CN109392363B - 一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备及方法，它解决了现有技术中撒肥机易堵塞、抛撒不均匀、无法机械上料的问题，实现了高含水率的畜禽粪便堆肥的高效撒施；其技术方案为：包括肥料箱、搅拌机构、抛撒机构，肥料箱内部具有一根由传动系统带动旋转的主轴，肥料箱顶部安装有开启角度可调的料仓盖板；搅拌机构包括穿过主轴的搅拌板，所述搅拌板在主轴的伸出长度能够根据肥料量多少自适应调整；抛撒机构包括多组与主轴固定连接的柔性甩料机构，柔性甩料机构随主轴的旋转实现肥料均匀抛撒。

Description

一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备及方法

技术领域

本发明涉及农业设备领域，尤其涉及一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备及方法。

背景技术

我国为畜牧养殖大国，畜禽养殖每年产生38亿吨畜禽粪便，有效处理率却不到50％，各级政府十分重视畜禽养殖污染的治理工作，将畜禽粪便堆积发酵腐熟制作肥料用于还田，好处是臭气较少，养分齐全，但氮、磷、钾含量少，与化肥相比施用量大，装载、运送与撒施需大量人力、物力，劳动强度大，卫生条件差。针对高含水率、多结块的堆肥肥料，国内目前没有合适的撒肥设备，常规撒肥机针对颗粒肥料、粉末肥料等含水率低于30％的干性肥料设计，对高含水率的畜禽粪便堆肥会造成堵料，目前仍以人工抛撒为主，严重制约了畜禽粪污的有效利用，使得未处理的畜禽粪污给环境造成了严重污染。

畜禽粪便简易堆肥形成的有机肥，具有高含水率的特征，含水率约为30％-60％，而且具有含水率不均衡的特点，堆肥的上部含水率低，呈块状，中下部含水率逐渐增高，底部甚至含水率超过80％。已有的撒肥机，通过料斗装料，撒肥机构位于料斗后方或者侧方前部1/4处，这就导致肥料在抛撒之前必须经历运送的过程，即从料斗前部输送到后部，或者从一侧输送到另一侧，对于含水率低于30％的肥料，肥料干燥，流动性好，输送过程没有问题，可以正常撒施。而针对高含水率的肥料，由于水份较高，粘性较大，结块较多，现有撒肥机会造成堵塞，无法输送，更无法完成后续的撒施作业。现有的撒肥机，在完成物料输送后，紧接着通过重力作用掉落到撒肥盘上，但对于高含水率、高粘性、多结块的畜禽粪便堆沤有机肥，会直接堵塞，无法撒施。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备及方法，解决了现有撒肥机易堵塞、抛撒不均匀、无法机械上料的难题，实现了高含水率的畜禽粪便堆肥的高效撒施。

本发明采用下述技术方案：

一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备，包括：

肥料箱，其内部具有一根由传动系统带动旋转的主轴，肥料箱顶部安装有开启角度可调的料仓盖板；

搅拌机构，包括穿过主轴的搅拌板，所述搅拌板在主轴的伸出长度能够根据肥料量多少自适应调整；

抛撒机构，包括多组与主轴固定连接的柔性甩料机构，柔性甩料机构随主轴的旋转实现肥料均匀抛撒；

控制系统，通过人机交互界面选择撒肥参数，由电控系统联动控制主轴转速和料仓盖板开启角度，达到控制抛撒转速和抛撒角度的目的。

进一步的，所述主轴的两端开设有用于搅拌板穿过的安装槽，位于安装槽一侧的搅拌板外侧套设有第一甩块，位于安装槽另一侧的搅拌板通过安装杆连接弹簧。

进一步的，所述搅拌板一端具有用于阻挡第一甩块的限位板，搅拌板另一端连接安装杆，安装杆外侧套装弹簧，且安装杆的端部设有与弹簧相连的锁紧板。

进一步的，每组柔性甩料机构均包括多个沿主轴周向均匀分布的环链，环链的端部连接第二甩块，所述第二甩块外侧套设有可沿环链移动的甩料板，第二甩块端部具有对甩料板起限位作用的限位板。

进一步的，所述柔性甩料机构包括四个环链，相邻环链之间的夹角为90°且相对设置的两个环链位置错开。

进一步的，所述传动系统采用液压传动系统或组合式跨梁支撑传动机构。

进一步的，所述液压传动系统包括与输入轴相连的液压泵，液压泵连接液压油箱，液压油箱分别通过管路连接液压马达、与料仓盖板相连的调整机构。

进一步的，所述调整机构为液压缸。

进一步的，所述肥料箱的底部安装底盘，底盘的末端两侧安装有车轮，底盘的前端连接牵引板。

一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备的使用方法，包括以下步骤：

(1)将所述设备与拖拉机挂接，控制液压缸收缩，使料仓盖板开启至最大角度，将肥料装填到肥料箱中；

(2)启动拖拉机，拖拉机将动力传递到液压系统，液压系统驱动液压马达，从而带动主轴旋转；搅料板的第一甩块受到离心力作用，沿搅料板向限位板方向移动，弹簧逐渐压缩，搅料板伸出的长度逐渐增长，对肥料起到搅拌作用；

同时，环链逐渐甩开伸展，甩料板在环链上自由移动，将各深度的肥料抛撒出去。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明主轴上安装抛撒机构，通过鞭打作用破碎肥料中的结块，将肥料中的结块粉碎为小颗粒状态，并通过高速旋转，将肥料从筒形肥料箱甩出；其与肥料箱中的物料完全接触，在撒肥动作前不需要物料在肥料箱的运送与转移，因此不存在高含水物料在常规撒肥机中的移动过程中造成粘结、堵塞的问题；

(2)本发明在主轴两端设置搅拌机构，能够根据肥料负载大小自动改变伸出长度，且与主轴竖直面呈一定角度，在肥料满载的状态下，搅拌板伸出长度最短，与肥料的接触面积最小，便于撒肥机在大负载的状态下启动；在撒肥过程中，搅拌板起到螺旋输送作用，将肥料从两端向中间输送，肥料的充分混合有利于肥料均匀的撒施；

(3)本发明形成两端支撑的组合式跨梁结构，可以满足高湿、高粘、不均匀、流动性差肥料的撒肥机的动力传递的需求，能承受较强的交变载荷，不会造成花键轴的脱落，相比传统的焊接式结构，其便于拆装，现场更换维修方便。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的搅拌机构结构示意图；

图3为本发明的搅拌板压缩时搅拌机构结构示意图；

图4为本发明的搅拌板伸长时搅拌机构结构示意图；

图5为本发明的安装槽结构示意图；

图6为本发明的抛撒机构结构示意图；

图7为本发明的柔性甩料机构结构示意图；

图8为本发明的环链结构示意图；

图9为本发明的甩料板移动状态结构示意图；

图10为本发明另一种传动系统结构示意图；

其中，1、牵引板，2、销轴，3、牵引母头，4、输入轴，5、液压传动系统，6、抛撒机构，7、料仓盖板，8、液压缸，9、肥料箱，10、车轮，11、底盘，12、链条，13、大链轮，14、垂直调整螺栓Ⅰ，15、小链轮，16、垂直调整螺栓Ⅱ，17、安装座Ⅱ，18、轴承座Ⅱ，19、水平调整螺栓，20、安装板，21、安装座I，22、轴承座I，23、主轴，24、限位板，25、搅拌板，26、第一甩块，27、安装杆，28、弹簧，29、锁紧板，30、安装槽，31、甩料板，32、第二甩块，33、螺栓组I，34、环链，35、螺栓组II，36、固定板，37、搅拌机构。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在撒肥机易堵塞、抛撒不均匀、无法机械上料的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备及方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图9所示，提供了一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备，包括肥料箱9、搅拌机构37、抛撒机构6、传动系统、底座11、控制系统，其中，肥料箱9安装于底座11上方，搅拌机构37和抛撒机构6安装于肥料箱9内部，传动系统安装在肥料箱9前方。

底盘11为三角形结构，底盘11的后端两侧分别安装车轮10，底盘10的前端安装用于与拖拉机挂接的牵引板1；使用时，先通过销轴2将牵引板1安装到牵引母头3上，再将牵引板1两端销轴2穿过拖拉机两个后悬挂连杆的球铰接头，完成与拖拉机的挂接。

所述肥料箱9呈筒形，其内部中空，顶部安装有开启角度可调的料仓盖板7，所述料仓盖板7通过调整机构与肥料箱9相连。

优选地，所述调整机构为液压缸8，液压缸8的固定端与肥料箱9相连，活动端与料仓盖板7相连，通过液压缸8的伸缩实现对料仓盖板7开合角度的自动控制。

肥料箱9内部安装一个水平设置的主轴23，主轴23一端连接传动系统，所述传动系统采用液压传动系统5。

液压传动系统5包括与花键轴连接的液压泵，通过驱动液压泵的旋转，使液压油箱中的液压油产生压力，一路液压油通过管路与液压马达连接，驱动液压马达旋转，液压马达与主轴23直连，以驱动抛撒机构6的旋转。

另一路液压油通过管路与调整机构连接，通过控制液压缸8的伸缩长度调整料仓盖板7的开启角度。

控制系统包括集成在一起的Arduino控制模块与北斗导航系统，安装于拖拉机的驾驶室内，驾驶员通过人机交互界面选择撒肥参数，由电控系统联动控制主轴23转速和料仓盖板7开启角度，达到控制抛撒转速和抛撒角度的目的。

北斗导航模块接收卫星信号，并通过辅助驾驶系统的运算在人机交互界面上显示轨迹路线，在人机界面上，通过软件运算，显示出实际行驶路线和参考路线，北斗卫星导航芯片同时测算出撒肥机的行进速度，通过提示驾驶员控制行进速度来控制每平方米的撒肥量，当速度和行进路线保持在合理区间时，即可完成预定参数的撒肥作业。

Arduino控制模块可以接收肥料报警传感器信号，当肥料剩余量不足时，会通过人机交互界面给予提醒。人机交互界面用于输入撒肥参数，提示驾驶员行车路线、行车速度、肥料抛撒范围以及肥料剩余量等信息。

所述主轴23的两端沿其径向开设安装槽30，通过安装槽30安装搅拌机构，搅拌机构与主轴23沿竖直方向呈一定角度。

优选地，搅料板25与主轴23中心线呈45°夹角。

所述安装槽30为十字型槽。

所述搅拌机构37包括搅拌板25、第一甩块26、安装杆27、弹簧28、限位板24和锁紧板29，搅拌板25一端固定有限位板24，搅拌板25另一端连接安装杆27的一端，安装杆27的另一端连接锁紧板29。

搅拌板25穿过安装槽30，位于安装槽30一侧的一段搅拌板25的周向外侧套设有第一甩块26，第一甩块26可沿搅拌板25移动。

第一甩块26的尺寸大于十字型槽的长度且小于限位板24尺寸，第一甩块26可以沿着搅料板25在限位板24和主轴23之间移动。

安装杆27的外侧套设有弹簧28，弹簧28一端与主轴23固定，弹簧28另一端与锁紧板29相连，弹簧28在主轴23与锁紧板29之间伸缩。

在主轴23静止状态下，由于弹簧28的作用，安装杆27受到沿主轴23径向且远离主轴23中心的力，搅料板25在主轴23侧面露出的长度最小；撒肥车装满肥料启动时，此时搅料板25与肥料接触的面积最小，达到减小启动负载，保护传动机构的目的。

随着主轴23转速的提高，肥料也在不断的抛出减少，搅料板25的第一甩块26受到远离主轴23中心的离心力作用，会沿着搅料板25向限位板24方向移动，在这个过程中，弹簧28被逐渐压缩，搅料板25伸出的长度逐渐增长，与肥料的接触面积随之增大，对肥料箱9中的搅料作用逐渐增强，直至搅料板25达到最长伸出长度。在整个撒肥过程中，实现了搅料板25的伸出长度随肥料的负载大小由短变长的自适应变化。在整个撒肥过程中，平衡负载，减轻传动系统的负荷，降低撒肥机配套动力源的功率。

抛撒机构6包括多组与主轴固定连接的柔性甩料机构，每组柔性甩料机构均包括多个沿主轴23周向均匀分布的环链34。

优选地，每组柔性甩料机构包括四个环链34，相邻环链34之间的夹角为90°且相对设置的两个环链34位置错开。

环链34的一端通过螺栓组II35与主轴23侧面的固定板36相连，环链34的另一端通过螺栓组I33连接第二甩块32，第二甩块32周向外侧套设有可沿环链34移动的甩料板31，且第二甩块32的端部具有对甩料板31起限位作用的限位板，螺栓组I33不影响甩料板31沿环链34的运动。

所述第二甩块32通过模锻制造，其表面焊接有2mm的耐磨合金。

主轴23静止状态时，环链34、第二甩块32、甩料板31在重力作用下自然垂下。撒肥机装满肥料并启动后，环链34首先绕着主轴23缠绕，在主轴23转速逐渐提高的过程中，环链34逐渐甩开伸展，直至伸展至最长状态。在这个过程中，甩料板31在环链34上，随着肥料负载力的变化自由移动，由于主轴23上安装有多组、多条环链34，甩料板31在移动的过程中，能够将各个深度上的肥料抛撒出去，实现肥料均匀撒施的目的。

本申请撒肥设备的使用方法，包括以下步骤：

(1)将所述设备与拖拉机挂接，控制液压缸8收缩，使料仓盖板7开启至最大角度，将肥料装填到肥料箱9中；

(2)启动拖拉机，拖拉机将动力传递到液压系统，液压系统驱动液压马达，从而带动主轴23旋转；搅料板25的第一甩块26受到离心力作用，沿搅料板25向限位板24方向移动，弹簧28逐渐压缩，搅料板25伸出的长度逐渐增长，对肥料起到搅拌作用；同时，环链34逐渐甩开伸展，甩料板31在环链34上自由移动，将各深度的肥料抛撒出去。

本申请的另一种实施方式中，包括肥料箱、搅拌机构、抛撒机构、传动系统和底座，其中，传动系统采用组合式跨梁支撑传动机构，如图10所示，传动系统包括与主轴23相连的大链轮13、与大链轮13通过链条12连接的小链轮15，所述小链轮15连接输入轴4。

所述输入轴4为花键轴。

花键轴安装在轴承座II18内，所述轴承座II18与安装座II17固定连接，安装座II17的底部通过安装板20与底座11相连；安装座II17的顶部安装有垂直调整螺栓Ⅱ16，安装座Ⅱ17上具有垂直方向的长孔，通过控制垂直调整螺栓Ⅱ16的旋出长度，可以调整轴承座Ⅱ18在垂直方向的上下位置。

安装座II17与安装板20之间通过水平调整螺栓19连接，安装板20与底盘11焊接在一起，安装板20上的安装孔是水平方向上的长孔，安装座Ⅱ17通过螺栓与安装板20安装在一起，通过长孔和水平调整螺栓19可以调整安装座Ⅱ17在水平方向上的前后位置。

所述安装座II17的后方设有与肥料箱9相连的安装座I21，花键轴通过轴承座I22与安装座I21连接，安装座I21的上方连接垂直调整螺栓I14，通过调整垂直调整螺栓I14的旋出长度，可以控制轴承座Ⅰ22在垂直方向的上下位置。

使用时，拖拉机PTO通过万向传动轴与花键轴连接，花键轴两端的轴承座Ⅰ22和轴承座Ⅱ18可以在安装座Ⅰ21和安装座Ⅱ17的垂直方向移动，从而使花键轴上的小链轮15与大链轮13之间的中心距发生改变，从而调整链条12的松紧度。

其他结构与上述实施方式相同，此处不再赘述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备，其特征在于，包括：

肥料箱，其内部具有一根由传动系统带动旋转的主轴，肥料箱顶部安装有开启角度可调的料仓盖板；

搅拌机构，包括穿过主轴的搅拌板，所述搅拌板在主轴的伸出长度能够根据肥料量多少自适应调整；所述主轴的两端开设有用于搅拌板穿过的安装槽，通过安装槽安装搅拌机构，搅拌机构与主轴沿竖直方向呈一定角度；位于安装槽一侧的搅拌板外侧套设有第一甩块，位于安装槽另一侧的搅拌板通过安装杆连接弹簧；所述搅拌板一端具有用于阻挡第一甩块的限位板，搅拌板另一端连接安装杆，安装杆外侧套装弹簧，且安装杆的端部设有与弹簧相连的锁紧板；

抛撒机构，包括多组与主轴固定连接的柔性甩料机构，柔性甩料机构随主轴的旋转实现肥料均匀抛撒；每组柔性甩料机构均包括多个沿主轴周向均匀分布的环链，环链的端部连接第二甩块，所述第二甩块外侧套设有可沿环链移动的甩料板，第二甩块端部具有对甩料板起限位作用的限位板；

控制系统，通过人机交互界面选择撒肥参数，由电控系统联动控制主轴转速和料仓盖板开启角度，达到控制抛撒转速和抛撒角度的目的。

2.根据权利要求1所述的一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备，其特征在于，所述柔性甩料机构包括四个环链，相邻环链之间的夹角为90°且相对设置的两个环链位置错开。

3.根据权利要求1所述的一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备，其特征在于，所述传动系统采用液压传动系统或组合式跨梁支撑传动机构。

4.根据权利要求3所述的一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备，其特征在于，所述液压传动系统包括与输入轴相连的液压泵，液压泵连接液压油箱，液压油箱分别通过管路连接液压马达、与料仓盖板相连的调整机构。

5.根据权利要求4所述的一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备，其特征在于，所述调整机构为液压缸。

6.根据权利要求1所述的一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备，其特征在于，所述肥料箱的底部安装底盘，底盘的末端两侧安装有车轮，底盘的前端连接牵引板。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种高含水畜禽粪便堆沤有机肥撒肥设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将所述设备与拖拉机挂接，控制液压缸收缩，使料仓盖板开启至最大角度，将肥料装填到肥料箱中；

(2)启动拖拉机，拖拉机将动力传递到液压系统，液压系统驱动液压马达，从而带动主轴旋转；搅料板的第一甩块受到离心力作用，沿搅料板向限位板方向移动，弹簧逐渐压缩，搅料板伸出的长度逐渐增长，对肥料起到搅拌作用；

同时，环链逐渐甩开伸展，甩料板在环链上自由移动，将各深度的肥料抛撒出去。