振動深松機的原理及技術優勢分析

徐貴有 任德元

摘要：深松作業是在傳統的農業耕作基礎上進行的新技術，有利于打破傳統耕作產生的犁底層，并顯著優化耕地的土壤結構，有利于農業生產的長久發展。通過介紹振動深松機與傳統深松作業的區別與優勢，說明了振動深松的基本原理和常用機型的作業特點，總結了現階段存在的技術問題，并對振動深松技術的發展提出了展望。

關鍵詞：振動深松機;原理;技術;優勢

深松整地作業是現代化保護性耕作的重要組成部分，能夠在盡量小的翻動土層的情況下，實現打破犁底層和增加耕作深度的目的，幫助土壤形成虛實結合的耕層結構，進而提高土壤的蓄水保墑能力。在眾多的技術優勢下，深松作業的覆蓋面積逐漸增加，也使越來越多的農民認可了深松整地這一新方式。但是傳統的機械化深松存在著所需動力大、能源消耗高等缺點，使深松作業必須在較大的牽引阻力下進行，無形中增加了耕整地作業的經濟成本。因此，減少深松作業中的牽引阻力和能源消耗是深松作業技術提升的關鍵問題。振動深松機作為近年來有效優化深松作業過程的先進機型，其工作原理和作業品質得到了農機研究人員和農民的認可，并在一定程度上實現了推廣和使用。

1工作原理分析

傳統的深松機械主要工作部件為普通深松鏟，其在工作過程中切土、碎土、提升土壤都是同步進行的，在拖拉機牽引力的作用下，耕地土壤會沿深松鏟的剪切面出現周期性斷裂，同時向上層轉移，在此過程中深松鏟受到多種反作用力的直接施加，導致阻力增大、效率降低。當對深松部件加設振動裝置或結構時，由于深松鏟的振動效果導致切土、碎土、提升土壤不會同時進行，工作部件上產生更有利的切削條件及對土壤破碎有利的受力狀態，其中部分阻力由振動部件的振動作用所承擔，降低了牽引阻力。振動深松利用刃口將土壤切開后，在振動的垂直加速度的作用下，深松鏟上方的土壤會向上做加速運動，形成浮起的效果。從而使牽引阻力合力變得很小，振動作用的碎土效果有利于松土的均勻性，能夠為播種創造良好的基礎條件，深松與振動的結合更容易形成垂直方向上實下虛與水平方向虛實間隔的良好土壤結構，更有利于增肥地力、蓄水保墑和促進作物根系生長。

2主要機型與特點

2.1強迫式振動深松機

強迫式振動深松機具有主動的振動源，主要原理是利用拖拉機動力輸出軸的動力，經過傳動與轉化成為振動部件的動力源，使機架產生垂直方向的振動，最終將振動傳導給深松部件，保證其能夠按一定的頻率和振幅振動。強迫式振動深松機的振動部件主要包括以下幾種形式：

（1） 偏心輪與連桿相配合的振動結構。主要由偏心輪、連桿、連接臂、轉動軸、傳動臂等組成。工作中偏心輪轉動過程帶動連桿進行往復擺動運動，通過傳動臂帶動轉動軸完成圓周方向的往復轉動，轉動軸將動力傳遞給傳動桿，進而產生要求的振動效果。

（2） 偏心塊振動結構。主要工作結構包括主動軸、從動軸、偏心塊和齒輪結構。工作中拖拉機后動力輸出軸將動力傳遞給主動軸，并通過齒輪傳動帶動從動軸轉動，主動軸與從動軸均設計有偏心塊，裝配過程中要求兩偏心塊的偏心相位統一，偏心塊在軸的轉動中產生激振力，從而形成深松鏟在垂直方向上的強迫振動效果。

（3） 偏心軸與十字聯軸器相配合的振動結構。振動機構包括了偏心軸、十字聯軸器及杠桿等主要部件。工作時由后動力輸出軸通過聯軸器帶動偏心軸轉動，通過偏心軸的圓周運動帶動與之連接的十字聯軸器轉動，進而使十字軸聯接器下部的杠桿在縱向平面內以平衡位置為中心做小圓振動，最終帶動深松鏟產生振動。

（4） 凸輪機構。屬于傳統機械式振動結構的一種，主要工作部件包括振動變速箱、凸輪機構和振動臂。工作中輸出軸通過鏈傳動與凸輪機構相連，利用凸輪不均衡的特點將其轉動轉化為振動臂的振動，從而帶動振動臂末端的深松鏟產生垂直方向的振動。

（5） 曲軸連桿機構。主要是利用曲軸的轉動帶動振動杠桿牽引臂上下擺動，導致與之連接的深松犁產生上下振動。

2.2自激式振動深松機

自激式振動深松機主要是通過在傳統的深松過程中，利用土壤狀態變化和地表復雜因素的影響，引起彈簧或其他彈性元件振動，形成類似強迫式振動深松機的作業效果。自激式振動深松機主要振動原件包括振動彈簧和彈齒耙兩類，工作中通過自身彈性變化產生的振動減小深松過程中的牽引阻力。

3主要問題與難點

（1）盡管自激振動相對于強迫振動顯著降低了能源消耗，也存在一定的減少阻力能力，但是減阻效果與強迫振動存在明顯差距，工作質量也存在一定的不穩定性。

（2）強迫振動式深松機雖然能夠顯著降低耕作阻力，且具備更強的碎土能力，但由于振動部件需要更大的動力支持，因此對拖拉機的動力要求更高。

（3）振動深松機可能因為機架管梁傾斜、偏牽引等問題引起工作部件入土時深度不一致的現象，還可能在保護性耕作地區作業時，因地表作物殘茬和雜草導致纏繞和堵塞現象，這要求振動深松機提升防堵能力。

振動深松機技術的發展應重視鏟形和功能的優化，從而進一步減小耕作阻力提升碎土效果。在未來的研究中應重視將深松部件的仿形技術、防堵技術與振動式深松技術有機地結合起來，以保證振動深松機技術更好的為我國的農業生產服務。