自激振动。土壤地表不平引起的耕深变化、土壤力学性质不均匀、土壤杂物等原因引起土壤阻力的变化,会使深松机架产生振动。如图5(a),为了实现耕具随着土壤阻力的变化而产生自激振动,通常在机架和铲柄之间安装弹性元件。目前常用的弹性元件有压缩弹簧、钢板弹簧、液压3种。深松作业时,深松机架受土壤阻力的作用使弹性元件弹性振动深松铲产生震动。这种震动对土壤的压实作用少,耗能也很低。
受迫振动。如图4(b),其原理是拖拉机输出轴将动力传送给震动激发机构,从而使铲柄按照既定频率和振幅震动。振动机构一般由偏心轴、偏心轴承、十字连接器、连接板和支撑传动轴等部件等组成。这种方式虽能减少工作阻力,但驱动激振系统要耗能,并对己破碎的土壤有周期性的冲击压实作用,故总能量消耗减少不大。
4 侧弯式深松铲
如图6,侧弯式深松铲结合了全方位深松机和立柱式深松机的特点。侧弯式深松铲的结构由垂直部分和倾斜部分构成,铲尖安装在倾斜部分的下端。如图7,在间距相同的情况下,侧弯式深松铲的碎土区域大(阴影部分),因为侧弯铲柄的倾斜部分,扩大了对土壤施加无侧限挤压作用范围,在切割土壤的同时向上抬升土堡。故在相同铲尖距下,相比于凿式铲有更大的松土幅宽,其特别的铲尖还能在底部形成鼠道,增加雨水的人渗。但为了抵消机具左右侧向力的作用,故应在同一机具上采用左右向弯腿犁的配置。斜柱式深松铲具有如下优点:(1)能有效保护地表植被和土壤中原有的有机结构。 (2)其抛物线曲面可以保证与土壤之间的良好切土角度,减少耕作阻力,研究学者表明弯曲式耕作部件比凿式耕作部件所需的牵引力低7%~20%。 (3)若其结构不能圆滑过渡(图7),易出现局部应力集中和过度磨损。(4)深松铲柱一般有40°~50°的倾角或抛物线曲面形状,所以人土位置可以躲开播种行,深入到作物根系底部,可以用于中耕作业。(5)作业后在土壤中形成一个弧形斜向下的沟缝,可以减少不必要的水分蒸发。
5 结束语
伴随着农业的发展,保护型耕作中的深松得到了越来越广泛的关注,其高效节能的深松装备成了深松技术的研究和发展的目标。现有的减阻方式有振动减阻、仿生减阻和改变结构参数减阻,大部分在实际中得到了广泛应用。但中国土壤类型复杂,应该针对不同的土壤和地域类型研究因地制宜的深松装备。现在,联合整地装备的研发成为耕整机械的重要研究方向。机具只需一次作业,可以完成多道耕种技术操作,提高了工作效率,故应在联合整地机械上多做研究。
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