一種多功能沙漠壓沙種草機的設計

李衛衛，張偉偉，趙振智

（1.蘭州石化職業技術學院 機械工程學院，甘肅 蘭州 730060；2.中國石油天然氣集團有限公司，河北 廊坊 065000）

1 引言

土地的荒漠化正在我國西北的大地上迅速蔓延，每年因荒漠化造成的經濟損失高達640 多億元。我國的荒漠化防治工作雖然取得了很大成就，但荒漠化形勢仍很嚴峻，局部地區有所控制和改善，總體仍在擴展和惡化，治理任務依然十分艱巨，任重而道遠。

當前，防止土地沙漠化已成為全國防沙治沙工程建設中亟待解決的關鍵問題之一，已成為制約我國荒漠化防治工作的重要因素，尤其是在自然條件惡劣、造林十分困難的荒漠化地區，傳統的人工治沙存在勞動強度大、工作效低、進度慢、成本高的問題，解決好機械化種植，將是一種巨大的技術突破。

目前我國已經成功研制出立體固沙車，其形成的草方格質量比人工作業更高，能夠增加沙漠表面的粗糙度，消減風力、阻止流沙移動并截留雨水。但是該設備價格昂貴，未大面積推廣使用；且該設備僅適用于大面積開闊平坦區域，不利于沙漠丘陵地形的固沙作業，只能依靠傳統的人力鋪設沙障進行防沙固沙。

2 多功能沙漠壓沙種草機的設計

為克服現有技術中沙漠丘陵地段存在的機械設置草方格沙障的困難、擺脫依靠大量人力設置草方格沙障的困境、提高固沙效率、固沙質量、降低固沙成本等，本文研究了一種多功能沙漠壓沙種草機（見下圖）主要用于沙漠丘陵地帶設置草方格沙障。

圖1 機器外觀結構

圖2 機器剖切結構

圖3 機器透視結構

圖4 可調插草齒盤

2.1 多功能沙漠壓沙種草機結構設計

圖5 多功能沙漠壓沙種草機

多功能沙漠壓沙種草機的主要包括機架、行走輪系、秸稈鋪設裝置、開溝裝置、壓秸稈覆土裝置和播種裝置等。由沙漠越野牽引車提供牽引力，帶動壓沙種草機行走。設備上部為斜漏斗形狀秸桿箱，在裝秸桿箱的內部有一齒狀旋轉軸，機器后部傳動鏈條帶動安裝在斜漏斗內的齒狀旋轉軸將秸稈剝落到底部導板上，通過重力作用流動到地面上；在秸稈降落的導板底部設有開溝器將沙地犁出溝槽，作用于插草齒盤（大直徑，薄厚度）上的彈簧通過壓力的作用將秸稈壓入到沙土中，插草齒盤后的覆土裝置將兩側的沙土摟向秸稈兩側增加秸稈的埋深；從而實現加固秸稈的作用；機器尾部拖拽的種草機構通過行走轉動，在埋入的秸稈附近進行播種，從而實現自動鋪設秸稈、壓埋秸稈和播種的功能，進而實現鋪設草方格沙障和播種的目的，起到增加沙漠表面粗糙度，消減風力，阻止流沙移動并截留雨水的作用。

2.2 多功能沙漠壓沙種草機主要部件

（1）行走牽引機構

本機器主要依靠沙漠越野牽引車提供牽引力，帶動壓沙種草機行走，牽引車前進速度為0.5m/s。為了防止機器由于自身重力過大陷入沙土中，本機器的尾部設計成兩側各雙輪的結構，增加機器的受力面積。

（2）秸稈鋪設裝置

機器在拖拽行走時，通過齒輪鏈條傳動，帶動安裝在斜漏斗形狀秸桿箱里的齒狀旋轉軸轉動，斜齒將放置于斜漏斗形狀秸桿箱里的秸稈按照一定厚度剝落，剝落后的秸稈順著底部的斜導板流落在沙槽上。

（3）開溝裝置

安裝機器底部偏前的開溝器類似于鐵犁，在機器行走的時候插入到沙土中，通過其自身的斜面將沙土從中間分開，實現犁出埋置秸稈的溝槽。

（4）壓秸覆土裝置

插草齒盤（大直徑，薄厚度）在機器傳動齒輪的轉動帶動下旋轉行走，安裝在插草齒盤上的彈簧通過壓力（通過調節螺栓長度實現壓力可調）的作用將秸稈壓入到沙土中，插草齒盤后的覆土裝置將兩側的沙土摟向秸稈兩側增加秸稈的埋深；從而實現加固秸稈的作用。

（5）播種裝置

播種機構由大圓桶、軸承、開有倒角且桶壁上開有和空心圓管外徑同樣大小圓孔的小圓桶、安裝有彈簧的可張開和閉合并且在斜面上做有蓋土片的四棱柱形下種裝置組成。蓋土片會接觸到地面，由于受地面和自重擠壓，蓋土片會打開已深入地下的可張開和閉合的下種裝置，從而使種子從下種裝置種入地下。隨著播種機縮續前行，播種裝置上的蓋土片后的土壤受到蓋土片的作用后移將種子遮蓋。

3 結論

（1）防風固沙因環境惡劣，嚴重制約荒漠化治理，迫切需要開發不依靠人力的多功能沙漠壓沙種草機進行草方格鋪設。

（2）該多功能沙漠壓沙種草機目前只能實現豎向鋪設稻草和壓草，不能一次完成草方格鋪設，有待后期進一步改進。