自激式振动深松整地机设计研究

马春辉

(大兴安岭农林科学院，黑龙江 大兴安岭 165000)

0 引言

深松整地技术是提高土地质量的核心技术之一，同时也是保护土壤有机成分的核心内容之一。深松整地技术并不是传统的翻地，而是通过机械设备对深层土壤进行疏松，让深度土层形成虚实并存的结构。其中，“虚”有利于土壤储存水分，空气流通性好，保证微生物能够在土壤内部活动，这样就可以对土壤的有机成分进行充分分解，以提高营养成分含量。“实”可以促进种子发芽，保持土壤的湿度，压实土壤，减弱空气流通，这样微生物就能在厌氧状态下增强土壤的防腐质，激发土壤固有的肥力，保证农作物根系的生长发育。另外，采用深松整地机既可以深松土壤，还可以保证土壤表面不被翻动，这样就可以将原有农作物残岔留在土壤表面，保持土壤水分，减少水土流失，促进农作物的茁壮成长。自激式振动深松整地机是集合多功能于一体的机械设备，在对土壤进行有效深松的同时还可以进行整地作业，这样既可以减轻农业人员的工作强度，又可以减少拖拉机整地的次数，避免土壤被压实。通过自激式振动整地机作业后，即保证了土地表面的平整，又将土壤进行了深碎，有利于农业人员种植和农作物的茁壮成长。

1 自激式振动深松整地机设计结构及工作原理

自激式振动深松整地机相比于传统深松整地机增加了入土角可控自激振动深松装置，使用起来更加便捷，效果更好，其主要由三个部分构成(如图1所示：1-自激深松设备、2-机架设备、3-整地碎土设备)。其中，土壤深松铲布局较传统深松整地机发生了变化，前排3个深松铲，后排2个深松铲。自激式振动深松整地机通过三点悬挂的形式和拖拉机进行组装。整机在与拖拉机联合作业时，需要动力达到70 kw左右，这样就可以最大效率完成整地和深松两个作业项目。

图1 自激式振动深松整地机结构设计图Fig.1 Structural design of self-excited vibration subsoiler

2 入土角可控自激振动深松装置设计结构及工作原理

入土角可控自激振动深松装置的设计结构主要包括三个部分，即整机固定部件、土壤深松部件和弹性件组单元。入土角可控自激振动深松装置主要是通过固定板和螺栓固定在整机的机架上，土壤深松铲采用杠杆的原理通过保护销与机架连接。深松铲工作时，可以通过调节螺母来改变入土的深浅。在调节螺母时，减震弹簧可以推动滑块沿着摆杆向下移动，主机杠杆会沿着保护销逆时针转动，推动杠杆与固定板右侧接触，而整个深松铲就在杠杆与固定板之间的角度运行。当深松铲进入土壤后，会受到土壤层阻力的影响，当阻力达到一定程度后，机械杠杆就会和固定板的左侧接触，深松铲整个运动轨迹就被限制在固定板的左侧和右侧之间。将可控自激振动深松铲的入土角控制在最佳范围内就可以有效减阻。通过实践证明，将入土角控制在23°时阻力最小，也有利于整机的作业。在开展松土整地作业时，可以将入土角控制在19°～25°，这时的深松整地机工作效率最高，可以有效保护自激式振动深松整地机结构不会因阻力急剧变大而被破坏(如图2所示：1-预紧螺母、2-弹簧上支撑座、3-减振弹簧、4-弹簧下支撑座、5-滑块、6-摆杆、7-主销钉、8-下固定板、9-杠杆、10-深松铲、11-过载保护销、12-铰链、13-上固定板)。

图2 入土角可控自激振动深松装置结构设计图Fig.2 Structural design of self-excited vibration subsoiling device with controllable entry angle

3 自激式振动深松整地机中的碎土整地设备结构

碎土整地设备的设计外形为锯齿形状，可以避免在碎土整地过程中发生多边效应。锯齿轧片沿着滚筒表面向等间距螺旋旋转180°分布排列，以减少在碎土整地过程中的土壤阻力，提高设备的工作效率。碎土整地设备是可拆卸的，可以满足不同的土地作业要求。对土地开展深松作业项目时，可以通过调节螺栓将整地装置拆卸下来，其中，调节盘通过螺丝固定在机架上，调节盘上设有一个调节拉杆，通过轴承与调节盘连接，作业人员可以通过调节拉杆来调整深松土壤的深度，同时还有一个限位孔装置，保证深松整地机能够按照不同的入土角进行作业，以满足不同农作物的种植要求(如图3所示：1-碎土整地辊、2-调节盘、3-调节拉杆)。

图3 碎土整地设备结构设计图Fig.3 Structure design of crushed soil preparation equipment

4 自激式振动深松整地机试验及结果分析

在深松整地试验中，应该避开农田的地头和地边，并从设备行走路程中取3个检测点来检测深松的深度，每个检测点之间的距离应在10 m以上，以保证检测结果的科学性。经过大量的试验数据显示，应用该机械设备进行的土地深松深度都达到了农作物种植标准，而且合格率达到100%，设备在进行深松整地作业时的安全性、稳定性系数可达95%以上，说明自激式振动深松整地机符合现阶段农作物种植深松整地作业项目的要求。