振动深松机的原理及技术优势分析

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　　摘要：深松作业是在传统的农业耕作基础上进行的新技术，有利于打破传统耕作产生的犁底层，并显著优化耕地的土壤结构，有利于农业生产的长久发展。通过介绍振动深松机与传统深松作业的区别与优势，说明了振动深松的基本原理和常用机型的作业特点，总结了现阶段存在的技术问题，并对振动深松技术的发展提出了展望。
　　关键词：振动深松机;原理;技术;优势
　　深松整地作业是现代化保护性耕作的重要组成部分，能够在尽量小的翻动土层的情况下，实现打破犁底层和增加耕作深度的目的，帮助土壤形成虚实结合的耕层结构，进而提高土壤的蓄水保墒能力。在众多的技术优势下，深松作业的覆盖面积逐渐增加，也使越来越多的农民认可了深松整地这一新方式。但是传统的机械化深松存在着所需动力大、能源消耗高等缺点，使深松作业必须在较大的牵引阻力下进行，无形中增加了耕整地作业的经济成本。因此，减少深松作业中的牵引阻力和能源消耗是深松作业技术提升的关键问题。振动深松机作为近年来有效优化深松作业过程的先进机型，其工作原理和作业品质得到了农机研究人员和农民的认可，并在一定程度上实现了推广和使用。
　　1工作原理分析
　　传统的深松机械主要工作部件为普通深松铲，其在工作过程中切土、碎土、提升土壤都是同步进行的，在拖拉机牵引力的作用下，耕地土壤会沿深松铲的剪切面出现周期性断裂，同时向上层转移，在此过程中深松铲受到多种反作用力的直接施加，导致阻力增大、效率降低。当对深松部件加设振动装置或结构时，由于深松铲的振动效果导致切土、碎土、提升土壤不会同时进行，工作部件上产生更有利的切削条件及对土壤破碎有利的受力状态，其中部分阻力由振动部件的振动作用所承担，降低了牵引阻力。振动深松利用刃口将土壤切开后，在振动的垂直加速度的作用下，深松铲上方的土壤会向上做加速运动，形成浮起的效果。从而使牵引阻力合力变得很小，振动作用的碎土效果有利于松土的均匀性，能够为播种创造良好的基础条件，深松与振动的结合更容易形成垂直方向上实下虚与水平方向虚实间隔的良好土壤结构，更有利于增肥地力、蓄水保墒和促进作物根系生长。
　　2主要机型与特点
　　2.1强迫式振动深松机
　　强迫式振动深松机具有主动的振动源，主要原理是利用拖拉机动力输出轴的动力，经过传动与转化成为振动部件的动力源，使机架产生垂直方向的振动，最终将振动传导给深松部件，保证其能够按一定的频率和振幅振动。强迫式振动深松机的振动部件主要包括以下几种形式：
　　（1） 偏心轮与连杆相配合的振动结构。主要由偏心轮、连杆、连接臂、转动轴、传动臂等组成。工作中偏心轮转动过程带动连杆进行往复摆动运动，通过传动臂带动转动轴完成圆周方向的往复转动，转动轴将动力传递给传动杆，进而产生要求的振动效果。
　　（2） 偏心块振动结构。主要工作结构包括主动轴、从动轴、偏心块和齿轮结构。工作中拖拉机后动力输出轴将动力传递给主动轴，并通过齿轮传动带动从动轴转动，主动轴与从动轴均设计有偏心块，装配过程中要求两偏心块的偏心相位统一，偏心块在轴的转动中产生激振力，从而形成深松铲在垂直方向上的强迫振动效果。
　　（3） 偏心轴与十字联轴器相配合的振动结构。振动机构包括了偏心轴、十字联轴器及杠杆等主要部件。工作时由后动力输出轴通过联轴器带动偏心轴转动，通过偏心轴的圆周运动带动与之连接的十字联轴器转动，进而使十字轴联接器下部的杠杆在纵向平面内以平衡位置为中心做小圆振动，最终带动深松铲产生振动。
　　（4） 凸轮机构。属于传统机械式振动结构的一种，主要工作部件包括振动变速箱、凸轮机构和振动臂。工作中输出轴通过链传动与凸轮机构相连，利用凸轮不均衡的特点将其转动转化为振动臂的振动，从而带动振动臂末端的深松铲产生垂直方向的振动。
　　（5） 曲轴连杆机构。主要是利用曲轴的转动带动振动杠杆牵引臂上下摆动，导致与之连接的深松犁产生上下振动。
　　2.2自激式振动深松机
　　自激式振动深松机主要是通过在传统的深松过程中，利用土壤状态变化和地表复杂因素的影响，引起弹簧或其他弹性元件振动，形成类似强迫式振动深松机的作业效果。自激式振动深松机主要振动原件包括振动弹簧和弹齿耙两类，工作中通过自身弹性变化产生的振动减小深松过程中的牵引阻力。
　　3主要问题与难点
　　（1）尽管自激振动相对于强迫振动显著降低了能源消耗，也存在一定的减少阻力能力，但是减阻效果与强迫振动存在明显差距，工作质量也存在一定的不稳定性。
　　（2）强迫振动式深松机虽然能够显著降低耕作阻力，且具備更强的碎土能力，但由于振动部件需要更大的动力支持，因此对拖拉机的动力要求更高。
　　（3）振动深松机可能因为机架管梁倾斜、偏牵引等问题引起工作部件入土时深度不一致的现象，还可能在保护性耕作地区作业时，因地表作物残茬和杂草导致缠绕和堵塞现象，这要求振动深松机提升防堵能力。
　　振动深松机技术的发展应重视铲形和功能的优化，从而进一步减小耕作阻力提升碎土效果。在未来的研究中应重视将深松部件的仿形技术、防堵技术与振动式深松技术有机地结合起来，以保证振动深松机技术更好的为我国的农业生产服务。
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