深松鏟式深松、鋪管、施肥一體化設(shè)備設(shè)計(jì),農(nóng)業(yè)機(jī)械化論文

深松鏟式深松、鋪管、施肥一體化設(shè)備設(shè)計(jì),農(nóng)業(yè)機(jī)械化論文深松是用深松鏟或鑿形犁等松土農(nóng)具不翻轉(zhuǎn)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(nèi)容之一，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)過中經(jīng)常采用的增產(chǎn)技術(shù)，能為作物的播種發(fā)芽、生長(zhǎng)發(fā)育提供良好的土壤環(huán)境。滲灌技術(shù)因具有節(jié)水、可實(shí)現(xiàn)定量實(shí)時(shí)施肥等優(yōu)點(diǎn)，深受農(nóng)民歡迎。例如，在玉米種植中采用地下滲灌技術(shù)，通過人工控制水源，可隨時(shí)知足玉米各生育階段對(duì)水肥的需求，具有顯著的節(jié)水、節(jié)肥、省工、增產(chǎn)等特點(diǎn);但人工鋪設(shè)滲灌管勞動(dòng)強(qiáng)度大，鋪設(shè)深度難以保證。現(xiàn)有鋪設(shè)滲灌管的鋪管機(jī)的作業(yè)方式都是首先在地表挖出一條管溝，然后鋪管，最后覆土鎮(zhèn)壓。這類鋪管機(jī)存在眾多缺點(diǎn)，如能耗大、構(gòu)造復(fù)雜及對(duì)土壤擾動(dòng)大等。應(yīng)用化肥深施技術(shù)，能夠減少化肥的損失，提高化肥利用率，提高作物產(chǎn)量，減少化肥對(duì)環(huán)境的污染。資料顯示:碳酸氫銨表施5天后，氮素?fù)p失13．8%;深施入土7cm，5天后氮素僅損失0．88%。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所試驗(yàn)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(dāng)季利用率由27%、37%分別提高到58%、50%，深施比表施利用率相對(duì)提高15%和35%?；噬钍┛纱偈垢迪蛳略瑪U(kuò)大根系生長(zhǎng)量，加強(qiáng)作物吸收水分、養(yǎng)分的能力，顯著提高作物產(chǎn)量?；噬钍┎粌H提高了化肥利用率，減少了揮發(fā)和流失滲漏，而且能夠大大地減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染。為此，課題組結(jié)合深松、滲灌、施肥的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)了一種深松鏟式深松、鋪管、施肥一體化設(shè)備。1整機(jī)設(shè)計(jì)方案根據(jù)機(jī)械化保衛(wèi)性耕作的技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)少動(dòng)土、機(jī)具少進(jìn)地和復(fù)式作業(yè)，機(jī)具設(shè)計(jì)為一次進(jìn)地完成深松、鋪管、施肥作業(yè)的形式?？紤]到滲灌管鋪設(shè)要求及動(dòng)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(yè)時(shí)，兩深松鏟間深層的前行使兩鏟間土壤得到了部分松動(dòng)，構(gòu)成實(shí)虛并存的土壤構(gòu)造。虛部土壤由板結(jié)型變?yōu)槭杷尚?，增加透氣、透水性能，有利于微生物活?dòng);實(shí)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(shè)滲灌管的導(dǎo)管圓管，導(dǎo)管圓管上有用來(lái)固定施肥鏟的固定板，三者結(jié)合構(gòu)成本文自主設(shè)計(jì)的深松、鋪管、施肥一體鏟，鋪管深度與施肥深度可調(diào)。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(tuán)粒構(gòu)造，有利于農(nóng)作物的根系發(fā)育。鑿形鏟的寬度很窄，它利用鏟尖對(duì)土壤作用經(jīng)過中產(chǎn)生的扇形松土區(qū)來(lái)保證松土寬度，對(duì)土壤的攪動(dòng)比擬少。2整機(jī)介紹深松、深鋪滲灌管、施肥復(fù)合作業(yè)機(jī)主要包括機(jī)架、深松部分、鋪管部分和施肥部分，把這些部分根據(jù)設(shè)計(jì)的工作原理組合在一起，就構(gòu)成了本文設(shè)計(jì)的機(jī)具，如此圖1所示。根據(jù)不同的動(dòng)力配套，每次作業(yè)能夠完成的幅寬不一樣，鋪管行數(shù)也不一樣。根據(jù)不同的農(nóng)業(yè)作業(yè)要求，可以以把施肥部分拆卸，單獨(dú)完成深松、鋪管作業(yè)。根據(jù)空間分布，本設(shè)計(jì)采用了前面兩行分布在兩側(cè)、后面一行在中間的方式。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，根據(jù)行數(shù)、管間距、空間分布狀況等，可合理選擇裝配位置，裝配后應(yīng)保證各部件運(yùn)動(dòng)不發(fā)生干預(yù)，動(dòng)力分布合理。3工作原理本設(shè)備主要由4部分組成，包括機(jī)架、土壤深松設(shè)備、鋪管機(jī)構(gòu)和施肥機(jī)構(gòu)。在深松的同時(shí)把滲灌管鋪到犁底層，同時(shí)完成一定深度的施肥作業(yè)。詳細(xì)工作經(jīng)過如下:在深松鏟上加裝引導(dǎo)滲灌管的導(dǎo)管圓管，在機(jī)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(jī)架上，固定位置可調(diào)，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(dòng)。深松鏟入土前把滲灌管從固定在深松鏟上的導(dǎo)管圓管中穿出來(lái)，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(shè)一定長(zhǎng)度后因土壤阻力而放開。在拖拉機(jī)牽引下深松鏟向前運(yùn)動(dòng)，滲灌管管盤在管盤支架的管盤軸上隨動(dòng)旋轉(zhuǎn)，滲灌管源源不斷地鋪設(shè)到犁底層。施肥箱安裝在機(jī)架上的施肥箱支架上，高度要保證排肥通暢。地輪驅(qū)動(dòng)部分用U型螺栓固定在機(jī)架上，通過錐齒輪傳動(dòng)把地輪的動(dòng)力傳遞到中間傳動(dòng)軸，再通過中間傳動(dòng)軸上的鏈輪、鏈條傳動(dòng)，把動(dòng)力傳遞到施肥箱動(dòng)力輸入軸，帶動(dòng)排肥器轉(zhuǎn)動(dòng)。施肥鏟采用上部中空、下部帶有鏟尖的圓管，施肥鏟上設(shè)有固定板，固定板上有固定孔，用螺栓與導(dǎo)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(diào)節(jié)施肥深度。4主要部件設(shè)計(jì)該設(shè)備的主體部分包括機(jī)架﹑深松機(jī)構(gòu)﹑施肥機(jī)構(gòu)﹑鋪管機(jī)構(gòu)及地輪傳動(dòng)部分等。各部分的設(shè)計(jì)要知足使用性能要求，保證安全可靠，機(jī)架要有足夠的剛度和強(qiáng)度，地輪傳動(dòng)要平穩(wěn)、連續(xù)等。機(jī)架截面形狀選擇多數(shù)機(jī)架常用的空心矩形截面，綜合剛性好。機(jī)架壁厚的選擇取決于剛度、強(qiáng)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(zhì)量。4．1機(jī)架的設(shè)計(jì)機(jī)架必須保證足夠的剛度和強(qiáng)度，通過布置肋板能夠提高機(jī)架的剛度和強(qiáng)度，使機(jī)架盡可能質(zhì)量輕、成本低。機(jī)架的構(gòu)造設(shè)計(jì)要合理，以便于其它零部件的安裝、調(diào)整與修理，并具有良好的抗震性和公益性。機(jī)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(jī)架壁厚的選擇取決于其強(qiáng)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(zhì)量。4．2深松機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)深松機(jī)構(gòu)包括限位塊、深松鏟柄及深松鏟尖等。根據(jù)前期滲灌管水分滲漏分布情況實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知:滲灌管鋪設(shè)深度在35～40cm之間時(shí)，能夠知足作物生長(zhǎng)的水肥需要;工作時(shí)，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(diào)節(jié)范圍，參考中國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T9788－1999。深松鏟柄設(shè)計(jì)如此圖2所示。圖2中，深松鏟長(zhǎng)度700cm，寬度60cm，厚度25cm，鏟柄上有6個(gè)調(diào)節(jié)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(shù)條件參照J(rèn)B/T9788－1999來(lái)執(zhí)行。深松鏟尖選用JB/T9788－1999標(biāo)準(zhǔn)鑿形深松鏟。4．3鋪管機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)鋪管機(jī)構(gòu)總體上分為管盤支架和鋪管導(dǎo)管兩部分。管盤支架主要是用來(lái)支撐管盤，保證管盤隨著鋪管的進(jìn)行在管盤軸上旋轉(zhuǎn)，把滲灌管不斷地送入鋪管導(dǎo)管。為了把管盤支架固定在犁架上并使固定位置便于調(diào)節(jié)，管盤支架與犁架之間采用用U形螺栓固定。試驗(yàn)表示清楚，管盤軸采用旋轉(zhuǎn)軸時(shí)，會(huì)使管盤旋轉(zhuǎn)受慣性影響(旋轉(zhuǎn)過快)，不能與鋪管進(jìn)程保持一致;采用固定軸時(shí)由于受管盤自重的限制，管盤本身在軸上的旋轉(zhuǎn)能夠知足要求。根據(jù)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的原則，管盤支架設(shè)計(jì)示意圖如此圖3所示。鋪管導(dǎo)管用來(lái)把滲灌管導(dǎo)入地下進(jìn)行鋪設(shè)，與深松鏟固定在一起，固定位置要知足鋪設(shè)深度，不影響深松設(shè)備的安裝等要求。導(dǎo)管采用無(wú)縫鋼管彎曲而成，導(dǎo)管內(nèi)徑以保證滲灌管順利通過為宜，導(dǎo)管壁厚3mm，材料選用耐磨鋼材。4．4施肥機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)施肥機(jī)構(gòu)主要包括地輪部分、施肥箱及施肥鏟。地輪傳動(dòng)部分首先通過錐齒輪傳動(dòng)把地輪的轉(zhuǎn)動(dòng)換向后傳遞到靠近施肥箱的中間傳動(dòng)軸，再通過鏈輪傳動(dòng)把動(dòng)力從中間傳動(dòng)軸傳遞到施肥箱動(dòng)力輸入軸;施肥箱選用帶調(diào)節(jié)手柄的施肥箱，通過調(diào)節(jié)手柄能夠調(diào)節(jié)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(shù)主要是輪長(zhǎng)L和轉(zhuǎn)速n。施肥鏟為上部中空，下部帶有鏟尖的圓管，施肥鏟上設(shè)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(diào)節(jié)施肥深度。把深松鏟、鋪管導(dǎo)管、施肥鏟連接在一起就組成了深松鋪管施肥鏟，能同時(shí)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(shí)不影響深松鏟的安裝，固定位置要保證通過調(diào)節(jié)深松鏟安裝孔的位置能使鋪管深度符合要求。5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析樣機(jī)以3行深松、鋪管、施肥進(jìn)行田間試驗(yàn)，鋪管深度350mm，管間距80cm，動(dòng)力為88．2kW拖拉機(jī)。試驗(yàn)結(jié)果表示清楚:鋪管深度誤差在5%以內(nèi)，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(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了深施肥及精量施肥;作業(yè)效率0．2～0．27hm2/h。6結(jié)論1)該設(shè)備主要合適大田與溫室作業(yè)，不留地頭，主要為鋪設(shè)滲灌管，稍加改造可以用于田間電纜的鋪設(shè)等。2)鋪設(shè)滲灌管時(shí)每次轉(zhuǎn)向前要人工剪斷管子，轉(zhuǎn)向后開場(chǎng)鋪管之前要先固定管子的一端，有待進(jìn)一步改良。3)鋪管對(duì)行精度靠駕駛員水平?jīng)Q定。由于田間作業(yè)風(fēng)沙大，駕駛員的駕駛水平及長(zhǎng)時(shí)間枯燥乏味的跟蹤駕駛對(duì)開溝鋪管作業(yè)的直線度有很大影響。4)作業(yè)經(jīng)過中，如拖拉機(jī)有翹頭現(xiàn)象，可在拖拉機(jī)前橫梁上或前輪上加適當(dāng)配重。以下為參考文獻(xiàn):［1］龔皓暉，王霜．仿生深松鏟構(gòu)造設(shè)計(jì)與有限元分析［J］．農(nóng)機(jī)化研究，2020，35(7):53－57．［2］何延?xùn)|，劉剛．1S－5型深松整地機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)［J］．農(nóng)機(jī)化研究，2020，35(2):146－149．［3］劉娟，由劍波．長(zhǎng)效抗旱節(jié)水技術(shù)在玉米種植中的應(yīng)用研究［J］．黑龍江水利科技，2020，