張旭 尤曉東 章惠全 程晉

摘要：將秸稈壓縮成顆粒后再進(jìn)行還田作業(yè)是改良土壤、培肥地力的新途徑。研制一種能將秸稈顆粒施入地表下實(shí)現(xiàn)還田效果的保水保肥聯(lián)合整地機(jī)。介紹該機(jī)具的總體結(jié)構(gòu)、工作原理及關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)，并檢測其作業(yè)質(zhì)量。該機(jī)具可實(shí)現(xiàn)秸稈顆粒掩埋、起壟、鎮(zhèn)壓等復(fù)式聯(lián)合作業(yè)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械;秸稈顆粒;聯(lián)合整地;保水保肥;研制

中圖分類號：S222? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2021）01-0030-03

我國是世界上干旱缺水較為嚴(yán)重的國家之一，全國水資源總量居世界第六位，但人均占有量僅為世界人均占有量的四分之一。隨著人口不斷增長、工農(nóng)業(yè)日益發(fā)展及城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，我國土地沙化、退化情況日趨嚴(yán)重，耕地質(zhì)量和生產(chǎn)力明顯下降。近年來，世界各國加大對退化土地的治理改良力度，并取得一定成效，但土地退化依然嚴(yán)重，需要持續(xù)加強(qiáng)沙化土地治理改良，保護(hù)土地環(huán)境。目前主要利用土壤改良劑對土地進(jìn)行治理，其大多屬于化學(xué)產(chǎn)品，容易產(chǎn)生化學(xué)二次污染。因此，充分利用可再生資源、盡可能減少二次污染成為退化土壤改良進(jìn)一步研究的思路。我國農(nóng)作物秸稈資源豐富、用途廣泛，秸稈綜合利用項(xiàng)目得到廣泛關(guān)注與深入研究。農(nóng)作物秸稈制粒技術(shù)日趨成熟，將秸稈壓縮成顆粒后再進(jìn)行還田作業(yè)，可以為提高秸稈利用效率、實(shí)現(xiàn)改良土壤、提高土壤肥力提供一種新途徑。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，結(jié)合秸稈顆粒性狀特點(diǎn)，遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制出1KGL-3型保水保肥聯(lián)合整地機(jī)。該機(jī)具能夠在整地同時(shí)將直徑約10 mm、長約15 mm的秸稈顆粒施入地表下150～200 mm處，在作物根部形成一個(gè)寬100～200 mm、厚30～50 mm的秸稈顆粒層，將下滲的養(yǎng)分和水分吸收保存，為作物生長提供養(yǎng)分和水分的有效儲(chǔ)備，達(dá)到保水保肥的目的。

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

1KGL-3型保水保肥聯(lián)合整地機(jī)由梁架、懸掛架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、破土機(jī)構(gòu)、排料機(jī)構(gòu)、覆土機(jī)構(gòu)、鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)等組成（如圖1所示）。梁架上按機(jī)具前進(jìn)方向依次安裝破土機(jī)構(gòu)、排料機(jī)構(gòu)、覆土機(jī)構(gòu)和鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)。梁架通過懸掛架與拖拉機(jī)相連，拖拉機(jī)輸出動(dòng)力通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別與破土機(jī)構(gòu)和排料機(jī)構(gòu)連接。破土機(jī)構(gòu)的破土大刀盤對應(yīng)苗帶位置。覆土機(jī)構(gòu)的覆土鏟、排料機(jī)構(gòu)的排料鏟與破土大刀盤一一對應(yīng)。破土大刀盤破碎土壤形成松土槽，排料鏟開溝并排料，覆土鏟覆土，將秸稈顆粒埋入地下。

1.2 技術(shù)參數(shù)

1KGL-3型保水保肥聯(lián)合整地機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

1.3 工作原理

作業(yè)時(shí)，前部變速箱通過萬向節(jié)與拖拉機(jī)的后輸出軸相連接獲得動(dòng)力，并將動(dòng)力傳遞給側(cè)邊傳動(dòng)箱和主動(dòng)小鏈輪。側(cè)邊傳動(dòng)箱將動(dòng)力傳遞給轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)破土大刀盤伸入土壤并轉(zhuǎn)動(dòng)，形成松土槽。主動(dòng)小鏈輪通過傳動(dòng)鏈將動(dòng)力傳遞給被動(dòng)大鏈輪，被動(dòng)大鏈輪帶動(dòng)攪動(dòng)軸及安裝在攪動(dòng)軸上的支撐桿和攪動(dòng)片轉(zhuǎn)動(dòng)，使料斗內(nèi)的秸稈顆粒向料斗的出料口方向運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入排料倉。開溝鏟沿松土槽開溝形成排料溝。進(jìn)入排料倉的秸稈顆粒經(jīng)排料口導(dǎo)入排料溝內(nèi)。通過調(diào)節(jié)開溝鏟的深度，可以調(diào)節(jié)秸稈顆粒埋入土壤中的深度。覆土鏟將開溝時(shí)擾動(dòng)的土壤回填至排料溝中。鎮(zhèn)壓輥對回填的土壤進(jìn)行鎮(zhèn)壓。排料口處設(shè)置調(diào)節(jié)板來調(diào)節(jié)排料口寬度的大小，可以實(shí)現(xiàn)不同大小顆粒物料的排放和排放量的調(diào)節(jié)。

2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1 破土機(jī)構(gòu)

破土機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸和破土大刀盤。轉(zhuǎn)軸的一側(cè)連接側(cè)傳動(dòng)箱。破土大刀盤由刀盤、支架和刀片組成（如圖2所示）。刀盤上設(shè)置4層刀片，分別直接安裝在刀盤兩側(cè)及通過支架固定在刀盤兩側(cè)，交錯(cuò)設(shè)置，每層最少3個(gè)刀片，沿圓周均勻分布。刀片為弧形彎刀片。

2.2 排料機(jī)構(gòu)

排料機(jī)構(gòu)包括料斗、攪動(dòng)機(jī)構(gòu)和排料鏟。料斗安裝在梁架上，用以盛裝秸稈顆粒，其排料端開有與排料鏟相同數(shù)量的出料口。攪動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在料斗內(nèi)，帶動(dòng)料斗內(nèi)的秸稈顆粒向各個(gè)出料口方向運(yùn)動(dòng)，通過排料鏟排出。排料鏟由排料倉、固定桿和開溝鏟組成（如圖3所示）。固定桿與梁架連接，固定桿上設(shè)置多個(gè)調(diào)節(jié)孔，通過連接不同的調(diào)節(jié)孔來調(diào)節(jié)固定桿的安裝高度。開溝鏟連接在固定桿和排料倉下端，排料倉與料斗的出料口連接，儲(chǔ)存從料斗口排出的秸稈顆粒。排料倉側(cè)后端設(shè)置有排料口，用于將進(jìn)入排料倉的秸稈顆粒排出。開溝鏟開溝寬度為100～200 mm，排料口調(diào)節(jié)高度范圍為100～200 mm。

3 作業(yè)質(zhì)量檢測

1KGL-3型保水保肥聯(lián)合整地機(jī)在田間作業(yè)時(shí)，配套動(dòng)力型號為迪爾1354。往復(fù)作業(yè)后，對行距一致性、作業(yè)深度、入土行程等參數(shù)進(jìn)行測定，結(jié)果見表2。

由表2可知：1KGL-3型保水保肥聯(lián)合整地機(jī)作業(yè)時(shí)行距一致性超過95.0%、達(dá)到98.1%;作業(yè)深度達(dá)到196 mm，作業(yè)后土壤中秸稈顆粒層厚度和寬度分別為43 mm和158 mm，符合前期設(shè)計(jì)要求;機(jī)具穩(wěn)定性達(dá)到95.3%;機(jī)具入土行程為1.3 m，能夠快速進(jìn)入最佳工作狀態(tài)?？梢?，1KGL-3型保水保肥聯(lián)合整地機(jī)的作業(yè)性能可以滿足相應(yīng)的作業(yè)要求。

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Development of 1KGL-3 Combined Soil Preparation Machine

for Water and Fertilizer Preservation

ZHANG Xu， YOU Xiaodong， ZHANG Huiquan， CHENG Jin*

（Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China）

Abstract： It is a new way to improve soil and fertility by compressing straw into grains and returning to the field. A kind of working machine which can apply straw particles underground is developed. This paper introduced the overall structure， working principle and key component design of the machine， and tested the working quality. The machine can realize straw particles burying， ridging， suppression and other compound joint operations.

Key words： agricultural machinery; straw particles; combined soil preparation; preserve water and fertilizer; develop