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畢業(yè)論文(設計)文獻綜述 課題名稱： 單犁式果園中耕機的研究與設計 學生姓名： 學 號： 學 院： 專業(yè)年級： 指導教師： 職 稱： 畢業(yè)論文(設計)起止時間： 果園中耕機的研究與設計 摘要：隨著林果種植面積的不斷擴大，果園規(guī)?；l(fā)展和規(guī)范化管理的要求日益提高，從而使得果園機械化管理的重要性日益顯著。用機械代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人力操作完成果園各環(huán)節(jié)作業(yè)，既可以實現(xiàn)果園的規(guī)范化管理，大幅減輕果農的勞動強度，提高生產效率，節(jié)約勞動成本，提高經(jīng)濟效益，同時又能搶農時，減少損失，為果樹生長發(fā)育創(chuàng)造良好條件，還能減少林果病蟲害的發(fā)生，促進果品優(yōu)質高產。中耕施肥是我國農業(yè)的重要作業(yè)環(huán)節(jié)文章論述了國內外中耕施肥機械及犁鏵的現(xiàn)狀結構特點及存在的問題;對中耕施肥機械技術發(fā)展趨勢進行了分析預測。 關鍵字：中耕機；犁；拖拉機；研制；試驗研究 1 研究目的及意義 自治區(qū)總面積160萬km2, 約占全國陸地總面積的1/6，具有發(fā)展特色林果業(yè) 得天獨厚的光熱、水土資源優(yōu)勢。近年來，隨著農業(yè)產業(yè)結構的調整，林果種植面積每年以近10萬hm2的速度遞增，2006年全區(qū)林果種 植總面積達80.4萬hm2,已基本形成了南疆環(huán)塔里 木盆地特色林果生產區(qū)和東疆、北疆林果生產基地， 有效株數(shù)5.05億株，掛果面積約32.76萬hm2，果品 總產量367.7萬t，總產值超過71.5億元，農民人均 .林果純收人達390元，林果業(yè)將成為調整優(yōu)化農業(yè)結構、加速農村經(jīng)濟發(fā)展、促進農民增收的新亮點和支柱產業(yè)。 隨著林果種植面積的不斷擴大，果園規(guī)?；l(fā)展和規(guī)范化管理的要求日益提高，從而使得果園機械化管理的重要性日益顯著。用機械代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人力操作完成果園各環(huán)節(jié)作業(yè)，既可以實現(xiàn)果園的規(guī)范化管理，大幅減輕果農的勞動強度，提高生產效率，節(jié)約勞動成本，提高經(jīng)濟效益，同時又能搶農時，減少損失，為果樹生長發(fā)育創(chuàng)造良好條件，還能減少林果病蟲害的發(fā)生，促進果品優(yōu)質高產。 由于我國果園作業(yè)機械研究起步較晚，果園機械化基礎較差，因此果園生產機械化程度與歐美等國家還存在著較大差距。針對我國各地林果生產特點研究應用果園作業(yè)機械，對促進林果產業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。 2 國內外研究現(xiàn)狀 中耕機械主要指農作物生長期間用于除草松土表土破板結培土起壟或完成上述作業(yè)同時進行施肥等作業(yè)的機械，包括全面中耕機行間中耕機和專用中耕機全面中耕機用于包括播前整地休閑地管理，化肥和化學藥劑的摻和等種床準備作業(yè) 農作物的行間中耕作業(yè)包括，松土表土破板結間苗除草追肥及行間開溝培土等一些專用中耕機用于果園茶園膠園的專項作業(yè)。 2.1國外果園中耕機的發(fā)展 西方發(fā)達國家己經(jīng)在上世紀30年代就作了深松耕作法的研究,并且己經(jīng)開始使用這項技術,取得了很好的效果。由于多年的實踐經(jīng)驗以及科技的迅速發(fā)展，美國、西歐等國家對于深松機具的研究己經(jīng)相當完善，并形成系列，并且已經(jīng)根據(jù)不同的需要研制和生產了多種深松機具。其松土方式主要有擠壓松土和振動松土兩種形式。目前國外現(xiàn)有深松機具主要與大功率拖拉機相配套，其特點是深松深度大、作業(yè)速度快、質量好、適用于全面深松。其種類主要有機械式深松犁和振動式深松機兩種。機械式深松犁種類較多，其中有代表性的有兩個約翰迪爾公司生產的900V型松土機和西德勞公司生產的懸掛式深松機。懸掛式深松機深松鏟柄的工作面為弧形，其中間部位近似于直線，鏟尖到鏟柄內側面的距離比迪爾深松鏟長。該鏟柄的這種結構使其具有較好的切削性能，無掛草現(xiàn)象。振動式深松機能解決深松犁工作阻力大、能源消耗大的問題。其工作原理都是由拖拉機動力輸出軸驅動偏心振子使犁產生振動，降低牽引阻力，從而提高功率利用率。 2.2國內果園中耕機的發(fā)展 對于深松技術的研究，我國起步稍晚。從上世紀60年代初才開始認識到深松技術的重要性并進行了相應的研究。在深松鏟的設計和制造生產方面已經(jīng)有很多高校、研究院所以及農場等單位做了大量的研究工作，制造出了實際的深松鏟，并且通過實驗和實際生產應用，取得了較好的效果。 2005年，疆農業(yè)職業(yè)技術學院工程學院研制出1LSX-6曲軸式深松耕作機，一次性完成耕整地作業(yè)耕深可在200~400mm之間調節(jié)。鏟削土壤的切削力大適用于各種土壤的耕整地作業(yè)通過調整深松土鏟與連桿之間的角度，可調整深松土鏟的人土角，改變耕深。 2005年，龍江省研制出1SND-175型淺翻深松機。該機以設計獨特的雙翼鏟為深松部件，雙翼鏟分為上、下兩層上層。可較好地實現(xiàn)松土的目的，并保證土層的位置不變，下層可較好地打破犁底層達到深松的目的。 2006年，京延慶農機研究所研制開發(fā)出1SZ-230型深松整地機，該機由前部深松機和后部旋耕機組合而成，聯(lián)合作業(yè)時一次可以完成土壤和表層10cm土壤的碎土、平整土壤達到播種要求。 2008年黑龍江省農業(yè)機械工程科學研究院設計生產出1FFSL-5型淺翻深松翻轉犁，一次即可對工作幅寬內的土壤進行深松鏟松土、翼鏟碎土和除草鏵切翻表土和埋壓根茬等多項作業(yè)。 2009年云南農業(yè)大學和曲靖市煙草公司經(jīng)過兩年多的共同研制開發(fā)，經(jīng)研制出全國首臺新型多功能農業(yè)機械1GQQSN-200旋耕深松起壟聯(lián)合作業(yè)機，它填補了中國農業(yè)煙草機械化生產中的一項空白，為烤煙生產提供高效有力的支撐。 2.3中耕機的主要工作原理及好處 中耕機的主要工作部件分為鋤鏟式和回轉式兩大類。其中，鋤鏟式應用較廣，按作用分為除草鏟、松土鏟和培土鏟三種類型。 機械深松的益處： 1.打破犁底層: 可有效地打破長期以來犁耕或滅茬所形成的堅硬犁底層，有效地提高土壤的透水、透氣性能，深松后的土壤體積密度為12～13g/cm3，恰好適宜作物生長發(fā)育，有利于作物根系深扎。機械深松深度可達35-50cm，這是用其它耕作方法所根本達不到的深度。 2.提高畜水能力: 機械深松作業(yè)可極大地提高土壤蓄積雨水和雪水能力，在干旱季節(jié)又能自心土層提墑，提高耕作層的蓄水量。一般來講，深松作業(yè)地塊較未深松地塊可多蓄水11～22m3/畝，且土壤滲水速率提高5～10倍，可在1小時內接納300～600mm的降水而不形成徑流。通俗地說，就是我省大部分地區(qū)一年的降水量如果在l小時內降下來，也不會在壟溝積水而全部滲入地下。正是由于大量降水存入地下，因此，大大地降低了土壤水分的蒸發(fā)散失和流淌損失，為農作物生長提供了豐富的天然降水資源。 排澇: 機械深松可有效地排澇、排除鹽堿，半干旱鹽堿地塊特別適宜。深松作業(yè)只松土、不翻土，因此特別適于黑土層淺，不宜翻地作業(yè)的地塊。 3.減輕耕作阻力: 機械深松作用與其他作業(yè)相比較，其阻力小，工作效率高，作業(yè)成本低。機械深松可使雨水和雪水下滲，并保存在0～150cm土層中，形成巨大土壤水庫，使伏雨、冬雪春用、旱用，確保播種墑情。一般來說，深松比不深松的地塊在0～100cm土層中可多蓄35～52mm的水分，0～20cm土壤平均含水量比傳統(tǒng)耕作條件—般增加2.34%～7.18%，可有效實現(xiàn)天旱地不旱，一次播種拿全苗。 深松機具的種類和特點: 深松機種類和特點：機械化深松按作業(yè)性質可分為局部深松和全面深松兩種。全面深松是用深松犁全面松土，這種方式適用于配合農田基本建設，改造耕層淺的土壤。局部深松則是用桿齒、鑿形鏟或鏵進行松土與不松土相間隔的局部松土。由于間隔深松創(chuàng)造了虛實并存的耕層結構，實踐證明，間隔深松優(yōu)于全面深松，應用較廣。 當前，在生產中應用的土壤深松方法主要有間隔深松、壟溝深松、中耕深松、淺耕深松、壟翻深松、全面深松等。 按作業(yè)機具結構原理可分為：鑿式深松、翼鏟式深松、振動深松、鵝掌式深松等。不同深松機具因結構特點不一，作業(yè)性能也有一定差異，適用土壤及耕地類型也有一定的變化。一般來講，以松土、打破犁底層作業(yè)為目的的常采用全面深松法，以打破犁底層、蓄水為主要目的的常采用局部深松法。有些種類的機具兼有局部深松和全面深松的特點，如全方位深松機、振動深松機等。 2.3犁的種類及設計方法 犁是一種耕地工具，它的主要功能是翻土和碎土以犁鏵為主要工作部件的犁稱為鏵式犁 長期以來耕地所用的主要工具就是鏵式犁 鏵式犁歷史最早，數(shù)量最多，使用最廣泛，每年耗用的數(shù)量也比任何機械多。 鏵式犁種類甚多，可以從各個方面區(qū)分成若干不同的體系。同一臺犁又可以根據(jù)不同的區(qū)分方法給以不同的名稱。由于鏵式犁種類繁多，許多犁兼有幾種性質，例如心土犁按其用途也稱為松土犁; 果園犁也是翻土犁等。此外，還有把一般用途的犁稱為普通犁，把在特定條件下使用的犁(如果園犁偏置犁等)稱作特種犁。 由于歷史的演進和發(fā)展，鏵式犁的某些品種已經(jīng)被淘汰了，例如畜力拉的乘犁或車犁，機力犁中的繩索牽引犁，雙向犁中的天平犁鍵式犁滾轉犁等，現(xiàn)在都已不用了。從犁的形體構造工作性能及所分布的地區(qū)來看，全世界的鏵式犁可以認為是兩大類：一類是東方型犁，另一類是西方型犁國內外目前常用的有代表性的機引普通犁為懸掛式四鏵犁牽引式五鏵犁半懸掛五鏵犁。下面介紹幾種鏵式犁： 1.調幅犁 過去的犁在由工廠制成以后，其工作幅寬即已固定，使用時不能改變 這樣，在土壤較堅實的地塊上而又要求耕深較大時，拖拉機的牽引功率則無法適應 于是出現(xiàn)了耕作幅寬可以調節(jié)的犁。這種犁的主斜梁可以偏擺，犁體相對于主斜梁的安裝角亦可調整。當拖拉機牽引功率不足，拉不動時，可將主斜梁的角度適當變小，并將犁體在主斜梁上的安裝角同時進行調整，使犁體仍處于正位工作狀態(tài)，這時，犁的總耕幅就減小。反之，犁的總耕幅即可增大。主斜梁和犁體安裝角的變化，可以是有級的，由銷釘?shù)目孜粊碚{節(jié)，也可以是無級的，由螺栓調節(jié) 采用液壓油缸無級調節(jié)的機構，還可以由駕駛員在座位上操縱油路閥門在工作狀態(tài)隨時進行調節(jié)。 調幅犁 偏置犁 2.偏置犁 鏵式犁耕地是重負荷作業(yè)。在拖拉機的牽引力不是很大時，犁的工作幅寬往往小于拖拉機的輪距寬度這樣，在靠近田埂圍墻溝渠或籬笆時，總是耕不到邊，要留下一條寬30～50CM的未耕地帶，損失不少播種面積。偏置犁的犁體可以相對于拖拉機向側邊偏移一定距離，能將拖拉機輪子無法靠近之處完全耕掉偏置犁的偏移裝置，有采用直接橫移，也有采用平行四桿機構側向擺移位，還有用一根斜桿與兩個弧形板左右偏擺移位的。對于較小的輕型偏置犁用人力移位亦不太費勁。重型犁則采用油缸移位。 3.層耕犁 層耕犁是一種對于土壤進行分層耕作的犁。這種犁可以使上下層土壤互相移位而不使之相混，或是將上中下三層的位置進行變位，以改良土壤，如翻圩壓砂或翻砂壓堿等。層耕犁分兩層犁和三層犁兩種。兩層犁是用一個犁體先將上層土壤翻至前一趟已開好的溝底，然后由另一個犁體將下層土壤鏟起，鋪至上層，其工作過程與帶小前鏵的復式犁類似 前蘇聯(lián)還有一些地方土層結構特殊，耕作時須將上層土壤仍保留在上層，將原在下層的土壤移至中層，而將原在中層的土壤移至下層，這種三層耕作，由三個犁體來完成分層耕作還有一種上翻下松的作業(yè)方式，即將普通犁體的溝底用心土鏟進行8～12CM的松土作業(yè)，以打破犁底的板結層，加深耕作層。 主犁體主要有犁鏵、犁壁、犁側板、犁托和犁柱等組成。犁壁和犁鏵組成犁體曲面，根據(jù)犁體耕翻時土垡運動特點分為滾垡型、竄垡型和滾竄垡型三大類。滾垡型根據(jù)其翻土和碎土作用不同又可分為碎土型、通用型和翻土型。 犁體曲面由鏵刃線、脛刃線、接縫線、頂邊線和翼邊線組成。一般犁體曲面的設計是最重要的。犁體曲面的形狀對加工土壤的質量有至關重要的影響。目前，所應用的犁體曲面的形狀是經(jīng)過長時間積累、不斷修改、不斷完善而形成的，是一個空間任意曲面，不可能用數(shù)學的方法來真實的描述，只能是用近似的方法，用做圖原理來形成犁體曲面。 目前在設計犁體曲面時所用的方法有三種：水平直元線法、傾斜直元線法、翻土曲線法。其中，水平直元線法技術最為成熟，應用最廣。犁體曲面的設計設計時應注意：1.了解當?shù)剞r業(yè)生產中耕地作業(yè)的基本要求；2.根據(jù)農業(yè)要求確定可能出現(xiàn)的最大耕深；3.根據(jù)土壤性狀及土垡穩(wěn)定鋪放原則確定寬深比K；4.根據(jù)作業(yè)要求確定犁體曲面的工作性能；5.進行設計計算和繪制設計工作圖。 3 結論 通過引進的果園中耕機以及我國近年來對果園中耕機的研究，對果園中耕機的技術問題進行細致的分析，根據(jù)已經(jīng)使用的機構，用SolidWorks零件的三維實體建模與造型，完成果園中耕機的虛擬組裝，從而對避讓裝置的技術參數(shù)進行優(yōu)化。 參考文獻 [1]孫建設，曹克強，劉俊峰.日本蘋果栽培技術現(xiàn)狀[J].煙臺果樹，2011（2）：3—5. 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