

5.1 該機的關鍵創新在于對深松鏟的優化設計，若深松鏟過大過寬則增加動力消耗，過窄易磨損，深松效果不好。因此經理論優化和實踐比較，確定深松鏟的寬度和厚度。在結構上能滿足在所覆蓋的范圍內任意調節深度、寬度，在作物殘茬、秸稈地表覆蓋的土地上即深松不翻垡，又粉碎了所松土壤，滿足了農作物生長要求。

5.2 變速系統與傳動系統的優化和結構優化設計，采用往復運動，使深松鏟在深松過程中振動，從而解決了動力消耗過大，深松效果差的問題。

5.3 深松鏟的排列設計，采用“人”字型布局，既節省動力又提高了效率。

5.4 深松鏟增加了翼翅結構，使深松效果趨于理想化。

5.5 架體總成的功能，根據土地干濕和軟硬，通過偏心軸式立鏟振動，使立鏟在最佳高度上工作。立鏟數量的調節，可在架體上根據實際需要確定立鏟數量，如拖拉機功率、作業寬度等，但必須對稱安裝。

5.6 相鄰的兩個立鏟之間的距離可以為500mm，每個立鏟往復振動，可將25-50mm的硬結土壤完全松透。

5.7 保護性耕作虛實并存，亦可用它打破犁底層、鹽堿地、漬澇地、北方稻田等土壤的改良以及緩坡地水土保持、儲水保墑和草原更新等。

5.8 深松深度可根據土地情況進行調節，滿足不同用戶的需要，可操作性強。深松土壤效果更好。

5.9 同西方國家大型深耕機械比較，該機優點在于使用方便、維修簡便、價格低廉、動力消耗低等。由于目前國內農機戶大多使用中型拖拉機，因此該機得到了廣泛使用。

6 結論

翼翅式振動深松機采用了間隔深松的虛實并存技術。由于虛、實兩部分土壤的孔隙度、含水量、溫度等差異，形成了土壤內部水、肥、氣、熱循環的小氣候，促進了土壤水分、速效養分從虛部向實部水平運移。將作物播種于實部，使虛部速效養分經實部供作物生長吸收，既滿足了其生長需要，避免了全虛耕層速效養分的無效流失，又實現了廢物利用，將好氣性微生物的代謝物在實部合成腐殖質保存起來，起到了培肥地力的作用。多點實驗證明，虛實并存耕作可使農作物增產10%以上。該機比普通深松機效率提高20%以上、能源消耗降低15%以上，推動了農機科技進步與農作物大幅增產。

參考文獻：

[1]農業機械設計手冊.中國農業科學技術出版社.

[2]農機具選型及使用與維修（宮元娟）.金盾出版社.

[3]耕整地機械巧用速修一點通.中國農業出版社.