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畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))文獻(xiàn)綜述
課題名稱： 單犁式果園中耕機(jī)的研究與設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：
學(xué) 號：
學(xué) 院：
專業(yè)年級：
指導(dǎo)教師：
職 稱：
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))起止時(shí)間：
果園中耕機(jī)的研究與設(shè)計(jì)
摘要：隨著林果種植面積的不斷擴(kuò)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(jī)械化管理的重要性日益顯著。用機(jī)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(shí)現(xiàn)果園的規(guī)范化管理，大幅減輕果農(nóng)的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約勞動成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)又能搶農(nóng)時(shí)，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(jìn)果品優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。中耕施肥是我國農(nóng)業(yè)的重要作業(yè)環(huán)節(jié)文章論述了國內(nèi)外中耕施肥機(jī)械及犁鏵的現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及存在的問題;對中耕施肥機(jī)械技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析預(yù)測。
關(guān)鍵字：中耕機(jī)；犁；拖拉機(jī)；研制；試驗(yàn)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(dú)厚的光熱、水土資源優(yōu)勢。近年來，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)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(dá)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(chǎn)區(qū)和東疆、北疆林果生產(chǎn)基地， 有效株數(shù)5.05億株，掛果面積約32.76萬hm2，果品 總產(chǎn)量367.7萬t，總產(chǎn)值超過71.5億元，農(nóng)民人均 .林果純收人達(dá)390元，林果業(yè)將成為調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、加速農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、促進(jìn)農(nóng)民增收的新亮點(diǎn)和支柱產(chǎn)業(yè)。
隨著林果種植面積的不斷擴(kuò)大，果園規(guī)模化發(fā)展和規(guī)范化管理的要求日益提高，從而使得果園機(jī)械化管理的重要性日益顯著。用機(jī)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(shí)現(xiàn)果園的規(guī)范化管理，大幅減輕果農(nóng)的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約勞動成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)又能搶農(nóng)時(shí)，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(jìn)果品優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。
由于我國果園作業(yè)機(jī)械研究起步較晚，果園機(jī)械化基礎(chǔ)較差，因此果園生產(chǎn)機(jī)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(chǎn)特點(diǎn)研究應(yīng)用果園作業(yè)機(jī)械，對促進(jìn)林果產(chǎn)業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
中耕機(jī)械主要指農(nóng)作物生長期間用于除草松土表土破板結(jié)培土起壟或完成上述作業(yè)同時(shí)進(jìn)行施肥等作業(yè)的機(jī)械，包括全面中耕機(jī)行間中耕機(jī)和專用中耕機(jī)全面中耕機(jī)用于包括播前整地休閑地管理，化肥和化學(xué)藥劑的摻和等種床準(zhǔn)備作業(yè) 農(nóng)作物的行間中耕作業(yè)包括，松土表土破板結(jié)間苗除草追肥及行間開溝培土等一些專用中耕機(jī)用于果園茶園膠園的專項(xiàng)作業(yè)。
2.1國外果園中耕機(jī)的發(fā)展
西方發(fā)達(dá)國家己經(jīng)在上世紀(jì)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(xiàng)技術(shù),取得了很好的效果。由于多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及科技的迅速發(fā)展，美國、西歐等國家對于深松機(jī)具的研究己經(jīng)相當(dāng)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(chǎn)了多種深松機(jī)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(jī)具主要與大功率拖拉機(jī)相配套，其特點(diǎn)是深松深度大、作業(yè)速度快、質(zhì)量好、適用于全面深松。其種類主要有機(jī)械式深松犁和振動式深松機(jī)兩種。機(jī)械式深松犁種類較多，其中有代表性的有兩個(gè)約翰迪爾公司生產(chǎn)的900V型松土機(jī)和西德勞公司生產(chǎn)的懸掛式深松機(jī)。懸掛式深松機(jī)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(nèi)側(cè)面的距離比迪爾深松鏟長。該鏟柄的這種結(jié)構(gòu)使其具有較好的切削性能，無掛草現(xiàn)象。振動式深松機(jī)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(jī)動力輸出軸驅(qū)動偏心振子使犁產(chǎn)生振動，降低牽引阻力，從而提高功率利用率。
2.2國內(nèi)果園中耕機(jī)的發(fā)展
對于深松技術(shù)的研究，我國起步稍晚。從上世紀(jì)60年代初才開始認(rèn)識到深松技術(shù)的重要性并進(jìn)行了相應(yīng)的研究。在深松鏟的設(shè)計(jì)和制造生產(chǎn)方面已經(jīng)有很多高校、研究院所以及農(nóng)場等單位做了大量的研究工作，制造出了實(shí)際的深松鏟，并且通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，取得了較好的效果。
2005年，疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程學(xué)院研制出1LSX-6曲軸式深松耕作機(jī)，一次性完成耕整地作業(yè)耕深可在200~400mm之間調(diào)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(diào)整深松土鏟與連桿之間的角度，可調(diào)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(jī)。該機(jī)以設(shè)計(jì)獨(dú)特的雙翼鏟為深松部件，雙翼鏟分為上、下兩層上層?？奢^好地實(shí)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(dá)到深松的目的。
2006年，京延慶農(nóng)機(jī)研究所研制開發(fā)出1SZ-230型深松整地機(jī)，該機(jī)由前部深松機(jī)和后部旋耕機(jī)組合而成，聯(lián)合作業(yè)時(shí)一次可以完成土壤和表層10cm土壤的碎土、平整土壤達(dá)到播種要求。
2008年黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院設(shè)計(jì)生產(chǎn)出1FFSL-5型淺翻深松翻轉(zhuǎn)犁，一次即可對工作幅寬內(nèi)的土壤進(jìn)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(xiàng)作業(yè)。
2009年云南農(nóng)業(yè)大學(xué)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(nóng)業(yè)機(jī)械1GQQSN-200旋耕深松起壟聯(lián)合作業(yè)機(jī)，它填補(bǔ)了中國農(nóng)業(yè)煙草機(jī)械化生產(chǎn)中的一項(xiàng)空白，為烤煙生產(chǎn)提供高效有力的支撐。
2.3中耕機(jī)的主要工作原理及好處
中耕機(jī)的主要工作部件分為鋤鏟式和回轉(zhuǎn)式兩大類。其中，鋤鏟式應(yīng)用較廣，按作用分為除草鏟、松土鏟和培土鏟三種類型。
機(jī)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(jiān)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(jī)械深松深度可達(dá)35-50cm，這是用其它耕作方法所根本達(dá)不到的深度。
2.提高畜水能力:
機(jī)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(shí)內(nèi)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(shí)內(nèi)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(nóng)作物生長提供了豐富的天然降水資源。
排澇:
機(jī)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(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)天旱地不旱，一次播種拿全苗。
深松機(jī)具的種類和特點(diǎn):
深松機(jī)種類和特點(diǎn)：機(jī)械化深松按作業(yè)性質(zhì)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(nóng)田基本建設(shè)，改造耕層淺的土壤。局部深松則是用桿齒、鑿形鏟或鏵進(jìn)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(shí)并存的耕層結(jié)構(gòu)，實(shí)踐證明，間隔深松優(yōu)于全面深松，應(yīng)用較廣。
當(dāng)前，在生產(chǎn)中應(yīng)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(jī)具結(jié)構(gòu)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(jī)具因結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(jī)具兼有局部深松和全面深松的特點(diǎn)，如全方位深松機(jī)、振動深松機(jī)等。
2.3犁的種類及設(shè)計(jì)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(jī)械多。
鏵式犁種類甚多，可以從各個(gè)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(zhì)，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(jìn)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?yán)纾瑱C(jī)力犁中的繩索牽引犁，雙向犁中的天平犁鍵式犁滾轉(zhuǎn)犁等，現(xiàn)在都已不用了。從犁的形體構(gòu)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(rèn)為是兩大類：一類是東方型犁，另一類是西方型犁國內(nèi)外目前常用的有代表性的機(jī)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(diào)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(shí)不能改變 這樣，在土壤較堅(jiān)實(shí)的地塊上而又要求耕深較大時(shí)，拖拉機(jī)的牽引功率則無法適應(yīng) 于是出現(xiàn)了耕作幅寬可以調(diào)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(diào)整。當(dāng)拖拉機(jī)牽引功率不足，拉不動時(shí)，可將主斜梁的角度適當(dāng)變小，并將犁體在主斜梁上的安裝角同時(shí)進(jìn)行調(diào)整，使犁體仍處于正位工作狀態(tài)，這時(shí)，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{(diào)節(jié)，也可以是無級的，由螺栓調(diào)節(jié) 采用液壓油缸無級調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)，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(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
調(diào)幅犁
偏置犁
2.偏置犁
鏵式犁耕地是重負(fù)荷作業(yè)。在拖拉機(jī)的牽引力不是很大時(shí)，犁的工作幅寬往往小于拖拉機(jī)的輪距寬度這樣，在靠近田埂圍墻溝渠或籬笆時(shí)，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(jī)向側(cè)邊偏移一定距離，能將拖拉機(jī)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(jī)構(gòu)側(cè)向擺移位，還有用一根斜桿與兩個(gè)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(fèi)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(jìn)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(jìn)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(gè)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(gè)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(fù)式犁類似 前蘇聯(lián)還有一些地方土層結(jié)構(gòu)特殊，耕作時(shí)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(gè)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(jìn)行8～12CM的松土作業(yè)，以打破犁底的板結(jié)層，加深耕作層。
主犁體主要有犁鏵、犁壁、犁側(cè)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(shí)土垡運(yùn)動特點(diǎn)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(shè)計(jì)是最重要的。犁體曲面的形狀對加工土壤的質(zhì)量有至關(guān)重要的影響。目前，所應(yīng)用的犁體曲面的形狀是經(jīng)過長時(shí)間積累、不斷修改、不斷完善而形成的，是一個(gè)空間任意曲面，不可能用數(shù)學(xué)的方法來真實(shí)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(shè)計(jì)犁體曲面時(shí)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(shù)最為成熟，應(yīng)用最廣。犁體曲面的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意：1.了解當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中耕地作業(yè)的基本要求；2.根據(jù)農(nóng)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(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和繪制設(shè)計(jì)工作圖。
3 結(jié)論
通過引進(jìn)的果園中耕機(jī)以及我國近年來對果園中耕機(jī)的研究，對果園中耕機(jī)的技術(shù)問題進(jìn)行細(xì)致的分析，根據(jù)已經(jīng)使用的機(jī)構(gòu)，用SolidWorks零件的三維實(shí)體建模與造型，完成果園中耕機(jī)的虛擬組裝，從而對避讓裝置的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
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