畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-振動(dòng)深松機(jī)的研究設(shè)計(jì)

PAGE24振動(dòng)深松機(jī)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u18085摘要： 1157441農(nóng)業(yè)機(jī)械化概述 2324601.1發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化的重要意義 2167041.2農(nóng)業(yè)機(jī)械以及耕作方式的簡(jiǎn)介 3161401.3農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展階段 4116812虛實(shí)并存理論 4173142.1虛實(shí)并存理論的原理與應(yīng)用 4203042.2虛實(shí)并存理論國(guó)內(nèi)外發(fā)展 5108542.3虛實(shí)并存理論的研究意義 6105483振動(dòng)深松技術(shù)以及應(yīng)用 674963.1振動(dòng)深松意義 6198403.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 7157903.3幾種新型振動(dòng)深松機(jī)及相關(guān)機(jī)型概況 8143583.4小結(jié) 8163104振動(dòng)深松機(jī)工作原理 9320584.1振動(dòng)深松機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析 9237314.2振動(dòng)深松部件的受力分析 12303765總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18159615.1總體設(shè)計(jì) 18108875.2深松鏟的設(shè)計(jì) 18205905.3深松鏟柄的設(shè)計(jì) 19171075.4基于solidworks的總裝配圖 2053845.5翻滾輪的設(shè)計(jì) 20248805.6減速器前撐的設(shè)計(jì) 21142275.7減速箱 21149216總結(jié) 2115673致謝 2232035參考文獻(xiàn) 23振動(dòng)深松機(jī)設(shè)計(jì)摘要：本文首先研究了國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展現(xiàn)狀和重要意義，重點(diǎn)說(shuō)明了耕地機(jī)械的類(lèi)型，并闡述了土壤的虛實(shí)并存的原理(講述如何使土壤中的水。肥、氣、熱如何的循環(huán)利用)，參考國(guó)內(nèi)外振動(dòng)深松機(jī)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出一種符合中國(guó)國(guó)情的新型耕作機(jī)械——振動(dòng)深松機(jī)。在設(shè)計(jì)振動(dòng)深松機(jī)的過(guò)程中，首先研究了振動(dòng)深松機(jī)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和受力情況。振動(dòng)是為了減少耕作阻力，而深松則是為了打破犁底層。在振動(dòng)深松機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先是構(gòu)思整機(jī)結(jié)構(gòu)，使用solidworks進(jìn)行三維實(shí)體建模并進(jìn)行強(qiáng)度硬度校合，設(shè)計(jì)出主要的零部件，其次進(jìn)行關(guān)鍵零部件的自底向上的裝配方式和干涉分析，振動(dòng)深松機(jī)主要包括機(jī)架、深松鏟等子裝配，最后進(jìn)行整機(jī)的三維裝配，在整機(jī)裝配過(guò)程中又采用自頂而下的裝配方式，設(shè)計(jì)出一些連接件?？紤]到農(nóng)藝上因素，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的修改設(shè)計(jì)，重新設(shè)計(jì)了深松鏟的尺寸，是深松鏟設(shè)計(jì)生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)化要求。達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。關(guān)鍵詞：振動(dòng)深松機(jī)，虛實(shí)并存，自上而下，三維建模1農(nóng)業(yè)機(jī)械化概述1.1發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化的重要意義農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，既是指由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化的過(guò)程，也是指農(nóng)業(yè)綜合能力實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化目標(biāo)的過(guò)程。一般認(rèn)為，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是在一定的生產(chǎn)條件下，具有現(xiàn)代素質(zhì)的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力，利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)手段，高效地生產(chǎn)出能夠滿足社會(huì)需求的，可持續(xù)發(fā)展的高質(zhì)量農(nóng)產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)機(jī)械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)內(nèi)容和主要標(biāo)志之一，可以說(shuō)，沒(méi)有機(jī)械化就沒(méi)有現(xiàn)代化。在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)過(guò)程中，農(nóng)業(yè)機(jī)械化就有相當(dāng)重要的地位和作用。但時(shí)至今日，我國(guó)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平仍然比較低，農(nóng)產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，與國(guó)外發(fā)達(dá)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化的差距仍較大。農(nóng)業(yè)機(jī)械化依靠大工業(yè)生產(chǎn)出的勞動(dòng)工具，按照自然科學(xué)的研究成果，必然會(huì)大大提高農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高資源的利用率，提升農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，增加農(nóng)民收入，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。20世紀(jì)末，美國(guó)在評(píng)價(jià)20世紀(jì)什么工程技術(shù)對(duì)人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步起巨人推動(dòng)作用時(shí)，把農(nóng)業(yè)機(jī)械化”列為二十項(xiàng)最偉大的工程技術(shù)成就之一。千百年來(lái)，農(nóng)業(yè)機(jī)械作為先進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的代表，引發(fā)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的根本變革和農(nóng)民生活方式的改變。農(nóng)業(yè)機(jī)械化的源頭可以追溯到原始農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工具的使朋。我國(guó)古代創(chuàng)造發(fā)明的風(fēng)車(chē)，水車(chē)、水碾，谷粒清選扇車(chē)以及播種用的耬、牛、馬車(chē)等，都是領(lǐng)先的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工具，代表著當(dāng)時(shí)世界較高的“農(nóng)業(yè)機(jī)械化”水平。但明代中期以后，專(zhuān)制社會(huì)的禁錮，外強(qiáng)的入侵，加上時(shí)常發(fā)生的戰(zhàn)亂阻礙了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工具的發(fā)展。在我們停滯不前時(shí)，西方的農(nóng)業(yè)機(jī)械卻發(fā)展微快，耕整機(jī)、播種施肥機(jī)、中耕除草機(jī)，以及后來(lái)的動(dòng)力配套機(jī)械等相繼發(fā)明并投入使用。自新中國(guó)成立以來(lái)，我國(guó)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期，20世紀(jì)50年代的新式畜力農(nóng)機(jī)具，60年代的手扶拖拉機(jī)，70年代的自走式水稻插秧機(jī)、立式割臺(tái)收割機(jī)，以及80年代以后的聯(lián)合收割機(jī)等等都是我國(guó)發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化的成果。然而，這些與發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平仍然有很大差距。大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的作用和重要性具體表現(xiàn)在：(1)農(nóng)業(yè)機(jī)械化可增加農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量。先進(jìn)的機(jī)械化耕作技術(shù)和畜牧方式、高效的現(xiàn)代耕作方法必將比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)有助于生產(chǎn)更多的糧食。(2)農(nóng)業(yè)機(jī)械化可改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件。農(nóng)機(jī)化可為大宗連片，規(guī)?；?jīng)營(yíng)的作物提供良好的條件，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞作時(shí)間，從而降低受自然災(zāi)害影響的概率；良好的機(jī)械化耕作有利于保護(hù)土壤，促進(jìn)作物生產(chǎn)發(fā)育；機(jī)械化化肥深施既可提高化肥使用的效率，又可保護(hù)生態(tài)環(huán)境。(3)機(jī)械化可增加農(nóng)民收入。推進(jìn)農(nóng)機(jī)化有利于發(fā)展外向型刨新農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)加工、保鮮、儲(chǔ)運(yùn)能力，增加農(nóng)產(chǎn)品的附加值，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綜合能力的提高，增加農(nóng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，使農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收。當(dāng)前，北京和上海代表我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的最高水平，這兩地的農(nóng)民人均純收入都高于全國(guó)人均水平。2003年，北京農(nóng)村住戶每人平均年收入為5601.55元，上海為6653.92元，均高于當(dāng)年全國(guó)2622.24元的平均水平。(4)農(nóng)業(yè)機(jī)械化有利于減少農(nóng)業(yè)人口。農(nóng)機(jī)化使耕地、栽種、施肥、植保、灌溉以及收獲等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)更高效、高質(zhì)地完成，畜牧飼養(yǎng)設(shè)備使畜牧生產(chǎn)工業(yè)化。讓更多的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移到第二、第三產(chǎn)業(yè)。(5)農(nóng)業(yè)機(jī)械化有助于促進(jìn)農(nóng)村文明進(jìn)步。農(nóng)機(jī)化改變了農(nóng)民的生活方式，更新了農(nóng)民的思想觀念，提高了勞動(dòng)者的技術(shù)水平，增加了資金積累，促進(jìn)了農(nóng)村文明進(jìn)步和小城鎮(zhèn)的建設(shè)。1.2農(nóng)業(yè)機(jī)械以及耕作方式的簡(jiǎn)介1.2.1常用農(nóng)業(yè)機(jī)械的簡(jiǎn)介拖拉機(jī)拖拉機(jī)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本動(dòng)力，也是農(nóng)業(yè)機(jī)械中最常用、最普遍的機(jī)械，各國(guó)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化也幾乎都是從拖拉機(jī)的使用，改良和普及開(kāi)始。隨著拖拉機(jī)所牽引的配套農(nóng)機(jī)具日益增多。農(nóng)民操作拖拉機(jī)的時(shí)間也在增加。今天對(duì)拖拉機(jī)的要求不僅僅是功率大、實(shí)用而且更多地最求操作更便捷舒適，要求拖拉機(jī)快速、靈活、噪音低、振動(dòng)小、污染少。鏵式犁鏵式犁是土壤耕作最為常用的機(jī)具，它的主要工作部件是由犁鏵、犁臂等組成的犁體。犁鏵和犁壁的工作面為連續(xù)、光滑的犁體曲面，其形狀和參數(shù)根據(jù)不同的土壤和耕作要求選取，并碎土和覆蓋雜草殘茬等作用。雙向犁是鏵式犁的一種改進(jìn)形式，帶有左翻和右翻兩紐犁體(普通鏵式犁都是右翻犁體)，或帶有翻垡方向可以變換的一組犁體，使犁在耕作的來(lái)回行程都向同側(cè)翻土，耕后地表不留溝埂。圓盤(pán)犁圓盤(pán)犁的工作部件是與鉛垂面(即和水平面垂直的平面)約成20°傾角、與前進(jìn)方向成40°～50°騙角的凹面圓盤(pán)，作業(yè)時(shí)，圓盤(pán)在土壤的反作用力的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)前進(jìn)，由圓盤(pán)刃口切下的土垡沿凹面升起并翻轉(zhuǎn)下落。圓盤(pán)犁能切碎干硬土塊，切斷草根和小樹(shù)根。它適用于多石、多草和潮濕粘重的士壤以及高產(chǎn)綠肥田的秸稈還田后的翻耕作業(yè)。圓盤(pán)耙圓盤(pán)耙是由成排排列的凹面圓盤(pán)配置而成。作業(yè)時(shí)，圓盤(pán)的刃口平面與地面乖直，而與前進(jìn)方向成一偏角。它用于翻耕后的碎土平整、收獲后的淺耕滅茬等。中耕機(jī)中耕機(jī)用于作物生躍期問(wèn)的松土、除草、開(kāi)溝和培土等項(xiàng)作業(yè)，常用的工作部件有除草鏟、松土鏟、通用鏟和培土器等。旋耕機(jī)旋耕機(jī)的工作部件旋耕刀裝在一根水平橫軸上，并且均勻配置一組切土刀片。有拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸通過(guò)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)切土和碎土。旋耕機(jī)是和拖拉機(jī)配套作業(yè)的機(jī)具，按配套動(dòng)力分為手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)和輪式拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)兩大類(lèi)。與犁耕和耙耕作業(yè)相比，旋耕作業(yè)具有碎土性能好、適應(yīng)性廣、作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn)、在我國(guó)大江南北，無(wú)論水田，旱土，旋耕機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。此外，聯(lián)合收割機(jī)、播種機(jī)、噴霧枝保機(jī)等也是重要的農(nóng)業(yè)機(jī)械，這些機(jī)械常見(jiàn)而且常用，在此不再詳述。1.2.2先進(jìn)的耕作方式簡(jiǎn)介先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械是與先進(jìn)的耕作方式緊密聯(lián)系的。在近幾年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，常提及的耕作方式主要包括以下幾種：保護(hù)性耕作它的定義是：用大量的秸稈殘茬覆蓋地表，將耕作減少到只要保證種子發(fā)芽即可，并主要用農(nóng)藥來(lái)控制雜草和病蟲(chóng)害。保護(hù)性耕作的基本要點(diǎn)可以概括為：秸稈覆蓋、免耕播種、以松代翻、化學(xué)除草。免耕是指完全取消鏵式犁翻，并且不進(jìn)行其它突然作業(yè)。實(shí)行免耕的農(nóng)場(chǎng)使用的機(jī)械僅有三種，即播種機(jī)、噴霧枝保機(jī)械和聯(lián)合收割機(jī)。少耕取消犁耕的基礎(chǔ)上，為保證播種、疏松土壤和除草等農(nóng)事而保留少量的土壤作業(yè)，其要點(diǎn)是減少耕作次數(shù)和強(qiáng)度。少耕主要包括深松、淺松和淺旋、淺耙等播種前的表土整備耕作等。1.2.3高科技的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械當(dāng)前，以全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)GPS)、地理信息系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)GIS)等為代表的高科技設(shè)備應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械中，它們代表著當(dāng)前世界農(nóng)業(yè)機(jī)械化的最高水平，極大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。1.3農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展階段1.3.1農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展階段農(nóng)業(yè)機(jī)械化的實(shí)現(xiàn)不是一蹴而就的，而是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步步推進(jìn)。對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械化已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)的國(guó)家，它們的起步到基本實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化少則經(jīng)歷20余年。多則經(jīng)歷了40余年的時(shí)問(wèn)。歸納國(guó)外已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的國(guó)家的農(nóng)業(yè)機(jī)械化歷程，他們的發(fā)展大致可以分為三個(gè)階段：初步的農(nóng)業(yè)機(jī)械化、基本的農(nóng)業(yè)機(jī)械化和全面的農(nóng)業(yè)機(jī)械化。(1)初步的農(nóng)業(yè)機(jī)械化特點(diǎn)：農(nóng)田耕整地，主要糧食作物的播種和收獲、脫粒、加工、捧灌等固定作業(yè)及運(yùn)輸機(jī)械化程度到80％～90％；役備逐年下降，將近一半為機(jī)械動(dòng)力所替代：農(nóng)業(yè)人口、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力占總?cè)丝诘谋戎剌^小，約為20％～30％；農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率高，農(nóng)畜產(chǎn)品高；基本形成區(qū)域化、專(zhuān)業(yè)化種植和經(jīng)營(yíng)。(2)基本農(nóng)業(yè)機(jī)械化特征為：各種農(nóng)機(jī)動(dòng)力不斷增氏，特別是拖拉機(jī)及配套機(jī)具聯(lián)合收割機(jī)，基本上趨于飽和；役畜進(jìn)一步減少，變?yōu)槭秤靡簦竽翗I(yè)在農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)值中的比例逐步增長(zhǎng)；配套農(nóng)機(jī)具品種繁多，機(jī)械作業(yè)項(xiàng)目迅速增加，除難度較大的作業(yè)項(xiàng)目外，都基本上實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)；與農(nóng)藝的結(jié)合更加密切和廣泛，相互適應(yīng)，協(xié)調(diào)發(fā)展。(3)全面農(nóng)業(yè)機(jī)械化特征有：農(nóng)機(jī)農(nóng)藝進(jìn)一步結(jié)合，新的作業(yè)項(xiàng)目不斷出現(xiàn)，如棉花、蔬菜和水果等較難作業(yè)項(xiàng)目也實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)，作業(yè)機(jī)具幅寬也增加，工作速度快，作業(yè)效率高；農(nóng)業(yè)機(jī)械趨于自動(dòng)化，液壓傳動(dòng)技術(shù)、電子技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種農(nóng)業(yè)機(jī)械，許多機(jī)械如播種機(jī)、榷保噴霧機(jī)，施肥機(jī)等與微電腦結(jié)合，自動(dòng)控制、無(wú)人操縱的農(nóng)業(yè)機(jī)械也已出現(xiàn)；設(shè)施農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)工廠化已逐步實(shí)現(xiàn)；農(nóng)業(yè)資源配置更加合理；新能源的開(kāi)發(fā)利用受到重視，提倡無(wú)機(jī)農(nóng)業(yè)，如節(jié)約油耗，少耕免耕，太陽(yáng)能、風(fēng)能，地?zé)岬睦?，用農(nóng)業(yè)廢物開(kāi)發(fā)沼氣等。當(dāng)然，由于各國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程的道路不同，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的推進(jìn)進(jìn)程不同，各國(guó)不一定都表現(xiàn)出明顯的農(nóng)機(jī)化三階段。2虛實(shí)并存理論2.1虛實(shí)并存理論的原理與應(yīng)用虛實(shí)并存耕作是農(nóng)學(xué)中土壤耕作和農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)科交叉，農(nóng)機(jī)農(nóng)藝相結(jié)合的機(jī)械化耕作技術(shù)，是一種全新的耕作方式。虛實(shí)并存耕作是指土壤耕作機(jī)具作業(yè)時(shí)，根據(jù)農(nóng)藝的需要在拖拉機(jī)牽引耕具動(dòng)土作業(yè)時(shí)，耕具之間留有朱耕的空白地面。也就是在耕地后耕層中有縱向耕和不耕土壤同時(shí)存在。也稱(chēng)局部耕作，或非全面耕作，屬于少耕范疇。在全國(guó)各地的試驗(yàn)示范推廣中都取得了很好的效果。虛實(shí)并存耕作是以虛實(shí)并存效應(yīng)為核心，按照不同地域的風(fēng)土條件，在不同部位、深度、間隔，以及不同作物、不同時(shí)期采用配套機(jī)具進(jìn)行的土壤基本耕作作業(yè)。它可以與覆蓋，淺翻、旋耕、耙茬等表土作業(yè)相結(jié)合，進(jìn)行復(fù)式作業(yè)；可以帶苗作業(yè)，減緩農(nóng)時(shí)季節(jié)緊張期；也可與播種、收獲等其他農(nóng)業(yè)措施相結(jié)合，耕種結(jié)合、耕管結(jié)合、耕收結(jié)合，形成一整套納入耕作制度中的、建立在試驗(yàn)示范基礎(chǔ)上的、可初步定量指導(dǎo)生產(chǎn)的土壤機(jī)械化耕作技術(shù)體系。經(jīng)過(guò)對(duì)土壤水肥氣熱、作物生理生態(tài)、微生物區(qū)系，技術(shù)經(jīng)濟(jì)，以及近地小氣候和耕作農(nóng)田環(huán)境進(jìn)行的連續(xù)測(cè)試而積累的系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析，并在十余省區(qū)，百余縣市和國(guó)外歐、亞、非、澳數(shù)國(guó)的試驗(yàn)驗(yàn)證，揭示了當(dāng)耕作的琉松土壤(虛，好氣環(huán)境)與朱擾動(dòng)的緊實(shí)土壤(實(shí)，嫌氣環(huán)境)，孔隙度差值達(dá)到一定量，并以一定距離(間隔)和深度同時(shí)并列存在予同一耕層中，就會(huì)改變二者土壤水、熱、養(yǎng)分通常的上、下垂直運(yùn)移規(guī)律，出現(xiàn)側(cè)向的水平運(yùn)移。從而改變其分布狀況，創(chuàng)造出一種同時(shí)存在水庫(kù)、熱庫(kù)、肥庫(kù)三種土壤狀態(tài)獨(dú)特的耕層土壤環(huán)境，促使生活在其中的微生物和作物根系產(chǎn)生一系列生理、生態(tài)變化。在提高作物產(chǎn)量的同時(shí)，可在實(shí)部提高腐殖質(zhì)相對(duì)含量，培肥土壤，在耕作范疇內(nèi)達(dá)到用養(yǎng)結(jié)合，被稱(chēng)之為“虛實(shí)并存效應(yīng)”，是人工創(chuàng)造的農(nóng)田土壤環(huán)境。試驗(yàn)研究表明，它是節(jié)能改土型、節(jié)水型、節(jié)本增效型、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效型耕作具備多功能，適應(yīng)大田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)用技術(shù)，是一種全新的耕作方式。但是能量守恒，物質(zhì)不滅定律決定了，單靠物理手段提高作物產(chǎn)量是在土地中掠奪資源，是行不通的。多年來(lái)，明顯的可以看出土壤肥力一F降。甚至有完全依靠自然肥力維持生產(chǎn)，啃地力“老本”的“竭澤而漁”的方法。黑龍江省二十世紀(jì)九十年代曾集農(nóng)學(xué)、土壤、耕作、水利、農(nóng)機(jī)、生態(tài)六學(xué)會(huì)之專(zhuān)家多年經(jīng)驗(yàn)與研討提出，全省1.3億畝耕地，每年只有14.8％產(chǎn)出投入比平衡；40.4％投少產(chǎn)多，肥力下降，34.8％投入極少，10％只取不投。也就是有85.2％耕地入不敷出，越種越瘦。1986年全省從土壤中帶走的氮、磷養(yǎng)分，加上水土流失的總量為21.6億畝和13億畝，歸還率只有53.9％和5l％。有機(jī)質(zhì)和鉀歸還率只有50％和10％。這在北方早地具有一定的代表性。投入不足只是土壤退化作用的一個(gè)方面，實(shí)際上土壤方面包括了物理、化學(xué)、生物三個(gè)方面。土壤物理方面：地面板結(jié)、結(jié)構(gòu)惡化、硬結(jié)、風(fēng)蝕、沙化；化學(xué)土壤方面：酸化、鹽堿化，有機(jī)質(zhì)減少、化學(xué)污染；生物方面：肥力衰退、動(dòng)植物微生物區(qū)系數(shù)量減少、活性減退。解決土壤褪化是指土壤用養(yǎng)結(jié)合，永續(xù)利用，關(guān)系到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能夠保持后勁，保持持續(xù)發(fā)展的百年、萬(wàn)年大計(jì)。虛實(shí)并存耕作一方面消滅和減少地表徑流，使雨水保留在農(nóng)田中，防止除草劑和化肥因徑流進(jìn)入地面水體而污染江河湖泊；另一方面由于虛部只占耕地的1／3～1／4，且滲透能力比實(shí)部增加40％以上，因此改變雨水滲入土壤中全面淋洗耕層，將活動(dòng)性強(qiáng)的污染物溶解于水中帶地下水的方式，成為只淋溶1／3～l／4局部土壤。大大減少了攜帶的可溶性污染物。另外由于從全面緩慢滲入變成集中水量單點(diǎn)滲入，加快了滲透速度，減少了淋洗溶解化肥、農(nóng)藥的時(shí)間，從而也減輕了污染。這樣就保護(hù)了地面和地下水源，改善了生態(tài)環(huán)境。美國(guó)土壤學(xué)家威廉·愛(ài)德化茲30年的研究也支持了虛實(shí)并存耕作課題組的這一觀點(diǎn)。2.2虛實(shí)并存理論國(guó)內(nèi)外發(fā)展當(dāng)前世界有三大耕作體系；前蘇聯(lián)著名土壤專(zhuān)家威廉斯，根據(jù)北方土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)理論，認(rèn)為土地要全面翻耕；1934年在美國(guó)暴發(fā)震驚世界的黑風(fēng)暴(dustbowl)，刮去了大量地表沃土，基于黑風(fēng)暴的教訓(xùn)，創(chuàng)立了免耕法；而我國(guó)具有數(shù)千年精耕細(xì)作的優(yōu)良傳統(tǒng)，也孕育并產(chǎn)生了虛實(shí)并存耕作的理論和方法。(1)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀耕作界研究耕作方法從應(yīng)用技術(shù)，配套機(jī)具三方面進(jìn)行。從應(yīng)用技術(shù)方面看，有“呂和三定三看耕作法”，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，看天、看地、看墑情定具體耕作法，起到保苗增產(chǎn)作用。還有水平溝種植法，溝壟種植法、山西大寨的“三深耕種法”。從配套機(jī)具方面看，黑龍江農(nóng)機(jī)研究所從傳統(tǒng)機(jī)具改進(jìn)中對(duì)鑿形鏟作了系統(tǒng)研究提山了深松鏟標(biāo)準(zhǔn)，研制了一系列深松機(jī)具。例如深松機(jī)I、Ⅱ、Ш型，83一整地機(jī)等。1972年黑龍江省農(nóng)機(jī)科技人員在分析了黑龍江省同有垅作幾個(gè)基本問(wèn)題的分析與探討研究國(guó)內(nèi)外各種耕法，提山了“三五耕法”，其中“三”是指淺翻深松，輪溝深松和深中耕；“五”是指保水，保土，保肥。保苗，保產(chǎn)。與克山縣第二良種物農(nóng)業(yè)科技人員提出的“立體耕法”合并成為深松耕法。1976年在《深松法耕法名詞解釋》中提出了“秋后壟溝施肥，可以隔壟深松壟溝使肥土相融，松后耢平成為兩壟一平臺(tái)，達(dá)到密植，增加綠色面積”，深松耕法的輪廓基本形成。黑龍江八一農(nóng)人和省農(nóng)機(jī)科研人員在省內(nèi)耕作效應(yīng)研究基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)提出了“大豆垅三藏培法”和“三深精播耕地法”，以及相應(yīng)的配套機(jī)具(楊方仁，梁恒錄。1988)。西北農(nóng)大、河托省農(nóng)機(jī)局也根據(jù)東北耕作研究結(jié)果，引進(jìn)機(jī)具改裝，提出了“渭北草原深松覆蓋技術(shù)”和“華北虛實(shí)并存耕作技術(shù)”，都取得了顯著的效果。(2)國(guó)外現(xiàn)狀從國(guó)外看，最早提山耕作學(xué)原理，從耕作效應(yīng)的理論與實(shí)踐來(lái)指導(dǎo)土壤機(jī)械耕作的是前蘇聯(lián)的±壤學(xué)和農(nóng)業(yè)生物學(xué)者威廉斯，在19世紀(jì)后期他提山的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)理論以及有結(jié)構(gòu)、無(wú)結(jié)構(gòu)土壤為核心的平翻耕作在世界上影響相當(dāng)廣泛。20世紀(jì)30年代美國(guó)等西方國(guó)家鑒于黑風(fēng)暴的教訓(xùn)，提出了免耕法，到20世紀(jì)70年代末形成了理論和技術(shù)體系，但美國(guó)和加拿大認(rèn)為免耕法與深松相結(jié)合是土壤的發(fā)展方向，1976年以來(lái)，美國(guó)、加拿大在我國(guó)的深松耕法的啟發(fā)下，試行了深松和免耕相結(jié)合的新耕法，前蘇聯(lián)也在20世紀(jì)70年代也開(kāi)始研究間隔深松。1988年7月和1991年7月在尼日利亞的伊巴丹舉行的國(guó)際土壤耕作研究組織(ISTRO)第十二、十八屆世界代表大會(huì)，中國(guó)代表被邀請(qǐng)參加，把虛實(shí)并存耕作介紹的國(guó)際耕作界，初次定為，得到充分肯定和廣泛贊譽(yù)。1993年4月11日在波蘭的盧布林參加ISTRO第14屆世界代表大會(huì)組織委員會(huì)，在哈薩克斯坦國(guó)際土壤耕作學(xué)術(shù)討論會(huì)上，虛實(shí)并存耕作再次被介紹、推廣。1994年7月中國(guó)代表去丹麥奧爾堡參加了ISTRO第13屆世界代表大會(huì)，主持了土壤耕作史專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第一次會(huì)議，并把虛實(shí)并存耕作改為spacingtillage。2.3虛實(shí)并存理論的研究意義正確的耕作方式是有史以來(lái)人類(lèi)一直在認(rèn)真探索的重大課題。土壤耕作是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中耕作、栽培、施肥三大支柱中最基本、最古老的一環(huán)。30年代，美蘇等高度發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家因相繼發(fā)生“黑色塵暴’，而極力提倡免耕。70年代末，美國(guó)政府稱(chēng)免耕法是美國(guó)對(duì)人類(lèi)的一大貢獻(xiàn)；加拿大、澳大利亞等國(guó)甚至立法取消鏵式犁，這些引起人們對(duì)鏵犁耕翻的深刻反思。應(yīng)不應(yīng)該取消翻耕?機(jī)械耕作在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用是什么?它對(duì)調(diào)節(jié)土壤的水肥氣熱，對(duì)作物和微生物的作用如何評(píng)價(jià)?對(duì)美國(guó)極力提倡的免拼法、前蘇聯(lián)威廉斯主張的平翻耕法的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)理論、以及我國(guó)五千年精耕細(xì)作的優(yōu)良傳統(tǒng)又如何評(píng)價(jià)?這些涉及到機(jī)械耕作中肥力轉(zhuǎn)化和增產(chǎn)理論機(jī)制的二個(gè)基礎(chǔ)理題，引起了廣泛重視和立項(xiàng)研究。自1975年以來(lái)，虛實(shí)并存耕作課題組對(duì)“深松耕法”增產(chǎn)理論和肥力轉(zhuǎn)化機(jī)制應(yīng)用理論研究的基礎(chǔ)上，又對(duì)古今中外的耕作理論和技術(shù)進(jìn)行了廣泛的調(diào)查研究，總結(jié)出了虛實(shí)并存耕作理論和技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年試驗(yàn)研究，取得了初步成效。我國(guó)正向現(xiàn)代化邁進(jìn)，對(duì)充分挖掘農(nóng)業(yè)增產(chǎn)潛力，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、防止土壤退化，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有重要現(xiàn)實(shí)意義；它深刻揭示了人、畜、機(jī)耕的耕作原理，是農(nóng)作學(xué)的基礎(chǔ)理論研究重要內(nèi)容之一?！疤搶?shí)并存”耕層結(jié)構(gòu)，虛部疏松的土壤結(jié)構(gòu)有利于水分和空氣進(jìn)入及養(yǎng)分的分解與釋放；實(shí)部是嫌氣環(huán)境，有利于土壤嫌氣微生物活動(dòng)，并能促進(jìn)腐殖質(zhì)的形成，達(dá)到保存土壤中養(yǎng)分的作用。這種耕層結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)了水、肥、氣、熱的貯供矛盾，提高了土壤肥力。同時(shí)，虛實(shí)耕層結(jié)構(gòu)在一定深度和距離內(nèi)孔隙度差值達(dá)10％以上時(shí)，能夠改土壤中水、肥、氣、熱的上，下垂直運(yùn)移為橫向運(yùn)移，改變分布狀況，調(diào)節(jié)了供需關(guān)系，從而創(chuàng)造出一種獨(dú)特的土壤環(huán)境，為農(nóng)作物的生氏創(chuàng)造良好條件。此項(xiàng)技術(shù)還具有土壤的用養(yǎng)結(jié)合，抗御旱澇，促進(jìn)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)，對(duì)今后旱作農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。我國(guó)農(nóng)業(yè)歷千年而地力不衰，從古至今養(yǎng)活這一方人口，為世界所矚目，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者國(guó)際著名人士美國(guó)的布勞格博士盛譽(yù)中國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)藝技術(shù)是世界上已知最驚人的成果之一。其科技精髓至今還沒(méi)有全面揭示，有機(jī)物還田的化學(xué)因素，豆科作物固氯與合理輪作使作物均衡吸收養(yǎng)分的生物因素是世界公認(rèn)的二方面原因，已經(jīng)對(duì)世界農(nóng)業(yè)產(chǎn)生了影響。精耕細(xì)作中的土壤耕作是物理因素，傳統(tǒng)觀念認(rèn)為機(jī)械耕作是力學(xué)手段，加工土壤，只用地，不能養(yǎng)地，沒(méi)有得至應(yīng)有的重視。我們的研究證實(shí)虛實(shí)產(chǎn)并存耕作是通過(guò)調(diào)節(jié)土壤空隙，控制耕層中好氣和嫌氣性生物學(xué)兩大過(guò)程，進(jìn)而減少消耗，相對(duì)培肥土壤。一方面從內(nèi)因上加強(qiáng)土壤體質(zhì)，保持地力不衰；另一方面抗蝕保土解決水土流失，從外因上加強(qiáng)土壤體格，保護(hù)土壤不受破壞。同時(shí)抗御洪澇早災(zāi)，減輕污染，保護(hù)地面和地下水源，補(bǔ)給地下水，改善耕地的生態(tài)環(huán)境。又可節(jié)省能源，鋼鐵消耗，減輕資源壓力。降低生產(chǎn)成本，投資少，而且一次投資可氏期重復(fù)使用，覆蓋面大，經(jīng)濟(jì)效益高。這些從內(nèi)因、外因、生態(tài)環(huán)境、資金投入和社會(huì)資源等多方面形成了良性循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)糧食高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)與培肥土壤并重。這樣從土壤耕作基礎(chǔ)上為農(nóng)業(yè)保持和增強(qiáng)了發(fā)展后勁——實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)。3振動(dòng)深松技術(shù)以及應(yīng)用3.1振動(dòng)深松意義我國(guó)有可耕地近14.2億畝，其中干旱、半干早以及濕潤(rùn)偏半干旱的面積占52.5％，傳統(tǒng)的鏵式犁翻耕存在著種種弊端：翻耕后的土壤表層過(guò)疏松，損失了人量的水分和養(yǎng)分；引起了有機(jī)質(zhì)流失：翻耕會(huì)混拌耕層中的有機(jī)質(zhì)，將表土層的有機(jī)質(zhì)翻入底層，從而導(dǎo)致這些有機(jī)質(zhì)不能在表面被轉(zhuǎn)化、吸收；造成草荒：連年翻耕導(dǎo)致整個(gè)耕層雜草叢生，頭一年翻地將草籽深埋地下，第二年在翻地時(shí)，就會(huì)將其翻上來(lái)，這樣翻來(lái)覆去數(shù)年，再加上耙耪整地，就使整個(gè)耕層充滿草籽，全層感染，于是草荒成了不治之癥；翻耕動(dòng)力消耗人，作業(yè)成本高；不僅壓實(shí)了土壤，更重要的是形成了堅(jiān)硬的犁底層。犁底層是當(dāng)今世界農(nóng)耕上的一大公害，由于土壤被壓實(shí)，使得土壤中得空隙減小，導(dǎo)致土壤的滲水性和透氣性降低，從而造成：下雨時(shí)，犁底層阻隔降水入滲而形成嚴(yán)重的水土流失或被侵蝕；干旱缺水時(shí)，犁底層阻隔下層土壤水上升供應(yīng)作物的生K所需；它還使土壤中的氣、交換不充分，不能充分供給氧氣希I排除、、等有害氣體，阻礙根系正常新陳代謝和其它的生理功能：影響土壤中起保養(yǎng)作用微生物的生存和繁衍，導(dǎo)致土壤肥力下降；另外由于犁底層的存在，作物根系不能穿扎通過(guò)，而只能在犁底層以上卷曲生長(zhǎng)。中國(guó)科學(xué)院地理研究所等單位，對(duì)我國(guó)犁底層的調(diào)查研究的結(jié)果表明：無(wú)論時(shí)在平原、丘陵，還是在小于坡耕地和梯田內(nèi)，都普遍存在犁底層：畜力耕作田地的犁底層一般山現(xiàn)在12～15cm深處，厚度約為6～8cm；拖拉機(jī)耕作作田地的犁底層，其深度約為20～30cm，厚度約為8～12cm。國(guó)外深松一種是心土深松，另一種是全面深松。如前蘇聯(lián)的馬爾采大無(wú)壁犁深松，還有德、法的全面深松機(jī)作業(yè)。中國(guó)土壤深松耕法起源于黑龍江省機(jī)械化耕作生產(chǎn)第一線，是在三角鏵犁的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。是一項(xiàng)利用配套機(jī)具擠壓和撬動(dòng)土壤加深耕層，但不翻轉(zhuǎn)土層，對(duì)土壤擾動(dòng)小，保持土壤原有層次的機(jī)械整地技術(shù)。其作業(yè)深度超過(guò)犁底層深度，能夠達(dá)到調(diào)節(jié)土壤三項(xiàng)比，減輕土壤侵蝕，增強(qiáng)土壤蓄水保墑、抗災(zāi)能力，最終能提高作物產(chǎn)量，屬少耕范疇。深松有助于增強(qiáng)土壤的通風(fēng)透氣性，要求松后地表平整，以利丁。后續(xù)播種作業(yè)或不損傷中耕作物的根系。包括全面深松和間隔深松。土壤的深松有以下的效果：打破土壤的犁底層，使土層疏松，土壤水分垂直移動(dòng)加快，空氣流通良好，有效地改善了土壤的物理性能；涵蓄天然降水，建立“土壤水庫(kù)”，達(dá)到蓄水保墑效果；增強(qiáng)土壤保水能力，提高水分的利用率。經(jīng)試驗(yàn)研究表明；深松前犁底層的密度為1.4～1.5，深松后可降至1.0～1.2，土壤容重降低約0.4，土壤的空襲度約增大25％。深松對(duì)容重的影響隨時(shí)間的變化而減弱，至第3年其影響已較小，這表明深松耕作應(yīng)3～4年進(jìn)行一次。采用振動(dòng)方式。使土壤耕作機(jī)具產(chǎn)生一定頻率的振動(dòng)，使土壤疏松，達(dá)到減少阻力的目的，這種方法己被許多研究者研究和證明，用類(lèi)似心土鏟的簡(jiǎn)單鋤鏟進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，使此機(jī)構(gòu)在控制的振幅和頻率下前后振動(dòng)。試驗(yàn)結(jié)果表明，振動(dòng)可以減少牽引阻力約10％～40％。進(jìn)行了利用振動(dòng)深松機(jī)打破犁底層的試驗(yàn)，通過(guò)田問(wèn)試驗(yàn)測(cè)試得出振動(dòng)深松機(jī)的最優(yōu)值：振幅36.5mm，頻率9.48HZ，機(jī)器前進(jìn)速度為2.2，達(dá)到減阻33％的效果，但增加動(dòng)力消耗24％。3.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析1979年以色列人Wolf.D和Luth.H.J率先提出了要設(shè)計(jì)一種要適合干旱、半干旱地區(qū)的、打破犁底層蓄水保肥透氣的振動(dòng)深松機(jī)械。1983年德國(guó)研制了第一臺(tái)振動(dòng)深松機(jī)，其工作原理是：①偏心振子使犁柄產(chǎn)生橫向振動(dòng)，以減少工作阻力。②偏心振子使犁產(chǎn)生上下振動(dòng)，以松動(dòng)犁尖上部士壤來(lái)減少犁的工作阻力。③偏心振子使鏟柄的連扳產(chǎn)生上下振動(dòng)，帶動(dòng)鏟尖橫向運(yùn)動(dòng)，使犁板前土壤松動(dòng)而積增大，減少犁的工作阻力。振動(dòng)式深松機(jī)可以解決深松工作阻力大，能源消耗大的問(wèn)題。該種機(jī)械由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)偏心振子使犁產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)頻率通常為540次／min，一般降阻20％～40％。日本在多功能振動(dòng)式深松機(jī)的研制方面做了大量工作，并取得顯著成績(jī)。第二次世界大戰(zhàn)后，日本最初用畜力拉深松犁，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的提高，改用拖拉機(jī)拉犁耕田，最大的深松犁有9個(gè)犁刀，深耕380mm，最大耕幅2440mm。1989年開(kāi)發(fā)推出新型振動(dòng)式深松機(jī)，該深松機(jī)具有松土效果好、牽引阻力小等優(yōu)點(diǎn)，不但適用于大田，而且適用于菜田、果園、煙草田，還可以收獲塊莖作物。如日本的等研制了與中型拖拉機(jī)(30～45kW)配套的四鏵振動(dòng)深松機(jī)，并于1993年進(jìn)行了試驗(yàn)，確定了最佳參數(shù)為：齒尖的振幅為50mm，振動(dòng)頻率為3.4Hz，振動(dòng)角為30°，其牽引力比剛性深松機(jī)減少40％，而功率僅增加2％左右。土耳其的Uzel公司生產(chǎn)E979型振動(dòng)深松機(jī)，其配套功率為40HP(29.4kW)，工作深度為60cm。除此之外，國(guó)外還有許多類(lèi)型的深松機(jī)，其主要區(qū)別在于深松鏟的工作曲面不同。為減少深松工作阻力，有些深松鏟前方還安裝有小圓刀。目前在中國(guó)從事振動(dòng)深松機(jī)械的研究和生產(chǎn)主要有以下幾個(gè)個(gè)單位：①黑龍江省水利科學(xué)院，其率先研制出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)振動(dòng)深松機(jī)；②河北省農(nóng)機(jī)修造站設(shè)計(jì)、由河北華勤機(jī)械股份有限公司制造的ISZ-60型振動(dòng)深松犁；③中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)與河北省農(nóng)機(jī)修造站合作研制的雙航震動(dòng)深松機(jī)，適于三北地區(qū)應(yīng)用；④由沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)研究設(shè)計(jì)的IZS一2型振動(dòng)深松機(jī)，該機(jī)適用于中耕作物行間作業(yè)，可解決由于耕深較大，導(dǎo)致橫向影響區(qū)較寬，損傷作物根系額問(wèn)題。3.3幾種新型振動(dòng)深松機(jī)及相關(guān)機(jī)型概況①1S-1型振動(dòng)深松機(jī)由河北省華勤機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)。該機(jī)是與免耕覆蓋播種機(jī)配套作業(yè)的一種新型振動(dòng)深松耕作機(jī)具。該機(jī)具有以下特點(diǎn)和作用：深松可打破K期翻耕形成的犁底層，有利于雨水的入滲與作物根系的發(fā)育，不打亂耕作層，能改善士壤的透水，透氣性和土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、操作方便。主要技術(shù)參數(shù)：配套動(dòng)力11一22kw拖拉機(jī)；整機(jī)質(zhì)量140kg；深松幅度50-60cm，工作深度≥25cm；作業(yè)效率0.13-0.40／h。②lSQ—350型全方位深松機(jī)由黑龍江省訥河市振興農(nóng)機(jī)制造廠生產(chǎn)。該機(jī)與55.1～58.8kw拖拉機(jī)配套使用，主要用于早作地區(qū)的深松作業(yè)，以打破犁底層，加深土壤耕作層，提高土壤蓄水保墑能力和抗?jié)撑艥衬芰?。該機(jī)由機(jī)架總成、梯形框架式深松器和限深輪等組成。主要技術(shù)參數(shù)：整機(jī)質(zhì)量440kg：工作幅度180cm；松土深度40-50cm：工作效率1.0-1.3／h；作業(yè)速度4.5-5.5km／h。③1SND型懸掛深松淺翻機(jī)由河北省保定農(nóng)業(yè)機(jī)械廠研制生產(chǎn)。該機(jī)可同時(shí)完成翻耕和深松作業(yè)，也可單獨(dú)完成耕翻或深松作業(yè)。采用獨(dú)特的雙層雙翼松土鏟，保證了中下層土壤的松土效果，有利于蓄水保墑。完成深松作業(yè)的同時(shí)，可將地表的秸稈淺翻于土壤中，有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，并為下一步整地質(zhì)量的提高創(chuàng)造了有利條件。主要技術(shù)參數(shù)：外形尺寸4300X2080X1500cm；配套動(dòng)力l18kw拖拉機(jī)；整機(jī)質(zhì)量800kg；工作幅寬210cm：松土深度35～45cm，小犁體耕深lO一15cm，相鄰鏟尖距70cm；工作速度8-10km／h。④1ZSS—400一5型振動(dòng)深松鼠道犁由黑龍江省紅興隆機(jī)械廠研制開(kāi)發(fā)，已通過(guò)省級(jí)鑒定，并投入批量生產(chǎn)。該機(jī)具有以下特點(diǎn)：(1)打破犁底層，并在底部形成鼠道，適于低洼及澇區(qū)滲水排澇作業(yè)，增大土壤透氣性；(2)對(duì)于干早地區(qū)，利于蓄水補(bǔ)墑，形成節(jié)水型“雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)”；(3)利于鹽堿地排鹽洗堿；(4)改善土壤環(huán)境，提高產(chǎn)量；(5)減小機(jī)具作業(yè)阻力10％～15％。主要技術(shù)參數(shù)：外形尺寸2020X3840×1510cm；配套動(dòng)力103-125kw拖拉機(jī)；整機(jī)質(zhì)量1700kg；松土寬度285—300cm；最大入土深度50cm；鼠道直徑11-12cm。⑤1SZ--140型多功能振動(dòng)深松機(jī)。由黑龍江省訥河農(nóng)業(yè)機(jī)械廠生產(chǎn)，已予2002年通過(guò)國(guó)家鑒定，并獲國(guó)家專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)：ZL0021063.1)。該機(jī)采用齒輪傳動(dòng)，體積小、質(zhì)量小、振幅小、振動(dòng)力大、深松效果好。除進(jìn)行深松改土外，還可以進(jìn)行鼠洞排水施工切斷果樹(shù)根系和收獲馬鈴薯、甜菜、中藥材等多項(xiàng)作業(yè)，是旱作農(nóng)業(yè)充分利用降水建立土壤水庫(kù)的一種技術(shù)措施。使用該機(jī)可改良排水不良的低濕農(nóng)田，鹽堿地；可以打破多年來(lái)耕作的農(nóng)田所形成的犁底層，促使作物的根系發(fā)育；可使不適于旋耕的粘性土農(nóng)田土質(zhì)膨松。該機(jī)主要特點(diǎn)是：(1)采用動(dòng)力輸出軸帶動(dòng)振動(dòng)體，使機(jī)械性能得到充分發(fā)揮，可節(jié)省牽引力25％一30％。(2)安裝了減振系統(tǒng)，可減輕駕駛疲勞。(3)能使地表至地下35-50cm厚土層全部膨松，促進(jìn)作物根系發(fā)育。(4)拆裝方便，傳動(dòng)可靠(5)L形深松鏟制作簡(jiǎn)單、省料，可減少土壤阻力。主要技術(shù)參數(shù)：外形尺寸1550X1700X1420mm；配套動(dòng)力>40.4kw拖拉機(jī)；整機(jī)質(zhì)量360kg：作業(yè)行數(shù)2行；適應(yīng)行距120-170cm：耕深50cm：作業(yè)效率3.4～5.6／天。3.4小結(jié)1.農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展歷程的機(jī)械特點(diǎn)：古代的農(nóng)業(yè)機(jī)械，風(fēng)車(chē)、水車(chē)，水碾、谷粒清選扇車(chē)以及播種用的耬、牛、馬車(chē)等；耕整機(jī)、播種施肥機(jī)、中耕除草機(jī)，以及后來(lái)的動(dòng)力配套機(jī)械等相繼發(fā)明；以全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)<簡(jiǎn)稱(chēng)GPS)、地理信息系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)GIS)等為代表的高科技設(shè)備的農(nóng)業(yè)機(jī)械：2.先進(jìn)的農(nóng)業(yè)耕作方式要與農(nóng)業(yè)機(jī)械緊密聯(lián)系，先進(jìn)的農(nóng)業(yè)耕作方式主要包括保護(hù)性耕作、免耕、少耕；3.虛實(shí)并存效應(yīng)使土壤中的水肥氣熱得到合理循環(huán)的應(yīng)用，為此而配套的機(jī)械振動(dòng)深松機(jī)，國(guó)內(nèi)外對(duì)此研究不夠全面。4振動(dòng)深松機(jī)工作原理4.1振動(dòng)深松機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析圖4-1振動(dòng)深松部件運(yùn)動(dòng)原理圖圖4—1為振動(dòng)深松部件的工作原理圖，它是一個(gè)深松鏟安裝在連接板上其運(yùn)動(dòng)方程式為隨機(jī)架以屹為前進(jìn)速度的直線運(yùn)動(dòng)。4.1.1運(yùn)動(dòng)方程式取坐標(biāo)系如圖2-1，X軸方向與機(jī)器前進(jìn)方向一致，Y軸方向鉛直向上，a為從X軸正向起逆時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)角，H為耕深，則正切面與側(cè)切面交匯之A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程式為：(2-1)式中：a=wt，即曲柄轉(zhuǎn)角，w-曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，Vm-機(jī)器前進(jìn)的速度，R-曲柄半徑（1）鏟機(jī)速比令（2-2）把公式(2-1)代入2-2可得，(2-3)其中，λ一鏟機(jī)速比，即犁鏟A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)線速度與機(jī)組前進(jìn)速度之比。從式(2-3)可以看出，對(duì)犁鏟運(yùn)動(dòng)軌跡形狀發(fā)生影響不僅是犁鏟的幾何參數(shù)，而且運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的比值元也是一個(gè)重要影響因素，欲使犁鏟運(yùn)動(dòng)軌跡為有扣的躍幅擺線，則必須有λ>l。（2）犁鏟的速度和加速度把代入公式(2--1)并求導(dǎo)得(2-4)此時(shí)，犁鏟端點(diǎn)得絕對(duì)速度為(2-5)公式(2—5)說(shuō)明，犁鏟在工作過(guò)程中其加速度是不斷變化的，其中幾個(gè)特殊點(diǎn)(a=o，，a=，)的絕對(duì)速度分別為：由于曲柄以勻角速度∞轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)器以速度V。勻速前進(jìn)，故犁鏟端點(diǎn)A只有向心加速度，其值為（3）犁鏟進(jìn)距S(2-6)（4）切土行程L曲柄回轉(zhuǎn)一周鏟刃接觸朱耕土壤走過(guò)的行程，可按下式計(jì)算：(2-7)式中：al鏟刃開(kāi)始接觸朱耕土壤時(shí)的角度，a2鏟刃開(kāi)始離開(kāi)朱耕土壤時(shí)的角度（5）犁溝的凸起高度h犁溝的凸起高度可按下列公式近似(2-8)鏟刃切削角如圖2-2所示以外磨刃正切面截面為例來(lái)考慮，各角度的名稱(chēng)定義如下：有速度合成四邊形：（2-9）則動(dòng)態(tài)切削角為:(2-10)圖4—2鏟刃切削角名稱(chēng)一靜態(tài)切蚋始，它是正切刃上某點(diǎn)靜軌述(四月軌跡)切線與正切面內(nèi)端面之央角；-動(dòng)態(tài)切削角，它是正切刃上某點(diǎn)動(dòng)軌跡切線與正切面內(nèi)端面的夾角i一刃角，他足崩刃面與iE切面內(nèi)端面之夾角一靜態(tài)睞角，它足靜軌透切線與外刃角之問(wèn)的失始一動(dòng)態(tài)隙角，它足動(dòng)軌跡與外刃面之問(wèn)的夾角一運(yùn)頓隙角，它足動(dòng)靜軌跡之間的夾角一正切面安裝角，它是過(guò)該械面刃仁I的極徑與正切面內(nèi)端面之間的興角（7）牽引力之比(2-11)式中Dv一振動(dòng)牽引力Do一不振動(dòng)牽引力（8）總功率比(2-12)式中Np--激振功凈功率比P。（2-13）式中No一無(wú)負(fù)荷時(shí)激振功率（9）膨松度M（2-14）式中：H一耕深h一膨起高度4.2振動(dòng)深松部件的受力分析4.2.1不振動(dòng)條件下的犁鏟受力分析為了分析方便，將犁鏟分為三部分考慮，即鏟刃、鏟面和鏟柄。（1）鏟刃的受力分析鏟刃在工作的過(guò)程中受到土壤的阻力。這種阻力是土壤強(qiáng)度破壞時(shí)的反力。鏟刃切入朱耕土體，對(duì)土體施加壓力，土體變形，內(nèi)應(yīng)力增加。鏟刃單位面積上的阻力為土破壞時(shí)土的極限反力。目前對(duì)鏟刃阻力的分析還比較少，本文借助地基承載力的計(jì)算方法來(lái)分析，同時(shí)借鑒裝載機(jī)鏟斗的受力分析方法。圖4-3為鏟刃切入土體時(shí)土的破壞型式。圖4-3鏟刃切入土壤時(shí)土壤的破壞模從圖可見(jiàn)，土的剪切破壞是局部剪切破壞，為計(jì)算上的方便，假設(shè)為整體剪切破壞，在計(jì)算黏性土黏聚力時(shí)，仍按局部剪切破壞計(jì)算。先分析非粘性土的情況并假定：（2）土體為均勻的剛塑性體（3）鏟刃切入土體后，土體形成剪切破壞，其塑性區(qū)分為朗旨(RankiIle)主動(dòng)區(qū)I，輻射剪切區(qū)Il和朗肯被動(dòng)區(qū)III三部分，見(jiàn)圖2-3。相應(yīng)的土體移動(dòng)邊界則有直線AC，對(duì)數(shù)螺旋曲線CD和直線DE組成。CD(加弧)的方程為：（2-15）式中:r-極徑，由A點(diǎn)至CD曲線上的連線一極角，極徑與AC線的夾角一土壤的內(nèi)摩擦力先考慮土自重引起的鏟刃口阻力取分離體ACDG為分析對(duì)象，(見(jiàn)圖2-3)，其上作用著下列諸力：a)CD面上的被動(dòng)土壓力P1。由于滑動(dòng)區(qū)Ш較小，認(rèn)為GD面上的壓力均布，等于GD面上G點(diǎn)處的自重應(yīng)力，則P。作用在GD中點(diǎn)處（2-16）由圖可知圖4-4鏟刃切入土體時(shí)阻力式中，a一鏟刃厚度b一鏟刃寬度s一耕深（2-17）b)土體的自重較小，可略去c)AC面上的反力，與作用點(diǎn)法向線成角，根據(jù)對(duì)數(shù)螺旋曲線的性質(zhì)，它的作剛線通過(guò)中心A點(diǎn)，因此對(duì)A點(diǎn)的距為零。備力對(duì)A點(diǎn)取距，并令其等于零，可得AC面上的被動(dòng)土壓力P2，與AC面的法線成角。（2-18）現(xiàn)在分析粘性土耕作時(shí)鏟刃受到的阻力：黏性土切入阻力與非黏性土阻力的差別僅在于粘聚力引起的阻力。在分析桔聚力引起的阻力之前先假定土壤具有黏聚力C，其它條件按非粘性土耕作阻力分析條件。鏟刃由黏聚力引起的阻力分析模型見(jiàn)圖4-5。對(duì)于枯性土壤，鏟刃前土體破壞為局部剪切破壞，沒(méi)有明顯的朗旨被動(dòng)區(qū)出現(xiàn)，僅有輻射推動(dòng)區(qū)與朗肯主動(dòng)區(qū)。因此CD面上具有枯聚力Fc。圖4--5黏聚力引起的阻力分析模型在對(duì)說(shuō)螺旋曲線DC上取一單元?dú)W度ds來(lái)研究，則可將作用在單位長(zhǎng)度的黏聚力分解為徑向分量和徑向垂直分量，徑向分量的作用線通過(guò)A點(diǎn)，其對(duì)A點(diǎn)的力矩為零。與徑向垂直的分量對(duì)中心點(diǎn)A的力矩為：因此對(duì)說(shuō)螺旋曲線CD土由黏聚力對(duì)中心A點(diǎn)所產(chǎn)生的總力矩為所以（2-19）黏性土鏟刃阻力應(yīng)為非粘性土阻力與的和，即4.2.2鏟面的受力分析（1）鏟面的受力分析圖4—6鏟面的受力模型鏟面的受力模型見(jiàn)圖4-6，工作時(shí)，機(jī)具以速度前進(jìn)，與水平面成a的斜面AB相當(dāng)于一個(gè)單位楔在工作。土壤對(duì)其作用力N垂直于AB面，近似作用于AB的中點(diǎn)，行進(jìn)中除阻力N外，尚有一個(gè)沿AB面指向后方摩擦力F，力N與F合成阻力R。阻力R可以分解為一個(gè)垂直分力和一個(gè)水平分力。垂直分力是工作時(shí)工作部件抬起耕層土壤，起到松動(dòng)耕層的有用工作阻力，與此同時(shí)產(chǎn)生的水平分力Rx為工作時(shí)牽引力的一個(gè)組成部分。從圖2-5可以看出，工作阻力曲。而作用力的大小隨耕地的土質(zhì)、含誰(shuí)量以及前茬作物的種類(lèi)不同而變化，而保證Rz一定的情況下，角越大，牽引阻力越小，切由關(guān)系式一深松部件的其士角；B一合力作用角；一士壤與工作部件的摩擦角b)鏟柄的受力分析。由鏟柄的截面形狀，可將其視為雙面楔。它的受力分析如下圖：圖4-7鏟柄的受力模型總阻力(-楔面上正壓力產(chǎn)生的阻力；-楔面上1剪力產(chǎn)生的阻力分力；-側(cè)面上的剪力產(chǎn)生的阻力分量）(a-楔角-滑動(dòng)摩擦系數(shù)N一楔面上的壓力NI一側(cè)面上的壓力)由于正壓力是士壤抵抗變形產(chǎn)生的力，其大小難以確定，那么有(Kl一土壤抵抗變形單位阻力；K2一土壤對(duì)于楔子側(cè)面的單位壓應(yīng)力：Fl一楔面面積；F2一楔子側(cè)面面積)。K2與Kl有所布同，其不同之處在于犁并布運(yùn)動(dòng)KI為零而K2不變。K2反應(yīng)d15-。壤彈性恢復(fù)特性。所以4.3振動(dòng)條件下犁鏟的受力分析我們知道，當(dāng)土體中某點(diǎn)任意方向的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，該點(diǎn)即處于極限平衡狀態(tài)，若優(yōu)。士體產(chǎn)生破壞。土體的剪切破壞與士的物理性質(zhì)、原始應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。如土體為自重應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，土剪切破壞的應(yīng)力與土層的厚度成正比，服從摩爾一庫(kù)侖準(zhǔn)則。而振動(dòng)深松作業(yè)正是利用了土體垂直方向的破壞強(qiáng)度小于加載破壞強(qiáng)度的特點(diǎn)。在振動(dòng)條件下犁鏟的運(yùn)動(dòng)可分解為水平和鉛垂兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。IggenmUller用較直觀的力學(xué)分析方法，描述了垂直于切削方向的振動(dòng)犁的減阻過(guò)程?，F(xiàn)通過(guò)應(yīng)力分析的方法來(lái)說(shuō)明振動(dòng)減阻的原因。犁鏟工作狀態(tài)見(jiàn)下圖圖4-8犁體的受力分析在犁鏟前部A點(diǎn)取一單元體加以研究。為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，這里只考慮平面問(wèn)題。設(shè)作用在該單元體上的大、小主應(yīng)力分別為和，在單元體內(nèi)與主應(yīng)力作用面成的nm平面上有正應(yīng)力。和剪應(yīng)力。為建立，與，之間的關(guān)系，取楔行脫離體abc。根據(jù)楔體靜力平衡條件可得：聯(lián)立求解以上方程得mn平面上的應(yīng)力為：按材料力學(xué)公式，微分單元上大，小應(yīng)力值與X--Z坐標(biāo)上和之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系為：其中一土破壞時(shí)最大主應(yīng)力一土破壞時(shí)雖小主應(yīng)力結(jié)合庫(kù)侖抗剪強(qiáng)度定律：(-的抗剪強(qiáng)度)圖4-9土體垂直與水平加載破壞摩爾圖1)白重應(yīng)力摩爾圖2)垂直加載摩爾圖3)水平加載摩爾圖c一土的粘聚力。一剪切面上的法向應(yīng)力一±的內(nèi)摩擦角可得到圖4一9所示的土體加載破壞摩爾圖。圖中為土自重所產(chǎn)生的垂直應(yīng)力，為土自重產(chǎn)生的水品應(yīng)力。(r一土的容重；Z土層厚度；一土側(cè)向壓力系數(shù)；一般情況下Ko<l，所以。4-10鏟柄的滑切作用當(dāng)水平加載時(shí)，土破壞時(shí)的壓力重最小主應(yīng)力正是土的自重垂直應(yīng)力力；當(dāng)垂直加載時(shí)，由于土體在水平方向部受約束，應(yīng)力不能增加，而垂直應(yīng)力增加使土體剪切破壞，土體最小主應(yīng)力。正是土自重水平應(yīng)力從圖中可知，這時(shí)的遠(yuǎn)小于。由此可見(jiàn)，振動(dòng)鏟刃作業(yè)使土體破壞所加的載荷，遠(yuǎn)小于不振動(dòng)正常作業(yè)。即振動(dòng)作業(yè)阻力小于不振動(dòng)作業(yè)阻力。由于鏟柄在工作過(guò)程中既有垂直運(yùn)動(dòng)，又有水平運(yùn)動(dòng)。從鏟柄的端面土4-10可以看山，振動(dòng)使鏟柄對(duì)土壤具有?；凶饔??；凶饔玫慕Y(jié)果使實(shí)際的刃角比實(shí)物的角小。從而使?fàn)恳枇档汀?總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.1總體設(shè)計(jì)振動(dòng)深松機(jī)的構(gòu)成主要有以下幾個(gè)部分組成：翻滾輪、動(dòng)力連接裝置、振動(dòng)結(jié)構(gòu)、深松鏟，以及其它連接裝置，其中最為核心的部分是振動(dòng)結(jié)構(gòu)和深松鏟。圖5-l振動(dòng)深松機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1減速箱2減速器前撐3翻滾輪刀片4深松鏟5深松鏟連接板6減速器后撐7扶手夾板8扶手套9扶手桿5.2深松鏟的設(shè)計(jì)深松鏟是深松機(jī)的工作部件，有鏟頭和鏟柱兩部分組成。因常在堅(jiān)硬的土壤中工作，故應(yīng)具有較強(qiáng)的松碎土壤的能力，還要有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性能。為適應(yīng)不同的作業(yè)要求，鏟頭的形式有很多種?？煞譃閮深?lèi)，一類(lèi)是鏟頭與鏟柱寬度相近，如平脊(或圓脊)鑿型鏟、雙頭鑿型鏟、鑿柄鏟等；二是鏟頭的寬度大于鏟柱寬度，如鴨掌鏟、雙翼鏟、箭形鏟等。5.2.1鑿形鏟又稱(chēng)平板鏟，其碎土性能好，工作阻力小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高，制作方便，既適合于全面深松，也適于行間深松和種床深松，是應(yīng)用最為廣泛的一種深松鏟。鑿形鏟是利用楔子原理碎土的，工作中土壤受鏟面的擠壓，當(dāng)擠壓力大于土壤的剪切強(qiáng)度時(shí)便產(chǎn)生剪切破壞。試驗(yàn)表明，碎土效果和牽引力與鑿形鏟的入土角口大小直接有關(guān)，牽引阻力將隨著角的增大而增加。當(dāng)角超過(guò)400后，牽引阻力急劇增加，所以深松鏟的角一般都小于250。新型鏟的寬度應(yīng)不超過(guò)50mm，否則，將增加阻力，但由于其幅度很小，松土范圍不大，故能適用于壟幫深松作業(yè)，不易傷根、壓苗。圖5-2深松鏟尖的設(shè)計(jì)5.3深松鏟柄的設(shè)計(jì)圖5-3深松鏟的設(shè)計(jì)深松鏟的鏟柄如上圖所示，常用的鏟柱多為矩形斷面，鏟頭用螺釘固定于其下端。入土部分的前面制成尖菱形，有碎圖和減小阻力的作用。有些鏟柱采朋薄殼特征，其優(yōu)點(diǎn)是鋼的用量少，抗扭和抗彎的能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦變形難以校正，所以連接部位應(yīng)設(shè)有安全裝置(如安全螺栓、安全銷(xiāo)等)。深松鏟頭是深松機(jī)構(gòu)的主要工作部件之一，因其常在堅(jiān)硬土壤中工作，故設(shè)計(jì)出的深松鏟頭不僅要有較強(qiáng)的松碎土壤能力，還要有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性能。一般的深松鏟采用65錳鋼或45鋼均可，A5鋼也行。并且深松鏟的刃部應(yīng)進(jìn)行熱處理，淬火區(qū)寬