一種風沙區(qū)防塵保墑耕整地復合作業(yè)機的研制

張金輝

（朝陽市農機技術推廣站，遼寧 朝陽 122000）

風沙區(qū)旱作農田土壤瘠薄、風蝕嚴重，翻耕會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]。 現有耕整地作業(yè)機具難以滿足風沙區(qū)旱作農田區(qū)的作業(yè)要求[2]。 針對這些問題，在農機農藝融合基礎上，開發(fā)出一種能夠實現滅茬、深耕、深松、保墑及防塵作業(yè)功能的風沙區(qū)防塵保墑耕整地復合作業(yè)機， 為風沙區(qū)旱作農田耕作提供技術保障。

1 機具總體結構及工作原理

1.1 總體結構和主要技術參數

機具與拖拉機采用正配置，傳動機構采用中間傳動，主要由機架、傳動機構、深松機構、苗帶滅茬機構、苗帶旋耕機構、鎮(zhèn)壓機構、液態(tài)地膜噴灑機構等組成，如圖1 所示。苗帶滅茬機構和苗帶旋耕機構周邊設有防塵裝置，可防止機具作業(yè)時塵土飛揚。 該機一次作業(yè)能夠完成深松、滅茬、旋耕、保墑、防塵等作業(yè)。

圖1 機具總體結構示意圖Figure 1 Schematic diagram of the overall structure of the machine

主要技術參數見表1。

表1 風沙區(qū)防塵保墑耕整地復合作業(yè)機主要技術參數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

拖拉機與機具三點懸掛連接。 作業(yè)時，通過拖拉機牽引，依次進行深松作業(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)。 由于苗帶滅茬機構、苗帶旋耕機構設有防塵裝置，可有效防止機具作業(yè)時塵土飛揚，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 主要零部件設計

2.1 深松機構設計

深松機構采用兩組鑿式深松鏟結構， 對應設置在苗帶位置，由深松鏟柄、鏟頭等組成。深松鏟柄呈“L”形結構，上部垂直部分為矩形截面結構，設有深松鏟安裝孔，用于安裝固定深松鏟，深松鏟柄與機架采用螺柱連接。下部為向前探出的圓弧結構。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 苗帶滅茬設計

苗帶滅茬機構采用兩組臥式滅茬機構，分別對應苗帶位置，主要由滅茬刀軸、刀盤、滅茬刀等組成[3]。采用逆旋通軸式設計，能夠將地面秸稈充分粉碎。 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。 苗帶滅茬機構采用正旋通軸式設計，結構強度高，有助于增加滅茬機使用壽命、降低生產成本。

2.3 旋耕機構設計

苗帶旋耕機構采用兩組臥式旋耕機構，分別對應苗帶位置。 正旋通軸式設計，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。 根據機具作業(yè)條件，旋耕刀選用鑿形刀片，以增強入土作業(yè)性能。

2.4 防塵裝置設計

防塵裝置主要由苗帶滅茬機構上護板、 苗帶旋耕機構上護板、左護板、右護板及前擋板等組成，見圖2。

圖2 防塵裝置結構示意圖Figure 2 Structural diagram of dust-proof device

左護板、右護板連接在機架兩側，前擋板安裝于苗帶滅茬機構前端的機架上，兩側分別連接左、右護板。 苗帶滅茬機構上護板置于苗帶滅茬機構上方，兩端分別連接于機架上，與前擋板、左護板、右護板、機架形成半封閉防塵空間。苗帶旋耕機構上護板罩位于苗帶旋耕機構上方，一端鉸接于機架上，與左護板、右護板、機架形成半封閉防塵空間。 苗帶滅茬機構上護板和苗帶旋耕機構上護板均為弧形結構，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)壓機構設計

噴灑液態(tài)地膜前要求地面細碎、平整并壓緊耕作層，因此，根據作業(yè)性質和作業(yè)條件，鎮(zhèn)壓機構的鎮(zhèn)壓器設計為兩組圓筒形結構，分別對應苗帶位置，并鉸接安裝在左護板、右護板及中間連接板上。 鎮(zhèn)壓器位于苗帶旋耕機構上護板后下方，并與苗帶旋耕機構共同形成半封閉防塵空間。

2.6 液態(tài)地膜噴灑機構設計

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

3 田間試驗

3.1 試驗條件

機具研制完成后，在遼寧省阜新市彰武縣農牧交錯風沙區(qū)進行田間生產性能試驗。試驗地塊土質為風沙土，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，機具由拖拉機牽引行走，配套動力25 kW，作業(yè)速度2 km/h。

3.2 試驗結果

滅茬、 旋耕田間性能試驗分別參照JB/T6678—2001《秸稈粉碎還田機》、GB/T 5668-2008《旋耕機》及液態(tài)地膜噴灑標準所規(guī)定的試驗標準進行。滅茬試驗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到國家相關標準。旋耕試驗主要測定旋耕深度、耕深穩(wěn)定性、植被覆蓋率及耕后地表平整度。液態(tài)地膜噴灑試驗主要測定漿膜噴灑機噴灑漿膜的厚度、 均勻度。 試驗結果表明：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%，均符合設計標準要求（標準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%， 均符合設計標準要求 (標準要求旋耕深度8~16 cm、土壤破碎率≥60%、耕后平整度≤3 cm、植被覆蓋率≥85%)，旋耕質量完全滿足耕整土地的農藝要求。 3） 液態(tài)地膜噴灑均勻，厚度適中，具有較強的粘附能力以及防風固沙、保護作物幼苗的效果。