1S-4型條帶式土壤深松機(jī)的研制

劉獻(xiàn)東

一、研制土壤深松機(jī)的目的和意義

聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制初期,我市的土地耕作模式主要采用小型拖拉機(jī)耕翻，耕翻深度在15～20 cm。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大中型拖拉機(jī)發(fā)展迅速，而農(nóng)村勞動(dòng)力外出打工又使農(nóng)村勞動(dòng)力緊張。因此，快速、高效、省工的大中型拖拉機(jī)旋耕（深度為8～15 cm）作業(yè)迅速發(fā)展，其作業(yè)面積占我市耕地面積95%以上。土壤是農(nóng)作物生長(zhǎng)、發(fā)育的基礎(chǔ)，是制約糧食增產(chǎn)的重要因素之一。年復(fù)一年的淺耕、旋耕與機(jī)具碾壓、人畜踩踏，加上大量不科學(xué)的施用化肥，造成土壤板結(jié)嚴(yán)重、耕作層變淺、犁底層變厚變硬、密度變大、孔隙度變低、透水性變差，阻礙了土壤上下水氣的貫通和天然降水的貯存。特別是連年的旋耕作業(yè)，導(dǎo)致土壤中蚯蚓等生物的大量減少甚至絕跡，土壤毛細(xì)管遭到破壞，土壤養(yǎng)分輸送能力變差，難以維持作物正常生長(zhǎng)對(duì)水、肥、氣、熱的需求，致使地表徑流現(xiàn)象十分突出，土壤蓄水保墑能力明顯不足，嚴(yán)重制約著糧食作物的穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)。

機(jī)械化深松技術(shù)是不翻土的耕作作業(yè)，是在不打亂原有土層結(jié)構(gòu)的情況下，利用機(jī)械松動(dòng)土壤，打破犁底層，加深耕作層，創(chuàng)造虛實(shí)并存土壤結(jié)構(gòu)的耕作技術(shù)。機(jī)械化深松能有效地改善土壤的通透性，利于作物扎深根，起到澇能蓄水，旱能提墑的效果；有助于氣體交換、礦物質(zhì)分解、活化微生物、培肥地力，是土地保護(hù)性耕作技術(shù)主要內(nèi)容之一。機(jī)械化深松技術(shù)順應(yīng)了當(dāng)前倡導(dǎo)發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)的大趨勢(shì)，應(yīng)用該技術(shù)在不增加投入的前提下，既可較大幅度地提高農(nóng)作物產(chǎn)量，又可保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。因此，深松是打破犁底層、改善土壤狀況、促使農(nóng)作物增產(chǎn)的最佳途徑。

目前，我市推廣使用的土壤深松機(jī)數(shù)量極少，大多數(shù)是復(fù)式作業(yè)機(jī)具。存在土壤深松效果及機(jī)具通過(guò)性能差、配置不合理等缺陷，且價(jià)格昂貴，不適宜在我市大面積推廣應(yīng)用；國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的深松機(jī)在我市進(jìn)行了選型試驗(yàn)，配套動(dòng)力低于100馬力的拖拉機(jī)不能正常作業(yè)，而我市拖拉機(jī)的功率大多低于100馬力，也不適于在我市大面積推廣。因此，對(duì)土壤深松效果好、性價(jià)比高且適宜我市大面積推廣應(yīng)用的土壤深松機(jī)的研制是當(dāng)務(wù)之急。

二、1S—4型條帶式土壤深松機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及主要技術(shù)參數(shù)

1結(jié)構(gòu)組成

該機(jī)主要有機(jī)架、深松部件總成、限深輪總成等部分組成（如圖1）。

1深松鏟2翼鏟3限深輪總成4連接底座5鏟柄6機(jī)架

圖1深松機(jī)總裝圖深松部件總成固定于機(jī)架的前、后梁上，它在配套拖拉機(jī)的牽引下，由人工調(diào)整耕深，進(jìn)行耕作，從而達(dá)到對(duì)土壤的深松的目的。

深松部件固定在機(jī)架下方，它們?cè)跈C(jī)架上的位置可調(diào)，從而可以適應(yīng)多種農(nóng)作物不同壟寬的深松作業(yè)要求。

深松部件是由深松鏟、鏟柄兩部分組成，深松鏟選用淺松雙翼平鏟、平面鑿形鏟組合。優(yōu)化設(shè)計(jì)雙翼平鏟，也可降低耕作阻力，并可提高松土效果；采用新型的平面鑿形鏟，其寬度與鏟柄相近，平面形阻力小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高，制作方便，磨損后易更換。

2主要技術(shù)參數(shù)

（1）配套動(dòng)力：51～70 kW；

（2）外形尺寸：2450 mm×1100 mm×1100 mm；

（3）深松鏟結(jié)構(gòu)形式：復(fù)合型（鑿形鏟和翼形鏟）；

（4）工作幅寬：2400 mm；

（5）工作鏟數(shù)：4個(gè)；

（6）生產(chǎn)率：05～096 hm2/h；

（7）深松深度：200～350 mm。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要說(shuō)明

1機(jī)架的設(shè)計(jì)制作

機(jī)架采用矩形方框結(jié)構(gòu)?？v橫梁用100×80×5的矩形管焊接制作，其上焊接有三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)。

2深松部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

深松部件是土壤深松機(jī)具的關(guān)鍵部件，改變耕作部件的結(jié)構(gòu)形式和優(yōu)化其技術(shù)參數(shù)是減少土壤耕作部件工作阻力的重要方法之一。該方法主要針對(duì)不同的土壤條件，進(jìn)行深松部件鏟柄的結(jié)構(gòu)、尺寸、鏟尖結(jié)構(gòu)以及深松機(jī)各深松部件的分布方式等設(shè)計(jì)，以求獲得高效節(jié)能的效果?，F(xiàn)將其研究過(guò)程介紹如下：

(1)第一代樣機(jī)土壤深松部件研制情況

①結(jié)構(gòu)組成：深松部件主要有深松鏟通用鏟柄、前置淺松雙翼鏟、平面鑿形鏟等組成（如圖2）。

1平面鑿形鏟2雙翼平鏟3鏟柄

圖2第一代樣機(jī)深松部件圖 ②試驗(yàn)情況：該樣機(jī)于2013年7月初研制完成，在商丘市梁園區(qū)北郊鄉(xiāng)進(jìn)行了田間試驗(yàn)。土壤屬黏土地、濕度偏大，機(jī)具進(jìn)入田間作業(yè)時(shí)，入土性能尚可，但行走超過(guò)20 m后，機(jī)具的深松部位出現(xiàn)大的溝道，拖拉機(jī)牽引阻力越來(lái)越大，甚至出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，且兩松土鏟之間夾塞有大量黏土及雜草等，將夾塞物清除后，經(jīng)多次反復(fù)試驗(yàn)，仍出現(xiàn)上述缺陷，不能保證機(jī)具正常的深松作業(yè)。

(2)第二代樣機(jī)土壤深松部件的研制改進(jìn)并定型

①結(jié)構(gòu)組成：由于第一代樣機(jī)的鏟柄設(shè)計(jì)缺陷，使兩松土鏟之間出現(xiàn)天然的雜物夾塞區(qū)域，沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求。課題組成員認(rèn)真研究，確定改進(jìn)深松鏟柄的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。去除前置式淺松鏟柄，將雙翼平鏟后移（使雙平鏟鏟尖與鏟柄前端面平齊），雙翼平鏟安裝如圖3所示。沿A-A處將雙翼平鏟一分為二，即分為分體式單翼平鏟組件，每一對(duì)組件反向?qū)ΨQ。在A-A處向下方延伸焊接緊固連接板，將其固定于鏟柄的同一位置兩側(cè)，組成雙翼平鏟。

1平面鑿型鏟2鏟柄3雙翼平鏟

圖3第二代樣機(jī)深松部件圖 ②田間試驗(yàn)情況：第二代樣機(jī)于2013年7月中旬完成，該樣機(jī)用第一代樣機(jī)做試驗(yàn)的地塊進(jìn)行田間試驗(yàn)，土壤墑情適中，機(jī)具作業(yè)時(shí)，具有入土行程短，作業(yè)流暢等特點(diǎn)。最大松土深度可達(dá)350 mm，牽引阻力小，但深松后有一小溝道，分析其原因主要是單翼平鏟的鏟胸升角較大（當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)為16°）所致，課題組技術(shù)人員確定改進(jìn)設(shè)計(jì)并優(yōu)化單翼平鏟組件的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

③改進(jìn)并定型：安裝單翼平鏟組件的目的是增加犁底層的松土范圍，為了保證不同土壤類型的松土要求，且減小松土阻力，將如下參數(shù)作出改進(jìn)：為避免土壤位移過(guò)大而造成土層混亂，鏟翼寬采用b=40 mm（標(biāo)準(zhǔn)值b=40～60 mm)；通過(guò)由兩個(gè)反向?qū)ΨQ的單翼平鏟組件組成了雙翼松土平鏟，將其犁胸升角設(shè)計(jì)為0（只松動(dòng)土壤，不翻動(dòng)土層）。

④試驗(yàn)情況：定型后的樣機(jī)經(jīng)農(nóng)機(jī)合作社機(jī)手實(shí)地農(nóng)田作業(yè)1000多畝，深松深度及松土范圍等指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3限深輪部件的設(shè)計(jì)

限深輪用優(yōu)質(zhì)碳素鋼板卷制而成，通過(guò)手搖絲桿無(wú)極調(diào)節(jié)松土深度，使用極為方便。

四、1S-4型條帶式土壤深松機(jī)的檢驗(yàn)

在2013年10月初，該機(jī)具在商丘市梁園區(qū)李莊鄉(xiāng)閻莊新村，進(jìn)行了田間試驗(yàn)檢測(cè)，經(jīng)河南省農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站檢測(cè)結(jié)果表明，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全符合國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并列入河南省支持推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品目錄。

通過(guò)在民權(quán)縣和寧陵縣等地的對(duì)比試驗(yàn)田調(diào)研，深松耕作地塊小麥長(zhǎng)勢(shì)明顯好于傳統(tǒng)耕作地塊，且耐旱和抗凍優(yōu)勢(shì)明顯。每年的測(cè)產(chǎn)表明：畝產(chǎn)量增產(chǎn)不低于10%。

五、結(jié)論

1S—4型條帶式土壤深松機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，性價(jià)比高，性能可靠等特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)表演演示表明：該機(jī)具有作業(yè)效率高、深松碎土效果好等優(yōu)點(diǎn)，深受與會(huì)農(nóng)機(jī)專家和農(nóng)民機(jī)手的好評(píng)。該機(jī)已列入河南省農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣目錄，是保護(hù)性耕作的系列機(jī)具之一，對(duì)糧食增產(chǎn)和發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)意義重大。該機(jī)具已在省內(nèi)外累計(jì)推廣500多臺(tái)，經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)保效益顯著，具有廣闊的應(yīng)用前景。

（05）

一、研制土壤深松機(jī)的目的和意義

聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制初期,我市的土地耕作模式主要采用小型拖拉機(jī)耕翻，耕翻深度在15～20 cm。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大中型拖拉機(jī)發(fā)展迅速，而農(nóng)村勞動(dòng)力外出打工又使農(nóng)村勞動(dòng)力緊張。因此，快速、高效、省工的大中型拖拉機(jī)旋耕（深度為8～15 cm）作業(yè)迅速發(fā)展，其作業(yè)面積占我市耕地面積95%以上。土壤是農(nóng)作物生長(zhǎng)、發(fā)育的基礎(chǔ)，是制約糧食增產(chǎn)的重要因素之一。年復(fù)一年的淺耕、旋耕與機(jī)具碾壓、人畜踩踏，加上大量不科學(xué)的施用化肥，造成土壤板結(jié)嚴(yán)重、耕作層變淺、犁底層變厚變硬、密度變大、孔隙度變低、透水性變差，阻礙了土壤上下水氣的貫通和天然降水的貯存。特別是連年的旋耕作業(yè)，導(dǎo)致土壤中蚯蚓等生物的大量減少甚至絕跡，土壤毛細(xì)管遭到破壞，土壤養(yǎng)分輸送能力變差，難以維持作物正常生長(zhǎng)對(duì)水、肥、氣、熱的需求，致使地表徑流現(xiàn)象十分突出，土壤蓄水保墑能力明顯不足，嚴(yán)重制約著糧食作物的穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)。

機(jī)械化深松技術(shù)是不翻土的耕作作業(yè)，是在不打亂原有土層結(jié)構(gòu)的情況下，利用機(jī)械松動(dòng)土壤，打破犁底層，加深耕作層，創(chuàng)造虛實(shí)并存土壤結(jié)構(gòu)的耕作技術(shù)。機(jī)械化深松能有效地改善土壤的通透性，利于作物扎深根，起到澇能蓄水，旱能提墑的效果；有助于氣體交換、礦物質(zhì)分解、活化微生物、培肥地力，是土地保護(hù)性耕作技術(shù)主要內(nèi)容之一。機(jī)械化深松技術(shù)順應(yīng)了當(dāng)前倡導(dǎo)發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)的大趨勢(shì)，應(yīng)用該技術(shù)在不增加投入的前提下，既可較大幅度地提高農(nóng)作物產(chǎn)量，又可保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。因此，深松是打破犁底層、改善土壤狀況、促使農(nóng)作物增產(chǎn)的最佳途徑。

目前，我市推廣使用的土壤深松機(jī)數(shù)量極少，大多數(shù)是復(fù)式作業(yè)機(jī)具。存在土壤深松效果及機(jī)具通過(guò)性能差、配置不合理等缺陷，且價(jià)格昂貴，不適宜在我市大面積推廣應(yīng)用；國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的深松機(jī)在我市進(jìn)行了選型試驗(yàn)，配套動(dòng)力低于100馬力的拖拉機(jī)不能正常作業(yè)，而我市拖拉機(jī)的功率大多低于100馬力，也不適于在我市大面積推廣。因此，對(duì)土壤深松效果好、性價(jià)比高且適宜我市大面積推廣應(yīng)用的土壤深松機(jī)的研制是當(dāng)務(wù)之急。

二、1S—4型條帶式土壤深松機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及主要技術(shù)參數(shù)

1結(jié)構(gòu)組成

該機(jī)主要有機(jī)架、深松部件總成、限深輪總成等部分組成（如圖1）。

1深松鏟2翼鏟3限深輪總成4連接底座5鏟柄6機(jī)架

圖1深松機(jī)總裝圖深松部件總成固定于機(jī)架的前、后梁上，它在配套拖拉機(jī)的牽引下，由人工調(diào)整耕深，進(jìn)行耕作，從而達(dá)到對(duì)土壤的深松的目的。

深松部件固定在機(jī)架下方，它們?cè)跈C(jī)架上的位置可調(diào)，從而可以適應(yīng)多種農(nóng)作物不同壟寬的深松作業(yè)要求。

深松部件是由深松鏟、鏟柄兩部分組成，深松鏟選用淺松雙翼平鏟、平面鑿形鏟組合。優(yōu)化設(shè)計(jì)雙翼平鏟，也可降低耕作阻力，并可提高松土效果；采用新型的平面鑿形鏟，其寬度與鏟柄相近，平面形阻力小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高，制作方便，磨損后易更換。

2主要技術(shù)參數(shù)

（1）配套動(dòng)力：51～70 kW；

（2）外形尺寸：2450 mm×1100 mm×1100 mm；

（3）深松鏟結(jié)構(gòu)形式：復(fù)合型（鑿形鏟和翼形鏟）；

（4）工作幅寬：2400 mm；

（5）工作鏟數(shù)：4個(gè)；

（6）生產(chǎn)率：05～096 hm2/h；

（7）深松深度：200～350 mm。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要說(shuō)明

1機(jī)架的設(shè)計(jì)制作

機(jī)架采用矩形方框結(jié)構(gòu)?？v橫梁用100×80×5的矩形管焊接制作，其上焊接有三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)。

2深松部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

深松部件是土壤深松機(jī)具的關(guān)鍵部件，改變耕作部件的結(jié)構(gòu)形式和優(yōu)化其技術(shù)參數(shù)是減少土壤耕作部件工作阻力的重要方法之一。該方法主要針對(duì)不同的土壤條件，進(jìn)行深松部件鏟柄的結(jié)構(gòu)、尺寸、鏟尖結(jié)構(gòu)以及深松機(jī)各深松部件的分布方式等設(shè)計(jì)，以求獲得高效節(jié)能的效果?，F(xiàn)將其研究過(guò)程介紹如下：

(1)第一代樣機(jī)土壤深松部件研制情況

①結(jié)構(gòu)組成：深松部件主要有深松鏟通用鏟柄、前置淺松雙翼鏟、平面鑿形鏟等組成（如圖2）。

1平面鑿形鏟2雙翼平鏟3鏟柄

圖2第一代樣機(jī)深松部件圖 ②試驗(yàn)情況：該樣機(jī)于2013年7月初研制完成，在商丘市梁園區(qū)北郊鄉(xiāng)進(jìn)行了田間試驗(yàn)。土壤屬黏土地、濕度偏大，機(jī)具進(jìn)入田間作業(yè)時(shí)，入土性能尚可，但行走超過(guò)20 m后，機(jī)具的深松部位出現(xiàn)大的溝道，拖拉機(jī)牽引阻力越來(lái)越大，甚至出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，且兩松土鏟之間夾塞有大量黏土及雜草等，將夾塞物清除后，經(jīng)多次反復(fù)試驗(yàn)，仍出現(xiàn)上述缺陷，不能保證機(jī)具正常的深松作業(yè)。

(2)第二代樣機(jī)土壤深松部件的研制改進(jìn)并定型

①結(jié)構(gòu)組成：由于第一代樣機(jī)的鏟柄設(shè)計(jì)缺陷，使兩松土鏟之間出現(xiàn)天然的雜物夾塞區(qū)域，沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求。課題組成員認(rèn)真研究，確定改進(jìn)深松鏟柄的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。去除前置式淺松鏟柄，將雙翼平鏟后移（使雙平鏟鏟尖與鏟柄前端面平齊），雙翼平鏟安裝如圖3所示。沿A-A處將雙翼平鏟一分為二，即分為分體式單翼平鏟組件，每一對(duì)組件反向?qū)ΨQ。在A-A處向下方延伸焊接緊固連接板，將其固定于鏟柄的同一位置兩側(cè)，組成雙翼平鏟。

1平面鑿型鏟2鏟柄3雙翼平鏟

圖3第二代樣機(jī)深松部件圖 ②田間試驗(yàn)情況：第二代樣機(jī)于2013年7月中旬完成，該樣機(jī)用第一代樣機(jī)做試驗(yàn)的地塊進(jìn)行田間試驗(yàn)，土壤墑情適中，機(jī)具作業(yè)時(shí)，具有入土行程短，作業(yè)流暢等特點(diǎn)。最大松土深度可達(dá)350 mm，牽引阻力小，但深松后有一小溝道，分析其原因主要是單翼平鏟的鏟胸升角較大（當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)為16°）所致，課題組技術(shù)人員確定改進(jìn)設(shè)計(jì)并優(yōu)化單翼平鏟組件的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

③改進(jìn)并定型：安裝單翼平鏟組件的目的是增加犁底層的松土范圍，為了保證不同土壤類型的松土要求，且減小松土阻力，將如下參數(shù)作出改進(jìn)：為避免土壤位移過(guò)大而造成土層混亂，鏟翼寬采用b=40 mm（標(biāo)準(zhǔn)值b=40～60 mm)；通過(guò)由兩個(gè)反向?qū)ΨQ的單翼平鏟組件組成了雙翼松土平鏟，將其犁胸升角設(shè)計(jì)為0（只松動(dòng)土壤，不翻動(dòng)土層）。

④試驗(yàn)情況：定型后的樣機(jī)經(jīng)農(nóng)機(jī)合作社機(jī)手實(shí)地農(nóng)田作業(yè)1000多畝，深松深度及松土范圍等指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3限深輪部件的設(shè)計(jì)

限深輪用優(yōu)質(zhì)碳素鋼板卷制而成，通過(guò)手搖絲桿無(wú)極調(diào)節(jié)松土深度，使用極為方便。

四、1S-4型條帶式土壤深松機(jī)的檢驗(yàn)

在2013年10月初，該機(jī)具在商丘市梁園區(qū)李莊鄉(xiāng)閻莊新村，進(jìn)行了田間試驗(yàn)檢測(cè)，經(jīng)河南省農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站檢測(cè)結(jié)果表明，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全符合國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并列入河南省支持推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品目錄。

通過(guò)在民權(quán)縣和寧陵縣等地的對(duì)比試驗(yàn)田調(diào)研，深松耕作地塊小麥長(zhǎng)勢(shì)明顯好于傳統(tǒng)耕作地塊，且耐旱和抗凍優(yōu)勢(shì)明顯。每年的測(cè)產(chǎn)表明：畝產(chǎn)量增產(chǎn)不低于10%。

五、結(jié)論

1S—4型條帶式土壤深松機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，性價(jià)比高，性能可靠等特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)表演演示表明：該機(jī)具有作業(yè)效率高、深松碎土效果好等優(yōu)點(diǎn)，深受與會(huì)農(nóng)機(jī)專家和農(nóng)民機(jī)手的好評(píng)。該機(jī)已列入河南省農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣目錄，是保護(hù)性耕作的系列機(jī)具之一，對(duì)糧食增產(chǎn)和發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)意義重大。該機(jī)具已在省內(nèi)外累計(jì)推廣500多臺(tái)，經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)保效益顯著，具有廣闊的應(yīng)用前景。

（05）

一、研制土壤深松機(jī)的目的和意義

聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制初期,我市的土地耕作模式主要采用小型拖拉機(jī)耕翻，耕翻深度在15～20 cm。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大中型拖拉機(jī)發(fā)展迅速，而農(nóng)村勞動(dòng)力外出打工又使農(nóng)村勞動(dòng)力緊張。因此，快速、高效、省工的大中型拖拉機(jī)旋耕（深度為8～15 cm）作業(yè)迅速發(fā)展，其作業(yè)面積占我市耕地面積95%以上。土壤是農(nóng)作物生長(zhǎng)、發(fā)育的基礎(chǔ)，是制約糧食增產(chǎn)的重要因素之一。年復(fù)一年的淺耕、旋耕與機(jī)具碾壓、人畜踩踏，加上大量不科學(xué)的施用化肥，造成土壤板結(jié)嚴(yán)重、耕作層變淺、犁底層變厚變硬、密度變大、孔隙度變低、透水性變差，阻礙了土壤上下水氣的貫通和天然降水的貯存。特別是連年的旋耕作業(yè)，導(dǎo)致土壤中蚯蚓等生物的大量減少甚至絕跡，土壤毛細(xì)管遭到破壞，土壤養(yǎng)分輸送能力變差，難以維持作物正常生長(zhǎng)對(duì)水、肥、氣、熱的需求，致使地表徑流現(xiàn)象十分突出，土壤蓄水保墑能力明顯不足，嚴(yán)重制約著糧食作物的穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)。

機(jī)械化深松技術(shù)是不翻土的耕作作業(yè)，是在不打亂原有土層結(jié)構(gòu)的情況下，利用機(jī)械松動(dòng)土壤，打破犁底層，加深耕作層，創(chuàng)造虛實(shí)并存土壤結(jié)構(gòu)的耕作技術(shù)。機(jī)械化深松能有效地改善土壤的通透性，利于作物扎深根，起到澇能蓄水，旱能提墑的效果；有助于氣體交換、礦物質(zhì)分解、活化微生物、培肥地力，是土地保護(hù)性耕作技術(shù)主要內(nèi)容之一。機(jī)械化深松技術(shù)順應(yīng)了當(dāng)前倡導(dǎo)發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)的大趨勢(shì)，應(yīng)用該技術(shù)在不增加投入的前提下，既可較大幅度地提高農(nóng)作物產(chǎn)量，又可保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。因此，深松是打破犁底層、改善土壤狀況、促使農(nóng)作物增產(chǎn)的最佳途徑。

目前，我市推廣使用的土壤深松機(jī)數(shù)量極少，大多數(shù)是復(fù)式作業(yè)機(jī)具。存在土壤深松效果及機(jī)具通過(guò)性能差、配置不合理等缺陷，且價(jià)格昂貴，不適宜在我市大面積推廣應(yīng)用；國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的深松機(jī)在我市進(jìn)行了選型試驗(yàn)，配套動(dòng)力低于100馬力的拖拉機(jī)不能正常作業(yè)，而我市拖拉機(jī)的功率大多低于100馬力，也不適于在我市大面積推廣。因此，對(duì)土壤深松效果好、性價(jià)比高且適宜我市大面積推廣應(yīng)用的土壤深松機(jī)的研制是當(dāng)務(wù)之急。

二、1S—4型條帶式土壤深松機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及主要技術(shù)參數(shù)

1結(jié)構(gòu)組成

該機(jī)主要有機(jī)架、深松部件總成、限深輪總成等部分組成（如圖1）。

1深松鏟2翼鏟3限深輪總成4連接底座5鏟柄6機(jī)架

圖1深松機(jī)總裝圖深松部件總成固定于機(jī)架的前、后梁上，它在配套拖拉機(jī)的牽引下，由人工調(diào)整耕深，進(jìn)行耕作，從而達(dá)到對(duì)土壤的深松的目的。

深松部件固定在機(jī)架下方，它們?cè)跈C(jī)架上的位置可調(diào)，從而可以適應(yīng)多種農(nóng)作物不同壟寬的深松作業(yè)要求。

深松部件是由深松鏟、鏟柄兩部分組成，深松鏟選用淺松雙翼平鏟、平面鑿形鏟組合。優(yōu)化設(shè)計(jì)雙翼平鏟，也可降低耕作阻力，并可提高松土效果；采用新型的平面鑿形鏟，其寬度與鏟柄相近，平面形阻力小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高，制作方便，磨損后易更換。

2主要技術(shù)參數(shù)

（1）配套動(dòng)力：51～70 kW；

（2）外形尺寸：2450 mm×1100 mm×1100 mm；

（3）深松鏟結(jié)構(gòu)形式：復(fù)合型（鑿形鏟和翼形鏟）；

（4）工作幅寬：2400 mm；

（5）工作鏟數(shù)：4個(gè)；

（6）生產(chǎn)率：05～096 hm2/h；

（7）深松深度：200～350 mm。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要說(shuō)明

1機(jī)架的設(shè)計(jì)制作

機(jī)架采用矩形方框結(jié)構(gòu)。縱橫梁用100×80×5的矩形管焊接制作，其上焊接有三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)。

2深松部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

深松部件是土壤深松機(jī)具的關(guān)鍵部件，改變耕作部件的結(jié)構(gòu)形式和優(yōu)化其技術(shù)參數(shù)是減少土壤耕作部件工作阻力的重要方法之一。該方法主要針對(duì)不同的土壤條件，進(jìn)行深松部件鏟柄的結(jié)構(gòu)、尺寸、鏟尖結(jié)構(gòu)以及深松機(jī)各深松部件的分布方式等設(shè)計(jì)，以求獲得高效節(jié)能的效果。現(xiàn)將其研究過(guò)程介紹如下：

(1)第一代樣機(jī)土壤深松部件研制情況

①結(jié)構(gòu)組成：深松部件主要有深松鏟通用鏟柄、前置淺松雙翼鏟、平面鑿形鏟等組成（如圖2）。

1平面鑿形鏟2雙翼平鏟3鏟柄

圖2第一代樣機(jī)深松部件圖 ②試驗(yàn)情況：該樣機(jī)于2013年7月初研制完成，在商丘市梁園區(qū)北郊鄉(xiāng)進(jìn)行了田間試驗(yàn)。土壤屬黏土地、濕度偏大，機(jī)具進(jìn)入田間作業(yè)時(shí)，入土性能尚可，但行走超過(guò)20 m后，機(jī)具的深松部位出現(xiàn)大的溝道，拖拉機(jī)牽引阻力越來(lái)越大，甚至出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，且兩松土鏟之間夾塞有大量黏土及雜草等，將夾塞物清除后，經(jīng)多次反復(fù)試驗(yàn)，仍出現(xiàn)上述缺陷，不能保證機(jī)具正常的深松作業(yè)。

(2)第二代樣機(jī)土壤深松部件的研制改進(jìn)并定型

①結(jié)構(gòu)組成：由于第一代樣機(jī)的鏟柄設(shè)計(jì)缺陷，使兩松土鏟之間出現(xiàn)天然的雜物夾塞區(qū)域，沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求。課題組成員認(rèn)真研究，確定改進(jìn)深松鏟柄的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。去除前置式淺松鏟柄，將雙翼平鏟后移（使雙平鏟鏟尖與鏟柄前端面平齊），雙翼平鏟安裝如圖3所示。沿A-A處將雙翼平鏟一分為二，即分為分體式單翼平鏟組件，每一對(duì)組件反向?qū)ΨQ。在A-A處向下方延伸焊接緊固連接板，將其固定于鏟柄的同一位置兩側(cè)，組成雙翼平鏟。

1平面鑿型鏟2鏟柄3雙翼平鏟

圖3第二代樣機(jī)深松部件圖 ②田間試驗(yàn)情況：第二代樣機(jī)于2013年7月中旬完成，該樣機(jī)用第一代樣機(jī)做試驗(yàn)的地塊進(jìn)行田間試驗(yàn)，土壤墑情適中，機(jī)具作業(yè)時(shí)，具有入土行程短，作業(yè)流暢等特點(diǎn)。最大松土深度可達(dá)350 mm，牽引阻力小，但深松后有一小溝道，分析其原因主要是單翼平鏟的鏟胸升角較大（當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)為16°）所致，課題組技術(shù)人員確定改進(jìn)設(shè)計(jì)并優(yōu)化單翼平鏟組件的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

③改進(jìn)并定型：安裝單翼平鏟組件的目的是增加犁底層的松土范圍，為了保證不同土壤類型的松土要求，且減小松土阻力，將如下參數(shù)作出改進(jìn)：為避免土壤位移過(guò)大而造成土層混亂，鏟翼寬采用b=40 mm（標(biāo)準(zhǔn)值b=40～60 mm)；通過(guò)由兩個(gè)反向?qū)ΨQ的單翼平鏟組件組成了雙翼松土平鏟，將其犁胸升角設(shè)計(jì)為0（只松動(dòng)土壤，不翻動(dòng)土層）。

④試驗(yàn)情況：定型后的樣機(jī)經(jīng)農(nóng)機(jī)合作社機(jī)手實(shí)地農(nóng)田作業(yè)1000多畝，深松深度及松土范圍等指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3限深輪部件的設(shè)計(jì)

限深輪用優(yōu)質(zhì)碳素鋼板卷制而成，通過(guò)手搖絲桿無(wú)極調(diào)節(jié)松土深度，使用極為方便。

四、1S-4型條帶式土壤深松機(jī)的檢驗(yàn)

在2013年10月初，該機(jī)具在商丘市梁園區(qū)李莊鄉(xiāng)閻莊新村，進(jìn)行了田間試驗(yàn)檢測(cè)，經(jīng)河南省農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站檢測(cè)結(jié)果表明，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全符合國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并列入河南省支持推廣農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品目錄。

通過(guò)在民權(quán)縣和寧陵縣等地的對(duì)比試驗(yàn)田調(diào)研，深松耕作地塊小麥長(zhǎng)勢(shì)明顯好于傳統(tǒng)耕作地塊，且耐旱和抗凍優(yōu)勢(shì)明顯。每年的測(cè)產(chǎn)表明：畝產(chǎn)量增產(chǎn)不低于10%。

五、結(jié)論

1S—4型條帶式土壤深松機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，性價(jià)比高，性能可靠等特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)表演演示表明：該機(jī)具有作業(yè)效率高、深松碎土效果好等優(yōu)點(diǎn)，深受與會(huì)農(nóng)機(jī)專家和農(nóng)民機(jī)手的好評(píng)。該機(jī)已列入河南省農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣目錄，是保護(hù)性耕作的系列機(jī)具之一，對(duì)糧食增產(chǎn)和發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)意義重大。該機(jī)具已在省內(nèi)外累計(jì)推廣500多臺(tái)，經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)保效益顯著，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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