振動深松機的類型與優勢分析

王帥

摘要：為破解耕地質量逐年降低的情況下，能夠打破犁底層的深松機具迅猛發展。詳細介紹振動深松機的研發背景、主要類型和作業優勢，為相關機具的研究和發展提供理論借鑒。

關鍵詞：深松機;原理;振動;自激;強迫

中圖分類號：S233.1? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2021）06-0078-02

土壤環境是制約農作物增產的最重要因素之一。連年的以旋代耕導致土壤耕層變淺、犁底層變厚。厚硬的犁底層對物質的轉移、能量的傳遞、作物根系下伸及通氣透水非常不利，嚴重影響農作物生長發育。為破解由耕作方式引起的耕地質量下降難題，能夠打破犁底層的深松機具迅猛發展。詳細介紹振動深松機的研發背景、主要類型和作業優勢，為相關機具的研究和發展提供理論借鑒。

1 深松機的研發背景

諸多的試驗研究顯示，傳統農業耕作方式的耕深為13～16 cm，對土壤的翻動較為嚴重，破壞土壤的內部結構，使其蓄水保墑能力下降，內部生物數量不斷減少，輸送養分和水分的能力逐年減弱。同時，傳統耕作需要機車多次進地，使土壤被機械壓實，降雨時的地面徑流現象十分突出。這些不利變化導致耕地質量不斷下降，難以滿足植株生長過程中對水、肥、氣、熱的需求，進而引發作物生長不良（例如抗風、抗旱、抗病等能力不足）和農產品品質下降等問題。以大棚西紅柿生產為例，土壤板結加重重茬病害，定植后常出現死棵等情況。

為解決這一問題，機械深松技術和機具應運而生。深松機可以疏松深層土壤、打破犁底層，只松土卻不翻土，動土量較小，作業后的耕層土壤整齊不亂，非常適用于土層淺、不適合翻土作業的地塊。

2 振動深松機概述

國外從60年代開始研究振動深松作業技術及機具，先后研制出多種結構的振動深松機。深松機的主要類型見表1。

與其他機型相比，振動深松機的作業效果有顯著優勢。使用振動式深松機耕作過的地塊，土壤細碎，土層疏松，孔隙度增大，雨水滲透能力強，蓄水保墑能力提升。振動深松機具有減阻的優勢，但其振動傳遞至拖拉機，會對拖拉機駕駛員造成不良影響，使得振動深松機的推廣受到制約。為此，應在振動深松減阻研究的基礎上，進一步研究降低振動不利影響的有效途徑，并對其進行舒適性、可靠性分析，開發自平衡式振動深松機。

3 振動深松機的類型及優勢

振動式深松機主要有強迫振動式和自激振動式兩種，各自的優缺點見表2。

3.1 強迫振動深松機

強迫振動深松機的動力來源于拖拉機后動力輸出軸或者電動機，周期性振動可降低耕地過程的前推阻力，但需要耗費較多能源。加之機具振動是周期性的，在耕作過程中易把壓碎的土壤重新壓實。

目前，深松作業是打破犁底層的有效方法，但其作業過程中牽引阻力大，主要依靠大功率牽引機具完成作業，難以適應大棚和果園的狹窄環境。強迫振動深松機需要減輕拖拉機牽引質量，更適合應用于狹窄環境，是大棚和果園開展深松作業的首選擇機型。

大量的試驗研究表明，振動式深松可降低耕地過程的前推阻力，具有減小牽引阻力、碎土能力強的優勢。孫亞朋的研究表明，在振幅21 mm、振頻4.2 Hz、前進速度3.4 km/h的條件下，與非振動深松相比，其設計的振動深松機耕阻最小值和平均值分別減小46.2%和16.6%。

3.2 自激振動深松機

自激振動深松機主要由機架、牽引裝置、自激振動深松裝置和深度控制裝置構成，通過彈性元件來產生振動。同強迫式振動機型一樣，自激振動深松機能夠降低耕地阻力，加之取消動力式催動，因此能耗損失較少。自激振動深松機雖然節能，但深松作業不夠穩定。究其原因，主要有三點：土壤表層不平坦，導致機具作業過程中的作用力不均勻;振動系統功能放大;石頭和其他雜物沖擊深松機的內部零件。

自激振動機構由預緊端蓋、自激振動彈簧、彈簧端蓋、彈簧心軸固定銷軸、彈簧心軸構成，彈簧為其核心部件。湯明軍設計的自激振動機構見圖1。其開展的相關試驗結果表明：自激振動深松能使耕層土壤堅實度、密度和容重下降;3個行程的土壤蓬松度和土壤擾動系數依次為16.47%和55.49%，表明自激振動深松機的深松效果良好。

4 結語

深松可以改善土壤質量，但深松機存在阻力大、能耗高的問題。今后，應針對各種農業環境對深松作業的具體需求，利用田間性能試驗分析影響振動式深松機作業效果的主要因素（機具前進速度，深松鏟的振動頻率、振幅等），協調功率消耗、發動機功率、深松效果的關系，研發既能提升作業效率又能減少作業消耗的實用深松機具。

參考文獻

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Analysis of the Types and Advantages of Vibration Subsoiler

WANG Shuai

（Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China）

Abstract： In order to solve the situation that the quality of cultivated land is decreasing year by year， the subsoiler which can break the bottom of plough is developing rapidly. This paper introduces the research and development background， main types and operational advantages of vibration subsoiler in detail， so as to provide theoretical reference for the research and development of related machines and tools.

Key words： subsoiler; principle; vibration; self-excited; enforce

收稿日期：2021-09-15

作者簡介：王 帥（1976—），女，碩士，高級工程師，從事農業機械方面的設計與研究工作。