李衛(wèi)衛(wèi)，張偉偉，趙振智

（1.蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730060；2.中國石油天然氣集團(tuán)有限公司，河北 廊坊 065000）

1 引言

土地的荒漠化正在我國西北的大地上迅速蔓延，每年因荒漠化造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)640 多億元。我國的荒漠化防治工作雖然取得了很大成就，但荒漠化形勢(shì)仍很嚴(yán)峻，局部地區(qū)有所控制和改善，總體仍在擴(kuò)展和惡化，治理任務(wù)依然十分艱巨，任重而道遠(yuǎn)。

當(dāng)前，防止土地沙漠化已成為全國防沙治沙工程建設(shè)中亟待解決的關(guān)鍵問題之一，已成為制約我國荒漠化防治工作的重要因素，尤其是在自然條件惡劣、造林十分困難的荒漠化地區(qū)，傳統(tǒng)的人工治沙存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效低、進(jìn)度慢、成本高的問題，解決好機(jī)械化種植，將是一種巨大的技術(shù)突破。

目前我國已經(jīng)成功研制出立體固沙車，其形成的草方格質(zhì)量比人工作業(yè)更高，能夠增加沙漠表面的粗糙度，消減風(fēng)力、阻止流沙移動(dòng)并截留雨水。但是該設(shè)備價(jià)格昂貴，未大面積推廣使用；且該設(shè)備僅適用于大面積開闊平坦區(qū)域，不利于沙漠丘陵地形的固沙作業(yè)，只能依靠傳統(tǒng)的人力鋪設(shè)沙障進(jìn)行防沙固沙。

2 多功能沙漠壓沙種草機(jī)的設(shè)計(jì)

為克服現(xiàn)有技術(shù)中沙漠丘陵地段存在的機(jī)械設(shè)置草方格沙障的困難、擺脫依靠大量人力設(shè)置草方格沙障的困境、提高固沙效率、固沙質(zhì)量、降低固沙成本等，本文研究了一種多功能沙漠壓沙種草機(jī)（見下圖）主要用于沙漠丘陵地帶設(shè)置草方格沙障。

圖1 機(jī)器外觀結(jié)構(gòu)

圖2 機(jī)器剖切結(jié)構(gòu)

圖3 機(jī)器透視結(jié)構(gòu)

圖4 可調(diào)插草齒盤

2.1 多功能沙漠壓沙種草機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖5 多功能沙漠壓沙種草機(jī)

多功能沙漠壓沙種草機(jī)的主要包括機(jī)架、行走輪系、秸稈鋪設(shè)裝置、開溝裝置、壓秸稈覆土裝置和播種裝置等。由沙漠越野牽引車提供牽引力，帶動(dòng)壓沙種草機(jī)行走。設(shè)備上部為斜漏斗形狀秸桿箱，在裝秸桿箱的內(nèi)部有一齒狀旋轉(zhuǎn)軸，機(jī)器后部傳動(dòng)鏈條帶動(dòng)安裝在斜漏斗內(nèi)的齒狀旋轉(zhuǎn)軸將秸稈剝落到底部導(dǎo)板上，通過重力作用流動(dòng)到地面上；在秸稈降落的導(dǎo)板底部設(shè)有開溝器將沙地犁出溝槽，作用于插草齒盤（大直徑，薄厚度）上的彈簧通過壓力的作用將秸稈壓入到沙土中，插草齒盤后的覆土裝置將兩側(cè)的沙土摟向秸稈兩側(cè)增加秸稈的埋深；從而實(shí)現(xiàn)加固秸稈的作用；機(jī)器尾部拖拽的種草機(jī)構(gòu)通過行走轉(zhuǎn)動(dòng)，在埋入的秸稈附近進(jìn)行播種，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鋪設(shè)秸稈、壓埋秸稈和播種的功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鋪設(shè)草方格沙障和播種的目的，起到增加沙漠表面粗糙度，消減風(fēng)力，阻止流沙移動(dòng)并截留雨水的作用。

2.2 多功能沙漠壓沙種草機(jī)主要部件

（1）行走牽引機(jī)構(gòu)

本機(jī)器主要依靠沙漠越野牽引車提供牽引力，帶動(dòng)壓沙種草機(jī)行走，牽引車前進(jìn)速度為0.5m/s。為了防止機(jī)器由于自身重力過大陷入沙土中，本機(jī)器的尾部設(shè)計(jì)成兩側(cè)各雙輪的結(jié)構(gòu)，增加機(jī)器的受力面積。

（2）秸稈鋪設(shè)裝置

機(jī)器在拖拽行走時(shí)，通過齒輪鏈條傳動(dòng)，帶動(dòng)安裝在斜漏斗形狀秸桿箱里的齒狀旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，斜齒將放置于斜漏斗形狀秸桿箱里的秸稈按照一定厚度剝落，剝落后的秸稈順著底部的斜導(dǎo)板流落在沙槽上。

（3）開溝裝置

安裝機(jī)器底部偏前的開溝器類似于鐵犁，在機(jī)器行走的時(shí)候插入到沙土中，通過其自身的斜面將沙土從中間分開，實(shí)現(xiàn)犁出埋置秸稈的溝槽。

（4）壓秸覆土裝置

插草齒盤（大直徑，薄厚度）在機(jī)器傳動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)行走，安裝在插草齒盤上的彈簧通過壓力（通過調(diào)節(jié)螺栓長度實(shí)現(xiàn)壓力可調(diào)）的作用將秸稈壓入到沙土中，插草齒盤后的覆土裝置將兩側(cè)的沙土摟向秸稈兩側(cè)增加秸稈的埋深；從而實(shí)現(xiàn)加固秸稈的作用。

（5）播種裝置

播種機(jī)構(gòu)由大圓桶、軸承、開有倒角且桶壁上開有和空心圓管外徑同樣大小圓孔的小圓桶、安裝有彈簧的可張開和閉合并且在斜面上做有蓋土片的四棱柱形下種裝置組成。蓋土片會(huì)接觸到地面，由于受地面和自重?cái)D壓，蓋土片會(huì)打開已深入地下的可張開和閉合的下種裝置，從而使種子從下種裝置種入地下。隨著播種機(jī)縮續(xù)前行，播種裝置上的蓋土片后的土壤受到蓋土片的作用后移將種子遮蓋。

3 結(jié)論

（1）防風(fēng)固沙因環(huán)境惡劣，嚴(yán)重制約荒漠化治理，迫切需要開發(fā)不依靠人力的多功能沙漠壓沙種草機(jī)進(jìn)行草方格鋪設(shè)。

（2）該多功能沙漠壓沙種草機(jī)目前只能實(shí)現(xiàn)豎向鋪設(shè)稻草和壓草，不能一次完成草方格鋪設(shè)，有待后期進(jìn)一步改進(jìn)。