小型耕作松土机械的设计与分析

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1研究背景

松土是农业工程中一个必不可少的部分，在大棚松土作业中种植农作物总是要把土地弄得湿润松软，这样有利于种子的生长，不同的松土工具有不同的长处，在给小面积种植的低矮灌木植物松土时，大型的松土设备并不会特别适用，根据大棚内农作物的生长分布情况，大棚内部空间狭窄，结构复杂的松土机材并不适用，为此我们设计研究了一款适用于大棚内环境作业的松土机方案，改善松土机夹带石块，农作物根系缠绕，松土深度单一等诸多问题。达到节省成本，结构简单，易用操作，降低人力等目的，使其符合现阶段大棚种植的需求[1]。

2设计思路

1）设计需满足大棚农作物对松土深度的要求，并适用于大棚作业空间条件，尽可能减小结构尺寸，提升机体灵活性，对棘轮要求不缠绕农作物根系，石块，提高工作效率。2）根据大棚农作物对松土深度要求不同，相应应该在松土机安装可调节装置，并能适应土地起伏坡度，保证松土时机机工作正常，机架高度合理，减少人力，满足在大棚农作物间行驶的通过性。3）动力源为发动机，考虑其转速过大，应安装减速机降低棘轮旋转速度，达到破碎板结土壤，并需兼具结构简单、稳定性强、便于操作等优点[2]。

3工作原理

工作前可以通过调节机构调节导向轮高度，从而调节棘轮松土深度。人通过扶手控制方向，扶手上安装开关连接发动机，工作时发动机工作并带动减速器，减速器输出轴通过带连接带动输出轴减速旋转，输出轴带动棘轮工作翻土，并给整体机构向前的牵引力，减少人力推动。挡泥板可以用来阻挡棘轮工作时翻起的泥土，避免飞溅。

4主体结构和关键部件设计

本款手扶式松土机其主要结构包括整体机架、棘轮机构、挡板、调节机构、动力传动链条、发动机、变速箱、导向轮、等结构部件组成。机架起到固定支撑，设置机构的作用，人通过扶手转动改变前进方向，机架与导向轮连接处为调节杆，可以根据农作物的需求提高或降低翻土高度，使本款松土机适用于多种情况的作业。棘轮机构由8个相邻针尺各差25.5°的8针齿轮盘组成，固定在输出轴上，发动机将变速箱速度降到合适的速度，通过传动链条与输出轴连接，完成动能转换。其棘轮旋转方向与松土机前进方向相同。在针盘旋转过程中将探针旋入地下后在碎土的同时搅动土壤，起到了疏松土壤、增加农作物产量的作用。与此同时，挡泥板可以阻挡泥土飞溅。

5存在的问题及改进建议

手扶式松土机的使用，可以翻搅土壤，增加微生物数量，促进土壤养分释放，使土壤保持水分，不易板结，使农作物生长旺盛，根系发达，改善农作物吸水能力，提升产量。同时，打碎的土壤可以增强土壤通透性。齿轮传动装置缺少离合装置，无法实现棘轮转速的改变，导致发动机能耗的浪费，发动机寿命降低。松土机在农作物间行进时，存在运行困难耗费人力等现象，建议在改进设计方案的时候能实现离合的作用，能做到自主的改变输出轴的转速。由于农作物间种植位置问题，目前该装置的工作宽度固定，无法实现过窄的松土作业，建议在改进设计是能够实现针齿拆卸，通过改变针齿个数调节松土宽度，提高松土机的适应性和通用性。

6松土机使用注意事项

手扶式松土机使用前，需清理棘轮区域杂物，避免损坏针齿，冷机状态下启动发动机，应先关闭风门，是发动机回温，启动后再打开风门，如若需松土面积过大，连续工作时间不要超过4小时。手扶式松土机使用后，应对其全面清洁，并检查螺钉是否牢固，棘轮是否损坏。根据松土器使用年限，适时地更换零件，以保持使用寿命。手扶式小型松土机适用范围：平原、丘陵、梯田、果园、大棚等工作条件，操作简单，操作效率高。

7结束语

手扶式松土机在播种机械作业中发挥着重要作用，我国农耕松土机的研发技术与国外的技术尚有差距,虽然我国已实现了大部分的机械作业，但是目前依然存在着体积大、人力劳动量大、操作困难笨重，价格昂贵等等问题。需要结合民耕作播种现状对松土机进行不断完善,使之朝着省时省力、机械自动化、智能化的方向发展。

参考文献：

[1]谢宇,陈辉,卢炎,等.南方丘陵地区茶园耕作松土机械的发展趋势[J].福建农机,2018(2):20-24.

[2]庞俊杰,冯磊,孙岩.设施农业用深耕松土机开发试验[J].农业工程,2018,8(1):93-96.

作者:张锶戬 刘蓟南 张千宇 单位:辽宁抚顺沈阳工学院机械与运载学院 辽宁抚顺矿业集团西露天矿