沙荒地土壤改良機(jī)器人

吳時(shí)雨

我的家鄉(xiāng)南縣地處長(zhǎng)江中下游荊江段，耕地面積少，這與近十幾年來(lái)建設(shè)用地的擴(kuò)張有關(guān)。例如：我爺爺祖居南縣南洲鎮(zhèn)丁家城村12組，全家族本來(lái)有5.5畝肥沃耕地，可是由于縣新人民醫(yī)院整體搬遷至此，耕地全被征收了，雖然得到了一筆拆遷款，但當(dāng)?shù)剞r(nóng)民失去了賴以生存的耕地。

在社會(huì)調(diào)查中我發(fā)現(xiàn)，同樣的現(xiàn)象非常普遍，許多村民處在這種“靠種地生存，卻無(wú)耕地可種”的惶恐之中。

然而，在南縣還有以沙灘荒地為主的其他土地185 540.7畝，如果將其改良后合理利用，可使人均耕地面積增加0.22畝。

我國(guó)各地均存在優(yōu)質(zhì)耕地被占用、沙洲沙灘被荒廢的現(xiàn)象，并且這種現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。如何將沙荒地變?yōu)榱继铮窟@引起了我的思考。

一、研制目的

我國(guó)耕地少，為開(kāi)發(fā)、改良沙荒地土地資源，我想研制一種高效機(jī)械設(shè)備。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

沙荒地土壤改良機(jī)器人主要由蝶形開(kāi)溝器、垂直摻雜器、彎爪攪拌器、凹畦覆土器、小型發(fā)電機(jī)、遠(yuǎn)程控制器、履帶行走機(jī)構(gòu)、減速電動(dòng)機(jī)、信號(hào)接收器、承載機(jī)體、耙覆器座等組成。

出料控制器是機(jī)器人的核心設(shè)施，涉及對(duì)沙荒地?fù)饺牍虘B(tài)土肥的出料方式、出料量，以及按預(yù)定程序要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等任務(wù)。該如何設(shè)計(jì)出料控制器？

我使用家用手搖絞肉機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)能使縱向輸入的塊狀工料碎解，并橫向均勻吐出，如果借鑒用來(lái)輸送潮濕的基肥應(yīng)該可解決粘連堵塞的難題。

我拆卸出其螺旋推料器，用厚紙卷一個(gè)內(nèi)徑與螺桿外徑匹配的圓筒進(jìn)行垂直送料實(shí)驗(yàn)，如圖2所示，基本可達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。之后，選用油瓶作為土肥箱，研制成了摻雜器。

如圖3所示，旋擠式出料控制器主要由土肥箱、螺旋推料器、電動(dòng)機(jī)等構(gòu)成。其中漏斗狀控料斗可利用土肥的重力以及撥料器提供的外力共同作用，從四周向螺旋推料器輸送土肥，且與外徑略大于螺桿的出料口配合，形成土肥輸送通道。傳動(dòng)軸套用來(lái)連接外徑不等的螺旋推料器軸和電動(dòng)機(jī)軸，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。

模型初步完成后，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)潮濕土肥下泄有時(shí)不太順暢，于是我又增設(shè)了撥料器，解決了出料不暢的問(wèn)題。

用時(shí)間繼電器設(shè)定程序可控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，分別實(shí)現(xiàn)條施或點(diǎn)施；用無(wú)級(jí)調(diào)速器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可按需控制土肥從出料口的輸出量。

經(jīng)驗(yàn)證，旋擠式出料控制器因螺旋從上至下的擠壓作用不但無(wú)粘貼回倉(cāng)現(xiàn)象，還能絞碎土肥結(jié)塊，應(yīng)用效果達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

三、創(chuàng)新點(diǎn)

1.基于我國(guó)耕地資源短缺的現(xiàn)實(shí)，提出了為提高開(kāi)發(fā)土地資源效率發(fā)明一種專用機(jī)器的創(chuàng)意。

2.依據(jù)工程機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)，利用現(xiàn)有控制技術(shù)，研制出開(kāi)溝→摻土肥→攪拌→覆土四道工序一次完成的沙荒地土壤改良機(jī)器人模型，采用無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

3.依據(jù)力學(xué)原理，研制一種旋擠式出料控制器，可通過(guò)對(duì)其電動(dòng)機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定量完成對(duì)沙荒地?fù)诫s黏土肥或?qū)︷ね粱牡負(fù)诫s沙土肥的施工，也可用來(lái)完成為耕地施加基肥的條施或點(diǎn)施任務(wù)。

4.針對(duì)南縣沙荒地高酸性、無(wú)黏性、超細(xì)顆粒等淤積河沙的特征，探討出了用沙土∶黏土∶農(nóng)家肥之比為7∶3∶1配方，以及首種、輪種綠肥的技術(shù)方案。該方案聚物理、化學(xué)、生態(tài)改良三種措施于一體，可為其他地區(qū)的土壤改良提供參考。