一種風(fēng)沙區(qū)防塵保墑耕整地復(fù)合作業(yè)機(jī)的研制

張金輝

（朝陽市農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣站，遼寧 朝陽 122000）

風(fēng)沙區(qū)旱作農(nóng)田土壤瘠薄、風(fēng)蝕嚴(yán)重，翻耕會(huì)使耕作層的上層土壤水分大量損失， 并帶來保墑效果差、出苗不齊等問題[1]。 現(xiàn)有耕整地作業(yè)機(jī)具難以滿足風(fēng)沙區(qū)旱作農(nóng)田區(qū)的作業(yè)要求[2]。 針對(duì)這些問題，在農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合基礎(chǔ)上，開發(fā)出一種能夠?qū)崿F(xiàn)滅茬、深耕、深松、保墑及防塵作業(yè)功能的風(fēng)沙區(qū)防塵保墑耕整地復(fù)合作業(yè)機(jī)， 為風(fēng)沙區(qū)旱作農(nóng)田耕作提供技術(shù)保障。

1 機(jī)具總體結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)參數(shù)

機(jī)具與拖拉機(jī)采用正配置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用中間傳動(dòng)，主要由機(jī)架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、深松機(jī)構(gòu)、苗帶滅茬機(jī)構(gòu)、苗帶旋耕機(jī)構(gòu)、鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)、液態(tài)地膜噴灑機(jī)構(gòu)等組成，如圖1 所示。苗帶滅茬機(jī)構(gòu)和苗帶旋耕機(jī)構(gòu)周邊設(shè)有防塵裝置，可防止機(jī)具作業(yè)時(shí)塵土飛揚(yáng)。 該機(jī)一次作業(yè)能夠完成深松、滅茬、旋耕、保墑、防塵等作業(yè)。

圖1 機(jī)具總體結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Schematic diagram of the overall structure of the machine

主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 風(fēng)沙區(qū)防塵保墑耕整地復(fù)合作業(yè)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)Table 1 Main technical parameters of dust-proof and moisture-preserving soil preparation compound machine in windy desert area

1.2 工作原理

拖拉機(jī)與機(jī)具三點(diǎn)懸掛連接。 作業(yè)時(shí)，通過拖拉機(jī)牽引，依次進(jìn)行深松作業(yè)、苗帶局部滅茬作業(yè)、苗帶局部旋耕作業(yè)、鎮(zhèn)壓作業(yè)及液態(tài)地膜噴灑作業(yè)。 由于苗帶滅茬機(jī)構(gòu)、苗帶旋耕機(jī)構(gòu)設(shè)有防塵裝置，可有效防止機(jī)具作業(yè)時(shí)塵土飛揚(yáng)，改善作業(yè)環(huán)境。 土壤整理后噴施液態(tài)地膜，既利于土壤保墑，又利于改良土壤。

2 主要零部件設(shè)計(jì)

2.1 深松機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

深松機(jī)構(gòu)采用兩組鑿式深松鏟結(jié)構(gòu)， 對(duì)應(yīng)設(shè)置在苗帶位置，由深松鏟柄、鏟頭等組成。深松鏟柄呈“L”形結(jié)構(gòu)，上部垂直部分為矩形截面結(jié)構(gòu)，設(shè)有深松鏟安裝孔，用于安裝固定深松鏟，深松鏟柄與機(jī)架采用螺柱連接。下部為向前探出的圓弧結(jié)構(gòu)。垂直部分的圓弧部位用于安裝鏟頭，鏟頭與鏟柄采用固定螺絲連接。

2.2 苗帶滅茬設(shè)計(jì)

苗帶滅茬機(jī)構(gòu)采用兩組臥式滅茬機(jī)構(gòu)，分別對(duì)應(yīng)苗帶位置，主要由滅茬刀軸、刀盤、滅茬刀等組成[3]。采用逆旋通軸式設(shè)計(jì)，能夠?qū)⒌孛娼斩挸浞址鬯椤?刀盤為圓環(huán)形，焊接在滅茬刀軸上?！癓”形滅茬刀用螺絲安裝在刀盤，采用螺旋線排列。 苗帶滅茬機(jī)構(gòu)采用正旋通軸式設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，有助于增加滅茬機(jī)使用壽命、降低生產(chǎn)成本。

2.3 旋耕機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

苗帶旋耕機(jī)構(gòu)采用兩組臥式旋耕機(jī)構(gòu)，分別對(duì)應(yīng)苗帶位置。 正旋通軸式設(shè)計(jì)，由旋耕刀軸、刀盤、旋耕刀等組成[4]。刀盤為圓環(huán)形，焊接在旋耕刀軸上。 旋耕刀按螺旋方式布置。 根據(jù)機(jī)具作業(yè)條件，旋耕刀選用鑿形刀片，以增強(qiáng)入土作業(yè)性能。

2.4 防塵裝置設(shè)計(jì)

防塵裝置主要由苗帶滅茬機(jī)構(gòu)上護(hù)板、 苗帶旋耕機(jī)構(gòu)上護(hù)板、左護(hù)板、右護(hù)板及前擋板等組成，見圖2。

圖2 防塵裝置結(jié)構(gòu)示意圖Figure 2 Structural diagram of dust-proof device

左護(hù)板、右護(hù)板連接在機(jī)架兩側(cè)，前擋板安裝于苗帶滅茬機(jī)構(gòu)前端的機(jī)架上，兩側(cè)分別連接左、右護(hù)板。 苗帶滅茬機(jī)構(gòu)上護(hù)板置于苗帶滅茬機(jī)構(gòu)上方，兩端分別連接于機(jī)架上，與前擋板、左護(hù)板、右護(hù)板、機(jī)架形成半封閉防塵空間。苗帶旋耕機(jī)構(gòu)上護(hù)板罩位于苗帶旋耕機(jī)構(gòu)上方，一端鉸接于機(jī)架上，與左護(hù)板、右護(hù)板、機(jī)架形成半封閉防塵空間。 苗帶滅茬機(jī)構(gòu)上護(hù)板和苗帶旋耕機(jī)構(gòu)上護(hù)板均為弧形結(jié)構(gòu)，分別與苗帶滅茬刀盤弧度、苗帶旋耕刀盤弧度相配合。

2.5 鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

噴灑液態(tài)地膜前要求地面細(xì)碎、平整并壓緊耕作層，因此，根據(jù)作業(yè)性質(zhì)和作業(yè)條件，鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu)的鎮(zhèn)壓器設(shè)計(jì)為兩組圓筒形結(jié)構(gòu)，分別對(duì)應(yīng)苗帶位置，并鉸接安裝在左護(hù)板、右護(hù)板及中間連接板上。 鎮(zhèn)壓器位于苗帶旋耕機(jī)構(gòu)上護(hù)板后下方，并與苗帶旋耕機(jī)構(gòu)共同形成半封閉防塵空間。

2.6 液態(tài)地膜噴灑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

液態(tài)地膜噴灑機(jī)構(gòu)主要由儲(chǔ)液箱、壓力泵、控制管路和多個(gè)噴頭組成，儲(chǔ)液箱安裝在機(jī)架上方，其上連接控制管路，控制管路上連有壓力泵。 噴頭分別對(duì)應(yīng)苗帶位置，其高低位置可調(diào)，以提高液態(tài)地膜噴灑作業(yè)效果。 液態(tài)地膜由儲(chǔ)液箱經(jīng)壓力泵加壓后，通過控制管路送至各個(gè)噴頭，最后噴施于耕整后的地表。

3 田間試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)條件

機(jī)具研制完成后，在遼寧省阜新市彰武縣農(nóng)牧交錯(cuò)風(fēng)沙區(qū)進(jìn)行田間生產(chǎn)性能試驗(yàn)。試驗(yàn)地塊土質(zhì)為風(fēng)沙土，地勢平坦，肥力均勻。 前茬作物為玉米，有少量玉米秸稈覆蓋。作業(yè)時(shí)，機(jī)具由拖拉機(jī)牽引行走，配套動(dòng)力25 kW，作業(yè)速度2 km/h。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

滅茬、 旋耕田間性能試驗(yàn)分別參照J(rèn)B/T6678—2001《秸稈粉碎還田機(jī)》、GB/T 5668-2008《旋耕機(jī)》及液態(tài)地膜噴灑標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。滅茬試驗(yàn)主要測定秸稈粉碎合格率、滅茬深度、滅茬率、掩埋合格率等是否達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。旋耕試驗(yàn)主要測定旋耕深度、耕深穩(wěn)定性、植被覆蓋率及耕后地表平整度。液態(tài)地膜噴灑試驗(yàn)主要測定漿膜噴灑機(jī)噴灑漿膜的厚度、 均勻度。 試驗(yàn)結(jié)果表明：1） 滅茬粉碎合格率92.5%，滅茬深度8.5 cm，滅茬率85%，掩埋合格率93.5%，均符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求（標(biāo)準(zhǔn)要求滅茬粉碎合格率≥90%、滅茬深度5～10 cm、滅茬率≥80%、掩埋合格率≥90%）。 2） 旋耕深度 13.9 cm、 土壤破碎率93%、耕后平整度2.65cm、植被覆蓋率91%， 均符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求 (標(biāo)準(zhǔn)要求旋耕深度8~16 cm、土壤破碎率≥60%、耕后平整度≤3 cm、植被覆蓋率≥85%)，旋耕質(zhì)量完全滿足耕整土地的農(nóng)藝要求。 3） 液態(tài)地膜噴灑均勻，厚度適中，具有較強(qiáng)的粘附能力以及防風(fēng)固沙、保護(hù)作物幼苗的效果。