玉米地仿生減阻式深松鏟的設計

于云峰 王 彬

(江蘇財經職業技術學院，江蘇 淮安 223003)

0 引言

深松作業是保護性耕作的一項關鍵技術[1]，其可以在不翻耕土壤的基礎上，打破耕地土壤犁底層，加深耕層，保護地表農作物，改善土壤透氣透水率，降低風蝕水蝕的危害，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，有利于農作物根系的生長發育。深松鏟是實現深松技術的關鍵工具[2]，其結構形狀和參數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效果。

現有的深松鏟在使用時仍然存在一定缺陷，采用現有深松鏟柄與鏟尖的組合進行深松作業時，存在耕作阻力較大，土壤擾動較大，能耗較高的問題，從而導致深松作業的效率低和人力的資源浪費。因此，針對上述問題本文設計了一種玉米地仿生減阻式深松鏟。

1 深松鏟的結構設計

1.鏟尖；2.鏟柄；3.把手；4.防滑紋；5.提桿；6.擋桿；7.踩桿圖1 深松鏟的結構示意圖

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。在鏟柄上端設置把手，把手上設置防滑紋，在把手下方設置兩個提桿；鏟柄另一端設置兩個鏟柄螺孔，且在鏟柄螺孔上方設置兩個踩桿，在踩桿一端設置檔桿；鏟尖一端設置鏟尖連接段，鏟尖連接段中部設置兩個鏟尖螺孔，并在鏟尖兩側設置鏟翼，鏟翼一側均設置刀片，鏟柄與鏟尖通過螺栓固定，且螺栓一端設置墊片與螺母。

2 鏟柄的結構設計

1.踩桿；2.鏟柄；3.提桿；4.把手；5.擋桿；6.鏟柄螺孔圖2 鏟柄的結構示意圖

深松鏟柄是承載深松作業工作阻力的重要零件，這就要求其具有足夠的強度和剛度以滿足作業需要[2]?，F有的深松鏟鏟柄結構主要有圓弧形鏟柄、直立式鏟柄和傾斜式鏟柄3種。本設計采用圓弧形鏟柄，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，其幾何參數參照相關行業標準設計。其中提桿、踩桿呈對稱設置，使得使用者能夠更容易通過鏟柄將鏟尖插入地下與拔出，同時均設置有防滑紋，從而使得使用者在使用鏟柄時增大摩檫力。

3 鏟尖的結構設計

1.鏟翼；2.刀片；3.鏟尖螺孔；4.鏟尖連接段

深松鏟鏟尖結構主要有鑿形鏟尖、箭形(鴨掌)鏟尖和雙翼形鏟尖3種[4]。本設計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，設計時取其起土角α為17°20′，張角β為65°，深松寬度B為160mm。鏟尖設計呈流線型結構，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。刀片設置在鏟尖上方，且呈對稱設置，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，將鏟柄與鏟尖進行連接，將鏟柄通過鏟柄螺孔與鏟尖連接段中部設置的鏟尖螺孔利用螺栓進行連接固定，并在擰緊螺母前，設置墊片，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，利用流線型結構的鏟尖與設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時，通過用腳踩踩桿輔助手臂發力，使鏟尖深入地下，將泥土翻出，從而進行深度松土工作，在遇到鏟尖陷住難以拔出時，再通過手握提桿發力將鏟尖從地下拔出，整體使用省力，工作效率高。

5 深松鏟的創新

通過在鏟柄一端的把手上設置防滑紋，使得把手握持時的摩擦力增加，通過在把手下方設置提桿，使得使用者在拔出鏟尖時更省力，通過在鏟柄下方設置踩桿，使得鏟尖在插入地下時，利用踩桿將鏟尖插入更深，通過在鏟尖上方對稱設置兩個刀片，同時利用鏟尖的流線型結構使得鏟尖在使用時更容易插入地下，從而增加鏟子的工作效率，節省人力，通過在螺母一側設置墊片，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。

6 結論

采用圓弧形鏟柄和雙翼形鏟尖設計的玉米地仿生減阻式深松鏟，其結構簡單，易更換鏟尖，達到比一般深松鏟阻力更小、耗能更低、作業質量更好、作業效率更高的效果，對加快促進保護性耕作技術的推廣與普及具有重要的意義。