氣壓劈裂式深松鏟的土壤劈裂減阻機理及有限元分析

劉明財，焦 軼，蘇繼龍

(福建農林大學 機電工程學院，福州 350000)

0 引言

土壤深松是保護性耕作主要的核心技術之一，利用深松鏟破壞堅硬的犁底層，可增大土壤的孔隙度，提高蓄水能力，避免出現徑流和水土流失[1-2]。目前，國外對深松機械的研發以振動深松機為主[3-5]，與大型的拖拉機匹配，不存在深松阻力過大的問題；而國內因主要研發中小型深松機械，主要種類有振動深松機、全方位深松機及深松聯合整地機等[6-7]，仍存在深松效率低、深松阻力大等問題。因此，近年來很多學者對土壤深松的理論和技術進行了深入研究：徐峰、焦仁寶和張璐等人建立了深松鏟的深松阻力數學模型[8-10]；徐立冬、袁軍等人優化了圓弧形深松鏟的結構[11]；陳東輝、張金波、龔浩輝等通過研究動物爪趾設計了仿生深松鏟[12-14]。同時，對深松鏟類型、結構改進與優化方面的研究也有很多重要的成果[15]。在利用高壓氣體提高土體的滲透性方面的研究，國內外學者也取得了一些的成果。劉德榮、李糧綱等人針對園林果樹施肥養護的情況，發明了一種深層松土施肥機[16]；韓文君、劉松玉等人通過土槽模擬試驗來分析高壓氣體對軟土地基的加固機理[17]；左勝甲等人通過設計一種氣壓深松對耕地土壤進行噴氣試驗，分析氣壓深松特性，并驗證了氣壓深松的可行性，深松效果良好[18-19]。目前，對土壤氣壓深松方式的研究相對較少。

我國南北耕地土質差異較大，現有的研究基本上是以北方旱作耕地為對象，而南方耕地大多以紅壤為主，土壤粘性比北方耕地大[20]，故傳統深松鏟在南方耕地作業所受阻力更大，深松幅寬小，易發生彎曲變形甚至斷裂?！?br>