方衛(wèi)山 王華準(zhǔn) 陳昆

摘 要：土壤的翻耕是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中較為重要的環(huán)節(jié)之一，鏵式犁是土壤耕作的主要農(nóng)機具。分析當(dāng)前農(nóng)機市場上單鏵犁和雙鏵犁存在的不足之處，著重論述組合式單（雙）鏵犁的結(jié)構(gòu)設(shè)計，分析該種設(shè)計較傳統(tǒng)鏵犁所擁有的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：土壤翻耕;組合式單（雙）鏵犁;結(jié)構(gòu)設(shè)計;優(yōu)點

Abstract： Land plowing is one of the most important links in agricultural production. The plow is the main agricultural machinery for ploughing soil. It analyzes the shortcomings of single plow and double plow in the current agricultural machinery market. The structural design of the combined single （double） plow is analyzed to analyze the advantages of this design compared to the traditional plow.

Key words： soil tillage; combined single （double） plow; structural design; advantages

0 引言

土壤的耕作主要是通過機械作用，創(chuàng)造一個良好的土壤表面狀態(tài)和適宜的耕層構(gòu)造，建立土壤、水、肥、氣、熱因素和外界環(huán)境的動態(tài)平衡，控制土壤微生物的活動性和生物化學(xué)活性，調(diào)節(jié)有機質(zhì)的分解和積累[1]。2016年農(nóng)業(yè)部下發(fā)了《全國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展第十三個五年規(guī)劃》，該規(guī)劃的發(fā)展目標(biāo)為：到2020年，主要農(nóng)作物生產(chǎn)全程機械化、種養(yǎng)加全面機械化取得顯著進(jìn)展，區(qū)域協(xié)調(diào)共進(jìn)的農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展新格局基本形成，有條件的地區(qū)率先基本實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化。就目前在農(nóng)業(yè)機械研究領(lǐng)域中，對耕地機械的研究投入不足以滿足實際對耕地機械的需求，尤其在鏵式犁研究方面。

鏵式犁是土壤耕作的主要農(nóng)機具，鏵式犁根據(jù)犁鏵的數(shù)量分為單鏵犁、雙鏵犁和多鏵犁，單鏵犁和雙鏵犁主要適用于小塊山地、坡耕地等，多鏵犁則更適用于平原地區(qū)。自20世紀(jì)50年代起，犁體的設(shè)計向增加犁溝的寬度和深度、多犁溝、粉碎秸稈有機質(zhì)控制、提高犁速及可任意翻轉(zhuǎn)土垡的翻轉(zhuǎn)犁方向發(fā)展[2]。經(jīng)過研究人員的不懈努力，鏵式犁的研究取得了較大的成績，但這些成績主要集中體現(xiàn)在多鏵犁上，而單鏵犁和雙鏵犁則顯得黯然失色，故對于單（雙）鏵犁的研究，還需進(jìn)一步加大投入力度。

1 單（雙）鏵犁前景分析

坡耕地是中國耕地資源的重要組成部分，現(xiàn)有坡耕地3.513×107 hm2，約占耕地總面積的17.5%[3]。就云南省而言，全省土地總面積38.32萬km2，山地和山地高原面積約占總面積的94%[4]。目前，多數(shù)的山地和坡耕地由于受到地形條件、土地狀況等原因的影響，耕作方式主要還是依靠牛耕、手扶拖拉機以及微耕機等進(jìn)行。

手扶拖拉機和微耕機主要是配掛旋耕刀進(jìn)行旋耕作業(yè)，少數(shù)牽引單鏵犁進(jìn)行耕作。不論是機耕還是牛犁，都達(dá)不到山地的耕作要求，主要是耕深過淺，翻垡達(dá)不到要求，雜草覆蓋率較低。導(dǎo)致土壤耕作層較薄，養(yǎng)分少，蓄水性差，不利于農(nóng)作物的種植。長期采用這種淺耕復(fù)種還會破壞土壤結(jié)構(gòu)，加劇坡耕地和山地的水土流失。

現(xiàn)有的單鏵犁絕大多數(shù)為手扶拖拉機牽引農(nóng)具，這種單鏵犁耕翻效果差，入土性能不好，利用率較低;雙鏵犁一般都為小、中型四輪拖拉機懸掛作業(yè)農(nóng)具，也存在很多不足之處。這就導(dǎo)致對土地的耕作出現(xiàn)兩種極端情況，要么就是中、大型拖拉機配套多鏵犁進(jìn)行作業(yè)，要么就是用手扶拖拉機或者微耕機進(jìn)行旋耕作業(yè)，單鏵犁和雙鏵犁則逐步淡出農(nóng)機具市場。而組合式的單鏵犁和雙鏵犁在農(nóng)機具市場上基本屬于空白，可看出組合式的單鏵犁和雙鏵犁具有較好的前景與市場。

2 當(dāng)前單（雙）鏵犁的結(jié)構(gòu)分析

鏵式犁犁體由犁鏵、犁壁、犁側(cè)板和犁柱組成一個整體，通過犁柱安裝在犁架上，其作用是插入土壤，垂直和水平地切出土垡，并對其進(jìn)行破碎和翻轉(zhuǎn)[5]。傳統(tǒng)犁柱與犁架的連接有直接焊接和螺栓連接兩種，除單鏵犁以外，其他鏵犁犁柱為直犁柱，一般為橢圓的空心鑄造件，垂直于犁架進(jìn)行安裝（圖1）。 而單鏵犁的犁柱為彎犁柱，可與犁架連接，也可與犁架鍛造為一體（圖2）。除單鏵犁以外，其他鏵犁的犁架的兩個下懸掛板直接與犁架焊合，上懸掛板和斜拉桿有的與犁架直接焊接，有的則通過螺栓與犁架連接。

這種傳統(tǒng)的鏵犁結(jié)構(gòu)存在以下不足之處：

（1）這種鏵犁結(jié)構(gòu)由于是焊接的，在總體尺寸方面誤差大;

（2）焊接結(jié)構(gòu)的鏵犁不方便運輸;

（3）犁柱垂直于犁架向下安裝，犁柱所受的剪切力較大，在受力過大時，犁柱容易受損;

（4）在犁柱與犁架連接位置處，犁架受到的剪切力比較集中，可能致使犁架局部發(fā)生形變;

（5）犁架在惡劣的工作環(huán)境中容易出現(xiàn)脫焊情況;

（6）在犁架局部受損的情況下，難以進(jìn)行修復(fù);

（7）現(xiàn)在的鏵犁存在入土困難、牽引負(fù)荷大、容易出現(xiàn)漏耕、重耕的情況，犁架上調(diào)節(jié)點少，難以對鏵犁進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3 組合式單（雙）鏵犁的結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析

組合式單鏵犁和雙鏵犁的犁架結(jié)構(gòu)采用組合模式，改變傳統(tǒng)的焊接方式，犁柱也改變了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和安裝方式，組合式單（雙）鏵犁通過結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，在犁柱與犁梁的連接處設(shè)有保護(hù)裝置，在犁鏵所受阻力過大時，能夠?qū)φ麄€鏵犁起到保護(hù)作用。

組合式單鏵犁（圖3）的懸掛梁的兩側(cè)焊接有兩塊掛接板，掛接板上有下懸掛聯(lián)結(jié)銷，右側(cè)的掛接板上設(shè)有三個聯(lián)接銷用孔，在使用時，調(diào)節(jié)下懸掛聯(lián)接銷的位置來調(diào)鏵犁的角度，減少漏耕、重耕情況。上懸掛板按照設(shè)計要求折彎，底部與懸掛梁通過U形螺栓聯(lián)結(jié);犁梁分為主梁和加強梁，犁梁的一端與縱橫梁連接角鋼連接，通過縱橫梁連接角鋼與懸掛梁連接，犁梁的另一端與連接夾板連接，連接夾板設(shè)計為梯形結(jié)構(gòu)，梯形結(jié)構(gòu)的設(shè)計是為了改變犁梁的連接角度。犁梁為一塊滿足設(shè)計強度要求的鋼板，與連接夾板成一定角度連接，向懸掛架方向傾斜。犁梁的下端與犁托焊合件連接，犁托上安裝有犁鏵、前犁壁、后犁壁，犁托支撐板上安裝有犁側(cè)板，犁側(cè)板的末端安裝有犁踵。在上懸掛板和犁梁之間連接有上懸掛加強板。

組合式雙鏵犁（圖4）的結(jié)構(gòu)形式和單鏵犁大同小異，只是在犁梁上有一些變化。雙鏵犁的犁梁分為前犁鏵梁、后犁鏵梁和加強梁，前犁鏵梁和后犁鏵梁與懸掛梁連接，加強梁連接于前、后犁鏵梁之間。犁柱和犁梁成一定角度安裝，減小了犁柱和犁梁所受的剪切力。

單鏵犁和雙鏵犁在連接夾板和犁柱連接處都設(shè)有安全保護(hù)裝置。犁柱和連接夾板通過兩顆不同的螺栓連接，上端為一顆高強度螺栓，下端則為一顆保護(hù)螺栓。在鏵犁受力過大時，通過切斷保護(hù)螺栓來避免鏵犁受損。

組合式鏵犁較傳統(tǒng)鏵犁所具有的優(yōu)點有：

（1）組合式鏵犁的各個部件可拆卸，在運輸上較為方便;

（2）組合式鏵犁除懸掛梁和犁托焊合件兩部分有焊接，其余均為螺栓連接，在使用中不容易出現(xiàn)脫焊的情況;

（3）組合式鏵犁所有的部件中無鑄造件，均為型材或者板料，只需按照實際要求進(jìn)行下料，折彎或者沖壓，減少生產(chǎn)耗時，降低鏵犁的生產(chǎn)成本;

（4）犁柱與犁梁呈一定夾角安裝，減小犁柱和犁梁所受的剪切力，使得鏵犁經(jīng)久耐用;

（5）組裝式的鏵犁可調(diào)點較多，能夠大幅度減少漏耕、重耕現(xiàn)象;

（6）組裝式鏵犁焊接較少，絕大多數(shù)通過螺栓連接，在犁體的整體尺寸方面比傳統(tǒng)鏵式犁更精確;

（7）組合式鏵犁的犁鏵略向下傾斜，增加了鏵犁的入土性能;

（8）在鏵犁單一部件受損時，只需要將單個受損部件進(jìn)行修復(fù)或者更換，降低維修成本;

（9）組合式鏵犁具有安全保護(hù)裝置，在受力過大時，能夠減小甚至避免鏵犁受損，在保護(hù)螺栓被切斷后，只需重新更換保護(hù)螺栓即可繼續(xù)作業(yè);

（10）通過實際測試對比，組合式鏵犁較傳統(tǒng)的鏵犁更省力。

4 結(jié)論

在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與機械化的快速發(fā)展中，農(nóng)業(yè)機械裝備水平得到穩(wěn)步提升，同時在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮出重要作用[6]。但針對鏵式犁的研究投入還不足以與市場需求相匹配，導(dǎo)致市場上所擁有的鏵式犁依舊和傳統(tǒng)鏵式犁相差無幾，隨著耕地拖拉機研發(fā)力度的不斷加大，農(nóng)機具如果還是一成不變，那將會使農(nóng)機具與拖拉機出現(xiàn)脫節(jié)的情況，終將面臨被淘汰的局面。目前，該類型組合式鏵犁的結(jié)構(gòu)只適用于單鏵犁和雙鏵犁，組合式多鏵犁是我們接下來研究創(chuàng)新的目標(biāo)。

在農(nóng)業(yè)實現(xiàn)機械化生產(chǎn)的過程中，農(nóng)機具的革舊創(chuàng)新起著主導(dǎo)作用。這就需要從事農(nóng)機科研人員不斷地進(jìn)行創(chuàng)新突破，通過新型農(nóng)機具這根有力的杠桿，撬動農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)不斷向前推進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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