CN104285552B - 筛分式粘土固沙种草机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种筛分式粘土固沙种草机，在机架上设有采集输送装置、筛分装置、播种装置和驱动装置，该筛分装置设在采集输送装置的末端下，该驱动装置驱动采集输送装置和筛分装置；该采集输送装置包括采沙板和刮板式输送带，采沙板铰接在机架上，中部经液压杆与机架连接；采沙板末端延伸至刮板式输送带上；筛分装置包括多层筛和底板，刮板式输送带的末端设在最上层筛的上方，每层筛都为倾斜设置，且低端为行进方向的一侧，底板设在最底层筛的下方；播种装置包括连通的种子箱和输种管，输种管的出口设在最底层筛的低端处。本发明使粘土沙障固沙技术实现了机械化作业、达到了就地取材、低成本永久固沙的目的。

Description

筛分式粘土固沙种草机

技术领域

本发明涉及防治荒漠化技术领域，尤其是一种适用于干旱区沙漠治理的筛分式粘土固沙种草机。

背景技术

我国目前有沙漠和沙化土地面积为173.11万km²，占我国国土总面积的18.03%，全国因包括沙漠化在内的土地沙漠化经济损失约为4700亿元，可治理的沙化土地约50万km²。根据1998年国务院颁布的《全国生态环境建设规划》，在治理沙漠化方面，提出近期目标（2010年）是22万km²,中期目标（2030年）是40万km²。而治理沙漠化问题首先要考虑治理水源的情况，沙漠化最严重和最集中的地区是主要是贺兰山以西、祁连山和阿尔金山、昆仑山以北，的西北干旱地区，仅西北甘、新、蒙、青、藏5省（区）沙化土地面积占全国沙化土地总面积的93.69%；区内分布有塔克拉玛干、古尔班通古特等7大沙漠，全区可治理的沙化土地24万km²，该区干旱少雨，风大沙多，植被稀少，水资源严重缺乏，年降水量多在200mm以下，生态环境极为脆弱，治理难度非常大，而且由于生态脆弱，治理成本高、周期长、治理效果易反复。

我国西北干旱区，约占全国陆地面积的1／3，在国家经济发展中地位重要，但同时也是我国生态环境最为严酷和脆弱的地区。随着人口增加、沙化治理，绿洲扩大，引发包括荒漠化在内的一系列生态环境问题，如河道断流、植被退化、土壤侵蚀、湖泊萎缩、沙尘暴频发，既危及干旱区人民的生存安全，也危及东部地区的生态安全，并使我国的国际形象受到不利影响。生态环境的退化不仅危及当地人民的生存发展，加重贫困程度，而且对我国生态安全和社会经济发展构成严重威胁。因此，防沙治沙，遏制生态环境恶化已成为西北干旱区生存发展无法逾越的障碍。

几十年来，国内外已有的治沙技术主要有生物治沙、机械工程治沙和化学治沙三类；其中生物固沙是最有效、最持久和本效比最高的一种，但我国沙漠化广布的西北地区，因地表水缺乏，降水量少，生物治沙难以奏效；化学固沙多用乳化沥青乳液、高分子聚合物乳液、水溶液等喷覆于流沙表面固定流沙，达到固结的目的，但因其乳化沥青有化学污染，其他高分子有机物成本高，寿命短等应用较少；应用最多、最普遍的是机械工程固沙，或者机械与生物相结合的综合固沙技术。

机械固沙是将柴、草、砾石、粘土等物料以一定的高度（一般为0.2-1.0m）、规格（带、格状）或铺压于流沙表面，以减低沙面风速，增加沙面抗风蚀性，减少沙粒流动，达到固沙目的。机械与生物相结合的综合固沙是在机械固沙的基础上再种、栽植适宜的草树种，在植物与其他沙障的共同防护作用下达到固沙目的；机械固沙是我国干旱区防沙治沙的首选技术。

在机械固沙技术中，应用最多的是柴草沙障、粘土沙障和塑料沙障三种。柴草沙障因原料不足、寿命短（3-5年）而受到限制；塑料沙障因成本高、固沙效果有限（在流动性大的沙面不适用）而受限；粘土沙障因其寿命在一、二十年甚至永久固结，且无污染而有较广的应用,也因受材料制约，部分沙区附近无粘土，人工铺设费工费力等不能普遍使用。因此如何解决干旱流沙区无粘土和机械代替人工进行粘土+种草的综合固沙就成为破解这一最优固沙技术的关键难点问题。

甘肃省治沙研究发明并推广应用多年的粘土沙障固沙技术，是将沙丘附近的粘土人工运到沙丘上筑成15-20厘米高的带状土埂，间距2-3米，有较好的固沙效果，其缺点是费工费力，成本高，还受到沙丘附近有无粘土的制约而不能普遍应用。

铁生年的“一种用石膏复合材料固沙植生的方法”中国专利，[专利申请号200710085351.7]，利用石膏粉黏结性好，再配以膨润土、动物粪便、木炭粉等，可用机械大规模施工喷洒，适合植物生长，对环境和土壤无污染，可以有效地防止风蚀，同时起到吸湿和减少土壤水分蒸发的作用。但存在石膏粉、膨润土、木炭粉等原料成本较高、配方复杂的制约，其次，石膏粉、木炭粉等要经煅烧、磨粉加工过程及远距离运输，消耗大量能源，排放温室气体等；王全祥发明的“一种石膏固沙治沙绿化美化沙漠的新工艺”[专利申请号CN01109304.8]，是利用半水石膏或无水石膏粉水化性能在雨后的沙丘上或人工引水喷淋后的沙丘上撒上一定量的石膏粉，然后人工用带齿的农具或带齿的机械，将石膏粉与含有一定量水份的沙粒混合压固，使沙丘表面在较短的时间内形成一个石膏沙粒混合物壳层。此项技术需要一定量的石膏粉和较多的人工，材料和人工成本都较高，难以大规模应用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种筛分式粘土固沙种草机，可将流动沙地、沙漠表层沙子中的粉粒、粘粒分离出来，覆盖于流沙表面，并播入肥料、草种并喷水固结，使之在流沙表面形成一层黏土层，既可迅速固定流沙，又可随草种发芽生长覆盖，达到快速和持久固沙的目的。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种筛分式粘土固沙种草机，在机架上设有采集输送装置、筛分装置、播种装置和驱动装置，该筛分装置设在采集输送装置的末端下，该驱动装置驱动采集输送装置和筛分装置；该采集输送装置包括采沙板和刮板式输送带，采沙板铰接在机架上，中部经液压杆与机架连接；采沙板末端延伸至刮板式输送带上；筛分装置包括多层筛和底板，刮板式输送带的末端设在最上层筛的上方，每层筛都为倾斜设置，且低端为行进方向的一侧，底板设在最底层筛的下方；播种装置包括连通的种子箱和输种管，输种管的出口设在最底层筛的低端处。

进一步地，还包括有施肥装置，施肥装置包括连通的肥箱和输肥管，输肥管的出口设在输种管附近。

进一步地，还包括有铺平装置，铺平装置包括托平板和压槽轮，托平板和压槽轮分别经液压杆固定在机架上。

进一步地，还包括有洒水装置，洒水装置包括依次连通的水箱、输水管、水泵和喷头，喷头设在机架上，且位于压槽轮后方。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：将沙地、沙丘沙中的粉粒、粘粒筛出来，与草种或树种、肥混匀铺盖与粗沙表面，托平板托平，压槽轮将表面压成锯齿状，后喷水固定，使沙丘、沙地表面形成一层沟埂相间的2-3厘米粘土结皮，将流沙覆盖，并逐步生长出灌草，达到快速、生态环保的固沙技术，并实现机械化作业、就地取材、低成本永久固沙的目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1-牵引架，2-传动轴，3-传动箱，4-链轮(1-2),5-水泵，6-机架，7-液压杆（1-3），8-传动链，9-采沙板，10-铰接轴肖，11-行走轮（1-2）,12-转向托盘，13-轮轴（1-2），14-转向托盘联接肖，15-筛组角度调节孔，16-托平板联接肖，17-托平板，18-压槽轮支杆，19-压槽轮，20-喷水头，21-出水管，22-底板，23-细筛，24-中筛，25-筛组固定杆（1-2），26-粗筛，27-输送带支撑轮，28-传动轮（1-3），29-筛组吊杆（1-2），30-种子箱，31-输种管，32-种子箱开关，33-肥料箱，34-输肥管，35-肥料箱开关，36-水箱，37-输送带档沙板，38-刮板式输送带，39-水箱开关，40-输水管，41-连杆，42-偏心轮，43-三角皮带，44-筛组主动皮带轮，45-水泵皮带，46-液压油管组，47-水泵主动皮带轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1所示的一种筛分式粘土固沙种草机，由采沙板9、刮板式输送带38、输送带档沙板37、传动轮28（1）、传动轮28（2）、传动轮28（3）、输送带支撑轮27组成的采集输送装置，将沙丘上层混合沙土采集后输送到筛分装置；筛分装置的由筛分部分和驱动部分构成，筛分部分由粗筛26、中筛24、细筛23和底板22、筛组固定杆25（1）、筛组固定杆25（2）、筛组吊杆29（1）、筛组吊杆29（2）组成，整个筛组用两个筛组吊杆29铰接与机架上；筛分驱动部分由筛组主动皮带轮44、偏心轮42、传动带43、连杆41组成，筛分装置是将混合沙土分为粗、中、粉沙和粘粒后，由粗到细，自下而上分层铺撒在沙丘上，各筛可根据实际情况通过筛组角度调节孔15调节前端的高低，以保证沙、粘粒分级合适，不发生堵塞；同时由种子箱30、输种管31、种箱开关32构成的种子输出装置，将草种子或树种子混播于沙层中；由肥箱33、输肥管34、肥箱开关35组成的肥料供给装置，将适宜的肥料均匀混撒到沙子中；再由托平板17和压槽轮19组成的铺压装置，将分层铺撒的沙、土托平后，将其表面碾压成齿槽型；再由水箱36、水箱开关39、输水管40、水泵5、出水管21和喷头20组成的供水喷洒装置在沙土表面喷洒水，使沙、土表层固结，防止风蚀和水蚀，也为草（树）种发芽生长提供水分；筛分装置、供水喷洒装置和采集输送装置的动力均来自牵引机动力输出轴；牵引机的动力先经动力输出轴经传动轴2输入，再经传动箱3换向、变速后分别带动皮带轮44、偏心轮42、连杆41驱动筛分装置；通过链轮4（1-2）、传动链8驱动刮板输送装置；经皮带轮47、水泵皮带45来驱动水泵5供水及喷洒装置；由机架6、行走轮11（1-2）组成的整机的支撑和行走装置；又牵引架1、转向托盘12、联接肖14及前轮11（1）组成牵引与转向装置，其他各机构、零部件均固定与机架的相应位置，保证各机构的可靠连接和正常工作。

采沙板9通过铰接轴10与机架6铰接，托平板17通过联接肖16与机架铰接，压槽轮19用刚性支杆18与机架6铰接固定，三者除所属铰接固定外均分别以液压杆7（1-3）连接支撑并调整其高低，以适应地形变化和控制采沙量，从而保证机器正常工作和固沙质量。其液压杆的工作由牵引主机的液压泵驱动，用牵引机的分配器控制。

机器的各部分的功能与工作原理：当牵引机牵引本发明治沙机前进时，其采集输送装置工作，由可升降的采沙板9将沙子从沙丘、沙地上采起，通过3个传动轮28（1-3）、输送带支撑轮27驱动、支撑输送带运动，由刮板式输送带38和输送带档板37将沙土输送到筛分装置的粗筛26中；输送来的沙子分别经粗筛26、中筛24、细筛23三级筛子分离，并先将粗筛上的较粗的沙子铺到下层，中筛24上的中等粒径沙子铺到中间，细筛23上的粉沙铺到次上层，底板22上的粘粒铺撒在最上层，同时种箱30、肥箱33中的种子、肥料也随之播撒在中、粉砂层中（在粘粒层之下），再经托平板17将粉砂粘粒托平，由压槽轮19将表面粉沙与粘土层压成锯齿形状（保证降水或洒水顺利入渗，避免形成地表泾流），再由水箱36的水经开关39、输水管40到水泵5，再经水泵5加压，出水管21输送，通过喷水头20喷洒于表面粉沙粘土层上，将粘土固结并给草种供水，以利发芽生长。

输送带由3个传动轮28（1-3）固定、支撑轮27支撑，传动轮28（3）与链轮4（2）固定连接，并由传动箱上的链轮4（1）通过传动链8带动链轮4（2），使刮板式输送带38运动，沙土经输送带38上的刮板和两侧的挡沙板37输送到末端落入筛组中的粗筛26上端。刮板式输送带38的下部拐弯处，用宽齿式输送带支撑轮27支撑、使输送带刮板进入支撑轮27的齿槽中，以避免相互顶撞，损坏刮板。

筛组通过吊杆29（1-2）与机架上部的斜梁铰接固定，由传动箱3出来的皮带轮44经皮带43驱动偏心轮42，再带动连杆41往复运动，连杆41与筛组固定杆25（1）铰接，带动筛组往复运动，实现沙粒与粉、粘粒的分离。各筛可根据实际情况通过筛组角度调节孔15调节前端的高低，以保证筛组正常工作和分级质量。

种子箱30及开关32、肥箱33及开关35、水箱36及开关39，分别控制其相应物料的供应开关和各自供给量的大小。

以钢圈加宽橡胶轮胎做前后行走轮11（1-2），前轮11（1）通过轴13（1）和转向托盘12、转盘联接肖14固定与机架6上，支撑整机前部并实现转向，后轮11（2）通过轴13（2）与机架6固定连接，通过该部分实现支撑整机行走、转向并免于陷入松软的沙地中。

采沙板9、托平板17和压槽轮19均通过联接肖与机架6铰链，并有液压杆7（1-3）支撑并控制其高低，以保证根据不同地形变化自动（浮动）或手动调节，使粘土固沙达到理想的效果。

本筛分式粘土固沙种草机的动力来自牵引机的动力输出轴，经传动轴2输入传动箱3，再经传动箱换向、变速后分别驱动沙土采集输送装置、筛分装置和供水喷洒装置等，使各机构按需要工作。

本筛分式粘土固沙种草机的行走是通过与其前轮11（1）和转向托盘12、联接肖14连接的牵引架1由牵引机牵引实现。

本发明是牵引式工作方式，即必须要另外的动力机（如拖拉机）牵引作业。另外实施方式是：将本筛分式粘土固沙种草机上加装发动机、变速箱，并将胶轮式行走装置改为轮带式（有驱动功能的）或履带式行走装置，实现自走的机械，其使用效率和效果会更佳。但其缺陷是造价提高，动力机利用率可能不够充分。

本发明制得的沙障与目前常用的（薪）柴（麦）草沙障相比，首先是不受柴草资源的限制，而是就地取材；其次是寿命长，柴草沙障一般寿命3-5年，本发明固沙寿命10年、数十年甚至永久固沙；其三是机械化作业，省工、省力、质量稳定。

本发明制得的沙障与目前常用的塑料（或尼龙）沙障相比，首先是无化学污染，节省宝贵的石油资源，其次是就地采用沙漠中的粉粘粒覆盖治沙，成本低；其三是寿命长，塑料（或尼龙）沙障一般寿命10-15年，本发明固沙寿命会更长；其四是机械化作业，效率高；

本发明制得的沙障与目前常用的粘土沙障+灌木（梭梭等）相比，首先是不受粘土资源的限制，而是就在沙漠中就地取材（其中的粉粘粒），其次是全覆盖，进一步少了风蚀量；其三是粘土覆盖、种灌草、施肥、灌溉由机械化作业一次完成，效率更高，成本更低。

本筛分式粘土固沙种草机，可将流动沙地、沙漠表层沙子中20-40%的粉粒、粘粒用多层筛子分离出来，覆盖于流沙表面，并同时播入肥料、适宜的草（树）种、随之喷水固结，在流沙表面形成一层黏土层，既可迅速固定流沙，又可随草（树）种发芽生长，实现粘土结皮与植物结合的综合固沙，达到快速和持久固沙的目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种筛分式粘土固沙种草机，其特征在于：在机架上设有采集输送装置、筛分装置、播种装置和驱动装置，该筛分装置设在采集输送装置的末端下，该驱动装置驱动采集输送装置和筛分装置；

该采集输送装置包括采沙板和刮板式输送带，采沙板铰接在机架上，中部经液压杆与机架连接；采沙板末端延伸至刮板式输送带上；

筛分装置包括多层筛和底板，刮板式输送带的末端设在最上层筛的上方，每层筛都为倾斜设置，且低端为行进方向的一侧，底板设在最底层筛的下方；

播种装置包括连通的种子箱和输种管，输种管的出口设在最底层筛的低端处。

2.如权利要求1所述筛分式粘土固沙种草机，其特征在于：还包括有施肥装置，施肥装置包括连通的肥箱和输肥管，输肥管的出口设在输种管附近。

3.如权利要求2所述筛分式粘土固沙种草机，其特征在于：还包括有铺平装置，铺平装置包括托平板和压槽轮，托平板和压槽轮分别经液压杆固定在机架上。

4.如权利要求3所述筛分式粘土固沙种草机，其特征在于：还包括有喷水装置，喷水装置包括依次连通的水箱、输水管、水泵和喷头，喷头设在机架上，且位于压槽轮后方。