班春华

摘要：玉米秸秆整秆或粉碎还田会使秸秆停留在浅土层，导致播种时秸秆阻隔作物种子和土壤接触而影响作物出苗和生长，进而造成作物减产。开发一种玉米秸秆颗粒化深还田装置，并介绍其总体结构和主要部件设计。样机试验结果表明，该装置具有较强的开沟能力，秸秆颗粒能够排入指定深度，回填、覆土、镇压等效果良好，能够实现秸秆颗粒与土壤的深埋还田作业。

关键词：保护性耕作；秸秆颗粒深还田；机具；设计

中图分类号：S233.1   文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2023）06-0057-02

玉米是我国第一大农作物[1]，2022年全国玉米产量约合2.77亿t，约占世界总产量的20%。在玉米生产种植过程中，每年会产生大量的玉米秸秆，约3亿t/a。随着我国玉米产量的逐年提高，玉米秸秆量还会逐年增多。玉米秸秆作为副产物，是一种不可多得的再生资源。长期以来，农村处理玉米秸秆普遍存在焚烧或随意丢弃的现象，这样不仅浪费资源、堵塞河道，而且还污染环境、影响泄洪等。据粗略统计，我国玉米秸秆每年浪费超过60%，秸秆直接还田仅占15%。玉米秸秆直接还田有助于提高土地有机质、氮、磷、钾和其他矿物质成分的含量，可为农作物提供营养物质，具有增加土壤肥力、改良土壤结构、提高农业生产效率、减轻劳动强度、节约劳动成本、减少环境污染、改善农田周围环境等作用[2-3]，是一种最为环保的秸秆利用方式。然而，玉米秸秆整秆或粉碎还田，存在秸秆仅停留在浅土层的问题，导致在播种时秸秆阻隔作物种子和土壤接触而影响作物出苗和生长，进而造成作物减产。将玉米秸秆颗粒化后深埋还田能够克服以上弊端，对作物出苗和生长无显著影响。因此，开发一种玉米秸秆颗粒化深还田装置，介绍其总体结构和主要部件设计，从而提高秸秆还田效果，实现土壤培肥与作物增产双赢。

1 总体结构及工作原理

1.1 总体结构

由机架、开沟机构、沟型整理机构、排料机构、填埋机构、镇压机构等组成，如图1所示。机架的前端设有三点悬挂機构，并与拖拉机的后三点悬挂装置连接。机架的前下端设置开沟机构，开沟机构由拖拉机动力输出轴来驱动。开沟机构的后端设有沟型整理机构，沟型整理机构也是排料机构的排料铲，排料铲的上端与排料机构相连，排料机构由限深轮来驱动。沟型整理机构的后方依次设有填埋机构、覆土镇压机构。

1.2 工作原理

机具与拖拉机后三点悬挂装置连接，并由拖拉机的液压机构来控制机具升降，调节上拉杆长度，可使开沟钻头在开沟过程中接近垂直位置。机具靠自重入土，作业时由机具的限深轮来控制机具垂直方向。作业时，通过拖拉机的动力输出轴、万向传动轴和中央传动箱来带动安装在机架最前端的开沟机构旋转入土，切下的土壤被挤压成散粒体，之后在惯性离心力的作用下被抛至地面上。随着拖拉机的行进，切土、升土、抛土过程连续进行，开沟机构开出整齐的矩形沟槽，沟深350～400 mm，而布置在其后的沟型整理机构会对所开出的矩形沟槽进行整理，并同时由排料机构将秸秆颗粒排入矩形沟槽内，随着填埋机构将土壤回填，秸秆颗粒埋入沟底，之后由覆土镇压机构对回填土壤进行覆土镇压、夯实，完成秸秆颗粒深掩埋并还田在350～400 mm土层深处，从而实现秸秆颗粒与土壤的深埋还田作业，为后续作业创造良好条件。

2 主要部件设计

2.1 机架

考虑机具作业的灵活及机动性，机架与拖拉机采用后三点悬挂机构。机架由三点悬挂机构、前主横梁、双纵向梁等组成。三点悬挂机构的上悬挂架及两个下悬挂架与前主横梁焊接，双纵向梁的前端左右对称焊接在前主横梁上。开沟机构、沟型整理机构、排料机构、填埋机构、镇压机构依次连接在机架的双纵向梁上。

2.2 开沟机构

开沟机构由中央传动箱、螺旋开沟器、刮土器等组成。中央传动箱将动力传动方向改变90°，动力输入轴为花键轴，且与万向传动轴连接；动力输出轴为方轴，并与螺旋开沟器的方轴套连接。螺旋开沟器由方轴套、钻轴、螺旋片、刀座、钻尖座、钻尖托柄、钻尖、刀片等组成，其中方轴套、钻轴、螺旋片、刀座、钻尖座、钻尖托柄等焊接在一起。钻轴采用无缝钢管结构，上端焊接方轴套，下端焊接钻尖座、钻尖托柄，以用于安装钻尖。螺旋片由5 mm厚的钢板制成，螺旋片的下端在后部焊接刀座，以用于安装刀片。为防止已升至地表面的土壤回落，在钻头上部设有刮土器。

2.3 沟型整理机构

沟型整理机构由整型铲、整理板等组成。在开沟机构的开沟过程中，多由土壤回落在钻头底部的周围。在开沟机构的后部设有由整型铲、整理板组成的沟型整理机构，以确保沟体底部沟形规整，排落下的秸秆颗粒深埋于土层深处，从而提高秸秆颗粒深埋还田的作业效果。

2.4 排料机构

排料机构由左右双螺旋片、排料管、传动机构等组成，双螺旋片同轴左右对称布置、左右螺旋片旋向相反，如图2所示。作业时，由限深轮通过链传动来带动双螺旋片转动，可将秸秆颗粒传向料箱中间的排料口，再通过排料管将秸秆颗粒排入矩形沟底部，完成排料作业。

2.5 填埋机构、镇压机构

填埋机构由回土板、固定架等组成，如图3所示。回土板分左回土板、右回土板，安装于排料机构后方，左回土板、右回土板通过固定架连接且对称布置，回土板的下端面始终与地面接触，以确保回土作业效果。

镇压机构由连接板、镇压轮等组成，其位于填埋机构之后，如图4所示。镇压机构通过连接板、弹簧浮动连接在纵向梁上，使镇压轮始终与地面接触，同时能够随地面上下浮动，从而实现良好的作业效果。

3 结语

该试验样机于2022年4月在阜新保护性耕作试验基地进行试验。试验地前茬作物为玉米，地表为秸秆覆盖≥90%，同时配备康达2BMZF-2型免耕播种机以及东方红-654型轮式拖拉机。试验结果表明，作业时，该装置具有较强的开沟能力，秸秆颗粒能够排入指定深度，回填、覆土、镇压等效果良好，能够实现秸秆颗粒与土壤的深埋还田作业。但各项设计依然有待进一步研究试验，以期为保护性耕作提供机具设计参考。

參考文献

[1] 胡怡林.玉米宽窄行种植技术应用措施研究[J].农业开发与装备，2022（2）：170-172.

[2] 刘清华.应用保护性耕作技术防止耕地退化研究[J].农业科技与装备，2021（5）：115-116.

[3] 刘智卓.保护性耕作作业成本及秸秆收益对比分析[J].农业科技与装备，2023（2）：27-28.

Design of a Corn Stalk Particle Deep Returning Machine

BAN Chunhua

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

Abstract：  The whole stalk or crushing of corn straw returned to the field will make the straw stay in the shallow soil layer， resulting in the straw blocking the contact between crop seeds and soil when sowing， affecting the emergence and growth of crops， and then resulting in crop reduction. A corn straw particle deep returning device to the field is developed， and its overall structure and main component design are introduced. The prototype test results show that，the device has a strong ditching ability， straw particles can be discharged to a specified depth， the backfill， soil covering and suppression effects are good， and can realize the straw particles and soil deep buried back to the field.

Key words：conservation tillage; straw particles deep return to the field; machines and tools; design