深松鏟牽引阻力及土壤擾動(dòng)量研究.pdf

1、傳統(tǒng)的耕作方式連續(xù)多年耕作，使土壤嚴(yán)重壓實(shí)、耕作層變淺、土壤板結(jié)，導(dǎo)致耕作層中有機(jī)質(zhì)含量下降、蓄水力低，農(nóng)作物根部生長(zhǎng)范圍減小，以至于產(chǎn)量下降。深松作為一種有發(fā)展?jié)摿Φ谋Ｗo(hù)性耕作方式，現(xiàn)已在全球各地展開(kāi)。深松技術(shù)可以增加農(nóng)作物產(chǎn)量，特別是根部在較深土層作物的產(chǎn)量，是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)有效的保護(hù)性耕作技術(shù)。深松可以破壞犁底層，并且不擾亂土層，動(dòng)土量小，提高耕作層蓄水保墑的性能，保持耕作層下的土壤有一定水分;另外，深松還可消除耕作層的土壤板結(jié)，改良土

2、壤的性狀，為作物提供適宜的生長(zhǎng)條件，有利于土壤微生物的繁殖，豐富了農(nóng)作物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)，使作物根系發(fā)育良好，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量。
　　深松鏟作為深松機(jī)中主要工作部件，其形狀和尺寸參數(shù)直接影響著深松機(jī)的牽引阻力和深松作業(yè)效果。為研究深松機(jī)具的牽引阻力、深松鏟對(duì)土壤的擾動(dòng)范圍與深松前后土壤硬度的變化，論文結(jié)合實(shí)際情況，自行設(shè)計(jì)了深松鏟試驗(yàn)裝置，通過(guò)UG NX建模，將三維模型導(dǎo)入Ansysworkbench中，對(duì)試驗(yàn)裝置的關(guān)鍵部件進(jìn)行有

3、限元分析，確保試驗(yàn)裝置能承受預(yù)計(jì)的牽引阻力。
　　利用試驗(yàn)裝置對(duì)不同鏟形的深松鏟進(jìn)行單因素試驗(yàn)，在鴨掌形鏟的單因素試驗(yàn)中得到深松深度與牽引阻力的擬合方程，通過(guò)擬合方程可得到不同深度對(duì)應(yīng)的阻力值:深度為10cm對(duì)應(yīng)的阻力為0.405KN，當(dāng)深度為20cm對(duì)應(yīng)的阻力為0.947KN，當(dāng)深度為30cm對(duì)應(yīng)的阻力為2.399KN，當(dāng)深度為40cm對(duì)應(yīng)的阻力為5.571KN。深松度在10cm到40cm范圍內(nèi)，深度每增加10cm，牽引阻力增長(zhǎng)

4、1.3-1.5倍。在不同鏟形的單因素試驗(yàn)中得到深松鏟面積與牽引阻力的擬合方程，通過(guò)擬合方程得到:深松鏟面積為100cm2對(duì)應(yīng)的阻力為4.419KN，深松鏟面積為200cm2對(duì)應(yīng)的阻力為5.215KN，深松鏟面積為300cm2對(duì)應(yīng)的阻力為5.68KN。
　　采用6101型數(shù)字式土壤硬度測(cè)試儀對(duì)深松前后的土壤硬度進(jìn)行采集，得到土壤硬度矩陣，應(yīng)用Matlab制作GUI界面，將得到的土壤硬度矩陣?yán)L制成三維曲面、等值線(xiàn)以確定深松前后的土壤硬

5、度變化范圍，進(jìn)而分析深松鏟對(duì)土壤的擾動(dòng)范圍。
　　為了優(yōu)化深松鏟的結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用四因素三水平的正交試驗(yàn)，應(yīng)用Design-Expert對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得到回歸方程。定量研究深松鏟各結(jié)構(gòu)參數(shù)和牽引阻力的影響。依據(jù)回歸方程的方差分析表中F值的大小，可知各因素對(duì)深松鏟牽引阻力的影響程度依次為:深松深度＞翼寬＞入土角＞翼張角。
　　一般的最淺深松深度為20cm，當(dāng)深松深度超過(guò)30cm時(shí)，對(duì)土壤的擾動(dòng)能力降低而阻力大幅提升，故對(duì)深