1KGL-3型保水保肥聯合整地機的研制

張旭 尤曉東 章惠全 程晉

摘要：將秸稈壓縮成顆粒后再進行還田作業是改良土壤、培肥地力的新途徑。研制一種能將秸稈顆粒施入地表下實現還田效果的保水保肥聯合整地機。介紹該機具的總體結構、工作原理及關鍵部件設計，并檢測其作業質量。該機具可實現秸稈顆粒掩埋、起壟、鎮壓等復式聯合作業。

關鍵詞：農業機械;秸稈顆粒;聯合整地;保水保肥;研制

中圖分類號：S222? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2021）01-0030-03

我國是世界上干旱缺水較為嚴重的國家之一，全國水資源總量居世界第六位，但人均占有量僅為世界人均占有量的四分之一。隨著人口不斷增長、工農業日益發展及城鎮化進程加快，我國土地沙化、退化情況日趨嚴重，耕地質量和生產力明顯下降。近年來，世界各國加大對退化土地的治理改良力度，并取得一定成效，但土地退化依然嚴重，需要持續加強沙化土地治理改良，保護土地環境。目前主要利用土壤改良劑對土地進行治理，其大多屬于化學產品，容易產生化學二次污染。因此，充分利用可再生資源、盡可能減少二次污染成為退化土壤改良進一步研究的思路。我國農作物秸稈資源豐富、用途廣泛，秸稈綜合利用項目得到廣泛關注與深入研究。農作物秸稈制粒技術日趨成熟，將秸稈壓縮成顆粒后再進行還田作業，可以為提高秸稈利用效率、實現改良土壤、提高土壤肥力提供一種新途徑。根據生產實際，結合秸稈顆粒性狀特點，遼寧省農業機械化研究所研制出1KGL-3型保水保肥聯合整地機。該機具能夠在整地同時將直徑約10 mm、長約15 mm的秸稈顆粒施入地表下150～200 mm處，在作物根部形成一個寬100～200 mm、厚30～50 mm的秸稈顆粒層，將下滲的養分和水分吸收保存，為作物生長提供養分和水分的有效儲備，達到保水保肥的目的。

1 總體設計

1.1 整機結構

1KGL-3型保水保肥聯合整地機由梁架、懸掛架、傳動機構、破土機構、排料機構、覆土機構、鎮壓機構等組成（如圖1所示）。梁架上按機具前進方向依次安裝破土機構、排料機構、覆土機構和鎮壓機構。梁架通過懸掛架與拖拉機相連，拖拉機輸出動力通過傳動機構分別與破土機構和排料機構連接。破土機構的破土大刀盤對應苗帶位置。覆土機構的覆土鏟、排料機構的排料鏟與破土大刀盤一一對應。破土大刀盤破碎土壤形成松土槽，排料鏟開溝并排料，覆土鏟覆土，將秸稈顆粒埋入地下。

1.2 技術參數

1KGL-3型保水保肥聯合整地機的主要技術參數見表1。

1.3 工作原理

作業時，前部變速箱通過萬向節與拖拉機的后輸出軸相連接獲得動力，并將動力傳遞給側邊傳動箱和主動小鏈輪。側邊傳動箱將動力傳遞給轉軸，轉軸帶動破土大刀盤伸入土壤并轉動，形成松土槽。主動小鏈輪通過傳動鏈將動力傳遞給被動大鏈輪，被動大鏈輪帶動攪動軸及安裝在攪動軸上的支撐桿和攪動片轉動，使料斗內的秸稈顆粒向料斗的出料口方向運動并進入排料倉。開溝鏟沿松土槽開溝形成排料溝。進入排料倉的秸稈顆粒經排料口導入排料溝內。通過調節開溝鏟的深度，可以調節秸稈顆粒埋入土壤中的深度。覆土鏟將開溝時擾動的土壤回填至排料溝中。鎮壓輥對回填的土壤進行鎮壓。排料口處設置調節板來調節排料口寬度的大小，可以實現不同大小顆粒物料的排放和排放量的調節。

2 關鍵部件設計

2.1 破土機構

破土機構包括轉軸和破土大刀盤。轉軸的一側連接側傳動箱。破土大刀盤由刀盤、支架和刀片組成（如圖2所示）。刀盤上設置4層刀片，分別直接安裝在刀盤兩側及通過支架固定在刀盤兩側，交錯設置，每層最少3個刀片，沿圓周均勻分布。刀片為弧形彎刀片。

2.2 排料機構

排料機構包括料斗、攪動機構和排料鏟。料斗安裝在梁架上，用以盛裝秸稈顆粒，其排料端開有與排料鏟相同數量的出料口。攪動機構安裝在料斗內，帶動料斗內的秸稈顆粒向各個出料口方向運動，通過排料鏟排出。排料鏟由排料倉、固定桿和開溝鏟組成（如圖3所示）。固定桿與梁架連接，固定桿上設置多個調節孔，通過連接不同的調節孔來調節固定桿的安裝高度。開溝鏟連接在固定桿和排料倉下端，排料倉與料斗的出料口連接，儲存從料斗口排出的秸稈顆粒。排料倉側后端設置有排料口，用于將進入排料倉的秸稈顆粒排出。開溝鏟開溝寬度為100～200 mm，排料口調節高度范圍為100～200 mm。

3 作業質量檢測

1KGL-3型保水保肥聯合整地機在田間作業時，配套動力型號為迪爾1354。往復作業后，對行距一致性、作業深度、入土行程等參數進行測定，結果見表2。

由表2可知：1KGL-3型保水保肥聯合整地機作業時行距一致性超過95.0%、達到98.1%;作業深度達到196 mm，作業后土壤中秸稈顆粒層厚度和寬度分別為43 mm和158 mm，符合前期設計要求;機具穩定性達到95.3%;機具入土行程為1.3 m，能夠快速進入最佳工作狀態。可見，1KGL-3型保水保肥聯合整地機的作業性能可以滿足相應的作業要求。

參考文獻

[1] 趙國明，常帥，邢向欣，等.秸稈厭氧發酵特性研究[J].農業與技術，2020，40（11）：43-46.

[2] 韋武思.秸稈改良材料對沙質土壤結構和水分特征的影響[D].重慶：西南大學，2010.

[3] 李景龍，馬星，張旭東，等.秸稈顆粒排放裝置的結構與參數設計[J].農業科技與裝備，2015（4）：38-39，42.

Development of 1KGL-3 Combined Soil Preparation Machine

for Water and Fertilizer Preservation

ZHANG Xu， YOU Xiaodong， ZHANG Huiquan， CHENG Jin*

（Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China）

Abstract： It is a new way to improve soil and fertility by compressing straw into grains and returning to the field. A kind of working machine which can apply straw particles underground is developed. This paper introduced the overall structure， working principle and key component design of the machine， and tested the working quality. The machine can realize straw particles burying， ridging， suppression and other compound joint operations.

Key words： agricultural machinery; straw particles; combined soil preparation; preserve water and fertilizer; develop