悬挂翻转式深翻犁的研究与设计

曾小辉 毕新胜 李文春 陈军 王斌 贾金亮 明光

摘要：针对南疆气候特点和土壤物理特性，以土壤可持续利用为目的，设计一种悬挂翻转式深翻犁，通过深翻耕作，改善土壤物理结构，增加作物根系生长深度，确保作物持续增产。用具有双层主副犁结构的深翻犁进行耕作时，不仅能将耕作层含病菌的土壤、杂草、越冬虫卵翻入主犁开出的沟底，解决土壤含病菌的状况，还可减小单个犁体翻垡阻力，降低拖拉机功耗。

关键词：南疆；土壤；深翻耕作；可持续利用；悬挂翻转式深翻犁；主副犁结构

中图分类号： S222.12+1文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）02-0409-02

收稿日期：2015-01-06

基金项目：新疆生产建设兵团科技人员服务南疆专项（编号：2014BA060）。

作者简介：曾小辉（1987—），男，四川安岳人，硕士研究生，从事农业机械设计。E-mail：5841983@qq.com。

通信作者：毕新胜（1971—），男，河南镇平人，教授，硕士生导师，从事机械及液压相关教育与研究。E-mail：bxs_mac@shz.edu.cn。南疆土地面积116万 km2，约占新疆土地总面积的2/3。由于气候极端干旱，土壤积盐速度快，强度大，土壤含盐量高，盐分表聚性很强，地表常出现5～15 cm厚的永久性盐结壳，剖面中也常出现盐盘层，影响作物生长。土地总面积大，可利用率低，从而使土地数量的有限性和土地需求的增长构成土地资源持续利用的特殊矛盾。近几年，南疆棉花作物的长期种植且长期采用单一的种植模式，使得土壤耕作层肥力下降，板结加剧，病菌感染，枯萎病、黄萎病面积逐年扩大，直接影响棉花的产量和质量。为减少病虫害、改善土壤结构、促进棉花可持续增产丰收，设计一种适合南疆土壤物理结构和气候条件的悬挂翻转式深翻犁，对棉田进行深翻作业，对土壤进行物理性改良，从而达到防治病虫害、实现南疆土地可持续利用的目的。

1 研究内容和技术指标

1.1研究内容

一般翻转式深翻犁由上下对称的单铧犁或多铧犁组成，由大功率拖拉机配套进行深翻作业，其耕作阻力大，受力部件强度高，犁架易变形，犁体易磨损。笔者采用主犁配副犁的结构来设计深翻犁，较普通翻转深翻犁耕作深度加深20～30 cm，总耕深可达75 cm，采用层耕的方式进行耕作，减小单个犁体的耕作阻力，在深翻的基础上减小耕作部件的受力，减小犁体磨损增加其使用寿命。由于采用主犁配副犁的上下2层犁体结构设计，因此提高犁的耕宽和耕深稳定性是研究的技术关键和技术难点，具体研究内容包括：（1）悬挂翻转式深翻犁整机结构研究与设计；（2）悬挂装置及犁架的研究与设计；（3）提高入土性能，减小犁体工作阻力。

1.2深翻犁主要技术指标

深翻犁的配套动力125～169 kW，耕深稳定性变异系数≥90%，耕深55～75 cm，可靠性>95%。相同条件下与同类产品相比，耕作阻力减小10%～20%、节能10%～20%。

2总体设计

2.1总体结构

南疆土壤结构由壤土、沙性土壤与板结土壤组成，为改善耕作层土壤肥力，通过深翻耕作，提升下层土壤，使壤土、沙性土壤与板结土壤进行混合，改良耕作层土壤；所设计的悬挂翻转式深翻犁采用对土壤进行上下分层耕作的结构形式，是由上下对称的主副犁体组成的单铧犁[1]，其总体结构包括悬挂装置、液压翻转机构、犁架、主副犁体（图1）。

2.2工作原理

悬挂翻转式深翻犁通过悬挂架与拖拉机挂接，借助拖拉机的悬挂机构进行升起和落下。翻转油缸通过液压油管与拖拉机的液压系统相连，驾驶员可通过操纵液压阀使犁在悬起状态下进行180°的往复翻转。在耕作时先由下面的一组犁体进行耕作，副犁将耕作层含有病菌的土壤、杂草、越冬虫卵的土垡翻至前一趟主犁已开好的沟底，然后由主犁将下层土壤铲起，铺至上层；耕作到地头时，拖拉机将犁悬起并翻转180°，用另一组犁体进行耕作，保证土垡向一个方向翻垡，耕后地表无大的沟壑。土垡翻转的结构如图2所示。

5结语

在南疆气候条件极端恶劣的情况下，根据当地土壤的物理特性，设计悬挂翻转式深翻犁用以改良土壤物理结构，打破犁底层，使壤土、沙性土壤与板结土壤进行混合，增加土壤的透气性，提高土壤的保水性能。改良板结、宜耕期短、冬春灌渗水性能差的土壤，保证土壤的可持续利用。

参考文献：

[1]中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册[M]. 北京：中国农业科学技术出版社，2007.

[2]李宝筏. 农业机械学[M]. 北京：中国农业出版社，2003.

[3]马少辉，张学军. 悬挂参数选择对铧式犁作业稳定性的影响[J]. 农机化研究，2010（11）：71-73.

[4]丁金玲. 1LD-440型深耕犁犁架的仿真研究与优化设计[D]. 南宁：广西大学，2007：1-69.

[5]张建军. 悬挂犁数字化设计及关键技术的研究[D]. 长春：吉林大学，2008.

[6]王建，高峰，吴成武，等. 雙向犁翻转机构的分析与优化[J]. 农业机械学报，2005，36（5）：36-40，48. 黄河，谢守勇，李佩原，等. 空心锥形喷嘴变量施药均匀性试验[J]. 江苏农业科学，2016，44（2）：411-413.