整地用工作裝置配置順序的探討

整地用工作裝置配置順序的探討

考慮到土地整理帶來的大量動(dòng)力消耗，必須根據(jù)不同區(qū)域的特點(diǎn)，不斷完善土地整理的類型和機(jī)械結(jié)構(gòu)。全俄大豆研究所的學(xué)者研究表明,種植禾類糧食作物的土壤不要求進(jìn)行深耕,耕耘的深度8～12cm就已足夠,最深至14cm。對(duì)大豆和其他作物(土豆、玉米)的中耕整地深度應(yīng)在18～20cm。在進(jìn)行不翻壟整地時(shí),由于腐殖土的礦化速度降低,減少了腐殖土的損失,改善了土壤水土保持的穩(wěn)定性,減少了土壤水分的流失。但多年的中耕作業(yè)容易產(chǎn)生耕作層以下土層的板結(jié),降低水和空氣的滲透性,抑制植物的生長,為了降低不翻壟整地所帶來的不良后果,必須定期對(duì)可耕層進(jìn)行土壤深松,打破由中耕機(jī)箭型松土鏟形成的土壤堅(jiān)硬犁底層。俄羅斯遠(yuǎn)東農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制出了適用于不同方式整地用的中耕機(jī)工作裝置(圖1)。該工作裝置由可固定的“高式”箭型中耕鏟、深松鏟和“低式”箭型中耕鏟的萬能支架構(gòu)成。當(dāng)在萬能支架上安裝箭型中耕鏟時(shí),可進(jìn)行6～22cm深度的整地作業(yè);在支座上安裝翻掘用箭型中耕鏟時(shí),整地深度可達(dá)24cm;如果在支座上安裝深松鏟時(shí)整地深度可達(dá)30cm。在中耕機(jī)上安裝不同的工作裝置,一排為箭型中耕鏟或挖掘用箭型中耕鏟,另一排為深松鏟時(shí),可進(jìn)行不同層次的整地,打破土壤犁底層。由中國黑河市農(nóng)機(jī)研究所和俄羅斯遠(yuǎn)東農(nóng)機(jī)研究所的研究人員共同合作進(jìn)行的田間試驗(yàn)表明,土壤對(duì)深耕鏟運(yùn)動(dòng)的阻力可大大超過在有利條件下進(jìn)行半自由作業(yè)的中耕機(jī)運(yùn)動(dòng)的阻力。理論研究的目的,就是論證整地用各種工作裝置在整地時(shí)中耕機(jī)的牽引阻力達(dá)到最小化的配置次序。依據(jù)耕地理論對(duì)土壤阻力進(jìn)行計(jì)算,正常耕地牽引阻力的總值R等于摩擦力的共同作用和相關(guān)土壤層重量、變形土壤阻力和土壤層動(dòng)壓力反射到橫坐標(biāo)軸投影數(shù)的總和R。即式中RGx,RДx,Rfx—摩擦力的共同作用和相關(guān)土壤層重量、土壤變形阻力和土壤層動(dòng)壓力反射到橫坐標(biāo)軸的投影。為了確定土壤對(duì)工作裝置運(yùn)動(dòng)的阻力,可通過工作裝置各組成部分阻力,即中耕鏟阻力和支座阻力來表現(xiàn)出工作裝置總的阻力Rzp.o。即由于土壤的變形工作由位于前部的箭型中耕鏟實(shí)施,土壤通過支座對(duì)其變形所產(chǎn)生的阻力值為零,支座實(shí)際上是垂直豎立的,土層重量對(duì)支座的負(fù)載也為零即按照(3)式可以確定中耕機(jī)第一排工作裝置在密實(shí)土壤堵塞條件下的阻力。眾所周知,土壤在對(duì)變形產(chǎn)生阻力的同時(shí),其在水平剝離的角度下從耕地的表層被剝離ψ2。當(dāng)?shù)谝慌诺墓ぷ餮b置進(jìn)行作業(yè)時(shí),土壤的缺口線投影到第二排工作裝置的正平面,位于溝線和工作裝置之間的土壤面積已經(jīng)處于變形狀態(tài)。因而,第二排工作裝置不會(huì)對(duì)其作業(yè)的土壤土層進(jìn)行全部變形,相應(yīng)地降低土壤對(duì)箭型中耕鏟和深松鏟變形所產(chǎn)生的部分阻力。中耕機(jī)第二排工作裝置的牽引阻力值可以確定為式中k6—中耕機(jī)第二排工作裝置作業(yè)的部分土壤已由第一排工作裝置完成變形考慮在內(nèi)的密實(shí)土壤降低堵塞的系數(shù)。將工作裝置的堵塞系數(shù)值表現(xiàn)為式中SH—工作裝置作業(yè)時(shí)土壤層未進(jìn)行變形部分的正面投影面積,m2;S6—工作裝置在密實(shí)土壤堵塞條件下可以進(jìn)行變形的土壤層的正面投影面積,m2。在中耕機(jī)上配置工作裝置可有以下3種方式。(2)在第一排安裝深松鏟,第二排安裝箭型中耕鏟。(3)在第一排安裝箭型中耕鏟,在第二排安裝深松鏟。方案1:在中耕機(jī)的各排上安裝箭型中耕鏟。從圖2中可以看出,未被第一排工作裝置變形,但已進(jìn)入第二排工作裝置作業(yè)的土壤層部分的正面投影面積與帶有高和底的梯形面積相等:那么工作裝置可以在密實(shí)土壤堵塞條件下變形的土壤層正面投影面積與帶有高和底bл和bл+2hлtgψ2.的梯形面積相等:依據(jù)公式(5)得出方案2:在第一排安裝深松鏟,在第二排安裝箭型中耕鏟。如圖3所示,未能由中耕機(jī)SH第一排工作裝置變形的面積可以由帶有底bл和bл+2hлtgψ2及高的梯形面積S1與帶有高的兩個(gè)三角形面積的差的形式表現(xiàn)出來。即Sб的面積等于帶有底bл和bл+2hлtgψ2及高h(yuǎn)л的梯形面積。方案3:在第一排安裝箭型中耕鏟,第二排安裝深松鏟。如圖4所示,未能由中耕機(jī)第一排工作裝置進(jìn)行變形的面積SH可以由帶有底b2和b2+2h2tgψ2及高的梯形面積S1與帶有高的兩個(gè)三角形面積S2的差的形式表現(xiàn)出來。SH=S1-2S2梯形面積S1如果假設(shè)角ψ2=45°,那么S2面積的三角形等邊。等邊三角形的面積等于S=0,577h2,這里h為三角形的高。那么工作裝置在密實(shí)土壤堵塞的條件下可以進(jìn)行變形的土壤層的正面投影面積Sб等于帶有高h(yuǎn)n及底b2+2h2tgψ2和的梯形面積:通過計(jì)算,由中耕機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度(圖5)可以得出中耕機(jī)牽引阻力的理論依據(jù)。從圖5中曲線可以看