全自动防风固沙种植机设计研究

张瀚博 杜督 谢乐超 杨梓农 刘子鸣

摘 要：全球荒漠化土地逐年增加，沙漠化造成生态系统失衡。调查显示，防风固沙工程主要包括物理固沙工程、化学固沙工程和生物固沙工程。防风固沙装备及发展，分为人工防风固沙阶段、机械化防风固沙阶段和自动化防风固沙阶段。全自动防风固沙装备成为发展趋势，具有不污染环境、节约能源、使用和维修方便、适宜恶劣环境等优点，全自动防风固沙种植技术已经成为当今实现智能防风固沙的重要手段之一。

关键词：全球荒漠化;防风固沙;全自动防风固沙种植机;设计研究

引言：中国是世界上荒漠化最严重的国家之一，荒漠化土地面积达264万km2，占国土面积的27.5%，其中尤以沙漠危害最为严重，其面积已达80.9万km2，并且还在继续扩大蔓延，平均每年有610km2左右的沙漠出现活化，其中有310km2土地沦为沙地。沙漠化造成生态系统失衡，可耕地面积不断缩小，对中国工农业生产和人民生活带来严重影响。中国西北干旱区沙漠和沙漠化土地，已成为中国乃至亚太地区沙尘暴的主要源地之一，给国家社会经济造成了巨大的损失，所以，荒漠治理迫在眉睫。

一、调查研究

首先，将展开为期两个月的市场调研，调研内容是确定目标市场和人群分布，以及市场对于产品的接受程度和需求程度，然后将调研的产品设计与研发内容进行整理和分析，形成调研报告。

1.历史资料

资料显示，全球现有荒漠化土地面积3618.4万平方公里，而且每年还以每年0.5 ～ 0.7万平方公里速度扩展，使全世界每年蒙受420多亿美元的经济损失。自1977年联合国荒漠化大会以来， 联合国有关机构在不同时期对全球沙漠化进行评估。

2.防风固沙措施调研

防风固沙，就是保护环境的治沙工程。它旨在防止沙漠化，以及保护农田、牧场、交通路线和居民点不受沙流侵害，治沙工程是风沙地貌学研究的应用基础部分。

3.防风固沙装备调研

防风固沙装备及发展，分为三个阶段：人工防风固沙阶段、机械化防风固沙阶段、自动化防风固沙阶段。

二、全自动防风固沙种植机设计研究

1.设计计划

通过对各种文献资料的参考与总结，了解到目前关于荒漠种植的发展现状，以及它是由动力源，传动装置，电气控制电路等建造而成，为设计荒漠种植装置提供可靠理念。

（1）全自动荒漠种植机结构：动力源，传动装置，电气控制电路，传送带装置。

（2）用solidworks软件设计及画出三维图。

（3）利用AutoCAD软件建模作品。

2.设计过程

作品由一个支撑板作为小车的整体支撑。板下有两队车轮为小车移动做准备，在小车前端有一电机作为转向电机，为控制小车前进方向。同理，小车后端也具有一个电机，主要为整部小车提供前进动力。在支撑板上方将由一个A型支架和一个半圆形支架架起一个升降机构在小车移动过程中升降机构将于后面的种植机构配合将植物送进土中并使用一个由电机带动并带有轴承的圆盘使升降机构做往复运动，其中种植机构由一个倾斜放置的盘子和一个套在杆上的钩子组成，当机构工作时钩子通过杆的带动将盘中植物送入土中，杆与升降机构的圆盘通过链条连接，使升降机构与种植机构能够有规律的进行配合工作。作品主要工作在环境恶劣，人工作业比较困难的地方，工人在环境相对适宜的地方通过遥控，控制小车进行工作。

电机作为驱动源：扭矩：0.050mN.m～2867mN.m;转速：1500r/min 3000r/min 6000r/min（55、70）;安装方式：A1 底脚安装 A3 法兰安装;机座外径为（mm）：55、70、90、110、130。

在该装置中，对装置的硬度，延展度要求较高，故制作时，对延展性能较好的塑料板选料要格外考究。塑料板主要有以下特点，可延展性、可塑性和硬度高。

（1）塑料板就是用塑料做成板材，塑料为合成的高分子化合物，可以自由改变形体样式，塑料是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料.

（2）塑料的可塑性可以通过加热的方法使固体的塑料变软，然后再把变软了的塑料放在模具中，让它冷却后又重新凝固成一定形状的固体。

（3）聚碳酸酯材料的PC耐力板（實心板）硬度较高，PC板的特点就是耐撞击、抗冲击、打不破， 强度超过强化玻璃、压克力板数百倍，坚韧安全、防盗、防弹效果绝佳。

三、创新点

主要创新点为插种装置。整套插种原理装置简单却可靠实用，这套插种装置动力源是一个电动机，将电动机与转盘连接，在转盘上有一个轴承并且连着杆，通过杆将动力传递于所需物。利用圆状转盘可以往复运动，使种植工具往复使用。而且可以通过控制杆长度来控制苗种植深度，这样不仅仅适用于种植多种植物，而且还可以适用于许多土地性质。这套种植装置十分简单明了，也可用于许多农作种植。

四、结语

为了能很好的解决防风固沙的问题，用机械去代替大量人力，是成功经验。治理荒漠不仅能够带来一些经济效益，更能改善地球环境，促进经济发展，改善生活环境质量，有利于保护土地资源，有利于促进生态和经济可持续发展。

备注：课题来源于2022年辽宁科技大学大学生创新创业训练计划项目阶段性成果。