1KGL-3型保水保肥联合整地机的研制

张旭 尤晓东 章惠全 程晋

摘要：將秸秆压缩成颗粒后再进行还田作业是改良土壤、培肥地力的新途径。研制一种能将秸秆颗粒施入地表下实现还田效果的保水保肥联合整地机。介绍该机具的总体结构、工作原理及关键部件设计，并检测其作业质量。该机具可实现秸秆颗粒掩埋、起垄、镇压等复式联合作业。

关键词：农业机械;秸秆颗粒;联合整地;保水保肥;研制

中图分类号：S222    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2021）01-0030-03

我国是世界上干旱缺水较为严重的国家之一，全国水资源总量居世界第六位，但人均占有量仅为世界人均占有量的四分之一。随着人口不断增长、工农业日益发展及城镇化进程加快，我国土地沙化、退化情况日趋严重，耕地质量和生产力明显下降。近年来，世界各国加大对退化土地的治理改良力度，并取得一定成效，但土地退化依然严重，需要持续加强沙化土地治理改良，保护土地环境。目前主要利用土壤改良剂对土地进行治理，其大多属于化学产品，容易产生化学二次污染。因此，充分利用可再生资源、尽可能减少二次污染成为退化土壤改良进一步研究的思路。我国农作物秸秆资源丰富、用途广泛，秸秆综合利用项目得到广泛关注与深入研究。农作物秸秆制粒技术日趋成熟，将秸秆压缩成颗粒后再进行还田作业，可以为提高秸秆利用效率、实现改良土壤、提高土壤肥力提供一种新途径。根据生产实际，结合秸秆颗粒性状特点，辽宁省农业机械化研究所研制出1KGL-3型保水保肥联合整地机。该机具能够在整地同时将直径约10 mm、长约15 mm的秸秆颗粒施入地表下150～200 mm处，在作物根部形成一个宽100～200 mm、厚30～50 mm的秸秆颗粒层，将下渗的养分和水分吸收保存，为作物生长提供养分和水分的有效储备，达到保水保肥的目的。

1 总体设计

1.1 整机结构

1KGL-3型保水保肥联合整地机由梁架、悬挂架、传动机构、破土机构、排料机构、覆土机构、镇压机构等组成（如图1所示）。梁架上按机具前进方向依次安装破土机构、排料机构、覆土机构和镇压机构。梁架通过悬挂架与拖拉机相连，拖拉机输出动力通过传动机构分别与破土机构和排料机构连接。破土机构的破土大刀盘对应苗带位置。覆土机构的覆土铲、排料机构的排料铲与破土大刀盘一一对应。破土大刀盘破碎土壤形成松土槽，排料铲开沟并排料，覆土铲覆土，将秸秆颗粒埋入地下。

1.2 技术参数

1KGL-3型保水保肥联合整地机的主要技术参数见表1。

1.3 工作原理

作业时，前部变速箱通过万向节与拖拉机的后输出轴相连接获得动力，并将动力传递给侧边传动箱和主动小链轮。侧边传动箱将动力传递给转轴，转轴带动破土大刀盘伸入土壤并转动，形成松土槽。主动小链轮通过传动链将动力传递给被动大链轮，被动大链轮带动搅动轴及安装在搅动轴上的支撑杆和搅动片转动，使料斗内的秸秆颗粒向料斗的出料口方向运动并进入排料仓。开沟铲沿松土槽开沟形成排料沟。进入排料仓的秸秆颗粒经排料口导入排料沟内。通过调节开沟铲的深度，可以调节秸秆颗粒埋入土壤中的深度。覆土铲将开沟时扰动的土壤回填至排料沟中。镇压辊对回填的土壤进行镇压。排料口处设置调节板来调节排料口宽度的大小，可以实现不同大小颗粒物料的排放和排放量的调节。

2 关键部件设计

2.1 破土机构

破土机构包括转轴和破土大刀盘。转轴的一侧连接侧传动箱。破土大刀盘由刀盘、支架和刀片组成（如图2所示）。刀盘上设置4层刀片，分别直接安装在刀盘两侧及通过支架固定在刀盘两侧，交错设置，每层最少3个刀片，沿圆周均匀分布。刀片为弧形弯刀片。

2.2 排料机构

排料机构包括料斗、搅动机构和排料铲。料斗安装在梁架上，用以盛装秸秆颗粒，其排料端开有与排料铲相同数量的出料口。搅动机构安装在料斗内，带动料斗内的秸秆颗粒向各个出料口方向运动，通过排料铲排出。排料铲由排料仓、固定杆和开沟铲组成（如图3所示）。固定杆与梁架连接，固定杆上设置多个调节孔，通过连接不同的调节孔来调节固定杆的安装高度。开沟铲连接在固定杆和排料仓下端，排料仓与料斗的出料口连接，储存从料斗口排出的秸秆颗粒。排料仓侧后端设置有排料口，用于将进入排料仓的秸秆颗粒排出。开沟铲开沟宽度为100～200 mm，排料口调节高度范围为100～200 mm。

3 作业质量检测

1KGL-3型保水保肥联合整地机在田间作业时，配套动力型号为迪尔1354。往复作业后，对行距一致性、作业深度、入土行程等参数进行测定，结果见表2。

由表2可知：1KGL-3型保水保肥联合整地机作业时行距一致性超过95.0%、达到98.1%;作业深度达到196 mm，作业后土壤中秸秆颗粒层厚度和宽度分别为43 mm和158 mm，符合前期设计要求;机具稳定性达到95.3%;机具入土行程为1.3 m，能够快速进入最佳工作状态。可见，1KGL-3型保水保肥联合整地机的作业性能可以满足相应的作业要求。

参考文献

[1] 赵国明，常帅，邢向欣，等.秸秆厌氧发酵特性研究[J].农业与技术，2020，40（11）：43-46.

[2] 韦武思.秸秆改良材料对沙质土壤结构和水分特征的影响[D].重庆：西南大学，2010.

[3] 李景龙，马星，张旭东，等.秸秆颗粒排放装置的结构与参数设计[J].农业科技与装备，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