CN107820860B - 气流式条带秸秆收集深埋还田机 - Google Patents
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Abstract
一种气流式条带秸秆收集深埋还田机，包括机架、传动装置和机架上由前至后的灭茬粉碎捡拾装置、秸秆输送装置、开沟装置、覆土装置和镇压装置，所述输送装置包括仿生螺旋输送器、风机、输送管道和卸料装置，仿生螺旋输送器的转轴一端连接在机架上，另一端连接在风机的入口处。风机出口端连接输送管道，将秸秆输送至位于开沟装置后的卸料装置。所述的螺旋输送器的螺旋叶片表面上布置有螺线形排列的仿生半球状凸起。本发明能将地面由玉米收获机作业后留下长度不一的秸秆层进一步粉碎，收集成条带，通过秸秆气流式输送装置导入开沟装置所开的深沟内，实现秸秆全深埋，同时也有碎土和深松的作用，实现条带秸秆粉碎、输送、开沟、深埋、覆土和镇压。
Description
技术领域
本发明属于农业机械技术领域，特别是涉及一种气流式条带秸秆收集深埋还田机。
背景技术
农作物秸秆是农业生产中的主要废弃物之一，含有丰富的氮、磷、钾和微量元素成分。中国秸秆资源十分丰富，目前年产各种作物秸秆约为6×108～8×108t，但是仅有四分之一的秸秆还田，其余秸秆用于饲料、燃料等，而大量的秸秆被焚烧、堆积或遗弃，既造成资源浪费，又造成环境污染。焚烧秸秆还会造成土壤水分的蒸发及土壤结构的破坏，使土壤板结，肥力下降，土壤生态系统恶化，作物产量下降。而秸秆还田对土壤的理化性状有很好的改善作用，是秸秆综合利用的一项重要技术。秸秆深埋于土壤，在分解过程中进行矿化释放养分，同时也进行腐殖化，增加土壤有机质含量，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，提高土壤保水、透气、保肥等效果，提高了土壤本身调节水、肥、气、热的能力，有效地改善土壤耕层结构。本机具是针对农业部公益性行业(农业)科研专项经费项目“旱地合理耕层构建技术指标研究”(201503116)东北平原中南部雨养旱地合理耕层构建配套机具研制的一种新型秸秆深埋还田机。该技术是一种将秸秆和玉米根茬粉碎后在条带沟内深埋，该机具能有效解决秸秆还田问题，在改善土壤理化特性、增加土壤耕层深度、降低农田碳排放、减轻秸秆焚烧带来的环境问题。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种气流式条带秸秆收集深埋还田机，满足旱地合理耕层构建技术要求的同时，实现秸秆粉碎、开沟、深埋、覆土和镇压等功能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种气流式条带秸秆收集深埋还田机，包括机架、传动装置和安装在该机架上由前至后的灭茬粉碎捡拾装置、输送装置、开沟装置、覆土装置和镇压装置；
所述输送装置包括螺旋输送器罩壳、仿生螺旋输送器、风机、输送管道和卸料管道，仿生螺旋输送器的转轴一端连接在机架上，其上安装传动装置的第四带轮，另一端连接在风机的入口处，风机放置于机架的一侧，风机出口端连接输送管道，将秸秆输送至位于开沟装置后的卸料管道；
所述的螺旋输送器的螺旋叶片表面上布置有螺线形排列的半球状凸起；
所述输送装置将碎秸秆收集、输送到风机，依靠风机的气流作用将秸秆抛送到传送卸料管道，由传送卸料管道将秸秆引导入开沟装置开出的深沟内。
优选的，所述螺旋叶片表面上的相邻两半球状凸起的圆心距t为23～25mm，同一半径圆上的两凸起所处半径圆上的弧长为25～27mm，仿生半球状凸起的直径d为10～12mm。
优选的，在所述的仿生螺旋输送器罩壳下方灭茬粉碎捡拾装置和输送装置之间的圆心角γ为150°～170°范围内均布卸土孔，相邻两列卸土孔交错设置，使相邻两列的相邻三个卸土孔中心连线呈正三角形，相邻两卸土孔圆心距s为60～65mm。
优选的，所述的灭茬粉碎捡拾装置包括灭茬轴、Y型粉碎刀及所述的仿生螺旋输送器罩壳，灭茬轴上呈双螺旋布置Y型粉碎刀；置于灭茬轴上方的仿生螺旋输送器罩壳上安装有定刀片，灭茬粉碎刀与仿生螺旋输送器罩壳上的定刀片配合相对安装，配合粉碎秸秆，将二度粉碎秸秆抛送至仿生输送螺旋器；安装定刀片的仿生螺旋输送器罩壳的圆心角为δ为150～170°。
优选的，所述的Y型粉碎刀和粉碎装置的罩壳上定刀间的间隙e为2～2.5mm；所述灭茬粉碎捡拾装置的Y型粉碎刀工作时距地面高度q为20～30mm。
优选的，所述的开沟装置由两个对称平行安装在开沟轴上的开沟刀盘和安装在开沟刀盘上的仿生开沟刀；两开沟刀盘间距L为250～350mm。
优选的，所述的仿生开沟刀刃部工作端带有倒刺形状的锯齿状刀刃，由端部按照长短依次分布。
优选的，所述的开沟刀每个锯齿状刀刃的沟槽宽度h为5～7mm，相邻两个锯齿状刀刃的沟槽距离k为10～13mm，长锯齿状刀刃的沟槽深度y为25～30mm，短锯齿状刀刃的沟槽深度z为23～25mm；开沟刀的开沟深度达到250～300mm。
优选的，所述的覆土装置由两个对称呈一定角度布置的覆土板构成，两覆土板夹角θ为53°～65°；两覆土板安装端最小间距W为120～130mm，通过覆土板上的定位孔调节安装角度和覆土板间距。
优选的，所述的覆土板长度b为450-470mm、高度c为370-390mm；覆土板62与地面的夹角β为65-75°。
本发明的有益效果为：
1.本发明灭茬粉碎捡拾装置实现秋季玉米收获机作业后地表留下长度大小不一的10～20cm左右的秸秆层进一步粉碎，收集成条带，实现条带秸秆深埋。
2.本发明仿生螺旋输送器面上布置有螺线形排列仿生“蟾蜍”背部凸起球状疙瘩，减小秸秆和螺旋器面间摩擦，提高秸秆输送速度。并且在仿生蟾蜍背部表面特性螺旋输送器的罩壳开设卸土孔，将灭茬粉碎捡拾装置带来的土块及时排除，防止土块对风机的堵塞，减少机具能耗和故障的发生。
3.本发明的仿生螳螂前足倒刺形状的锯齿状开沟刀，开沟轻快，效率高，有效提高机具作业效率。开沟装置采用两个对称的开沟盘间距250～350mm，可调设置，可根据秸秆的不同还田量和条带宽度来调整开沟盘间距。达到开沟深度250～300mm和宽度35～40cm，满足条带秸秆深埋技术要求，开沟后排出土壤细碎，起到了碎土和深松的作用，并将碎秸秆全部深埋。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是图1的平面结构示意图。
图3是图2输送装置示意图。
图4是图3中罩壳的安装示意图。
图5是图4中动定刀安装示意图。
图6是图4中罩壳的侧视图。
图7是图4中罩壳卸土孔示意图。
图8是图4中仿生螺旋输送器的向视图。
图9是图2中开沟装置示意图。
图10是图7中开沟刀示意图。
图11是图2中覆土装置示意图。
图12是图9中覆土板主视图。
图13是图9中覆土板左视图。
图中:1.机架；
2.传动装置，21.前传动箱，22.后传动箱，23.第一带轮，24.第二带轮，25.第三带轮，26.第四带轮，27.第五带轮，28.第六带轮；
3.灭茬粉碎捡拾装置，31.灭茬轴，32.Y型粉碎刀，33.粉碎罩壳，34.定刀片；
4.输送装置，41.螺旋输送器罩壳，42.仿生螺旋输送器，43.风机，44.输送管道，45.卸料管道，46.卸土孔；
5.开沟装置，51.开沟轴，52.开沟刀盘，53.开沟刀；
6覆土装置，61.覆土板定位孔，62.覆土板；7.镇压装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
实施例1：如图1-图2所示，本发明一种气流式条带秸秆收集深埋还田机，包括机架1、传动装置2和安装在该机架1上由前至后的灭茬粉碎捡拾装置3、输送装置4、开沟装置5、覆土装置6和镇压装置7。
如图3所示，所述输送装置4包括螺旋输送器罩壳41、仿生螺旋输送器42、风机43、输送管道44和卸料管道45，仿生螺旋输送器42的转轴一端连接在机架1上，其上安装传动装置2的第四带轮26，由其提供动力，另一端连接在风机43的入口处，风机43放置于机架1的一侧，风机43出口端连接输送管道44，将秸秆输送至位于开沟装置5后的卸料管道45；所述输送装置4将碎秸秆收集、输送到风机，依靠风机的气流作用将秸秆抛送到传送卸料管道，由传送卸料管道45将秸秆引导入开沟装置5开出的深沟内。
所述灭茬粉碎捡拾装置3的功能是秋季玉米收获机作业后地表留下长度大小不一的10～20cm左右的秸秆层进一步粉碎，收集成条带。依靠输送装置4的风机43的气流作用将秸秆抛送到一定高度后，由卸料管道45将秸秆引导入开沟装置5开出的深沟内。所述覆土装置6将大量的秸秆埋入深层土壤。所述镇压装置7将条带的秸秆深埋和土壤压实，防止土壤跑墒。
优选地，如图8所示，所述的仿生螺旋输送器42为仿生蟾蜍背部表面特性的螺旋输送器，其上的螺旋叶片表面上均布有螺线形排列的半球状凸起，类似蟾蜍背部的“疙瘩”，用于减小秸秆和螺旋器面间摩擦，提高秸秆输送速度；相邻两个半球状凸起的圆心距t为23mm，同一半径圆上的两凸起所处半径圆上的弧长L1 ∩L2为25mm，半球状凸起的直径d为10mm。
优选地，如图6所示，在所述的螺旋输送器罩壳41下方灭茬粉碎捡拾装置3和输送装置4之间的圆心角γ为150～170°(由中心线向两侧均布)范围内均布卸土孔46；如图7所示，相邻两列卸土孔46交错设置，使相邻两列的相邻三个卸土孔46中心连线呈正三角形，本例卸土孔46直径D为25mm，相邻两卸土孔46圆心距s为60～65mm。
优选地，如图4所示，所述的灭茬粉碎捡拾装置3包括灭茬轴31、Y型粉碎刀32及所述的仿生螺旋输送器罩壳41，灭茬轴31上呈双螺旋布置Y型粉碎刀32；置于灭茬轴上方的仿生螺旋输送器罩壳41上安装有定刀片34，Y型粉碎刀32与仿生螺旋输送器罩壳41上的定刀片34配合相对安装，本例的Y型粉碎刀32和定刀片均为16个，配合粉碎秸秆，将二度粉碎秸秆抛送至仿生输送螺旋器42；仿生螺旋输送器罩壳41的圆心角为δ为150～170°。所述灭茬捡拾粉碎装置3的灭茬轴31上安装第二带轮24和第三带轮25，通过第二带轮24连接前传动箱21输出端安装的第一带轮23，通过第三带轮25连接仿生螺旋输送器42转轴上的第四带轮26，传递动力。
优选地，如图5所示，Y型甩刀32和定刀34安装间隙e为2mm。
优选地，如图6所示，所述灭茬粉碎捡拾装置3的Y型粉碎刀32工作时距地面q为20mm。
优选地，如图9、图10所示，所述的开沟装置5由两个对称平行安装在开沟轴51上的开沟刀盘52和安装在开沟刀盘52上的仿生开沟刀53；且两开沟刀盘52可以在开沟轴51上轴向移动，以调节开沟宽度，两开沟刀盘52间距L为250mm。如图10所示，所述的仿生开沟刀53所述的仿生开沟刀53的刃部工作端带有倒刺形状的锯齿状刀刃，即：仿生螳螂前足倒刺的锯齿状沟槽，由端部按照长短依次分布。所述的开沟刀53每个锯齿状刀刃的沟槽宽度h为7mm，相邻两个锯齿状刀刃的沟槽距离k为10mm，长锯齿状刀刃的沟槽深度y为25mm，短沟锯齿槽深度z为23mm。开沟轴51一端连接动力输出第六带轮28，通过第六带轮28连接后传动箱22输出轴上安装的第五带轮27，传递动力。所述锯齿状沟槽增加了开沟刀53的表面积，降低了和土块接触面的压强，减少了刀片在土壤中运动时因摩擦造成的功率损失，加强了刀片的碎土切土能力，在将秸秆深埋的同时降低机器消耗的功率。所述开沟装置5开沟碎土效果好，开沟深度达到250～300mm，满足秸秆深埋技术要求并完成碎土深松作业，降低种地经济成本。
优选地，如图11-图13所示，所述的覆土装置由两个对称呈一定角度布置的覆土板62构成，覆土板62安装连接端开有多个定位孔61，通过连接不同的定位孔61，可以横向调节两覆土板62的宽度和夹角，两覆土板62夹角θ为53°；两覆土板62安装端最小间距W为120mm，通过调节覆土板的安装角度和间距，达到覆土量可调。优选地，如图12、图13所示，所述的覆土板62的长度b为450mm、高度c为370mm；覆土板62与地面的夹角β为65°。
所述传动装置2上有前置传动箱21和后置传动箱22，拖拉机动力输出轴将动力传动到前置传动箱21，前置传动箱21将动力传输给后置传动箱22和位于机架1一侧的第一带轮23，传动箱上的第一带轮23将动力传到灭茬粉碎捡拾装置3的灭茬轴31上的第二带轮24，灭茬轴31上安装的第三带轮25将动力传到输送装置4仿生螺旋输送器42上的第四带轮26，后置传动箱22将动力传输到位于机架1一端的第五带轮27上，第五带轮27将动力传到开沟刀盘51上的第六带轮28。
本发明的工作原理是：
作业前将气流式条带秸秆收集深埋还田机的悬挂架和配套拖拉机悬挂机构通过三点悬挂的方式连接，再将前置传动箱21与拖拉机输出轴通过万向节传动轴连接，由拖拉机带动机器进地工作并使输出轴转动，灭茬粉碎捡拾装置3经过地表根茬和秸秆时，Y型粉碎刀32随着灭茬轴31旋转将散落的秸秆和地表根茬切碎，随后秸秆输送至仿生螺旋输送器42内，仿生螺旋输送器42上分布有与蟾蜍背部凸起相似的仿生凸起，可以加大秸秆输送时和仿生螺旋输送器的摩擦，提高摩擦效率，并加大没卸出土的旋转角，使没有卸出的土被甩出。地表被带起的土从卸土孔46中卸出，风机43内叶轮高速转动产生压力，将粉碎后的秸秆吸入风机43上，在风机的吹力作用下，将秸秆抛送到输送管道44内，随后卸料管道45将秸秆引导入开沟装置5开出的深沟内。覆土装置6行走时将沟两侧的土推回沟内，将秸秆深埋于25～30cm深沟内，随后由镇压装置7进行镇压，将碎秸秆与土壤压实。镇压装置7的宽度与开沟装置5开出的沟宽度相适应，将其完全镇压，使田间地表的秸秆和根茬粉碎并深埋于土壤中，实现条带秸秆深埋还田。
实施例2：本例与实施例1不同的是：如图8所示，本例中所述的仿生螺旋输送器42的螺旋叶片表面上排列的半球状凸起，相邻两个半球状凸起的圆心距t为25mm，同一半径圆上的两凸起所处半径圆上的弧长L1 ∩L2为27mm，半球状凸起的直径d为12mm。
如图6所示，在所述的螺旋输送器罩壳41下方设置的卸土孔46的直径D为25～35mm，相邻两卸土孔46圆心距s为65mm。
如图5所示，Y型甩刀32和定刀34安装间隙e为2.5mm。如图6所示，所述灭茬粉碎捡拾装置3的Y型粉碎刀32工作时距地面q为30mm。
优选地，如图9、图10所示，所述的两开沟刀盘52间距L为350mm。如图10所示，所述的开沟刀53每个锯齿状刀刃的沟槽宽度h为5mm，相邻两个锯齿状刀刃的沟槽距离k为13mm，长锯齿状刀刃的沟槽深度y为30mm，短沟锯齿槽深度z为25mm；开沟刀的开沟深度达到250～300mm。
所述的两覆土板62夹角θ为65°；两覆土板62安装端最小间距W为130mm，通过调节覆土板的安装角度和间距，达到覆土量可调。如图12、图13所示，所述的覆土板62的长度b为470mm、高度c为390mm；覆土板62与地面的夹角β为75°。
实施例3：本例与实施例1不同的是：如图8所示，本例中所述的仿生螺旋输送器42的螺旋叶片表面上排列的半球状凸起，相邻两个半球状凸起的圆心距t为24mm，同一半径圆上的两凸起所处半径圆上的弧长为26mm，半球状凸起的直径d为11mm。
如图6所示，在所述的螺旋输送器罩壳41下方设置的卸土孔46的直径D为25～35mm，相邻两卸土孔46圆心距s为62mm。
如图5所示，Y型甩刀32和定刀34安装间隙e为2.2mm。如图6所示，所述灭茬粉碎捡拾装置3的Y型粉碎刀32工作时距地面q为25mm。
优选地，如图9、图10所示，所述的两开沟刀盘52间距L为300mm。如图10所示，所述的开沟刀53每个锯齿状刀刃的沟槽宽度h为6mm，相邻两个锯齿状刀刃的沟槽距离k为12mm，长锯齿状刀刃的沟槽深度y为28mm，短沟锯齿槽深度z为24mm；开沟刀的开沟深度达到250～300mm。
所述的两覆土板62夹角θ为65°；两覆土板62安装端最小间距W为130mm，通过调节覆土板的安装角度和间距，达到覆土量可调。如图12、图13所示，所述的覆土板62的长度b为460mm、高度c为380mm；覆土板62与地面的夹角β为70°。
Claims (1)
1.一种气流式条带秸秆收集深埋还田机，包括机架、传动装置和安装在该机架上由前至后的灭茬粉碎捡拾装置、输送装置、开沟装置、覆土装置和镇压装置；其特征在于：
所述输送装置包括螺旋输送器罩壳、仿生螺旋输送器、风机、输送管道和卸料管道，仿生螺旋输送器的转轴一端连接在机架上，其上安装传动装置的第四带轮，另一端连接在风机的入口处，风机放置于机架的一侧，风机出口端连接输送管道，将秸秆输送至位于开沟装置后的卸料管道；
所述的螺旋输送器的螺旋叶片表面上布置有螺线形排列的半球状凸起；所述螺旋叶片表面上的相邻两半球状凸起的圆心距t为23～25mm，同一半径圆上的两凸起所处半径圆上的弧长为25～27mm，仿生半球状凸起的直径d为10～12mm；在所述的仿生螺旋输送器罩壳下方灭茬粉碎捡拾装置和输送装置之间的圆心角γ为150°～170°范围内均布卸土孔，相邻两列卸土孔交错设置，使相邻两列的相邻三个卸土孔中心连线呈正三角形，相邻两卸土孔圆心距s为60～65mm；
所述输送装置将碎秸秆收集、输送到风机，依靠风机的气流作用将秸秆抛送到传送卸料管道，由传送卸料管道将秸秆引导入开沟装置开出的深沟内；
所述的灭茬粉碎捡拾装置包括灭茬轴、Y型粉碎刀及所述的仿生螺旋输送器罩壳，灭茬轴上呈双螺旋布置Y型粉碎刀；置于灭茬轴上方的仿生螺旋输送器罩壳上安装有定刀片，灭茬粉碎刀与仿生螺旋输送器罩壳上的定刀片配合相对安装，配合粉碎秸秆，将二度粉碎秸秆抛送至仿生输送螺旋器；安装定刀片的仿生螺旋输送器罩壳的圆心角为δ为150～170°；
所述的Y型粉碎刀和粉碎装置的罩壳上定刀间的间隙e为2～2.5mm；所述灭茬粉碎捡拾装置的Y型粉碎刀工作时距地面高度q为20～30mm；
所述的开沟装置由两个对称平行安装在开沟轴上的开沟刀盘和安装在开沟刀盘上的仿生开沟刀；两开沟刀盘间距L为250～350mm；
所述的仿生开沟刀刃部工作端带有倒刺形状的锯齿状刀刃，由端部按照长短依次分布；
所述的开沟刀每个锯齿状刀刃的沟槽宽度h为5～7mm，相邻两个锯齿状刀刃的沟槽距离k为10～13mm，长锯齿状刀刃的沟槽深度y为25～30mm，短锯齿状刀刃的沟槽深度z为23～25mm；开沟刀的开沟深度达到250～300mm；
所述的覆土装置由两个对称呈一定角度布置的覆土板构成，两覆土板夹角θ为53°～65°；两覆土板安装端最小间距W为120～130mm，通过覆土板上的定位孔调节安装角度和覆土板间距；
所述的覆土板长度b为450-470mm、高度c为370-390mm；覆土板与地面的夹角β为65-75°。
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