CN101971723B - 旋磨式深耕粉垄多功能机械 - Google Patents

Abstract

一种旋磨式深耕粉垄多功能机械，以拖拉机为依托，在拖拉机后架上安装液压机构和联动旋磨钻头装置或耕作部件，旋磨钻头装置安装有一个或多个钻头轴、钻头轴上配置螺旋页、螺旋页上配置角齿，联动旋磨钻头装置设有防止秸秆缠绕的装置，液压机构驱动旋磨钻头上下运动，变速箱通过连杆和齿轮带动旋磨钻头，本机械实施钻头入土后垂直对土壤切割旋磨粉碎并使土壤自动悬浮成垄，粉垄的碎土剖面分布呈“T”型，地面实土以下呈“U”型槽，使土壤耕作全层呈疏松状态，且起到了客土改土作用，增加了活土层，提高了土壤的保水保肥能力和通透性，有利于作物根系深扎对水肥的利用，病害和杂草相对减少，使作物容易获得高产稳产。

Description

旋磨式深耕粉垄多功能机械

技术领域

本发明涉及农业机械，具体说是一种以旋磨方式深耕并将泥土打碎成垄的土地耕作机械。

背景技术

在我国几千年的文明史上，农业在整个生产中都占重要的地位。随着社会经济的发展，为了增加产量，提高劳动生产率，劳动人民发明创造了多种多样的农业生产工具，不但数量多，而且在时间上也多是比较早的，如战国时期便出现了铁制的耕犁，汉代以后制造了大型的铁犁铧，大力推广先进的生产工具和耕作方法，在整个古代社会，我国耕犁的发展水平一直处于世界农业技术发展的前列，虽然近代中国的科学技术落后于西方许多资本主义国家，但是改革开放几十年来，我国在小型农业机械方面已经走在世界农业技术发展的前列，例如手扶拖拉机、耕整机、小型水稻收割机、碾米机、甘蔗收割机等，为我国南方和亚洲、非洲的小块耕地和丘陵山区的农业现代化提供了不可多得的农业机械。

在耕整地方面，我们熟知目前的耕作方法有深耕、浅耕、免耕及其几种耕作相结合的方法，在现代机械化出现之前，由于限于生产工具，农民们使用锄、铲、犁、耙，耕作是一种费力而辛苦的劳动，因此浅耕和免耕是主要手段，而由于长年过度频繁的耕种，造成土地质量日益退化，土壤板结严重，通透性下降，水肥保蓄能力降低，不能满足浅耕或免耕作物优质高产的需求。拖拉机及其配套的农机具出现以来，深耕变得容易实现，人们也注意将深耕、浅耕、免耕进行配合，使之适合各种植物生长的需要。这方面的农业机械目前一般有犁耙机、滚田机和复合多用机等，在研究深耕、浅耕方面，目前一些科技期刊也刊登了不少的研究文章，我们摘录了以下部分文摘作为本发明的技术背景：

1、【题名】不同保护性耕作方式对旱地玉米的增产效应【作者】智建奇 贾志森 郑联寿 武海丽 张素珍【机构】山西省农业科学院玉米研究所，【刊名】玉米科学.2006，14(2).-112-114【文摘】通过16种不同保护性耕作方式对旱地玉米产量影响的试验，结果表明：秋深耕+秋施肥+春免耕(A1)和秋浅耕+秋施肥+春免耕(A2)两种耕作方法，明显优于其他耕作方法，每公顷玉米增产为1009.5-1182kg；玉米整秆覆盖(B2)、玉米碎秆覆盖(B3)和地膜覆盖(B1)3种覆盖之间无显著差异，但都比不覆盖(B4)增产显著，每公顷玉米增产为1031.7-1281.7kg。16个处理中，A183(秋深耕+秋施肥+春免耕)+玉米碎秆覆盖处理的玉米产量最高达6508.5kg/hm²，是干旱地区可选择的保墒蓄水增产耕作栽培形式。

2、【题名】深耕对小麦发育及节水效果影响的研究，【作者】李涛[1]李金铭[2]赵景辉[2]常志斌[3]【机构】[1]山东省土壤肥料总站，[2]莱州市土肥站，[3]烟台市出入境检验检疫局蓬莱办事处，【刊名】山东农业科学.2003(3).-18-20【文摘】试验研究表明，深耕深翻30cm+深松10cm、深耕深翻30cm、常规浅耕15cm每666.7m²小麦的水分腾发量分别为233.14m³、230.20m³、231.12m³。深耕深翻增强了土壤接纳灌溉水和自然降水的能力，从而提高了田间水分利用率。并且增强了土壤通透性，改善了根系的生长条件，有利于根系下扎和吸收深层土壤水分，小麦根系发达，促进了对肥水的吸收，叶面积系数大，干物质积累快。提高了经济产量和单位耗水生产率。综合考虑不同耕作深度的节水效果、对小麦产量的影响以及经济效益，认为以深耕深翻30cm效果最好。

3、【题名】不同耕作方式下的砖红壤含水量的现场试验研究【作者】李就好江伟杰【机构】华南农业大学工程学院【刊名】现代农业装备.2003(2).-53-54【文摘】本文根据深耕、深松和深松-浅耕等三种不同耕作条件下砖红壤含水量的现场测定，分析三种不同耕作条件下土壤水分的变化特性，认为深松能提高土壤的入渗能力和增加土壤“库容”。

从上述文献可见，深耕深翻比较明显的作用是消除了土壤隔阂，根系的主要分布层土壤疏松，增强了接纳灌溉和降水的能力，减轻了地面径流水分损耗，从而提高了水分利用率。并且改善了根系的生长条件，有利于根系下扎和吸收深层土壤水分，提高了经济产量和水分生产率。

但是，目前的土地深耕深翻技术还有许多局限，1、我们看到的深耕深翻是限于犁、耙、旋耕的几种方式，深耕的限度一般是20-30厘米；2、深耕限于熟土层，很少将熟土层以下的土壤翻到表面；3、深耕深翻以后最多用耙将泥土打碎，如果泥土粘度较大很难打碎；4、大多数深耕深翻不起垄，即使起垄也是浅浅的垄沟，所以目前的土地深耕深翻技术对很多作物的生长不利，其表现有以下几个方面：1、用畜力或小型拖拉机耕作，一般耕深只有10至15厘米，常年沿用畜力或小型机具耕地，在耕作层与实土层之间便形成了一层约5厘米以上的板结犁底层，使作物的根系生长受到一定的限制。土壤的通透性不好，不利于作物根系的发育、下扎；2、肥料肥效容易流失和挥发；3、土壤浅，保水性能较差，地面径流水分损耗大，水分利用率不高；4、对于根块作物，特别是薯类作物，由于土壤浅，土块较大，作物根块难发育而致使产量低，品质差，如红薯、木薯、淮山等作物，根茎不仅短小，而且表面不光滑，市场销售价格低，农民收入就减少。

从上述可见，适当深耕深翻是农作物耕作栽培方法的重要措施，但是，如何进行深耕深翻，很多农业专家还在进行研究，也没有形成统一的标准，因此通过实践和深入研究的基础上，找到根据不同作物找到一种深耕深翻的技术，必将对今后的农业来一个较大的促进。

发明内容

本发明的目的是提供一种以旋磨方式深耕并将泥土打碎成垄的土地耕作机械，使得适应农作物深耕栽培，能够克服现有浅耕过程造成土地质量日益退化，土壤板结严重，通透性下降的问题。

本申请人认识到克服现有土壤板结严重，通透性下降的问题的有一种较好的方法，所以2010年3月17日向国家知识产权局申请了“旱地作物粉垄栽培方法”的发明专利，申请号：201010125942.4公开(公告)号：CN101779537A申请(专利权)人：广西壮族自治区农业科学院经济作物研究所 发明(设计)人：韦本辉；甘秀芹；俞健；何彰杰；陆柳英等，该发明公开了一种旱地农作物的耕作栽培方法，采用旋耕螺旋型机械深度松沟、粉土，将耕作层和犁底层松土粉碎且部分犁底层的客土上浮与耕作层的土混合自然成垄，垄畦成梯形，沟宽25-30厘米，沟深80-100厘米的粉土分布呈“T”型，粉垄垄面宽可达70-80厘米，垄高20-25厘米；或者沟宽50厘米、沟深60-70厘米的，则垄面宽约90厘米，高约20厘米，机沟粉土成垄后，即可播种或种植。可根据不同作物种植需求决定采用不同的行距和沟深规格。采用该发明方法，土壤耕作全层呈疏松状态，且深沟旋耕中起到了客土改土作用，提高了土壤的保水保肥能力和通透性，有利于作物根系深扎对水肥的利用，病害和杂草相对减少，作物产量大幅度提高，一般可增产20％以上，高的可达100％以上。

在上述申请号：201010125942.4“旱地作物粉垄栽培方法”的发明专利中，除了公开旱地作物粉垄的栽培方法以外，也提出了旋耕螺旋型机械的类型主要有螺旋开沟机、圆盘开沟机、链式开沟机及开沟犁等。对开沟较深，宽度较窄的可以采用链式开沟机。说明书附图也给出了两个实施例，钻式旋耕螺旋型机械和链式旋耕螺旋型机械结构，所述的采用旋耕螺旋型机械深度开沟、粉土的时候要求能够将部分生土翻出地面，与熟土混合，所以要求采用的旋耕螺旋型机械有向深度旋入的螺旋钻，还有一定角度的旋耕器，能够深耕并土壤颗粒部分磨碎成粉状。

本发明人在上述的基础上，对旋耕螺旋型机械的结构进行了优化和改进，旋磨式深耕粉垄多功能机包括发动机、变速箱、机架、螺旋钻和行走轮，发动机安装在拖拉机的机架上，发动机轴输出通过连轴器与变速箱连接，其特点是：拖拉机底盘下部有行走轮，变速箱通过链条、皮带或连轴器驱动行走轮，拖拉机后架上安装液压机构和联动旋磨钻头装置或耕作部件，旋磨钻头装置安装有一个或多个钻头轴、钻头轴上配置螺旋页、螺旋页上配置角齿，液压机构驱动旋磨钻头上下运动，变速箱通过连杆和齿轮带动旋磨钻头，联动旋磨钻头装置还设有清除钻头上缠绕的杂草和泥土的装置。

以上所述的拖拉机后架上安装有减震器，防止联动旋磨钻头装置或耕作部件工作的时候震动而影响旋磨深层土壤和耕作部件的损坏。

以上所述的螺旋页上配置角齿，是使得旋磨钻头运动时，能够将深层的硬土研磨得更加粉碎，还能够将庄稼秸秆或长条的草茎切断，角齿的形状可以是三角形或方形。

以上所述的清除钻头上缠绕的杂草的装置是由钻杆、护套、液压杆和缠绕清除刀构成，钻杆上设有护套，护套可随钻杆上下滑动，护套装配有液压杆，并通过销钉安装缠绕清除刀，当旋磨钻头转动时，被农作物秸秆缠绕的时候，通过液压装置带动液压杆向下移动，缠绕清除刀将缠绕的秸秆清除。

以上所述的清除钻头上泥土的装置旋磨钻头设有反转开关，旋磨正转几次后启动反转装置，将泥土清除，保证下一旋磨工作的顺利进行。

以上所述的耕作部件是犁、耙、旋耕器、插秧器、播种器和施肥器等，可以实现多功能耕作作业。

本发明的旋磨式深耕粉垄多功能机可根据作物种植对耕地整地深浅需求进行长、短型配置旋磨钻头，也可根据拖拉机动力大小配置单组或双组或多组垂直型旋磨钻头。

启动牵引拖拉机，通过安装在拖拉机机车上的控制阀，调控液压油缸的伸缩，使联动旋磨钻头装置向下运动，在油缸的压力和联动旋磨钻头装置运转的同时作用下入土，由于摩擦力的作用，在地面形成槽沟，当开沟深度合适时，机车前进，槽沟便开出来。

本发明旋钻式粉垄深耕多功能机械的工作原理是：利用拖拉机作动力源，连杆牵引齿轮带动垂直螺旋型钻头，按不同农作物(植物)栽培对整地的深浅、垄面宽窄需求配置单组或两组或多组垂直螺旋型钻头，实施钻头入土后垂直条状(带状)对土壤切割旋磨粉碎并使土壤自动悬浮成垄(单垄或双垄或多垄)，所悬浮成垄即粉垄的碎土剖面分布呈“T”型，地面实土以下呈“U”型槽。采用本发明旋钻式深耕粉垄多功能机械，可按作物(植物)种植需求，一次性条状单垄或双垄或多垄整地作业，且完成粉垄的土壤土层主体基本保持不变，使土壤耕作全层呈疏松状态，且起到了客土改土作用，增加了活土层，提高了土壤的保水保肥能力和通透性，有利于作物根系深扎对水肥的利用，病害和杂草相对减少，使作物容易获得高产稳产。

本发明旋钻式深耕多功能机械对能够土壤进行深耕并进行粉垄(意思是将土壤打成较细的粉状，并起垄)，将粉垄耕作层和犁底层松土粉碎且部分犁底层的客土上浮与耕作层的土混合自然成垄，垄畦成梯形。粉土的时候要求能够将部分生土翻出地面，与熟土混合，所以要求采用的旋耕螺旋型机械有向深度旋入的螺旋钻，还有一定角度的旋耕器，能够深耕并将翻出的土壤颗粒磨碎部分土壤成粉状。粉垄一般沟宽25-50厘米，沟深80-100厘米的粉土呈“T”型，粉垄垄面宽可达70-80厘米，垄高20-25厘米；沟深50-60厘米、沟宽50厘米的，则垄面宽约90厘米，高约20厘米。机沟粉土成垄后，待作物播种或种植。可根据不同作物种植需求决定采用不同的行距和沟深规格。

本发明旋钻式深耕粉垄多功能机械可以在深耕的同时进行施肥、肥料与沟土混存利用，肥料施放可视作物类型而定，生育期长的作物的60％或80％可直接在专用机械开沟前撒施在开沟作业线上，以便旋耕时直接将肥料混入土内，以利作物生长全程利用；生育期短的作物，可将50％左右的肥料按上述方法施放，另外50％做追肥施用。

为防止降雨积水垄面下榻板结，保持垄畦粉土疏松状态，作物在机沟垄畦上播种与种植过程中垄成“龟背型”。旱地作物的种子或种薯、种茎，直接按不同作物的合理种植密度进行播种或下种，下种后将垄畦两侧下面的粉土，提起覆盖垄面，使垄面呈“龟背型”，防止大雨冲刷造成粉土垄畦下塌，保持沟垄土层在作物生长期间呈疏松状态，以利保持土壤良好的通透性，促进作物根系伸长生长、营养吸收和产量提高。

深沟客土粉土减少垄面杂草种源。机沟粉土起垄，因深土部分客土上浮，虽然杂草种子相对较少，但为防除杂草，播种完成后还应人工除草或喷施除草剂。

作物田间管理。在种植规格化、标准化的基础上，可按不同作物生长发育特点，进行常规管理。

采用了本发明的旋钻式深耕粉垄多功能机械进行深耕深翻的耕作栽培方法有以下突出的实质性特点和显著的进步：

1、由于旱地长年过度频繁的耕种，造成土地质量日益退化，土壤板结严重，通透性下降，水肥保蓄能力降低，不能满足作物优质高产的需求。采用本发明后，土壤耕作呈疏松状态，把犁底层翻起，增加了活土层，提高了土壤的通透性，有利于作物根系的发育、下扎。在深沟旋耕中起了客土改土作用，病害和杂草相对减少，作物产量大幅度提高，一般可增产20％以上，高的可达100％以上。

2、深耕是土壤耕作中最基本也是最重要的耕作措施，它不仅在耕作措施中对土壤性质的影响最大，同时作用的范围也广，持续的时间也远比其他各项措施长，所以深耕具有翻土、松土、混土、碎土的作用，通过合理深耕能显著增产，本方法适用耕作的主要是旱地作物，例如(1)块根类的红薯、淮山、木薯、马铃薯、粉葛等；(2)豆科类的花生、大豆等；(3)瓜类的西瓜、南瓜、冬瓜、香瓜等；(4)禾本科的甘蔗、玉米、小麦等；(5)蔬菜类的辣椒、茄瓜等；(6)中药材作物、烟草及其他旱地作物。

3、本方法与传统农业耕作区别是：机械化旋磨开沟粉土起垄，是田间定位、定点进行，田间耕地整地作业面相对减少；

4、深沟粉垄，肥料可与土混存，肥料利用率高；绝对深耕深松且土壤呈粉状状态，又客土改土，减少杂草和病害，利于作物产量提高。

5、深沟粉土起垄，沟内蓄水保水能力增强，提高作物抗旱能力；

6、采用旋钻式深耕粉垄多功能机械，可以不在使用单独的犁、耙、旋耕机等农机具，容易实现标准的农业机械，减少作业机械种类。

7、方便组织标准化作业，承包种植者工作更为轻松。

8、由于机械开沟起垄，可减少人工，提高生产效率和效益。

附图说明

图1是本发明旋磨式深耕粉垄多功能机械主视图；

图2是图1的俯视图。

图3是旋磨式深耕粉垄多功能机械侧面结构示意图。

图4是安装犁刀的深耕多功能机侧面结构示意图。

图5是安装滚田器的深耕多功能机侧面结构示意图。

图6是防止缠绕的旋磨钻头的放大结构示意图。

图7是采用本发明旋磨式深耕粉垄多功能机械的耕作方法开沟的沟渠断面形状示意图。

图中部件编号及名称：

1、动力机，2、液压装置，3、机架，4、行走轮，5、钻头轴，6、螺旋页，7、变速箱，8、后架，9，犁刀，10、滚田器，11、钻杆，12、护套，13、液压杆，14，销钉，15、缠绕清除刀，16、沟渠槽断面，17、粉土，18、垄面。

如图1、图2所示，旋磨钻头粉垄深耕多功能机械由拖拉机为依托，它包括发动机(柴油机)1、变速箱7、机架3、螺旋钻和行走轮4，发动机1安装在拖拉机的机架3上，发动机轴输出通过连轴器与变速箱7连接，拖拉机底盘下部有行走轮4或履带轮，变速箱7通过链条、皮带或连轴器驱动行走轮或履带轮，拖拉机后架8上安装液压机构和联动旋磨钻头装置或耕作部件，旋磨钻头装置安装有钻头轴5、钻头轴5上配置螺旋页6、螺旋页上配置角齿(牙)(参见图6)，液压机构驱动旋磨钻头上下运动，变速箱7通过连杆和齿轮带动旋磨钻头。

如图3-5所示，本发明的机械可以将旋磨钻头换成其它耕作部件，如犁刀9、耙、滚田器10、插秧器、播种器和施肥器等，可以实现多功能耕作作业。

如图6所示，防止缠绕的旋磨钻头由钻杆11、钻头轴5和螺旋页6构成，螺旋页6上配置角齿，钻杆11上设有护套12，护套12可上下滑动，护套12装配有液压杆13，并通过销钉14安装缠绕清除刀14，当旋磨钻头转动时，被农作物秸秆缠绕的时候，通过液压装置2带动液压杆13向下移动，缠绕清除刀15将缠绕的秸秆清除。

为了防止钻头旋磨泥土后向上时螺旋页6粘有泥土，旋磨钻头设有反转装置，旋磨正转几次后启动反转装置，将泥土清除，保证下一旋磨工作的顺利进行。

如图7所示，本发明深耕的耕作方法开沟的沟渠槽16断面可以是倒T形，根据不同作物开行距，用在深度开沟中将粉土17自动堆成垄面18。

具体实施方式

广西农业科学院经济作物研究所韦本辉研究员，按照本技术需求，提出设计方案意见，委托国内机械加工制造企业生产出旋磨式深耕粉垄多功能机械，并配置了单钻头双钻头和多钻头等配件，根据需要可作本方法的深松粉土起垄作业，且已作了本方法的试验与研究。

实施例1，设计一种旋钻式粉垄深耕多功能机械，中型拖拉机为依托，使用柴油机1作动力、车架3上有变速箱7，柴油机轴输出通过链条、皮带或连轴器与变速箱7连接，拖拉机底盘下部有行走轮4或履带轮，变速箱7驱动行走轮4或履带轮，拖拉机后架8上安装液压机构和联动旋磨钻头装置或耕作部件，旋磨钻头装置安装有钻头轴5、钻头轴5上配置螺旋页6和缠绕清除刀14、螺旋页上设置角齿，液压机构驱动旋磨钻头上下运动，变速箱7通过连杆和齿轮带动旋磨钻头。用该机械在广西南宁市种植花生、玉米、红薯、大豆等。沟深度为30厘米-50厘米，把犁底土层翻起，粉土成垄，根据不同品种开行距，用在深度开沟中将粉土自动堆成垄，垄内深沟60厘米、宽30厘米，开沟悬浮起来的粉土在地面自动垄畦成梯形，垄高15厘米以上，垄面宽40-60厘米以上；收获时经广西壮族自治区农业厅组织广西大学、广西农职院等单位的专家现场验收，花生、玉米、红薯、大豆均比传统种植方法增产，增产幅度为7.8-25.6％。

实施例2，机械结构与实施例1相同，由广西农业科学院经济作物研究所韦本辉研究员主持国家科技支撑计划《木薯高效栽培技术集成研究与示范》、国家公益性行业科研专项《淮山药高效栽培技术研究与示范》项目等，在广西南宁市试验，采用该机械粉垄整地，种植木薯、淮山药。其中种植木薯的粉垄整地深度为60厘米，实地地面以下沟宽30厘米，垄距1.2米，种植淮山药的粉垄整地深度为100厘米，实地地面以下沟宽30厘米，垄距1.5米。淮山药经广西农业厅组织中国农业大学刘庆昌教授、湖南农业大学熊兴耀教授等专家测产验收，亩产鲜薯3779.1公斤；木薯品种为SC 5、SC 8、SC 10和SC 205，亩产鲜薯达3.5-4.5吨。两种作物比传统机耕整地种植方法的增产30％以上。

Claims (5)

1.旋磨式深耕粉垄多功能机械，包括发动机（1）、变速箱（7）、机架（3）、螺旋钻和行走轮（4），发动机（1）安装在拖拉机的机架（3）上，发动机轴输出通过连轴器与变速箱连接，其特征在于：拖拉机底盘下部有行走轮（4）或履带轮，变速箱（7）通过链条、皮带或连轴器驱动行走轮，拖拉机后架上安装液压机构和联动旋磨钻头装置，旋磨钻头装置安装有一个或多个钻头轴（5）、钻头轴上配置螺旋页（6）、螺旋页（6）上设置角齿，液压机构驱动旋磨钻头上下运动，变速箱（7）通过连杆和齿轮带动旋磨钻头，联动旋磨钻头装置还设有清除钻头上的杂草和泥土的装置；

所述的螺旋页上设置的角齿是三角形或月形，齿的深度根据庄稼秸秆的不同进行调整；

所述的清除钻头上的杂草和泥土的装置包括钻杆（11）、护套（12）、液压杆（13）和缠绕清除刀（15），钻杆（11）上设有护套（12），护套（12）可随钻杆（11）上下滑动，护套（12）装配有液压杆（13），并通过销钉（14）安装缠绕清除刀（15）。

2.根据权利要求1所述的旋磨式深耕粉垄多功能机械，其特征在于：所述的拖拉机后架上安装有减震器。

3.根据权利要求1所述的旋磨式深耕粉垄多功能机械，其特征在于：所述的清除钻头上缠绕的杂草和泥土的装置旋磨钻头设有反转开关。

4.根据权利要求1所述的旋磨式深耕粉垄多功能机械，其特征在于：拖拉机后架上还安装有耕作部件，所述的耕作部件是旋耕器、播种器或施肥器。

5.根据权利要求1所述的旋磨式深耕粉垄多功能机械，其特征在于：根据作物种植对耕地整地深浅需求进行长、短型配置旋磨钻头，或者根据拖拉机动力大小配置单组或多组垂直型旋磨钻头。

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