倫智民，繆 宏，夏云帆，周金俊，董興月，金 川

（1.揚(yáng)州大學(xué)，江蘇 揚(yáng)州 225000；2.泰州櫻田農(nóng)機(jī)制造有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225000；3.揚(yáng)州市瘦西湖風(fēng)景區(qū)管理處，江蘇 揚(yáng)州 225000）

0 引 言

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)農(nóng)業(yè)方面，一年就會(huì)產(chǎn)出8 億t作物秸稈，其中具有回收利用價(jià)值的約有7 億t[1]。溫室秸稈還田技術(shù)引入到溫室作物生產(chǎn)中，可以改善溫室土壤的理化性質(zhì)、補(bǔ)充溫室環(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)元素、更好地提高農(nóng)作物水分利用效率[2-4]。但是，現(xiàn)在我國(guó)秸稈還田裝置一般體積都比較大，大部分溫室蔬菜秸稈還田作業(yè)，首先噴灑腐解劑，然后才進(jìn)行粉碎還田，作業(yè)效率較低，并且處理成本高，不能滿足蔬菜耕作的農(nóng)時(shí)要求。因此，要設(shè)計(jì)一種用于溫室的體積小、低能耗的秸稈還田裝置。

1 秸稈處理裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

秸稈還田是指將作物的剩余秸稈還原為土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的過(guò)程，以提高土壤肥力和農(nóng)作物產(chǎn)量。雖然秸稈還田具有多種優(yōu)點(diǎn)，如提高土壤質(zhì)量、保持土壤濕度、減少化肥使用等，但也存在一些技術(shù)難點(diǎn)，如秸稈分解速度慢、病蟲害的影響、秸稈還田機(jī)械適應(yīng)性差、技術(shù)操作要求高等問(wèn)題。因此，為了解決這些技術(shù)難點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種秸稈還田裝置，如圖1 所示，主要包括：收集裝置、粉碎裝置、噴霧裝置，3 個(gè)系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)、同時(shí)運(yùn)作，可以大大縮短處理的時(shí)間，節(jié)省農(nóng)時(shí)。

圖1 秸稈處理裝置總體結(jié)構(gòu)

1.1 收集裝置設(shè)計(jì)

收集機(jī)構(gòu)如圖2 所示，其組成包含傳動(dòng)帶、托輥、轉(zhuǎn)軸和支架。托輥通過(guò)轉(zhuǎn)軸獲取動(dòng)力。傳動(dòng)帶包覆在托輥上。撿拾爪均勻的安置在皮帶表面，撿拾爪尖端的方向與傳動(dòng)帶的運(yùn)動(dòng)方向一致。收集機(jī)構(gòu)支架的一端固定在轉(zhuǎn)軸上，另一端固定在支架上。

圖2 收集裝置

工作時(shí)，秸稈通常無(wú)序散落在地表，常規(guī)的夾持式機(jī)構(gòu)容易發(fā)生纏繞、結(jié)團(tuán)等現(xiàn)象，不能滿足高效作業(yè)的要求。針對(duì)上述問(wèn)題，收集裝置設(shè)計(jì)采用傳送帶與撿拾爪配合的方式，通過(guò)托輥轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞動(dòng)力到傳送帶，撿拾爪上的彎鉤會(huì)將地上的秸稈勾起到傳送帶上，隨后秸稈隨著傳送帶的轉(zhuǎn)動(dòng)在盡頭落入粉碎箱，撿拾爪彎曲的角度不能影響秸稈的脫落。

1.2 粉碎裝置設(shè)計(jì)

田間秸稈較硬，纖維結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，要想將其粉碎需要用到較大的力量；秸稈內(nèi)部存在縱向和橫向的纖維[5]，這種結(jié)構(gòu)會(huì)影響粉碎效果；秸稈中可能存在雜質(zhì)如土壤、石頭等，這些雜質(zhì)會(huì)對(duì)粉碎機(jī)械造成損害，也會(huì)影響粉碎效果。

針對(duì)以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)的粉碎裝置如圖3 所示，包括固定在底盤上的粉碎箱和三組粉碎刀。粉碎箱上部有箱蓋，下部有出料口。粉碎箱的兩外壁固定有液壓缸，每個(gè)液壓缸桿與支架連接，通過(guò)調(diào)整液壓缸的伸縮，調(diào)節(jié)收集機(jī)構(gòu)與地面的角度。粉碎刀組安裝在粉碎箱中，由第一、第二和第三刀組組成。三組刀具依次由上及下布置，相鄰的刀組前后相間，各自的旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)于其他刀組相反。

1.3 噴藥裝置設(shè)計(jì)

在秸稈還田過(guò)程中，噴藥是為了控制病蟲害和使秸稈快速腐熟，避免造成病蟲害二次暴發(fā)，如果不進(jìn)行噴藥，病蟲害和雜草會(huì)對(duì)農(nóng)作物和土壤造成嚴(yán)重的損害，導(dǎo)致農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量下降。同時(shí)，病蟲害和雜草也會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生負(fù)面影響，破壞土壤結(jié)構(gòu)，降低土地肥力，影響秸稈還田的效果。因此，在秸稈還田過(guò)程中，必須進(jìn)行噴藥，以控制病蟲害和雜草的生長(zhǎng)，保證農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)和收成，同時(shí)保護(hù)土壤和提高土地肥力[6]。

噴霧裝置如圖4 所示，包含藥箱、噴霧泵和噴頭。噴霧泵通過(guò)支架與粉碎箱外壁連接固定，藥箱固定在粉碎箱上，噴霧泵的一端通過(guò)管道與藥箱連接。粉碎箱內(nèi)部設(shè)有液體壓力式噴頭，當(dāng)秸稈進(jìn)入粉碎箱時(shí)，噴霧系統(tǒng)開(kāi)始工作，向秸稈噴灑殺蟲劑和腐熟藥劑，使秸稈快速腐熟還田。

2 高效秸稈處理裝置工作原理

本文設(shè)計(jì)的溫室高效秸稈還田裝置的工作過(guò)程如下：該裝置在溫室中運(yùn)行時(shí)，傳動(dòng)皮帶開(kāi)始工作，輸送帶上的撿拾爪將地面的秸稈勾起至臺(tái)面，隨著輸送帶轉(zhuǎn)動(dòng)送至秸稈粉碎箱，當(dāng)?shù)孛嫫鸱▌?dòng)時(shí)，液壓缸開(kāi)始工作，通過(guò)控制支撐桿的伸縮，讓收集平臺(tái)始終與地面保持一定的角度，使收集工作順利進(jìn)行。秸稈進(jìn)入粉碎箱后，首先與高速旋轉(zhuǎn)的第一級(jí)刀組接觸，進(jìn)行第一次粉碎，同時(shí)噴霧系統(tǒng)開(kāi)始向秸稈噴灑藥劑，隨后秸稈被拋入第二級(jí)刀組，經(jīng)過(guò)第二次粉碎后，此時(shí)秸稈基本滿足還田條件，但為了保證秸稈完全滿足農(nóng)藝要求，提高還田質(zhì)量，設(shè)置第三級(jí)刀組對(duì)秸稈進(jìn)行第三次粉碎，粉碎后的秸稈從粉碎箱下端出口落在田間。在噴霧系統(tǒng)工作時(shí)，各級(jí)刀組高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的氣流也會(huì)對(duì)藥液與秸稈混合起到促進(jìn)作用，達(dá)到最佳的殺蟲殺菌效果[7]。

3 結(jié) 語(yǔ)

為了提高秸稈處理的效率以及最大化利用秸稈剩余價(jià)值，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本文設(shè)計(jì)了一種面向溫室農(nóng)業(yè)需求的秸稈還田裝置，該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，較傳統(tǒng)的機(jī)械體積大幅減小，可以在較小的空間內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，滿足溫室等較小空間的使用需求；且在粉碎秸稈的同時(shí)，對(duì)秸稈噴藥腐解并進(jìn)行殺蟲作業(yè)，將粉碎、腐解、殺蟲等步驟全部完成，能夠滿足溫室秸稈還田農(nóng)藝要求。