多功能深松机及其关键部件的设计与试验研究

随着现代化农业的不断发展和国家对于农机具补贴工作的大量投入，各种农机具大量投入使用，使农民从繁重的体力劳动中解脱出来。但是，与此同时也产生了相应的不良后果，年复一年的精细耕作，导致东北黑土地土壤板结严重，土壤墒情下降，东北大部分地区土壤黑土层已由原来的80cm下降至20cm，土壤肥力显著下降，保护性耕作就是在这样的环境下被提出并日渐获得广泛接受。土壤深松技术作为保护性耕作的重要措施之一，也同时受到人们的重视。本文设计一种空间曲面式深松部件以及多功能深松整地机，为验证深松部件的深松作业效果和多功能深松整地机整机的性能，进行了田间深松作业试验。 对土壤深松部件的松土机理和铧式犁的性能参考曲线进行分析，吸收三种常见深松铲的优点，设计一种空间曲面式深松部件。整个深松部件主要由三部分组成，分别为铲柄上部、铲柄和铲尖。深松部件空间曲面的形状由前倾切土曲线MN和侧倾抬土曲线PQ组成，所述的前倾切土曲线MN和侧倾抬土曲线PQ在三维坐标系中满足如下方程：MN“z=4E-07x4-0.0002x3+0.0225x2-0.573x+16.731”和PQ“z=1E-05y4-0.0031y3+0.3223y2-12.357y+159.19”，铲柄长度为250～300mm，工作曲面弧长为300～400mm，深松铲耕幅宽度为150～180mm，刀片厚度为25～30mm。在得到深松部件的数学模型后，利用CATIA软件做出深松部件的三维模型，并对三维模型进行有限元分析，根据分析结果可知，深松部件未出现应力集中点。根据变形图可以看出，变形最严重的部位位于铲尖，其最大变形量为0.79mm，这表明了深松部件的的参数设计合理。 结合东北保护性耕作农艺的要求，多功能深松整地机一次性进地可完成切茬、深松、施肥和整地四项工作，实现多功能联合作业，提高了工作效率。根据本机的使用要求，该机主要由松土切茬、深松、施肥和整地四个功能模块组成，解决了行间深松、施肥过程中存在的秸秆、残茬的缠绕堵塞、作业能耗大、作业后地表不平整等问题。四个模块合理配置、单独工作，可以最大限度地保证作业效果，达到联合作业的基本要求。 田间作业试验主要包括三方面：1、通过考察深松作业前后土壤坚实度的情况，找出多功能深松整地机对土壤坚实度的影响情况，对比深松作业前后土壤坚实度变化情况，三个深度土壤坚实度分别降低65%、48%和46%，可见空间曲面式深松部件的深松性能较好。2、为考察深松机具的深松深度和深松深度稳定性，对深松整地机作业的四个行程进行测量，经计算得到四个行程的深松深度稳定性分别为98.89%、99.57%、99.45%和98.97%，均符合国标的规定。3、为检验深松作业对土壤含水率的影响，对深松前后土壤含水率进行测量，同一地块在0～35cm土壤耕层中，测得的数据为：未深松地块土壤平均含水率为12.8%，深松地块土壤含水率为18.4%。