深松鏟式深松、鋪管、施肥一體化設備設計,農業機械化論文深松是用深松鏟或鑿形犁等松土農具不翻轉土層而疏松土壤的一種深耕方式方法。深松整地是土壤耕作的重要內容之一，也是農業生產經過中經常采用的增產技術，能為作物的播種發芽、生長發育提供良好的土壤環境。滲灌技術因具有節水、可實現定量實時施肥等優點，深受農民歡迎。例如，在玉米種植中采用地下滲灌技術，通過人工控制水源，可隨時知足玉米各生育階段對水肥的需求，具有顯著的節水、節肥、省工、增產等特點;但人工鋪設滲灌管勞動強度大，鋪設深度難以保證。現有鋪設滲灌管的鋪管機的作業方式都是首先在地表挖出一條管溝，然后鋪管，最后覆土鎮壓。這類鋪管機存在眾多缺點，如能耗大、構造復雜及對土壤擾動大等。應用化肥深施技術，能夠減少化肥的損失，提高化肥利用率，提高作物產量，減少化肥對環境的污染。資料顯示:碳酸氫銨表施5天后，氮素損失13．8%;深施入土7cm，5天后氮素僅損失0．88%。中國農業科學院土壤肥料研究所試驗表示清楚:碳酸氫銨、尿素深施到地表下面6～10cm的土層中，比外表撒施氮肥當季利用率由27%、37%分別提高到58%、50%，深施比表施利用率相對提高15%和35%。化肥深施可促使根系向下扎，擴大根系生長量，加強作物吸收水分、養分的能力，顯著提高作物產量。化肥深施不僅提高了化肥利用率，減少了揮發和流失滲漏，而且能夠大大地減少對生態環境的污染。為此，課題組結合深松、滲灌、施肥的技術要求，設計了一種深松鏟式深松、鋪管、施肥一體化設備。1整機設計方案根據機械化保衛性耕作的技術要求，實現少動土、機具少進地和復式作業，機具設計為一次進地完成深松、鋪管、施肥作業的形式。考慮到滲灌管鋪設要求及動力配置，采用全層土壤間隔深松方式，即工作部件采用一定間隔橫向布置。作業時，兩深松鏟間深層的前行使兩鏟間土壤得到了部分松動，構成實虛并存的土壤構造。虛部土壤由板結型變為疏松型，增加透氣、透水性能，有利于微生物活動;實部土壤透氣性差，有利于土壤腐殖化。深松鏟上通過連接固定塊焊接有鋪設滲灌管的導管圓管，導管圓管上有用來固定施肥鏟的固定板，三者結合構成本文自主設計的深松、鋪管、施肥一體鏟，鋪管深度與施肥深度可調。深松鏟尖采用鑿形深松鏟尖，阻力小，不打亂耕作層，不毀壞土壤團粒構造，有利于農作物的根系發育。鑿形鏟的寬度很窄，它利用鏟尖對土壤作用經過中產生的扇形松土區來保證松土寬度，對土壤的攪動比擬少。2整機介紹深松、深鋪滲灌管、施肥復合作業機主要包括機架、深松部分、鋪管部分和施肥部分，把這些部分根據設計的工作原理組合在一起，就構成了本文設計的機具，如此圖1所示。根據不同的動力配套，每次作業能夠完成的幅寬不一樣，鋪管行數也不一樣。根據不同的農業作業要求，可以以把施肥部分拆卸，單獨完成深松、鋪管作業。根據空間分布，本設計采用了前面兩行分布在兩側、后面一行在中間的方式。實際應用時，根據行數、管間距、空間分布狀況等，可合理選擇裝配位置，裝配后應保證各部件運動不發生干預，動力分布合理。3工作原理本設備主要由4部分組成，包括機架、土壤深松設備、鋪管機構和施肥機構。在深松的同時把滲灌管鋪到犁底層，同時完成一定深度的施肥作業。詳細工作經過如下:在深松鏟上加裝引導滲灌管的導管圓管，在機架上加裝支撐滲灌管管盤的管盤支架;管盤支架用U型螺栓固定在機架上，固定位置可調，管盤安裝在管盤支架的管盤軸上，管盤軸上有限位孔，保證管盤不軸向移動。深松鏟入土前把滲灌管從固定在深松鏟上的導管圓管中穿出來，深松鏟入土前需要用手拉住或者把滲灌管固定，待入土鋪設一定長度后因土壤阻力而放開。在拖拉機牽引下深松鏟向前運動，滲灌管管盤在管盤支架的管盤軸上隨動旋轉，滲灌管源源不斷地鋪設到犁底層。施肥箱安裝在機架上的施肥箱支架上，高度要保證排肥通暢。地輪驅動部分用U型螺栓固定在機架上，通過錐齒輪傳動把地輪的動力傳遞到中間傳動軸，再通過中間傳動軸上的鏈輪、鏈條傳動，把動力傳遞到施肥箱動力輸入軸，帶動排肥器轉動。施肥鏟采用上部中空、下部帶有鏟尖的圓管，施肥鏟上設有固定板，固定板上有固定孔，用螺栓與導管圓管上的固定板連接固定，通過選用不同的固定孔能夠調節施肥深度。4主要部件設計該設備的主體部分包括機架﹑深松機構﹑施肥機構﹑鋪管機構及地輪傳動部分等。各部分的設計要知足使用性能要求，保證安全可靠，機架要有足夠的剛度和強度，地輪傳動要平穩、連續等。機架截面形狀選擇多數機架常用的空心矩形截面，綜合剛性好。機架壁厚的選擇取決于剛度、強度、材料和尺寸等因素，在知足要求的情況下盡量選擇最小壁厚，以減輕零件質量。4．1機架的設計機架必須保證足夠的剛度和強度，通過布置肋板能夠提高機架的剛度和強度，使機架盡可能質量輕、成本低。機架的構造設計要合理，以便于其它零部件的安裝、調整與修理，并具有良好的抗震性和公益性。機架截面形狀選擇常用的空心矩形截面，具有良好的綜合剛性。機架壁厚的選擇取決于其強度、剛度、材料和尺寸等，在知足要求的條件下盡量選擇最小壁厚，以減輕質量。4．2深松機構的設計深松機構包括限位塊、深松鏟柄及深松鏟尖等。根據前期滲灌管水分滲漏分布情況實驗結果可知:滲灌管鋪設深度在35～40cm之間時，能夠知足作物生長的水肥需要;工作時，犁架離地面距離15cm左右為宜。為知足以上要求，并使鋪管深度具有一定調節范圍，參考中國機械行業標準JB/T9788－1999。深松鏟柄設計如此圖2所示。圖2中，深松鏟長度700cm，寬度60cm，厚度25cm，鏟柄上有6個調節限位孔，開棱總高度420mm，曲率半徑284mm，深松鏟柄采用65錳鋼制造，技術條件參照JB/T9788－1999來執行。深松鏟尖選用JB/T9788－1999標準鑿形深松鏟。4．3鋪管機構的設計鋪管機構總體上分為管盤支架和鋪管導管兩部分。管盤支架主要是用來支撐管盤，保證管盤隨著鋪管的進行在管盤軸上旋轉，把滲灌管不斷地送入鋪管導管。為了把管盤支架固定在犁架上并使固定位置便于調節，管盤支架與犁架之間采用用U形螺栓固定。試驗表示清楚，管盤軸采用旋轉軸時，會使管盤旋轉受慣性影響(旋轉過快)，不能與鋪管進程保持一致;采用固定軸時由于受管盤自重的限制，管盤本身在軸上的旋轉能夠知足要求。根據簡化設計的原則，管盤支架設計示意圖如此圖3所示。鋪管導管用來把滲灌管導入地下進行鋪設，與深松鏟固定在一起，固定位置要知足鋪設深度，不影響深松設備的安裝等要求。導管采用無縫鋼管彎曲而成，導管內徑以保證滲灌管順利通過為宜，導管壁厚3mm，材料選用耐磨鋼材。4．4施肥機構的設計施肥機構主要包括地輪部分、施肥箱及施肥鏟。地輪傳動部分首先通過錐齒輪傳動把地輪的轉動換向后傳遞到靠近施肥箱的中間傳動軸，再通過鏈輪傳動把動力從中間傳動軸傳遞到施肥箱動力輸入軸;施肥箱選用帶調節手柄的施肥箱，通過調節手柄能夠調節施肥量，施肥箱固定在施肥箱支架上。排肥器選用外槽輪式排肥器，影響排肥量的工作參數主要是輪長L和轉速n。施肥鏟為上部中空，下部帶有鏟尖的圓管，施肥鏟上設有固定板，固定板上有固定孔，用螺栓與鋪管圓管上的固定板連接固定，通過選用不同的固定孔能夠調節施肥深度。把深松鏟、鋪管導管、施肥鏟連接在一起就組成了深松鋪管施肥鏟，能同時完成深松、鋪管、施肥。深松鋪管施肥鏟如此圖4所示。圖4中，連接固定塊要在保證連接可靠的同時不影響深松鏟的安裝，固定位置要保證通過調節深松鏟安裝孔的位置能使鋪管深度符合要求。5實驗數據分析樣機以3行深松、鋪管、施肥進行田間試驗，鋪管深度350mm，管間距80cm，動力為88．2kW拖拉機。試驗結果表示清楚:鋪管深度誤差在5%以內，管間距誤差小于6%;各行直線度好，鋪管精度高，施肥深度誤差小，施肥量精到準確，實現了深施肥及精量施肥;作業效率0．2～0．27hm2/h。6結論1)該設備主要合適大田與溫室作業，不留地頭，主要為鋪設滲灌管，稍加改造可以用于田間電纜的鋪設等。2)鋪設滲灌管時每次轉向前要人工剪斷管子，轉向后開場鋪管之前要先固定管子的一端，有待進一步改良。3)鋪管對行精度靠駕駛員水平決定。由于田間作業風沙大，駕駛員的駕駛水平及長時間枯燥乏味的跟蹤駕駛對開溝鋪管作業的直線度有很大影響。4)作業經過中，如拖拉機有翹頭現象，可在拖拉機前橫梁上或前輪上加適當配重。以下為參考文獻:［1］龔皓暉，王霜．仿生深松鏟構造設計與有限元分析［J］．農機化研究，2020，35(7):53－57．［2］何延東，劉剛．1S－5型深松整地機設計與試驗［J］．農機化研究，2020，35(2):146－149．［3］劉娟，由劍波．長效抗旱節水技術在玉米種植中的應用研究［J］．黑龍江水利科技，2020，