李清超，鄭炫，孟祥金，劉進(jìn)寶，張魯云，梁宇超

(1. 石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院，新疆石河子，832000； 2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北農(nóng)業(yè)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子，832000； 3. 新疆農(nóng)墾科學(xué)院機(jī)械裝備研究所，新疆石河子，832000)

0 引言

玉米是主要的糧食產(chǎn)物，也是畜牧飼料的主要原料，在新疆種植廣泛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2018年，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)玉米種植面積就達(dá)到102 khm2，且呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。其中，第四師和第九師玉米種植面積最大，分別達(dá)到32.4 khm2和18.1 khm2[1]。秋收后，玉米待耕地土壤的基本條件比其他作物待耕地土壤的基本條件更加惡劣；部分地區(qū)農(nóng)忙時(shí)間緊，本地區(qū)畜牧業(yè)對(duì)飼料的需求也不高，導(dǎo)致農(nóng)戶從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，不進(jìn)行殘茬回收就直接開(kāi)始耕翻，這些都給后續(xù)的耕翻作業(yè)增加了難度，對(duì)耕翻機(jī)具的作業(yè)質(zhì)量提出了更高的要求。

為準(zhǔn)確把握玉米地秋收后，待耕地的土壤情況以及犁具在殘茬量較大的作業(yè)環(huán)境下的作業(yè)情況，課題組成員前往玉米種植面積最廣的北疆塔城地區(qū)和伊犁地區(qū)，實(shí)地測(cè)量田間土壤情況，對(duì)比鏵式犁在玉米殘茬地作業(yè)情況，走訪詢問(wèn)一線農(nóng)戶、拖拉機(jī)手、經(jīng)銷商，綜合整理分析得到相關(guān)數(shù)據(jù)和結(jié)論。

1 北疆待耕玉米地土壤基本條件

課題組成員對(duì)塔城、伊犁兩地的多塊玉米殘茬地利用五點(diǎn)取樣法，分別測(cè)量各待耕翻地塊的各個(gè)深度的土壤堅(jiān)實(shí)度、土壤含水率、土壤容重以及土壤孔隙度[2]，使用到的儀器有SC-900土壤堅(jiān)實(shí)度儀、TS-4土壤含水率儀、臺(tái)秤、環(huán)刀、鋁盒、干燥箱等。土壤堅(jiān)實(shí)度的測(cè)量以2.5 cm作為一個(gè)區(qū)間；土壤含水率，土壤容重和孔隙度的測(cè)量以10 cm作為一個(gè)測(cè)量區(qū)間。測(cè)量各個(gè)深度區(qū)間的土壤情況，最終取平均值，結(jié)果與分析如下。

1.1 土壤堅(jiān)實(shí)度

如圖1所示，整個(gè)土層的土壤堅(jiān)實(shí)度在表面層(0～100 mm)、耕作層(100～300 mm)、犁底層(300～400 mm)[3]三部分上變化明顯。在表面層，土壤堅(jiān)實(shí)度與土壤深度基本呈線性增大關(guān)系，在100 mm處達(dá)到極大值；突破表面層后，堅(jiān)實(shí)度在耕作層基本維持不變，且與100 mm處的堅(jiān)實(shí)度相比，略有減小；在犁底層，土壤堅(jiān)實(shí)度隨土層深度的增加呈增大趨勢(shì)，達(dá)到整個(gè)測(cè)量區(qū)間的最大值。表面層和犁底層由于分別受大型機(jī)械的碾壓作用和常年鏵式犁耕翻作業(yè)的影響，使得堅(jiān)實(shí)度相對(duì)較大。由于作物根系的疏松作用，耕作層的堅(jiān)實(shí)度相對(duì)小且平均。

其中，G地土壤堅(jiān)實(shí)度明顯高于其他地塊，最大土壤堅(jiān)實(shí)度可達(dá)到5 295 kPa。各地塊的耕作層和犁底層的土壤堅(jiān)實(shí)度最小值出現(xiàn)在B地耕作層處，為1 166.6 kPa。七塊地的表面層、耕作層和犁底層的平均土壤堅(jiān)實(shí)度分別為1 683.1 kPa，2 431.2 kPa，3 028.3 kPa，整體堅(jiān)實(shí)度水平大，土質(zhì)堅(jiān)硬，耕作難度大。

圖1 玉米殘茬地土壤堅(jiān)實(shí)度情況Fig. 1 Soil compactibility of corn stubble field

1.2 土壤含水率

如圖2所示，各個(gè)地塊含水率隨土壤深度的增加而增大。伊犁地區(qū)受暖濕氣流的影響[4]，氣候條件較好，降水較多，平均含水率比塔城地區(qū)的平均含水率高101.8%。七塊地的0～100 mm、100～200 mm、200～300 mm、300～400 mm土層的平均含水率分別為15.02%、18.74%、21.64%、25.18%，整體土壤含水率較低。

圖2 玉米殘茬地土壤含水率情況Fig. 2 Soil moisture content of corn stubble field

1.3 土壤容重和孔隙度

如圖3所示，七塊地的0～100 mm、100～200 mm、200～300 mm、300～400 mm土層的平均容重分別為1.42 g/cm3、1.50 g/cm3、1.45 g/cm3、1.42 g/cm3，平均容重都超過(guò)了1.4 g/cm3，在1.4～1.7 g/cm3之間，說(shuō)明塔城和伊犁地區(qū)土壤的有機(jī)質(zhì)含量不足，礦物質(zhì)含量較多，土壤結(jié)構(gòu)較差[5]。其中A地、B地、C地、E地土壤的耕作層容重高于表面層和犁底層容重。耕作層是作物根系主要吸收營(yíng)養(yǎng)的土層，容重較高，土壤結(jié)構(gòu)較差，不利于作物的生長(zhǎng)；D地、F地、G地土壤耕作層的容重要略低于表面層和犁底層的容重，對(duì)作物生長(zhǎng)相對(duì)較為有利。

圖3 玉米殘茬地土壤容重情況Fig. 3 Soil bulk density of corn stubble field

圖4 玉米殘茬地土壤孔隙度情況Fig. 4 Soil porosity of cornstubble field

如圖4所示，各地塊的孔隙度基本在40%～50%范圍之內(nèi)，七塊地的0～100 mm、100～200 mm、200～300 mm、300～400 mm土層的平均孔隙度分別為46.52%、43.51%、45.44%、46.52%，土壤的整體通水透氣性較好。A地塊受自身砂質(zhì)成分影響，孔隙度相對(duì)較小，不利作物生長(zhǎng)。

由以上結(jié)果可知，北疆玉米殘茬地土壤堅(jiān)實(shí)度大，含水率較低，容重較大，土壤礦物質(zhì)較多而有機(jī)質(zhì)少，土壤條件惡劣，對(duì)其進(jìn)行耕翻作業(yè)，對(duì)機(jī)具要求高。通過(guò)耕翻，實(shí)現(xiàn)土層的交換，改善整個(gè)耕作土層的土壤結(jié)構(gòu)，使得容重，孔隙度和松軟程度在一個(gè)有利于作物生長(zhǎng)發(fā)育的合理區(qū)間之內(nèi)，對(duì)提高作物的產(chǎn)量具有重要意義。

2 北疆待耕玉米地殘茬及含石情況

2.1 殘茬情況

玉米機(jī)械化收獲后，地表殘茬眾多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他作物的地表殘茬量。經(jīng)過(guò)在多地區(qū)實(shí)地測(cè)量，北疆幾種主要作物收獲后地表殘茬量情況如圖5所示。

圖5 北疆主要作物殘茬情況Fig. 5 Stubble situation of main crops in Northern Xinjiang

玉米地進(jìn)行打稈作業(yè)后秸稈打包地(A地、D地、E地、F地、G地)的平均殘茬高度在235～260 mm范圍之間，最大殘茬高度在350～450 mm范圍之間；打稈作業(yè)后秸稈還田地(C地)的平均殘茬高度為265 mm，最大殘茬高度為425 mm，植被殘茬密度為3 630 g/m2；而未進(jìn)行打稈作業(yè)地(B地)的平均殘茬高度為465 mm，最大殘茬高度為735 mm，植被殘茬密度為3 450 g/m2。如表1所示。

表1 各地塊殘茬情況Tab. 1 Stubble situation of each plot

秸稈還田直接耕翻可以節(jié)約農(nóng)時(shí)，更好提高土壤有機(jī)質(zhì)，有利于土壤的保護(hù)和可持續(xù)化發(fā)展[6-7]。秸稈殘茬成分及詳細(xì)比例如表2所示，玉米地殘茬實(shí)際情況如圖6所示。玉米殘茬有較長(zhǎng)、硬度較大的株稈，較軟、密度較小的植葉，和呈圓柱狀、易滾動(dòng)的玉米棒芯。玉米秸稈在田間“虛”且“高”，深度可達(dá)到300 mm，不利于殘茬的耕翻覆蓋。大量秸稈堆積在地表面，直接耕翻無(wú)疑增加了覆蓋的難度，而農(nóng)戶對(duì)玉米地耕翻質(zhì)量的要求最看重的恰好就是秸稈覆蓋率。

表2 秸稈還田玉米地殘茬情況Tab. 2 Stubble situation of corn field with straw returning

圖6 玉米地表殘茬實(shí)際情況Fig. 6 Actual situation of corn surface stubble

2.2 含石情況

北疆部分地區(qū)的耕地在形成過(guò)程中受河流(如額爾齊斯河、烏倫古河、瑪納斯河、博爾塔拉河、伊犁河等)水源的沖擊影響，山脈間的石塊隨河流沖擊而下，使得建立在下游沖積平原上的墾區(qū)耕地石塊遍布。耕地中石塊的存在有利有弊，據(jù)相關(guān)研究表明[5]，20%以下的含石量會(huì)增加土壤的溫度，利于作物提高產(chǎn)量，但石塊的存在加劇了犁耕機(jī)械的作業(yè)難度和磨損破壞，使耕翻效率下降且成本提高。含石地的特殊土壤條件，給鏵式犁機(jī)具的磨損性能和耐用性提出了巨大挑戰(zhàn)。

北疆含石地主要集中在塔城、阿勒泰地區(qū)，博州、伊犁也有分布。對(duì)塔城、阿勒泰、博州、伊犁四地的玉米含石地采用五點(diǎn)取樣法分別測(cè)量各待耕翻地塊的含石情況。

在測(cè)量點(diǎn)處取1 m2的正方形表面，以10 cm深度作為一個(gè)區(qū)間，挖至30 cm犁底層處，測(cè)量各地塊的石塊含量和石塊大小情況，如圖7和圖8所示。

由圖7和圖8可知，不同地塊的含石情況各不相同。其中4地和5地含石率相對(duì)較低，1地、2地和3地含石率相對(duì)較高，除了3地的10～20 cm土壤深度的含石率達(dá)到20.3%，其余各地各土壤深度的含石率均在20%以下；各地塊耕作層含石率均高于表面層和犁底層，這是由于上一年耕翻時(shí)上層和下層土壤擾動(dòng)較大，中間層擾動(dòng)較小，常年累計(jì)，導(dǎo)致中間層含石較多；1地、2地和4地石塊尺寸相對(duì)較大，而3地和5地以小石塊為主。含石率在20%以下的土壤，對(duì)提高作物產(chǎn)量有促進(jìn)作用[6-7]。1地塊玉米產(chǎn)量為21 t/hm2，比統(tǒng)一管理的其他不含石玉米地產(chǎn)量高3 t/hm2。塔城和阿勒泰地區(qū)的玉米地含石率高，且石塊尺寸較大，土壤耕翻條件最為惡劣；博樂(lè)和伊犁地區(qū)土壤含石以小碎石為主，且含石率較低，耕翻條件相對(duì)來(lái)說(shuō)較為有利。

圖7 土壤含石率情況Fig. 7 Soil stone content

3 北疆玉米殘茬地液壓翻轉(zhuǎn)犁耕作狀況

3.1 耕翻質(zhì)量

針對(duì)A地(秸稈打包)和C地(秸稈還田)開(kāi)展殘茬覆蓋率的對(duì)比試驗(yàn)，兩地土壤堅(jiān)實(shí)度，含水率，和土壤密度相近，拖拉機(jī)均采用約翰迪爾2204牽引，機(jī)具均為大間距液壓翻轉(zhuǎn)四鏵犁(具體參數(shù)如表3所示)，耕速均為8 km/h左右。兩地的耕深穩(wěn)定性和耕寬穩(wěn)定性分別為95.45%、90.3%和91%、82.2%，殘茬覆蓋率如圖9所示。

表3 液壓翻轉(zhuǎn)四鏵犁技術(shù)參數(shù)Tab. 3 Technical parameters of hydraulic overturningfour mouldboard plough

圖9 秸稈打包與秸稈還田玉米地殘茬覆蓋率情況Fig. 9 Stubble coverage rate of corn field withstraw packing or straw returning

如圖9所示，經(jīng)過(guò)秸稈打包的A地與秸稈還田直接耕翻的C地的地表以下殘茬覆蓋率的差距較小，都達(dá)到92%以上；而8 cm以下殘茬覆蓋率差距較大，A地達(dá)到80.81%，而C地只有60.44%?？偟膩?lái)說(shuō)，在大間距四鏵犁耕作下，經(jīng)過(guò)秸稈打包的玉米待耕地的殘茬覆蓋效果較好；而秸稈還田的玉米待耕地，在地表至8 cm深處殘茬含量大約為40%，殘茬深埋效果還有待提高。

3.2 犁具磨損

北疆地區(qū)的部分玉米地由于含有一定量、不規(guī)則的石塊，造成對(duì)犁具鏟尖、犁鏵、犁壁的磨損特別劇烈。在塔城地區(qū)含石的砂土地中，國(guó)產(chǎn)犁鏵在機(jī)具工作 67 hm2左右就需更換，雷肯進(jìn)口犁鏵可以使用 134 hm2左右；而在普通壤土中，普通犁鏵可工作 400～467 hm2。阿勒泰地區(qū)的玉米待耕地，普遍土壤含水率底，堅(jiān)實(shí)度極大，還混有石塊，給犁壁造成極大的磨損，甚至柵條犁壁都被磨出“刃”。

鏟尖的磨損更為嚴(yán)重，昌吉地區(qū)砂土地中，鏟尖可使用67～134 hm2，壤土可使用200 hm2左右；阿勒泰地區(qū)砂土地中，鏟尖可使用67 hm2左右，壤土地鏟尖可使用134 hm2左右；在含石率比較大的砂土地中，機(jī)具耕作20 hm2就需要更換鏟尖。

4 鏵式犁機(jī)具耕作北疆玉米地存在的問(wèn)題及優(yōu)化改進(jìn)方向

4.1 存在問(wèn)題

目前，北疆地區(qū)用于耕翻的機(jī)具主要為耕寬為 2 m 左右的液壓懸掛翻轉(zhuǎn)犁，配搭拖拉機(jī)動(dòng)力在 147 kW 以上[8-9]，技術(shù)相對(duì)成熟，但北疆地區(qū)土壤各項(xiàng)基本條件較其他地區(qū)惡劣，現(xiàn)有鏵式犁機(jī)具，尤其像轉(zhuǎn)向部件、觸土部件、連接部件等關(guān)鍵部件，在實(shí)際使用中存在與惡劣的耕作條件不匹配、不適用的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)塔城、阿勒泰、博州和伊犁地區(qū)玉米殘茬地犁耕的調(diào)研，走訪當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶及正在作業(yè)的拖拉機(jī)手，針對(duì)北疆玉米地秸稈量大，含石率高，土壤堅(jiān)實(shí)度大，含水率低，土壤有機(jī)質(zhì)含量低的情況，發(fā)現(xiàn)一系列當(dāng)前鏵式犁機(jī)具存在的問(wèn)題和不足。

1) 玉米秸稈量大，鏵式犁覆蓋效果下降。尤其 8 cm 以下覆蓋率較低，不利于玉米秸稈的腐爛，對(duì)第二年的春播和出苗造成不利影響。

2) 玉米秸稈量大，玉米殘茬的通過(guò)性不好。整個(gè)犁具尤其第一鏵犁在耕作中經(jīng)常性會(huì)堆積大量玉米殘茬，導(dǎo)致后續(xù)翻垡覆蓋效果下降，且增大了耕作阻力。拖拉機(jī)手定時(shí)停車清理堆積的殘茬耗時(shí)耗力，影響耕作效率，如圖10和圖11所示。

圖10 第一鏵犁堆積殘茬Fig. 10 First plough accumulated stubble

圖11 拖拉機(jī)手清理機(jī)具上堆積的殘茬Fig. 11 Tractor driver cleans up the stubbleaccumulated on the implement

3) 柵條型的犁壁強(qiáng)度和耐磨性都比鏡面犁壁要弱，柵條在不同方向上受到的磨損程度大且不均勻，導(dǎo)致柵條磨損形成“刃”，影響機(jī)具耕作穩(wěn)定性，如圖12(a)所示。

(a) 柵條犁壁磨損出“刃”

(b) 犁側(cè)板磨潰

(c) 鏟尖尖端折斷

(d) 小前犁彎曲變形

(f) 犁梁犁體連接處螺孔裂開(kāi)

(g) 保險(xiǎn)螺栓不合規(guī)范

(h) 柵條撐板焊接處開(kāi)裂圖12 鏵式犁機(jī)具出現(xiàn)損壞的部位Fig. 12 Easy damaged parts of the mouldboard plough

4) 犁側(cè)板在溝墻面上與土壤及石塊劇烈摩擦，被磨潰，導(dǎo)致整機(jī)受力不穩(wěn)定，耕作質(zhì)量和效率下降，如圖12(b)所示。

5) 自磨刃的鏟尖在被嚴(yán)重磨損之后，硬質(zhì)涂層在大的阻力下會(huì)產(chǎn)生突然的斷裂，形成不規(guī)則的缺口，增加耕作阻力，如圖12(c)所示。

6) 表面層土壤堅(jiān)實(shí)度大，使得小前犁在耕作中切割，翻動(dòng)表面層土壤和地表殘茬時(shí)受力過(guò)大，發(fā)生變形，從而使得鏵式犁機(jī)具的覆蓋殘茬能力降低，如圖12(d)所示。

7) 在實(shí)際使用過(guò)程中，為滿足提高殘茬覆蓋的自身需要，農(nóng)戶自主將犁體的柵條加長(zhǎng)，有的更換犁柱以相應(yīng)的增大犁梁的高度，還有甚至為了增大間距將四鏵犁改成三鏵犁使用。這些自主對(duì)犁具進(jìn)行的改造，雖一定程度滿足其需要，但機(jī)具本身強(qiáng)度，耐磨等方面受到不可逆的破壞，犁具本身在工作中的受力也發(fā)生變化，急劇減少了機(jī)具的壽命。

8) 一般犁具更新周期在5～6年左右，甚至更久一些，但在實(shí)際使用中，由于北疆耕作土壤土質(zhì)堅(jiān)硬、土壤干燥、含有石塊，機(jī)具在正常作業(yè)時(shí)所受載荷和磨損也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他地區(qū)，一些連接部位總是提前出現(xiàn)各種損壞的問(wèn)題，如圖12(e)～圖12(g)所示。

9) 現(xiàn)在市面上的犁體結(jié)構(gòu)大多為柵條型，但北疆地區(qū)這種土壤含水率特別低，土質(zhì)松散，殘茬眾多的土壤條件并不適合柵條型犁體的使用。柵條型犁體確實(shí)能夠減少一定耕作阻力和材料的使用，但也導(dǎo)致犁體易損，加劇犁具的不穩(wěn)定性。柵條的頂板焊接處受力出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，如圖12(h)所示。

10) 北疆地區(qū)的土壤“干”而“散”，且堅(jiān)實(shí)度在不同土壤深度，不同地塊，不同位置差異較大，鏵式犁在切割和耕翻土壤的過(guò)程中，受力變化劇烈，犁具在作業(yè)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)受力不平衡，犁具整體抖動(dòng)的情況，影響耕作質(zhì)量和自身壽命。

4.2 優(yōu)化改進(jìn)方案

鏵式犁的整機(jī)研究設(shè)計(jì)成果頗豐[10-11]，在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，針對(duì)北疆待秋翻地土壤堅(jiān)實(shí)度、土壤含水率、容重、殘茬情況、含石情況等，以提高鏵式犁使用穩(wěn)定性、工作效率、耕翻質(zhì)量為目的，提出以下相關(guān)方面的優(yōu)化改進(jìn)方案。

4.2.1 部件優(yōu)化

1) 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種新型滅茬犁體結(jié)構(gòu)。在合理范圍之內(nèi)，增大犁體曲面整體的翻土角，提高翻垡覆蓋性能，而不使得耕作阻力增加太多。設(shè)計(jì)犁鏵的尺寸，探究犁鏵大小尺寸和鏵刃角的配合關(guān)系，找到在相同耕寬情況下，耕作阻力最小的組合。在犁體后部增加切割殘茬的刀具以提高殘茬覆蓋性能和殘茬通過(guò)性。

2) 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型的鏟尖結(jié)構(gòu)，使其在磨損后可以換面、換方向繼續(xù)使用，減少鏟尖基體的浪費(fèi)，減小耕作阻力，提高耕作效率。

3) 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)具有仿生結(jié)構(gòu)的犁壁部件，通過(guò)在犁壁上布置仿生結(jié)構(gòu)單元，來(lái)達(dá)到增強(qiáng)犁壁耐磨性，降低土壤耕作阻力的目的。

4) 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種能打破土壤表面層，強(qiáng)度和耐磨足夠的小前犁結(jié)構(gòu)。小前犁的犁體曲面以翻土覆蓋殘茬為主要設(shè)計(jì)方向，同時(shí)兼顧強(qiáng)度和耐磨性，使其在耕作時(shí)，先于主犁體破壞土壤表面層進(jìn)行局部覆蓋殘茬，提高整體的翻垡覆蓋效果。研究小前犁的耕深和耕寬對(duì)工作阻力和殘茬覆蓋效果的影響。

5) 針對(duì)犁體連接孔，液壓杠連接處，轉(zhuǎn)軸處等容易損傷的、可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接部位，進(jìn)行整體的強(qiáng)度剛度計(jì)算，通過(guò)增加用料，改善材料，增大尺寸等方法，在達(dá)到強(qiáng)度和剛度要求情況下，進(jìn)一步提高連接的可靠性。

6) 設(shè)計(jì)改進(jìn)鏵式犁調(diào)幅裝置，使現(xiàn)有調(diào)幅犁實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)幅。在提高調(diào)幅效率的同時(shí)，使機(jī)具能夠更好的匹配拖拉機(jī)的動(dòng)力。

7) 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)彈簧、液壓、氣力等多種形式的犁體避障結(jié)構(gòu)，使犁具在含石地遇到大尺寸石塊時(shí)，能及時(shí)規(guī)避，減少犁體與石塊的撞擊，保護(hù)犁體，改善犁具受力情況。

8) 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型限深輪結(jié)構(gòu)，通過(guò)柔性彈簧等使其可以減少翻轉(zhuǎn)過(guò)程中的沖擊，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提升可靠性。

4.2.2 整機(jī)優(yōu)化

1) 有關(guān)研究表明，肥料可促進(jìn)秸稈的腐化，探究基肥和秸稈一起進(jìn)行深翻，達(dá)到促進(jìn)秸稈腐爛，增加土壤有機(jī)質(zhì)的可能。

2) 針對(duì)第一鏵犁殘茬通過(guò)性差的問(wèn)題，在不影響犁具整體平衡的前提下，合理調(diào)整配置第一鏵犁在犁梁上的相對(duì)位置，改善玉米殘茬的通過(guò)性。

3) 在合理范圍內(nèi)，增大犁梁的高度和犁體的間距，以更好適應(yīng)殘茬量大的玉米耕地。

4) 對(duì)現(xiàn)有犁具建立模型及仿真受力分析，尋找犁具工作中受力不平衡的原因，通過(guò)優(yōu)化觸土部件及拖拉機(jī)連接部件，使犁具整體受力平衡，減少犁具工作時(shí)的抖動(dòng)。

5) 建立犁具整機(jī)的模型，通過(guò)仿真分析來(lái)優(yōu)化各個(gè)尺寸，在滿足使用要求情況下，減少犁架質(zhì)量，減輕拖拉機(jī)負(fù)載，提高可靠性。

5 結(jié)論

北疆玉米地的土壤堅(jiān)實(shí)度大，土壤含水率較小，土壤容重較大，孔隙度良好，殘茬量大，含石率高，這些特點(diǎn)給土壤的耕翻加大了難度，更給鏵式犁機(jī)具的性能與穩(wěn)定性提出了更高的要求。鏵式犁機(jī)具相關(guān)理論和技術(shù)相對(duì)成熟[12-13]，但在北疆土壤條件下，普遍使用的鏵式犁機(jī)具還存在著殘茬覆蓋效果不理想，耕作阻力大，可靠性差等問(wèn)題。鏵式犁機(jī)具要在保證耕作質(zhì)量的前提下，進(jìn)一步通過(guò)對(duì)犁體、小前犁、連接部位、鏟尖、調(diào)幅裝置等的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)整機(jī)的平衡性、合理性、輕量化的創(chuàng)新構(gòu)造，來(lái)提高翻土覆蓋的性能；減小耕作的阻力，節(jié)省油耗；提高可靠性，減少零部件的更換和延長(zhǎng)機(jī)具使用壽命。