本实用新型属于农业机械技术领域，涉及一种自适应多频超声振动低阻的深松机及方法，实现深松作业同时降低作业阻力与提高深松铲寿命。
背景技术：
目前，深松技术是一种重要的保护性耕作方式，深松作业有利于提高土壤的蓄水保墒能力，给农作物生长、根系下扎创造良好条件，它在不对耕作层垂直翻动的同时对底层土壤疏松，有利于雨水的下渗，增加土壤大田的蓄水能力，因此深松作业对于提高作物产量和质量有重要的现实意义；
一方面由于深松作业时阻力大，需配套大功率拖拉机进行牵引提供动力，大功率拖拉机一般质量体积较大，对大田的压实情况严重，且价格较高，一般农户负担不起，极大的阻碍了深松作业的普及与推广；
另一方面，深松作业时所受阻力较大，导致关键部件磨损严重，深松铲寿命短，且深松作业主要部件依赖进口，大大提高了深松机具价格，研制一种减阻耐磨深松机对于降低深松机具价格提高国内大田的地力与农作物质量与产量有重要意义。
综上，对于深松作业阻力大，主要零部件磨损严重等问题迫切发明一种自适应多频超声振动低阻耐磨深松机及方法，达到减小深松作业阻力、降低关键部件的磨损量、提高深松作业部件使用寿命的目的，对于深松作业的普及、提高我国大田地力、粮食增产高产有重要现实意义。
经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利“一种振动深松机”专利申请号201620213914.0，使用的是拖拉机动力输出轴直接与减速器等机械振动部件连接，对深松铲进行低频振动，低频振动对于减粘降阻效果一般，同时机械振动虽对牵引阻力减小，但拖拉机能耗增加较多。中国发明专利“基于幂函数曲线的仿生减阻深松铲柄”专利申请号201310756322.4使用仿生学模仿棕熊爪趾表面轮廓线，其形状具有幂函数的曲线形式，但对于动物的主动刨、挖、运土等动作没有模仿，只对动物的轮廓曲线进行模仿，因此属于被动减阻，同时对深松铲关键部件的磨损并没有进行重点研究；现有深松机具对于减阻多使用被动仿生减阻或者低频振动减阻，并没有很好的解决深松耕作阻力大、关键部件易磨损、使用寿命低等问题，导致国内大田深松作业不普及。
技术实现要素：
为了克服以上技术的不足，本实用新型提供一种自适应多频超声振动低阻耐磨深松机及方法，在提供深松整地打破犁底层提高土壤保墒、保水、保肥的能力与大田作物的质量和产量的同时，通过自适应多频超声振动来实现减小深松耕地工作阻力、提高深松主要工作部件寿命的目的。
本实用新型采用的具体技术方案如下：一种多频超声振动低阻耐磨深松机。包括：机架、深松耕整地装置和超声振动装置。所述的机架用于支撑固定深松耕整地装置与超声振动装置，并与拖拉机悬挂系统牵引挂接，为深松作业机具与超声振动装置提供牵引力与动力；所述的深松耕整地装置用于完成土壤深松整地与地表土块的破碎压实作业；所述的超声振动装置用于超声电波的产生并转化为深松作业部件的高频机械振动，实现深松机具的超声振动作业。
所述的机架由相互连接固定的方形管、悬挂装置构成，用于安装、固定其它装置，并与拖拉机的悬挂系统相挂接，对机具进行牵引、为深松作业机具与超声发生装置提供动力。
所述的深松耕整地装置由深松铲组、深度控制装置与镇压装置构成。所述的深松铲组由深松铲柄与超声振动铲面构成，深松铲柄通过U型螺栓与机架相连接，超声振动铲面使用螺栓安装于深松铲柄前部。深度控制装置由地轮、旋转手柄、升降器构成，旋转手柄设在升降器上端，升降器下端设有地轮，安装于机架的两侧。镇压装置由镇压辊连接臂、镇压辊构成，镇压辊连接臂上端与机架相连接；镇压辊连接臂下端与镇压辊主轴相连接。
所述的超声振动铲面前部为弯刀型深松铲面，后部为多个沿前进方向栅条深松铲片组成，其中每个栅条铲片背土面安装有阻力传感器与超声振动发生装置安装孔。
所述的超声振动装置由超声波发生器、超声波换能器、超声波变幅杆、阻力传感器、中央处理器、发电机构成，超声波发生器通过超声波换能器与超声波变幅杆相连，超声波变幅杆与超声振动铲面相固连安装于超声振动铲面背土面，中央处理器分别与阻力传感器与超声波发生器相连，阻力传感器安装于超声振动铲面背土面，发电机安装于机架上与拖拉机动力输出轴相配合。
所述的发电机与动力输出轴相连，将机械能转变为电能，将电能供给超声振动装置。
所述的超声波发生器产生的高频电信号通过超声波换能器转变为高频机械振动，再由超声波变幅杆将超声波换能器的高频机械振动放大并传至相应的超声振动铲面栅条，超声振动铲面有稳定的超声振动。
所述的阻力传感器用于实时检测深松作业时各个栅条阻力大小，并将阻力数字信号传递给中央处理器，中央处理器根据超声振动铲面受到的阻力大小分别控制与其相连的超声波发生器，合理配置超声波发生器的频率与幅度，达到最佳的减阻效果。为达到最佳减阻耐磨效果，深松作业稳定时：超声波发生器输出频率γ为：振幅A为：
其中：v为机具前进速度；h为深松作业深度；p为土壤紧实度；ρ为土壤容重；μ为修正系数，该参数需依据大田上次深松作业及所耕作作物确定。
此时对于不同地况下的土壤有最佳的减粘降阻效果，且减小了主要工作部件磨损量、提高深松作业的工作效率和深松铲组的使用寿命。
与现在技术相比，本实用新型所具有的有益效果：
1、本实用新型采用超声振动减阻方式，作业时相比传统深松铲所需配套动力小，减小配套作业拖拉机功率，解决大型拖拉机进地压实土地的弊端。
2、采用自适应多频声波振动工作方式，针对不同地况大田进行不同频率声波振动的深松作业，实时检测深松阻力并调节超声振动频率与振幅，自动匹配不同作业环境。
3、土壤深松作业时，铲面超声振动减粘降阻的同时减缓深松铲工作时磨损严重问题，减缓对于进口零部件依赖。
4、深松作业后，改善了大田的生态环境，增加了大田地力与作物吸收水分养分的能力，提高作物的产量和质量。
附图说明
图1为一种自适应多频超声振动低阻耐磨深松机的结构图；
图2为单个超声振动发生装置结构示意图；
图3为超声振动低阻耐磨深松铲安装图；
图中：1、机架 2、悬挂装置 3、发电机 4、中央处理器 5、超声波发生器 6、旋转手柄 7、升降器 8、镇压辊连接臂 9、镇压辊 10、地轮 11、超声振动铲面 12、深松铲柄 13、阻力传感器 14、超声波换能器 15、超声波变幅杆
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型专利进行进一步描述。本实用新型提供一种自适应多频超声振动低阻耐磨深松机，如图1所示，所述的机架(1)由相互连接固定的方形管、悬挂装置(2)构成，用于安装、固定其它装置，并与拖拉机的悬挂系统相挂接，对机具进行牵引、为深松作业机具与超声发生装置提供动力。
所述的所述的深松耕整地装置由深松铲组、深度控制装置与镇压装置构成。所述的深松铲组由深松铲柄(12)与超声振动铲面(11)构成，深松铲柄(12) 通过U型螺栓与机架(1)相连接，超声振动铲面(11)使用螺栓安装于深松铲柄(12)前部。深度控制装置由地轮(10)、旋转手柄(6)、升降器(7)构成，旋转手柄(6)设在升降器(7)上端，升降器(7)下端设有地轮(10)，安装于机架(1)的两侧。镇压装置由镇压辊连接臂(8)、镇压辊(9)构成，镇压辊连接臂(8)上端与机架(1)相连接；镇压辊连接臂(8)下端与镇压辊(9)主轴相连接。
所述的超声振动铲面(11)前部为弯刀型深松铲面，后部为多个沿前进方向栅条深松铲片组成，其中每个栅条铲片背土面安装有阻力传感器(13)与超声振动发生装置安装孔。
所述的超声振动装置由超声波发生器(5)、超声波换能器(14)、超声波变幅杆(15)、阻力传感器(13)、中央处理器(4)、发电机(3)构成，超声波发生器(5)通过超声波换能器(14)与超声波变幅杆(15)相连，超声波变幅杆(15)与超声振动铲面(11)相固连安装于超声振动铲面(11)背土面，中央处理器(4)分别与阻力传感器(13)与超声波发生器(5)相连，阻力传感器 (13)安装于超声振动铲面(11)背土面，发电机(3)安装于机架(1)上与拖拉机动力输出轴相配合。
所述的发电机(1)与动力输出轴相连，将机械能转变为电能，将电能供给超声振动装置。
所述的超声波发生器(5)产生的高频电信号通过超声波换能器(14)转变为高频机械振动，再由超声波变幅杆(15)将超声波换能器的高频机械振动放大并传至相应的超声振动铲面(11)栅条，超声振动铲面(11)有稳定的超声振动。
所述的阻力传感器(13)用于实时检测深松作业时各个栅条阻力大小，并将阻力数字信号传递给中央处理器(4)，中央处理器(4)根据超声振动铲面(11) 受到的阻力大小分别控制与其相连的超声波发生器(5)，合理配置超声波发生器(5)的频率与幅度，达到最佳的减阻效果。
为达到最佳减阻耐磨效果，深松作业稳定时：超声波发生器输出频率γ为：
振幅A为：
其中：v为机具前进速度；h为深松作业深度；p为土壤紧实度；ρ为土壤容重；μ为修正系数，该参数需依据大田上次深松作业及所耕作作物确定。
此时对于不同地况下的土壤有最佳的减粘降阻效果，且减小了主要工作部件磨损量、提高深松作业的工作效率和深松铲组的使用寿命。