觸土類施工作業(yè)裝置減黏脫附技術(shù)研究概況

李強(qiáng) 陳志凱 關(guān)婷婷 王井 徐秀杰

摘 要： 觸土類機(jī)械設(shè)備在面向土類介質(zhì)作業(yè)時(shí)易發(fā)生機(jī)具黏附問(wèn)題，特別是以旋挖鉆機(jī)為典型代表的密閉空間施工作業(yè)裝置，其作業(yè)具有介質(zhì)含水量大、成分復(fù)雜和高壓力等特征，導(dǎo)致土類介質(zhì)對(duì)機(jī)具黏附尤為嚴(yán)重。介紹了觸土類機(jī)械設(shè)備作業(yè)機(jī)具土壤黏附機(jī)理及影響因素，詳細(xì)描述了國(guó)內(nèi)外觸土類機(jī)械設(shè)備作業(yè)裝置減黏脫附的研究進(jìn)展，并對(duì)觸土類機(jī)械設(shè)備減黏脫附研究進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：土壤黏附；減黏脫附；仿生減黏；觸土類機(jī)械

中圖分類號(hào)：S156.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1795（2023）12-0016-06

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2023.12.003

0 引言

旋挖鉆、雙輪銑、水平定向鉆等是面向土類介質(zhì)的典型作業(yè)裝備，其作業(yè)裝置的可靠性是作業(yè)效率、施工質(zhì)量等的關(guān)鍵影響因素，在面向土壤與巖石典型地下施工介質(zhì)時(shí)，施工介質(zhì)對(duì)作業(yè)裝置的黏附導(dǎo)致工作阻力大、作業(yè)效率低和施工質(zhì)量差等問(wèn)題，是影響地下施工質(zhì)量、鉆銑效率的主要因素之一[1-3]。根據(jù)裝置和施工工況，其黏附可分為兩類情況：一是對(duì)筒狀、箱體結(jié)構(gòu)機(jī)具內(nèi)表面黏附，如旋挖鉆筒鉆；二是對(duì)盤狀、板狀結(jié)構(gòu)機(jī)具外表面黏附，如雙輪銑銑輪。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工不完全統(tǒng)計(jì)，黏濕土壤對(duì)筒鉆黏附的影響導(dǎo)致其有效容積使用率60% 左右，重黏附土壤介質(zhì)低于40%，降低作業(yè)效率，增加能耗，延遲施工進(jìn)度。另一方面，黏土增加了觸土部件的阻力，加劇磨損失效，并且需進(jìn)行機(jī)具抖動(dòng)、碰撞脫附，對(duì)減速機(jī)、馬達(dá)、機(jī)具整體可靠性等造成損害[4-6]。因此，解決觸土類機(jī)械設(shè)備黏附有利于提高施工質(zhì)量和作業(yè)效率。

1 土類介質(zhì)黏附機(jī)理

1.1 水分張力理論

在土壤黏附領(lǐng)域的研究引用最多的是Fountaine 水分張力理論，也稱作水膜理論[7]。團(tuán)聚的土壤固體顆粒對(duì)水的吸附力、水膜壓力差Laplace 及鍵合力等是水分張力的主要作用因素，并且隨土壤含水量的變化而波動(dòng)。為進(jìn)一步研究水分張力與土壤黏著力的關(guān)系，利用設(shè)計(jì)的水分張力測(cè)定裝置進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，水分張力隨土壤含水率增加而降低，在過(guò)飽和含水量時(shí)土壤水分張力為零。針對(duì)黏土、砂土的水分張力變化趨勢(shì)差異，提出土壤與其他材料接觸界面會(huì)出現(xiàn)連續(xù)或非連續(xù)水膜兩種接觸狀態(tài)， 而土壤黏附力值即為水分張力與接觸界面水膜面積的乘積。MCFARLANE J S等[8] 認(rèn)為，表面張力對(duì)土壤黏附力起到重要作用，利用開發(fā)的黏附力測(cè)定裝置對(duì)黏附力進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果顯示，黏附力值約9.8×10?9N。

錢定華等[9] 基于熱力學(xué)角度，針對(duì)土壤對(duì)金屬材料的黏附試驗(yàn)提出了5 層界面理論，即金屬層、金屬表面?水界面層、水膜層、土壤表面?水界面層和土壤層，如圖1 所示。該理論認(rèn)為，基于表面能量觀點(diǎn)出發(fā)，5 層模型破壞的發(fā)生取決于強(qiáng)度最弱的水膜層，即克服因水膜層而引起的金屬表面和土壤表面之間的吸引張力，因此土壤黏附力值的大小取決于水膜的厚度、連續(xù)性、接觸面積及水膜張力。

1.2 毛細(xì)管黏附理論

毛細(xì)管黏附理論中，固、液、氣3 相界面分子相互作用，土壤內(nèi)部水發(fā)揮主要作用，BAIER R E 等[10]最先提出毛細(xì)管黏附觀點(diǎn)，F(xiàn)ISHER R A[11]、秋山豐等[12] 進(jìn)一步對(duì)該觀點(diǎn)進(jìn)行研究完善。認(rèn)為土壤作為無(wú)數(shù)顆粒組成的統(tǒng)一體，本質(zhì)上為顆粒物的堆積，因此將土壤等效為均勻的球狀顆粒，探討了土壤球狀顆粒半徑、固體材料表面接觸角與毛細(xì)管力之間的關(guān)系。當(dāng)水膜厚度一定時(shí)，土壤黏附力隨顆粒半徑的增大而減小，隨接觸角增大而減小。

1.3 合力模型理論

有研究人員認(rèn)為，土壤黏附力是由多種力共同作用的結(jié)果，土壤結(jié)構(gòu)由土壤顆粒及其團(tuán)聚物、土壤內(nèi)部水、空氣組成。在土壤與金屬表面接觸時(shí)，微觀接觸點(diǎn)產(chǎn)生分子間引力，土壤本身帶有大量的負(fù)電荷，吸引土壤內(nèi)部水溶液中的正離子形成雙電層，它對(duì)顆粒表面吸附正離子，金屬表面形成靜電引力，土壤與金屬表面接觸形成的水膜張力、未形成足夠水膜而產(chǎn)生的黏滯阻力及界面外水膜與孔隙水溶液化學(xué)勢(shì)差產(chǎn)生的破開力。不同的表界面黏附體系、不同的內(nèi)部條件，各分力發(fā)揮的作用不同。后續(xù)的研究認(rèn)為界面處的空氣負(fù)壓也是黏附力值不可或缺的一部分[13]。

1.4 分子模型理論

張際先等[14] 從界面自由能的角度對(duì)土壤黏附機(jī)理進(jìn)行了分析。土壤自由水分子與固體材料表面發(fā)生鍵和時(shí)，定義的界面高能量黏附水膜層能量降低，在水膜層厚度足夠時(shí)，破壞發(fā)生在界面水膜中心層的自由水，大小取決于水分子的內(nèi)聚作用力。水膜層厚度不足時(shí)，定義的界面高能量黏附水膜層能量低于自由水能量，增加土壤黏附作用力，受黏附水膜層狀態(tài)、土壤類型、固體材料對(duì)黏附水膜層分子的作用決定。

1.5 其他理論

上述理論和學(xué)說(shuō)推動(dòng)了土壤黏附的研究發(fā)展，但在某些具體領(lǐng)域仍缺乏一定的延伸。任露泉[15]、叢茜等[16]、賈賢等[17] 和肖居鵬等[18] 圍繞土壤屬性、接觸體材料、黏附界面和試驗(yàn)條件等方面對(duì)土壤黏附機(jī)理進(jìn)行探索與研究，并衍生出仿生減黏的技術(shù)門類，解決了系列農(nóng)業(yè)機(jī)械、地面機(jī)械的黏附問(wèn)題，推動(dòng)了理論與實(shí)踐的結(jié)合，其意義重大。

2 土類介質(zhì)黏附影響因素

土類介質(zhì)的黏附發(fā)生在觸土部件與土壤的接觸界面，即由土壤界面、水膜層和觸土部件材料界面構(gòu)成黏附系統(tǒng)，其影響也取決于上述3 個(gè)方面。另外，黏附系統(tǒng)外部環(huán)境，如外部施加作用力、溫度等也是影響的關(guān)鍵因素。

2.1 土壤物理屬性

土壤的礦物質(zhì)成分、粒徑分布、質(zhì)地及含水量等對(duì)土壤黏附力均產(chǎn)生影響。第一，以蒙脫石為主的土壤，可塑性、內(nèi)聚力和黏著性都較高，對(duì)接觸物黏附嚴(yán)重，蒙脫石“三明治”結(jié)構(gòu)模型如圖2 所示。第二，土壤顆粒<0.01 mm 時(shí)具有明顯的吸水性和黏結(jié)性，并且越細(xì)小，CaO、MgO 和K2O 等含量越多，對(duì)應(yīng)的黏附力越高。第三，土壤分為砂土、壤土和黏土3 大類，對(duì)應(yīng)不同地域土壤質(zhì)地不同，其黏附性能不一，黏土黏粒含量較高，黏結(jié)附著性較強(qiáng)，相對(duì)于砂土、壤土有較強(qiáng)的黏附性。第四，土壤含水量決定了水膜層的形成厚度，間接影響土壤黏附力值。

2.2 界面水膜層

水膜厚度和接觸形式是影響?zhàn)じ搅χ档闹饕蛩?。在水膜厚度極低時(shí)，界面處接觸主要為斷續(xù)的固?固接觸形式，黏附力較??；隨水膜厚度增加，形成的水膜仍不連續(xù)，破開力、空氣負(fù)壓等發(fā)揮作用，導(dǎo)致黏附力降低或增加；水膜厚度增加到足以在界面處形成連續(xù)水膜，表面張力等導(dǎo)致黏附力增大；水膜厚度足夠時(shí)多余的自由水不發(fā)揮黏附作用，黏附力維持在一定值上下波動(dòng)。

2.3 觸土部件材料

觸土部件材料固有的親水或憎水特性是重要的影響因素。觸土類機(jī)械設(shè)備材質(zhì)多為鐵，親水性較強(qiáng)，表面接觸角較小，極易發(fā)生土類介質(zhì)黏附，因此相對(duì)其他材料其黏附力較高。另外，材料的表面粗糙程度也產(chǎn)生影響，光潔度越高，受空氣負(fù)壓、接觸面積、水膜連續(xù)性等影響，黏附力越高，表面凹凸不平則相對(duì)削弱黏附力。

2.4 外部環(huán)境

土壤的可塑性及界面水膜厚度的波動(dòng)對(duì)黏附力大小產(chǎn)生影響。一是外部作用力在正向施加值增加時(shí)，土壤內(nèi)部越緊實(shí)，觸土面積增加，越不容易剝離。二是環(huán)境溫度增加使得接觸界面溫度增加，降低土壤含水量，使得水膜形成厚度降低和接觸面積減小，同時(shí)表面張力也會(huì)下降，綜合作用導(dǎo)致黏附力下降。三是溫度在低于自由水的凝固點(diǎn)發(fā)生結(jié)冰等現(xiàn)象時(shí)，也會(huì)對(duì)界面黏附力產(chǎn)生影響。

3 減黏脫附技術(shù)研究現(xiàn)狀

針對(duì)土類介質(zhì)黏附帶來(lái)的作業(yè)效率降低、施工質(zhì)量下降和產(chǎn)品壽命缺失等諸多問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外研究人員做了大量的理論與試驗(yàn)研究工作，以期解決土類介質(zhì)黏附，實(shí)現(xiàn)高效脫附的行業(yè)難題，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量、綠色低碳發(fā)展。

3.1 機(jī)械減黏技術(shù)

機(jī)械減黏脫附技術(shù)即在面向土類介質(zhì)施工的作業(yè)機(jī)具、觸土部件上添加脫附裝置或設(shè)計(jì)脫附結(jié)構(gòu)，達(dá)到土類介質(zhì)脫離的方法。

3.1.1 振動(dòng)式減黏

振動(dòng)脫附是使原有觸土部件區(qū)域變更為具有一定彈性的裝置，或者利用設(shè)備操作屬性高頻率振動(dòng)的方式，實(shí)現(xiàn)黏附介質(zhì)與觸土部件剝離的方法。劉宏俊等[19] 針對(duì)鎮(zhèn)壓作業(yè)時(shí)，土壤黏附嚴(yán)重、牽引阻力大等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種機(jī)械式減黏降阻鎮(zhèn)壓裝置，在彈簧剛度40 N/mm、刮削角30°、前進(jìn)速度7 km/h 時(shí)，土壤黏附量43.24 g，比傳統(tǒng)裝置土壤黏附量降低34.8%。徐工基礎(chǔ)公司生產(chǎn)的旋挖鉆機(jī)，針對(duì)黏附工況增加了高頻振蕩裝置，高頻振蕩激振力120 Hz 以上，旋挖鉆筒鉆減黏效果明顯。振動(dòng)減黏技術(shù)在一定程度上具備減黏效果，但造成了設(shè)備壽命降低、噪聲污染增加等系列問(wèn)題。

3.1.2 加壓式減黏

加壓式脫附多借助液體、氣體通過(guò)加壓擠出的方式，在裝置觸土部件表面設(shè)置微孔，并通過(guò)氣道或流道連接到設(shè)備本身或外置裝置進(jìn)行的一種脫附形式。該方法首次在蘇聯(lián)推土機(jī)產(chǎn)品上使用，在推土機(jī)推土板優(yōu)化設(shè)置排氣孔形成氣簾實(shí)現(xiàn)界面分離，并于20 世紀(jì)60 年代進(jìn)入我國(guó)。張淑敏等[20] 以132.3 kW 推土機(jī)的推土鏟作為原型，采用梅花形均布充氣孔形式進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果顯示，當(dāng)含水量由20％增至25％時(shí)，減阻率增加較快，并且隨含水量增大減阻效果明顯。

3.1.3 加熱式減黏

加熱式減黏是對(duì)觸土部件進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)接觸界面水膜的表面張力等作用力下降，從而減小黏附系統(tǒng)的黏附力，實(shí)現(xiàn)減黏脫附的目的。程超等[21] 針對(duì)水稻收獲機(jī)械物料抖動(dòng)開展加熱減黏研究，加熱能有效抑制濕黏水稻物料黏附在金屬抖動(dòng)板表面， 當(dāng)溫度50 °C 時(shí)，鍍鋅板和不銹鋼板的脫附率分別達(dá)到61.8%和61.3%，并采用較低溫加熱、較高強(qiáng)度振動(dòng)的方案，實(shí)現(xiàn)脫附率超過(guò)65%。

3.2 表面工程減黏技術(shù)

通過(guò)改變觸土類部件土壤接觸界面的性質(zhì)或形貌，達(dá)到減黏脫附的效果，其方式主要有化學(xué)刻蝕、噴砂、激光，以及等離子堆焊、表面機(jī)加和涂覆憎水性材料等，相關(guān)技術(shù)具備一定的減黏效果，但隨著時(shí)間的積累其減黏性能大打折扣。

3.2.1 表面改性

觸土部件多為親水性的鋼鐵材質(zhì)，在其表面涂覆或鑲嵌憎水性材料，可以有效降低土類介質(zhì)對(duì)金屬部件的黏附，如超高分子鏈聚乙烯、鋁基疏水涂層和環(huán)氧樹脂等。BARZEGAR M 等[22] 為減少犁鏵工具的土壤黏附，在犁鏵上涂覆超高分子鏈聚乙烯涂層進(jìn)行表面改性，在含水量4% 和18% 的土類介質(zhì)中，對(duì)比未涂覆犁鏵均表現(xiàn)出明顯的減黏效果，如圖3 所示。上述超疏水涂層的存在一定程度上對(duì)減少土類介質(zhì)黏附發(fā)揮重要作用，但伴隨觸土機(jī)械惡劣的使用工況，出現(xiàn)耐用性不足、減黏效果下降的問(wèn)題，其他金屬基疏水材料亦存在減黏效果不足、成本過(guò)高問(wèn)題。

3.2.2 表面改形

通過(guò)改變觸土機(jī)械部件整體或局部的界面形貌，減少與土類介質(zhì)的接觸面積，并實(shí)現(xiàn)黏附界面的斷續(xù)，增加接觸界面空隙，使得接觸界面水膜張力減少、空氣負(fù)壓降低等實(shí)現(xiàn)黏附力減小[23]。研究人員通過(guò)在農(nóng)業(yè)機(jī)械馬鈴薯收獲機(jī)、犁鏵等產(chǎn)品的觸土部件上，焊接不同形貌的結(jié)構(gòu)，減少了土壤與犁壁的接觸面積，從而避免了土壤黏附、降低了作業(yè)阻力、提高了作業(yè)質(zhì)量[20，24-28]。上海三一重工股份有限公司[29] 設(shè)計(jì)的具有減黏土功能的挖掘機(jī)挖斗，在脫土件上焊接制備多個(gè)間隔排布的凸起，在工作時(shí)破壞土壤與鏟斗主體的表面之間形成的水膜，尤其是在土壤濕度較大時(shí)，有效減少土壤在鏟斗主體內(nèi)壁上的黏附程度，提高鏟斗主體有效容積及工作效率。

3.3 仿生減黏技術(shù)

物競(jìng)天擇、適者生存是自然界的生存法則，生物經(jīng)過(guò)千萬(wàn)年的進(jìn)化，以最合理的生物體結(jié)構(gòu)、功能和最小的能量消耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。相比較傳統(tǒng)的觸土部件表面工程減黏技術(shù)，仿生減黏技術(shù)意義深遠(yuǎn)。

3.3.1 生物體結(jié)構(gòu)仿生減黏

生物體結(jié)構(gòu)仿生減黏技術(shù)主要是研究自然界中生物體表特征，如蜣螂、蜥蜴、甲殼蟲、蠐螬、鯊魚和荷葉[30-32] 等的體表有減阻、減黏和抗黏附等特性，如圖4 所示。吉林大學(xué)工程仿生實(shí)驗(yàn)室針對(duì)地面機(jī)械脫附減阻的實(shí)際需求，運(yùn)用單元體仿生理論與技術(shù)，結(jié)合地面機(jī)械類型差異、觸土作業(yè)部件規(guī)律和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定了不同類型仿生產(chǎn)品開發(fā)的基本原則，研制的多種仿生減黏降阻部件，已在農(nóng)業(yè)、建筑、礦山和電力等多種機(jī)械上應(yīng)用。如基于竹鼠牙齒結(jié)構(gòu)特征綜合土類介質(zhì)成核現(xiàn)象設(shè)計(jì)了一種仿生挖掘鏟，改變?nèi)胪炼螢槲暹呅纹矫娼Y(jié)構(gòu)，并在升土段的正面設(shè)有基于土類堆積成核現(xiàn)象而設(shè)計(jì)的棱條結(jié)構(gòu)，有效地降低了馬鈴薯收獲過(guò)程中挖掘鏟阻力大、土類介質(zhì)黏附嚴(yán)重等不良影響。

3.3.2 生物體功能仿生減黏

相對(duì)于生物體結(jié)構(gòu)仿生，功能仿生主要是利用生物體自身特性實(shí)現(xiàn)減黏降阻，如蚯蚓體表存在生物電系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)周圍土壤水的吸附到達(dá)體表進(jìn)而形成水膜，實(shí)現(xiàn)自身在泥土中自由鉆入且不帶黏土的功能，又稱作電滲法減黏[33]。侯磊[34] 開展了仿生微電滲的技術(shù)研究，在多次作業(yè)循環(huán)下減黏效果明顯。叢茜等[35]研究了影響電滲減黏效率的因素，并搭建了電滲能耗與土體黏附力的關(guān)系模型。

3.3.3 耦合仿生減黏

隨著進(jìn)化的持續(xù)，生物體進(jìn)化過(guò)程中逐步出現(xiàn)了多種功能協(xié)同的事實(shí)，如穿山甲的背鱗與爪趾的協(xié)同作用，荷葉表面的微納織構(gòu)與自身憎水性綜合作用，以及蚯蚓自身體表生物電系統(tǒng)與柔性軀體配合等，生物體兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同部位或不同特征耦合作用，發(fā)揮出了脫附減阻、耐磨抗黏的功能特性[36-37]。耦合仿生減黏技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于高效、高質(zhì)減黏降阻與脫附研究發(fā)揮了重要作用。徐工集團(tuán)基于仿生減黏原理在觸土類機(jī)械設(shè)備部件上做了大量研究工作，其利用屎殼郎頭部凸起耐磨與減黏降阻特性，并進(jìn)一步結(jié)合蚯蚓生物電系統(tǒng)，對(duì)旋挖鉆機(jī)、冷再生設(shè)備等產(chǎn)品進(jìn)行減黏技術(shù)提升，研發(fā)出了高效減黏產(chǎn)品，相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)脫附阻力降低50% 以上，效率提升2 倍以上。

4 減黏技術(shù)對(duì)比分析

上述各類觸土部件減黏降阻技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，表1分別列出了相關(guān)技術(shù)特征。

行業(yè)上普遍應(yīng)用的人工和機(jī)具抖動(dòng)/碰撞機(jī)械式減黏方式，效率低、清理難度大及清理不徹底。另一方面，機(jī)具碰撞噪聲大，對(duì)減速機(jī)、馬達(dá)及設(shè)備整體壽命損害嚴(yán)重，通過(guò)外加裝置功能的方式則存在工況匹配性的問(wèn)題。表面改性或改形的方式實(shí)現(xiàn)減黏，在面對(duì)復(fù)雜工況時(shí)，一方面持久性、減黏效果均不能滿足高效脫附的需求，另一方面在復(fù)雜構(gòu)件如截割頭、板齒等適應(yīng)性尚需提升。

相比較而言，仿生減黏技術(shù)進(jìn)一步提高減黏效果與脫附效率，通過(guò)借助生物體表功能屬性、結(jié)構(gòu)特征，不需要對(duì)原有機(jī)械產(chǎn)品做大規(guī)模改變，即可實(shí)現(xiàn)減黏脫附效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

黏附機(jī)理的研究與減黏技術(shù)的發(fā)展，一定程度上解決了土方、農(nóng)業(yè)、建筑機(jī)械等產(chǎn)品黏附問(wèn)題，推動(dòng)了行業(yè)發(fā)展，但發(fā)揮的作用、效果有限。其作用發(fā)揮一方面取決于技術(shù)本身，另一方面取決于不同工況機(jī)械產(chǎn)品自身構(gòu)型和使用工況，單一減黏技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中“天花板”現(xiàn)象顯著，復(fù)合化、智能化、數(shù)字化將是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際黏附問(wèn)題的必要手段和未來(lái)減黏技術(shù)發(fā)展的主流方向。

（1）考慮到觸土類機(jī)械設(shè)備的使用特點(diǎn)與低附加值經(jīng)濟(jì)特性，對(duì)觸土部件進(jìn)行設(shè)計(jì)端改進(jìn)，并結(jié)合傳統(tǒng)意義上的表面改形或生物體結(jié)構(gòu)仿生減黏技術(shù)，如旋挖鉆機(jī)設(shè)置開合式，并對(duì)其內(nèi)部制備仿蜣螂凸點(diǎn)的仿生單元體；挖掘機(jī)鏟斗改變后曲率形式并結(jié)合穿山甲背部紋理制備仿生單元體。

（2）對(duì)于超高附加值、超高減黏或無(wú)黏附的需求，應(yīng)基于耦合仿生減黏技術(shù)，從生物體表結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)到制備，并結(jié)合施工特點(diǎn)，對(duì)生物體功能特性進(jìn)行選型、研究和適配，賦能觸土部件結(jié)構(gòu)特征從設(shè)計(jì)端改形，進(jìn)一步開展超高憎水性、耐磨性材料的研究并進(jìn)行匹配，最終實(shí)現(xiàn)觸土部件構(gòu)型?耦合仿生技術(shù)賦能?表面憎水材料蓋面的減黏體系。

（3）實(shí)現(xiàn)從工人工地目視化操作到遠(yuǎn)端數(shù)字化顯示、智能化減黏參數(shù)匹配是技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，觸土類設(shè)備在施工時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土類介質(zhì)環(huán)境，實(shí)時(shí)反饋在設(shè)備主控室或遠(yuǎn)端操控平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)減黏工藝參數(shù)匹配，達(dá)到實(shí)施動(dòng)態(tài)減黏的需求。

參考文獻(xiàn)

李萬(wàn)莉，劉佳寶，游正民．雙輪銑槽機(jī)銑削巖土過(guò)程的數(shù)值模擬[J]．中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2014，12（5）：391-396．

LI Wanli，LIU Jiabao，YOU Zhengmin．Numerical simulation on rocksoilmilling process for double ringing slotters[J]． Chinese Journal ofConstruction Machinery，2014，12（5）：391-396．

寧宏坤．復(fù)雜地層中旋挖鉆施工技術(shù)的研究與應(yīng)用[J]．鐵道建筑，2018，58（4）：49-52．

NING Hongkun．Research and application of construction technology ofrotary drill in complex stratum[J]．Railway Engineering，2018，58（4）：49-52．

賈洪雷，王萬(wàn)鵬，陳志，等．農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件優(yōu)化研究現(xiàn)狀與展望[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2017，48（7）：1-13．

JIA Honglei， WANG Wanpeng， CHEN Zhi， et al． Research statusand prospect of soil-engaging components optimization for agriculturalmachinery[J]．Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2017，48（7）：1-13．

王東偉，王家勝，尚書旗．基于振動(dòng)的土壤挖掘阻力與耗能特性試驗(yàn)研究[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2020，51（S1）：267-272．

WANG Dongwei，WANG Jiasheng，SHANG Shuqi．Experimental researchon soil digging resistance and energy consumption based on vibration[J]．Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2020，51（S1）：267-272．

ZHANG Z，ZUO G，GAN S，et al．EDEM investigation and experimentalevaluation of abrasive wear resistance performance of bionic micro-thorn and convex hull geometrically coupled structured surface[C]//2021 ASABE Annual International Virtual Meeting．American Societyof Agricultural and Biological Engineers，2021．

鄭侃．耕整機(jī)械土壤減粘脫附技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J]．安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，46（4）：728-736．

ZHENG Kan．Research status and prospect of soil anti-adhesion technologyfor tillage equipment[J]．Journal of Anhui Agricultural University，2019，46（4）：728-736．

FOUNTAINE E R． Investigations into the mechanism of soil adhesion[J]．Journal of Soil Science，1954，5（2）：251-263．

MCFARLANE J S， TABOR D． Adhesion of solids and the effect ofsurface films[J]． Proceedings of the Royal Society of London． SeriesA．Mathematical and Physical Sciences，1950，202（1 069）：224-243．

錢定華， 張際先． 土壤對(duì)金屬材料粘附和摩擦研究狀況概述[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，1984（1）：69-78．

QIAN Dinghua，ZHANG Jixian．A summary of study of adhesion and friction between soil and metals[J]． Transactions of the Chinese Societyfor Agricultural Machinery，1984（1）：69-78．BAIER R E， SHAFRIN E G， ZISMAN W A． Adhesion： mechanismsthat assist or impede it[J]．Science，1968，162（ 3 860）：1 360-1 368．

FISHER R A． Further note on the capillary forces in an ideal soil[J]．The Journal of Agricultural Science，1928，18（3）：406-410．

秋山豐，橫井肇．關(guān)于土壤粘著性的研究[J]．日本土壤肥料科學(xué)雜志，1972，43（8）：211-277．

溫詩(shī)鑄．界面科學(xué)與技術(shù)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2011．張際先，桑正中，高良潤(rùn)．土壤對(duì)固體材料粘附和摩擦性能的研究[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，1986（1）：32-40．

ZHANG Jixian， SANG Zhengzhong， GAO Liangrun． Adhesion andfriction between soils and solids[J]． Transactions of the Chinese Societyfor Agricultural Machinery，1986（1）：32-40．

任露泉．土壤黏附力學(xué)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011．叢茜，任露泉，陳秉聰．土壤粘附規(guī)律的化學(xué)吸附分析[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1996，12（3）：16-20．

CONG Qian，REN Luquan，CHEN Bingcong．Study on soil adhesionphenomena by chemical adsorption[J]．Thansactions of the Chinese Societyof Agricultural Engineering，1996，12（3）：16-20．

賈賢， 任露泉， 陳秉聰． 土壤對(duì)固體材料粘附力的理論分析[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1995，11（4）：5-9．

JIA Xian，REN Luquan，CHEN Bingcong．Theoretical analysis of adhesionforce of solid materials[J]． Thansactions of the Chinese Societyof Agricultural Engineering，1995，11（4）：5-9．

肖居鵬，楊學(xué)鋒，夏國(guó)峰，等．激光熔覆Fe-Mo 涂層增強(qiáng)鏵式犁表面耐磨性能研究[J]．特鋼技術(shù)，2021，27（4）：13-17，12．

XIAO Jupeng，YANG Xuefeng，XIA Guofeng，et al．Study on lasercladding Fe Mo coating to enhance the surface wear resistance of moldboardplough[J]．Special Steel Technology，2021，27（4）：13-17，12．

劉宏俊，趙淑紅，譚賀文，等．基于刮削與振動(dòng)原理的減粘降阻鎮(zhèn)壓裝置研究[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2018，49（1）：86-92．

LIU Hongjun，ZHAO Shuhong，TAN Hewen，et al．Investigation onpress device in reducing adhesion and resistance based on scrape and vibrationprinciple[J]．Transactions of the Chinese Society for AgriculturalMachinery，2018，49（1）：86-92．

張淑敏，諸葛茜．利用充氣法減小推土鏟工作阻力的試驗(yàn)研究[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，1997，28（3）：149-151．

程超，付君，唐心龍，等．水稻收獲機(jī)械抖動(dòng)板加熱脫附試驗(yàn)研究[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2019，50（6）：110-118．

CHENG Chao， FU Jun， TANG Xinlong， et al． Heating anti-adhesionexperiments of jitter plate of rice harvesting machinery[J]． Transactionsof the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2019，50（6）：110-118．

BARZEGAR M， HASHEMI S J， NAZOKDAST H， et al． Evaluatingthe draft force and soil-tool adhesion of a UHMW-PE coatedfurrower[J]．Soil and Tillage Research，2016，163：160-167．

MYSHKIN N，KOVALEV A．Adhesion and surface forces in polymertribology：a review[J]．Friction，2018，6：143-155．

DENG S，REN L，LIU Y，et al．Tangent resistance of soil on moldboardand the mechanism of resistance reduction of bionicmoldboard[J]．Journal of Bionic Engineering，2005，2：33-46．

胡偉，劉大欣，付明剛，等．仿生偏柱式減阻深松鏟設(shè)計(jì)及離散元仿真分析[J]．農(nóng)業(yè)工程，2022，12（5）：84-88．

HU Wei，LIU Daxin，F(xiàn)U Minggang，et al．Design and DEM analysisof bionic drag-reducing slant column subsoilers[J]． Agricultural Engineering，2022，12（5）：84-88．

叢茜，柴雄梁，楊曉東，等．利用柔性仿生技術(shù)減少礦車粘附[J]．吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2005，35（4）：437-441．

CONG Qian，CHAI Xiongliang，YANG Xiaodong，et al．Coal adhesionreduction on tramcar by flexible bionics technique[J]． Journal ofJilin University （Engineering and Technology Edition），2005，35（4）：437-441．

畢可東，宋小闖，王玉娟，等．豬籠草蠟質(zhì)滑移區(qū)表面反粘附特性的研究[J]．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2015，51（23）：103-109．

BI Kedong， SONG Xiaochuang， WANG Yujuan， et al． Anti-adhesionmechanisms of nepenthes waxy slippery zone surface[J]． Journalof Mechanical Engineering，2015，51（23）：103-109．

崔剛，馬云海，楊德秋，等．馬鈴薯挖掘鏟仿生減阻技術(shù)研究概況[J]．農(nóng)業(yè)工程，2019，9（9）：19-22．

CUI Gang， MA Yunhai， YANG Deqiu， et al． Research situation ofbionic resistance reducing technology about potato digging shovel[J]．Agricultural Engineering，2019，9（9）：19-22．

上海三一重機(jī)股份有限公司．具有脫土功能的鏟斗及挖掘機(jī)：CN202021102917.X[P]．2021-02-09．

劉國(guó)敏，李建橋，田喜梅，等．蚯蚓非光滑體表減粘降阻試驗(yàn)[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2008，39（9）：138-143．

LIU Guomin，LI Jianjiao，TIAN Ximei，et al．Experiment on reductionof soil adhesion force and sliding resistance of earthworm nonsmoothsurface[J]．Transactions of the Chinese Society for AgriculturalMachinery，2008，39（9）：138-143．

ZHANG L，ZHOU Z，CHENG B，et al．Superhydrophobic behaviorof a perfluoropolyether lotus-leaf-like topography[J]．Langmuir，2006，22（20）：8 576-8 580．

ZHANG D， CHEN Y， MA Y， et al． Earthworm epidermal mucus：Rheological behavior reveals drag-reducing characteristics in soil[J]．Soil and Tillage Research，2016，158：57-66．

JIA H， WANG W， WANG W， et al． Application of anti-adhesionstructure based on earthworm motion characteristics[J]． Soil and TillageResearch，2018，178：159-166．

侯磊．仿生微電滲減粘脫附探索[D]．長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2016．

HOU Lei． Exploration of bionic micro-electroosmosis for anti-adhesionand desorption[D]．Changchun：Jilin University，2016．

叢茜，任露泉，陳秉聰．土壤電滲試驗(yàn)的均勻設(shè)計(jì)研究[J]．吉林工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1989，19（2）：47-52．

CONG Qian， REN Luquan， CHEN Bingcong． Research on reducingadhesive result of soil electroosmosis with well-distribution design[J]．Journal of Jilin University of Technology，1989，19（2）：47-52．

DEAN B， BHUSHAN B． Shark-skin surfaces for fluid-drag reductionin turbulent flow：a review[J]．Philosophical Transactions of the RoyalSociety A：Mathematical，Physical and Engineering Sciences，2010，368（1 929）：4 775-4 806．

劉小沖，徐友良，郭小軍，等．蛛網(wǎng)仿生結(jié)構(gòu)SiC/SiC 渦輪葉盤制備與性能[J]．硅酸鹽學(xué)報(bào)，2022，50（8）：2 205-2 211．

LIU Xiaochong，XU Youliang，GUO Xiaojun，et al．Fabrication andproperties of spider web structure SiC/SiC turbine blisk[J]． Journal ofthe Chinese Ceramic Society，2022，50（8）：2 205-2 211．