CN114041404A - 玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法。一种复合管材用于地下灌溉的还田方法,该方法通过将粉碎后的玉米秸秆和土壤、混合药剂混合,形成潮湿的土壤秸秆混合物,并通过挤出装置制成复合管材,这种复合管材中秸秆和土壤结合紧密,能够加快秸秆的腐熟速度;这种复合管材用于深埋到土地内,复合管材中腐熟的秸秆能够将直接作用到深层土壤内,增加深层土壤的有机质含量,埋入地表的复合管材还用于农田灌溉,复合管材中梗屑和泥土之间会产生较小的间隙,灌溉水从复合管材的一端进入流向另一端的过程中,会不断从复合管材侧壁上梗屑处的间隙渗出,复合管材形成一根地下渗出管,渗出的灌溉水经土壤吸收扩散;可见,这种复合管材解决了玉米秸秆还田的局限性问题、降低了灌溉成本、适合全面推广。
Description
技术领域
本发明涉及秸秆还田及农业灌溉技术领域,尤其涉及一种玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法。
背景技术
玉米秸秆是玉米种植过程中重要的副产品,每年我国农业生产中产生的各类秸秆高达7亿多吨,而玉米秸秆约有3.5亿吨,玉米秸秆含有丰富的氮磷钾养分,是农业生产中重要的养分资源。玉米秸秆还田在提高土壤肥力、改善土壤结构、增加土壤碳汇、丰富土壤微生物多样性等方面发挥着关键作用。现有的玉米秸秆还田方式受天气条件的影响较强,比如对于降水稀少的地区,地表常年比较干燥,抛撒在地表的秸秆难以腐熟,会对后期的播种和种子的发芽生产生不利影响。
另外,为了保证农作物的正常生长和作物产量,必须供给作物以充足的水分。在自然条件下,往往因降水量不足或分布的不均匀,不能满足作物对水分要求,因此,必须人为地进行灌溉,以弥补天然降雨不足的问题。传统的农田灌溉通常是大田漫灌式,这种方式对水资源浪费严重且需要较多的人力辅助,故逐渐被喷灌、地下灌溉等更加先进、高效的灌溉技术所取代,喷灌是通过铺设在地表的管道系统将水从喷头喷射到空中进行灌溉,地下灌溉是通过埋设于田面以下的渗水管网来供水,然后通过管壁的孔眼渗出,这种先进的灌溉方式虽然灌溉效果好,但投入成本较大,只适合一些收益较高的经济作物,不利于全面推广。
可见,现有的玉米秸秆还田以及农田灌溉均存在一些问题,局限性均比较强、难以全面推广,因此有必要改变玉米秸秆的还田形态和还田方式,达到不仅能增加土壤肥力,还能辅助农田灌溉、降低灌溉成本的还田效果。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出一种玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法。
本发明的技术方案是:一种玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法,包括玉米秸秆、土壤、水,其特征是,包括以下步骤:
步骤一、制备玉米秸秆纤维:玉米秸秆自然风干后,用粉碎装置粉碎成秸秆碎屑;
步骤二、制备制作复合管材的用料:将一定比例的土壤和秸秆碎屑放入到搅拌装置内进行搅拌混合,并不断向搅拌装置内加水增加湿度,直到形成潮湿的土壤秸秆混合物;
步骤三、制作复合管材:将潮湿的土壤秸秆混合物放入到管材挤出装置内制出复合管材,这种复合管材的侧壁会布满若干较硬的秸秆梗屑;
步骤四、复合管材掩埋还田:沿着耕田的长度方向将多根复合管材等间距铺设到耕田内并掩埋;
步骤五、地下灌溉:将灌溉水通入到复合管材内,灌溉水沿着复合管材向前流动的过程中,会不断从侧壁上梗屑处的小间隙渗出,复合管材形成一根地下渗出管,对耕田进行均匀灌溉。
优选的,步骤四中复合管材的掩埋采用挖沟掩埋的方式,用开沟机在地表开出深沟,将复合管材铺设到深沟内进行掩埋。
优选的,步骤四中复合管材的掩埋方式采用田垄式掩埋,将复合管材铺设到地表,然后将复合管材两侧的土壤覆盖到复合管材上形成田垄。
优选的,在步骤五中复合管材一端挖出小水坑,灌溉水排入到小水坑内中转后流入到复合管材内。
优选的,所述玉米秸秆自然风干至含水量为9%~15%,玉米秸秆粉碎后的长度范围为0.3cm~1.5cm。
优选的,步骤二中向搅拌装置加入的水中含有腐解剂和杀虫剂。
优选的,步骤一到步骤四依靠一种一体式制管还田设备来实现,该一体式还田设备包括安装在壳体支架内的刀齿轴和绞龙、壳体支架一端安装的二次粉碎输送装置、壳体支架后部安装的动力传输装置,该设备还包括安装在壳体支架前端中间的开沟装置、安装在壳体上端面中间的锥形挤出装置,壳体支架的后端中间设有挂接架;
所述的刀齿轴和绞龙并排转动连接在壳体支架内,绞龙和刀齿轴的两端均套装有皮带轮,绞龙位于壳体支架的前端,绞龙的外侧设有两端和壳体支架的两端板固定连接的绞龙仓,绞龙仓的内侧上端沿其长度方向设有秸秆抛入口,刀齿轴上均匀的分布有若干破碎刀齿;
所述的二次粉碎输送装置包括固定连接在壳体支架一侧端板上的鼓风仓和粉碎仓,鼓风仓和粉碎仓上下相邻设置且两者的一侧之间设有连接通道,鼓风仓和绞龙仓连通,鼓风仓内设有和绞龙的轴同轴固定连接的叶轮,粉碎仓内转动连接有二次粉碎轴,二次粉碎轴的外端套装有皮带轮,该皮带轮和下方绞龙的皮带轮之间套有皮带,绞龙另一端的皮带轮和该端刀齿轴上的皮带轮之间套有皮带,粉碎仓上端的一侧设有物料出口,该出口处连接有秸秆输送管道;
所述的锥形挤出装置包括横向固定连接在壳体支架中间的锥形挤出仓和匹配连接在锥形挤出仓内的压缩绞龙,该压缩绞龙的主轴一端向外伸出锥形挤出仓的端盖,并通过轴承和端盖转动连接,主轴的伸出部套有链轮甲,锥形挤出仓的尖端同轴固定连接有成型挤出管,成型挤出管的外端设有向下弯曲的挤出输送管,压缩绞龙的主轴另一端设有共轴伸入到成型挤出管内的管材成型柱;锥形挤出仓的尾部上端设有与其连通的锥形混合仓,锥形混合仓的侧壁上端沿着侧壁的切线方向设有进料口,所述的秸秆输送管道外端和该进料口对接,锥形混合仓的顶盖中部设有喷头,壳体支架的一侧设有药箱,喷头和药箱之间设有水管连接且水管的下部连接有水泵;
所述壳体支架前端的中间设有进土口,该进土口的两侧对称设有两支撑板,开沟装置包括通过轮轴转动连接在链轮支架两端的主动链轮和从动链轮、主动链轮和从动链轮之间连接的开沟链条,主动链轮的轮轴两端分别通过带座轴承和两侧的支撑板转动连接,其中一侧伸出的轮轴上设有锥齿轮甲,一侧的支撑板内侧设有铰接板,该铰接板上铰接有伸缩推杆,伸缩推杆的伸缩段和链轮支架的中部铰接,将开沟装置和壳体支架连接,开沟链条位于进土口的正上方;开沟链条的销轴两端分别凸出两侧外链板的外侧面,内链板上两销轴外端的凸出部之间固定连接有刀座,开沟链条两侧的刀座上均交替固定连接有开沟刀和L形板状的取土刀,取土刀和外链板平行设置,取土刀下部的横向板和刀座固定连接,取土刀的竖向板向外垂直伸出开沟链条的外链板,竖向板外端的内侧设有取土槽部,该取土槽部的方形底板和竖向板垂直设置,底板的两侧沿竖向板的长度方向对称设有两刀刃状侧板,刀刃状侧板的外侧面和底板的外侧面平齐,内侧面和底板之间设有夹角α,该夹角的范围是120°≤α≤135°。
优选的,所述开沟装置的下端设有掩埋装置,该装置包括水平固定连接在链轮支架下部的方形支架,该方形支架外端的支撑横杆两端对称设有两个呈V字形分布的方形板,两方形板形成的V形开口朝向开沟装置;所述方形板和支撑横杆之间设为铰接结构,支撑横杆的端部设有多个限位孔,方形板的内侧面中间铰接有调节杆,调节杆的外端设有能够和限位孔对应的圆孔,圆孔和限位孔之间设有用于固定连接的螺栓。
优选的,所述的挤出输送管上方设有润滑管路,该管材润滑管路的主润滑管一端通过三通接头和水管连接,另一端沿着挤出输送管的中心线延伸至该挤出输送管的下端口处,主润滑管上和挤出输送管的弯管段对应的位置设有径向管,径向管的下端连接有套在弯管段中间的环形管,环形管的侧壁内侧沿径向均布有多个与其连通的注入支管,注入支管的外端连通到弯管段内。
优选的,所述的进土口处设有可调节密封板组件,该组件包括进土口两侧沿长度方向设置的滑槽、滑动连接在两滑槽之间的密封板、电动推杆,电动推杆的固定端和壳体支架铰接,伸缩端和密封板一端的中间铰接。
本发明的有益技术效果是:
本发明通过将粉碎后的玉米秸秆和土壤、水、腐解剂、杀虫剂混合,形成潮湿的土壤秸秆混合物,并通过挤出装置制成复合管材,这种复合管材中的粒径较小的秸秆纤维和土壤结合紧密,。
本发明通过掩埋的方式将复合管材深埋到土地内,实现了与下茬小麦种床分离,不影响小麦出苗,复合管材中腐熟的秸秆能够将直接作用到深层土壤内,增加深层土壤的有机质含量,也就是增加土壤中的含氮量,提升土地的肥力。
本发明埋入地表的复合管材还用于农田灌溉,玉米秸秆中表皮根部粉碎后形成较硬的梗屑和管壁的泥土之间结合不紧密,因此梗屑和泥土之间会产生较小的间隙,灌溉水从复合管材的一端进入流向另一端的过程中,会不断从复合管材侧壁上梗屑处的间隙渗出,复合管材形成一根地下渗出管,渗出的灌溉水经土壤吸收扩散,进土到植物根层。
可见,这种复合管材的还田方式不仅实现了与下茬小麦种床分离、
腐熟速度快、肥力作用的土层深,且能作为灌溉用的渗出管,解决了玉米秸秆还田的局限性问题、降低了灌溉成本、适合全面推广。
附图说明
图1是本发明复合管材掩埋到耕田深沟内的结构示意图;
图2是复合管材中秸秆碎屑、较硬的秸秆梗屑、泥土之间结构关系示意图;
图3是本发明的立体结构示意图之一;
图4是本发明的立体结构示意图之二;
图5是本发明的立体结构示意图之三;
图6是本发明掩埋装置的俯视结构示意图;
图7是本发明去除开沟装置后的立体结构示意图;
图8是图7的局部放大图;
图9是本发明的壳体支架从中间剖切后和开沟装置的结构关系示意图;
图10是开沟装置去除防护壳体后的立体结构示意图;
图11是开沟装置去除防护壳体后的主视结构示意图;
图12是开沟装置中一段链条的立体结构示意图;
图13是取土刀的立体结构示意图;
图14是取土刀的俯视结构示意图;
图15是开沟刀的立体结构示意图;
图16是锥形挤出装置的俯视结构示意图;
图17是图16的A-A向剖视图;
图18是本二次粉碎输送装置的主视结构示意图;
图19是图18的B-B向剖视图;
图20是图18的C-C向剖视图;
图21是本发明安装润滑管路后的立体结构示意图;
图22是图21中A处环形管和挤出输送管的剖视结构示意图。
图中,01.开沟装置、11.链轮支架、111.主动链轮、112.从动链轮、12.开沟链条、121.销轴、122.外链板、123.内链板、13.刀座、131.圆孔甲、132.圆孔乙、14. 取土刀、141.横向板、1411.圆孔丙、142.竖向板、143.取土槽部、144.底板、145.刀刃状侧板、15.开沟刀、151.弧形弯刀部、152.连接板部、1521.圆孔丁、16.轮轴、17.防护壳体、171.挡板、18.伸缩推杆、19.铰接板、02.壳体支架、21.绞龙仓、211.秸秆抛入口、23.支撑板、24.端板、25.挂接架、26.进土口、03.刀齿轴、31.破碎刀齿、04.绞龙、05.二次粉碎输送装置、51.鼓风仓、511.叶轮、52.粉碎仓、521.二次粉碎轴、53.连接通道、54.秸秆输送管道、06.锥形挤出装置、61.锥形挤出仓、611.端盖、62.压缩绞龙、621.主轴、63.链轮甲、64.成型挤出管、65.挤出输送管、66.管材成型柱、66.锥形混合仓、67.喷头、68.药箱、69.水管、07.可调节密封板组件、71.滑槽、72.密封板、73.电动推杆、08.掩埋装置、81.方形支架、811.支撑横杆、812.限位孔、82.方形板、821.调节杆、91.减速机、911.输出链轮、92.传动轴甲、921.锥齿轮甲、922.锥齿轮乙、923.链轮乙、93.传动轴乙、94.皮带轮、95.皮带、96.驱动链条、101.主润滑管、102.径向管、103.环形管、104.注入支管、201.深沟、202.复合管材、203.农作物、301.秸秆碎屑、302.较硬的秸秆梗屑、303.泥土、304.间隙。
具体实施方式
实施例一,参见说明书附图1-22,一种玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法,包括玉米秸秆、土壤、水,包括以下步骤:
步骤一、制备玉米秸秆纤维:玉米秸秆自然风干后,用粉碎装置粉碎成秸秆碎屑;
步骤二、制备制作复合管材的用料:将一定比例的土壤和秸秆碎屑放入到搅拌装置内进行搅拌混合,并不断向搅拌装置内加水增加湿度,水、秸秆和土壤的结合能够形成粘度较高的混合物,直到形成潮湿的土壤秸秆混合物;
步骤三、制作复合管材:将潮湿的土壤秸秆混合物放入到管材挤出装置内制出复合管材,这种复合管材的侧壁会布满若干较硬的玉米秸秆梗屑,较硬的玉米秸秆梗屑和泥土之间的结合不紧密,梗屑和泥土之间会产生较小的间隙;
步骤四、复合管材掩埋还田:沿着耕田的长度方向将多根复合管材等间距铺设到耕田内并掩埋;
该步骤中复合管材的掩埋采用挖沟掩埋的方式,用开沟机在地表开出深沟,将复合管材铺设到深沟内进行掩埋。
该步骤中复合管材的掩埋方式采用田垄式掩埋,将复合管材铺设到地表,然后将复合管材两侧的土壤覆盖到复合管材上形成田垄。
不同农作物的耕种方式不同,有的作物直接在平整的地表耕种,有的作物耕种到田垄内,复合管材根据耕种方式的不同选择不同的掩埋方式,目的是复合管材内秸秆腐熟后产生的肥力直接作用到作物的根部,同时灌溉水也能更接近作物的根部。
步骤五、地下灌溉:将灌溉水通入到复合管材内,灌溉水沿着复合管材向前流动的过程中,会不断从侧壁上梗屑处的小间隙渗出,复合管材形成一根地下渗出管,灌溉水从复合管材的一端流向另一端的过程中,能对耕田进行均匀灌溉。
在步骤五中复合管材一端挖出小水坑,灌溉水排入到小水坑内中转后流入到复合管材内,水管不便于直接和复合管材对接,并且水的冲击力会损坏复合管材的端部,通过小水坑的中转将灌溉水流入到复合管材内不会对管材造成冲击,灌溉效果好。
所述玉米秸秆自然风干至含水量为9%~15%,该含水量的秸秆纤维韧性较强,利于提高复合管材的强度。
所述玉米秸秆粉碎后的长度范围为0.3cm~1.5cm,该长度范围秸秆碎屑和土壤混合后的粘度高、结合性更好。
步骤二中向搅拌装置加入的水中含有腐解剂和杀虫剂,形成混合药剂,腐解剂用于加快复合管材中秸秆屑的腐解速度;泥土和秸秆碎屑中均会寄生很多害虫,制管时,害虫被会夹杂在复合管材的管壁中,并在管壁中活动(尤其是泥土中的害虫),对复合管材造成损坏,结构强度降低,杀虫剂用于将害虫杀死,避免害虫威胁复合管材的质量。
实施例二,参见说明书附图3-22, 一种一体式制管还田设备,依靠该设备来完成实施例一中步骤一到步骤四的具体实施,该设备括安装在壳体支架内的刀齿轴和绞龙、壳体支架一端安装的二次粉碎输送装置、壳体支架后部安装的动力传输装置,该装备还包括安装在壳体支架前端中间的开沟装置、安装在壳体之间上端面中间的锥形挤出装置,壳体支架的后端中间设有挂接架;
所述的刀齿轴和绞龙并排转动连接在壳体支架内,绞龙和刀齿轴的两端均套装有皮带轮,绞龙位于壳体支架的前端,绞龙的外侧设有两端和壳体支架的两端板固定连接的绞龙仓,绞龙仓的内侧上端沿其长度方向设有秸秆抛入口,刀齿轴上均匀分布有若干粉碎刀齿,刀齿轴旋转时,粉碎刀齿将秸秆粉碎并顺势将粉碎的秸秆带入到相邻的绞龙仓内;所述的二次粉碎输送装置包括固定连接在壳体支架一侧端板上的鼓风仓和粉碎仓,鼓风仓和粉碎仓上下相邻设置且两者的一侧之间设有连接通道,鼓风仓和绞龙仓连通,鼓风仓内设有和绞龙的轴同轴固定连接的叶轮,粉碎仓内转动连接有二次粉碎轴,二次粉碎轴的外端套装有皮带轮,该皮带轮和下方绞龙的皮带轮之间套有皮带,绞龙另一端的皮带轮和该端刀齿轴上的皮带轮之间套有皮带,粉碎仓上端的一侧设有物料出口,该出口处连接有秸秆输送管道;
经过刀齿轴初次粉碎的玉米秸秆被绞龙输送入鼓风仓内,鼓风仓内的叶轮将初次粉碎的秸秆向上通过连接通道送入到粉碎仓内进行二次粉碎,玉米秸秆被粉碎的更加细碎,以满足制作复合管材的要求。
依靠上述的刀齿轴、二次粉碎装置来完成实施例一的步骤一中玉米秸秆纤维的制作。
所述壳体支架前端的中间设有进土口,该进土口的两侧对称设有两支撑板,开沟装置包括通过轮轴转动连接在链轮支架两端的主动链轮和从动链轮、主动链轮和从动链轮之间连接的开沟链条,主动链轮的轮轴两端分别通过带座轴承和两侧的支撑板转动连接,其中一侧伸出的轮轴上设有锥齿轮甲,一侧的支撑板内侧设有铰接板,该铰接板上铰接有伸缩推杆,伸缩推杆的伸缩段和链轮支架的中部铰接,将开沟装置和壳体支架连接,通过伸缩推杆驱动开沟装置抬起或放下,开沟链条位于进土口的正上方;开沟链条的销轴两端分别凸出两侧外链板的外侧面,内链板上两销轴外端的凸出部之间固定连接有刀座,开沟链条两侧的刀座上均交替固定连接有开沟刀和L形板状的取土刀,设置刀座可提升开沟刀、取土刀和开沟链条之间的连接强度,不易出现松动、脱落等现象,提升开沟作业的稳定性和安全性,取土刀和外链板平行设置,取土刀下部的横向板和刀座固定连接,取土刀的竖向板向外垂直伸出开沟链条的外链板,竖向板外端的内侧设有取土槽部,该取土槽部的方形底板和竖向板垂直设置,底板的两侧沿竖向板的长度方向对称设有两刀刃状侧板,刀刃状侧板的外侧面和底板的外侧面平齐,内侧面和底板之间设有夹角α,该夹角的范围是120°≤α≤135°,该夹角将取土槽形成截面呈梯形的开口状,不仅能刨土松土,还便于将土壤聚集到取土槽内。
开沟装置的开沟链条转动以拉动开沟刀在地表开出深沟,此过程中,开沟刀之间的取土刀不仅可辅助开沟刀进行开沟作业,还能通过取土槽取出土壤并斜向上顺势将土壤送入到进入口内和绞龙仓中初次粉碎的秸秆混合。
所述的取土刀包括一体成型的连接板部和弧形弯刀部,连接板部和刀座固定连接,弧形弯刀部向外伸出链条的外链板,链条两侧的取土刀相向设置;所述述的刀座设为方板状,刀座下部的两端设有圆孔甲和销轴过盈配合,刀座上部的两端设有两圆孔乙,横向板的两端设有和圆孔乙对应的圆孔丙,连接板部的两端设有和圆孔乙对应的圆孔丁,刀座和取土刀、开沟刀上的圆孔之间通过螺栓固定连接,便于拆卸维护。
所述开沟装置的开沟链条两侧的开沟刀互相交错布置,两侧的取土刀互相交错布置,交错布置使土壤不易堵死在两侧的开沟刀之间,开沟效率高、效果好;所述的取土刀两两相邻设置成为取土刀组,取土刀组和开沟刀交替固定连接在刀座上,设置更多的取土刀可增加取土量,保证土壤和秸秆的混合比例;所述开沟链条两侧的刀座上间隔设有开沟刀和取土刀,根据土壤的硬度湿度等条件选择开沟刀和取土刀的安装数量,达到最优的开沟取土效果。
所述的锥形挤出装置包括横向固定连接在壳体支架中间的锥形挤出仓和匹配连接在锥形挤出仓内的压缩绞龙,该压缩绞龙的主轴一端向外伸出锥形挤出仓的端盖,并通过轴承和端盖转动连接,主轴的伸出部套有链轮甲,锥形挤出仓的尖端同轴固定连接有成型挤出管,成型挤出管的外端设有向下弯曲的挤出输送管,压缩绞龙的主轴另一端设有共轴伸入到成型挤出管内的管材成型柱;锥形挤出仓的尾部上端设有与其连通的锥形混合仓,锥形混合仓的侧壁上端沿着侧壁的切线方向设有进料口,所述的秸秆输送管道外端和该进料口对接,锥形混合仓的顶盖中部设有喷头,壳体支架的一侧设与水箱,喷头和水箱之间设有水管连接且水管的下部连接有水泵;
经过二次粉碎的碎秸秆和土壤从秸秆输送管道进入到锥形混合仓内,同时,通过喷头对锥形混合仓喷水加湿,碎秸秆、土壤和水沿着锥形混合仓的内侧壁螺旋向下旋风混合,形成具有一定湿度的混合物料,然后向下进入到锥形挤出仓内,内部的压缩绞龙不断挤压混合物料并将其压入到成型挤出管内,并在管材成型柱的作用下形成复合管材,然后进入到挤出输送管内。
这种复合管材中的秸秆和土壤结合紧密,能够加快秸秆的腐熟速度。
依靠上述的开沟装置、叶轮、锥形挤出装置等来完成实施例一步骤二中复合管材用料的制作以及步骤三中复合管材的制作。
所述的开沟装置上还设有防止开沟时泥土四处飞溅的防护壳体,该防护壳体覆盖开沟装置的上部开沟链条,防护壳体的下部上表面两侧设有两挡板,挤出输送管的下部固定在两挡板之间,并且挤出输送管的下端口伸出开沟装置的下端。
开沟装置边开沟,挤出输送管边将挤出的复合管材送入到开出深沟内,复合管材埋入到深沟内不仅能够将秸秆直接作用到深层土壤内,增加深层土壤的有机质含量,还能作为农田地下灌溉的渗出水管使用,节约了传统灌溉设备的设备费用,灌溉成本更低,扩展了玉米秸秆还田后的用途。
所述的进土口处设有可调节密封板组件,该组件包括进土口两侧沿长度方向设置的滑槽、滑动连接在两滑槽之间的密封板、电动推杆,电动推杆的固定端和壳体支架铰接,伸缩端和密封板一端的中间铰接。
该密封板用于调整绞龙仓内的进土量,便于控制土壤和秸秆的混合比例。
所述开沟装置的下端设有掩埋装置,该装置包括水平固定连接在链轮支架下部的方形支架,该方形支架外端的支撑横杆两端对称设有两个呈V字形分布的方形板,两方形板形成的V形开口朝向开沟装置。
随着秸秆还田机的行进,两V形开口结构的方形板把土壤填回到深沟内将复合管材掩埋。
依靠上述挤出输送管、开沟装置、掩埋装置等来完成实施例一步骤四中复合管材掩埋还田的工序。
所述的方形板和支撑横杆之间设为铰接结构,支撑横杆的端部设有多个限位孔,方形板的内侧面中间铰接有调节杆,调节杆的外端设有能够和限位孔对应的圆孔,圆孔和限位孔之间设有用于固定连接的螺栓。
调节杆上的圆孔和不同的限位孔对应可带动覆土板转动,调整两覆土板形成V形开口的大小,进而调整两方形板的覆盖范围和填土效率。
所述的成型挤出管和锥形挤出仓之间听过法兰盘固定连接,法兰盘的连接方式便于拆卸成型挤出管进行更换和维修。
动力传输装置包括固定在壳体支架后端中间的减速机,该减速机上设两个互相垂直的输出轴,一个输出轴上固定套装有两个输出链轮,其中一个输出链轮通过驱动链条和上方的链轮甲连接,壳体支架上端面的一侧沿宽度方向设有传动轴甲,该传动轴甲的一端设有和锥齿轮甲啮合的锥齿轮乙,传动轴甲的另一端设有链轮乙且该链轮乙通过驱动链条和另一个输出链轮连接,另一个输出轴上同轴固定连接有传动轴乙,传动轴乙外端设有皮带轮并通过皮带和刀齿轴另一端的皮带轮连接,减速机的输入轴和动力装置连接。
所述的挤出输送管上方设有润滑管路,该管材润滑管路的主润滑管一端通过三通接头和水管连接,另一端沿着挤出输送管的中心线延伸至该挤出输送管的下端口处,主润滑管上和挤出输送管的弯管段对应的位置设有径向管,径向管的下端连接有套在弯管段中间的环形管,环形管的侧壁内侧沿径向均布有多个与其连通的注入支管,注入支管的外端连通到弯管段内;挤出输送管转弯处承受压力较大,通过环形管和若干注入支管将水箱内的水均匀注入到转弯处,在圆周方向对转弯处进行全面润滑,提升转弯处的通过性,不易发生堵塞,同时,还能避免管道内壁和复合管材之间因摩擦力过大导致复合管材产生裂纹的问题。
该一体式制管还田机的工作过程和原理是:该一体式制管还田设备进入到田间作业时,通过开沟装置在地表开出深沟,并通过开沟链条上的取土刀不断将土壤从进土口送入到绞龙仓内,刀齿轴将玉米秸秆粉碎并从秸秆抛入口送入到绞龙仓内,绞龙将一定比例的土壤和秸秆送入到二次粉碎输送装置内,二次粉碎的秸秆和土壤在叶轮作用下从秸秆输送管道沿切向进入到锥形混合内,上方喷头喷出的水和土壤、秸秆在锥形混合仓内进行旋风混合后进入到锥形挤出仓,挤出仓内部的压缩绞龙将混合物挤压进入到成型挤出管内,在管材成型柱作用下形成秸秆和土壤的复合管材,然后从秸秆输送管道排入到开沟装置开出的深沟内,并通过掩埋装置将复合管材掩埋;该装备可全自动化进行开沟、粉碎、制管作业,制出的复合管材埋入到深沟内不仅能够将秸秆直接作用到深层土壤内,增加深层土壤的有机质含量,复合管材还能作为农田地下灌溉的渗出水管使用,节约了传统灌溉设备的设备费用,灌溉成本更低,扩展了玉米秸秆还田后的用途、提升玉米秸秆的附加价值。
Claims (10)
1.一种玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法,包括玉米秸秆、土壤、水,其特征是,包括以下步骤:
步骤一、制备玉米秸秆纤维:玉米秸秆自然风干后,用粉碎装置粉碎成秸秆碎屑;
步骤二、制备制作复合管材的用料:将一定比例的土壤和秸秆碎屑放入到搅拌装置内进行搅拌混合,并不断向搅拌装置内加水增加湿度,直到形成潮湿的土壤秸秆混合物;
步骤三、制作复合管材:将潮湿的土壤秸秆混合物放入到管材挤出装置内制出复合管材,这种复合管材的侧壁会布满若干较硬的秸秆梗屑;
步骤四、复合管材掩埋还田:沿着耕田的长度方向将多根复合管材等间距铺设到耕田内并掩埋;
步骤五、地下灌溉:将灌溉水通入到复合管材内,灌溉水沿着复合管材向前流动的过程中,会不断从侧壁上梗屑处的小间隙渗出,复合管材形成一根地下渗出管,对耕田进行均匀灌溉。
2.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法,其特征是:步骤四中复合管材的掩埋采用挖沟掩埋的方式,用开沟机在地表开出深沟,将复合管材铺设到深沟内进行掩埋。
3.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法,其特征是:步骤四中复合管材的掩埋方式采用田垄式掩埋,将复合管材铺设到地表,然后将复合管材两侧的土壤覆盖到复合管材上形成田垄。
4.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法,其特征是:在步骤五中复合管材一端挖出小水坑,灌溉水排入到小水坑内中转后流入到复合管材内。
5.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法,其特征是:所述玉米秸秆自然风干至含水量为9%~15%,玉米秸秆粉碎后的长度范围为0.3cm~1.5cm。
6.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法,其特征是:步骤二中向搅拌装置加入的水中含有腐解剂和杀虫剂。
7.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法,其特征是:步骤一到步骤四
依靠一种一体式制管还田设备来实现,该一体式还田设备包括安装在壳体支架内的刀齿轴和绞龙、壳体支架一端安装的二次粉碎输送装置、壳体支架后部安装的动力传输装置,该设备还包括安装在壳体支架前端中间的开沟装置、安装在壳体上端面中间的锥形挤出装置,壳体支架的后端中间设有挂接架;
所述的刀齿轴和绞龙并排转动连接在壳体支架内,绞龙和刀齿轴的两端均套装有皮带轮,绞龙位于壳体支架的前端,绞龙的外侧设有两端和壳体支架的两端板固定连接的绞龙仓,绞龙仓的内侧上端沿其长度方向设有秸秆抛入口,刀齿轴上均匀的分布有若干破碎刀齿;
所述的二次粉碎输送装置包括固定连接在壳体支架一侧端板上的鼓风仓和粉碎仓,鼓风仓和粉碎仓上下相邻设置且两者的一侧之间设有连接通道,鼓风仓和绞龙仓连通,鼓风仓内设有和绞龙的轴同轴固定连接的叶轮,粉碎仓内转动连接有二次粉碎轴,二次粉碎轴的外端套装有皮带轮,该皮带轮和下方绞龙的皮带轮之间套有皮带,绞龙另一端的皮带轮和该端刀齿轴上的皮带轮之间套有皮带,粉碎仓上端的一侧设有物料出口,该出口处连接有秸秆输送管道;
所述的锥形挤出装置包括横向固定连接在壳体支架中间的锥形挤出仓和匹配连接在锥形挤出仓内的压缩绞龙,该压缩绞龙的主轴一端向外伸出锥形挤出仓的端盖,并通过轴承和端盖转动连接,主轴的伸出部套有链轮甲,锥形挤出仓的尖端同轴固定连接有成型挤出管,成型挤出管的外端设有向下弯曲的挤出输送管,压缩绞龙的主轴另一端设有共轴伸入到成型挤出管内的管材成型柱;锥形挤出仓的尾部上端设有与其连通的锥形混合仓,锥形混合仓的侧壁上端沿着侧壁的切线方向设有进料口,所述的秸秆输送管道外端和该进料口对接,锥形混合仓的顶盖中部设有喷头,壳体支架的一侧设有药箱,喷头和药箱之间设有水管连接且水管的下部连接有水泵;
所述壳体支架前端的中间设有进土口,该进土口的两侧对称设有两支撑板,开沟装置包括通过轮轴转动连接在链轮支架两端的主动链轮和从动链轮、主动链轮和从动链轮之间连接的开沟链条,主动链轮的轮轴两端分别通过带座轴承和两侧的支撑板转动连接,其中一侧伸出的轮轴上设有锥齿轮甲,一侧的支撑板内侧设有铰接板,该铰接板上铰接有伸缩推杆,伸缩推杆的伸缩段和链轮支架的中部铰接,将开沟装置和壳体支架连接,开沟链条位于进土口的正上方;开沟链条的销轴两端分别凸出两侧外链板的外侧面,内链板上两销轴外端的凸出部之间固定连接有刀座,开沟链条两侧的刀座上均交替固定连接有开沟刀和L形板状的取土刀,取土刀和外链板平行设置,取土刀下部的横向板和刀座固定连接,取土刀的竖向板向外垂直伸出开沟链条的外链板,竖向板外端的内侧设有取土槽部,该取土槽部的方形底板和竖向板垂直设置,底板的两侧沿竖向板的长度方向对称设有两刀刃状侧板,刀刃状侧板的外侧面和底板的外侧面平齐,内侧面和底板之间设有夹角α,该夹角的范围是120°≤α≤135°。
8.根据权利要求7所述的一种玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法,其特征是:所述开沟装置的下端设有掩埋装置,该装置包括水平固定连接在链轮支架下部的方形支架,该方形支架外端的支撑横杆两端对称设有两个呈V字形分布的方形板,两方形板形成的V形开口朝向开沟装置;所述方形板和支撑横杆之间设为铰接结构,支撑横杆的端部设有多个限位孔,方形板的内侧面中间铰接有调节杆,调节杆的外端设有能够和限位孔对应的圆孔,圆孔和限位孔之间设有用于固定连接的螺栓。
9.根据权利要求7所述的一种玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法,其特征是:所述的挤出输送管上方设有润滑管路,该管材润滑管路的主润滑管一端通过三通接头和水管连接,另一端沿着挤出输送管的中心线延伸至该挤出输送管的下端口处,主润滑管上和挤出输送管的弯管段对应的位置设有径向管,径向管的下端连接有套在弯管段中间的环形管,环形管的侧壁内侧沿径向均布有多个与其连通的注入支管,注入支管的外端连通到弯管段内。
10.根据权利要求7所述的一种玉米秸秆粉碎与土壤混合加湿挤压成复合管材用于地下灌溉的还田方法,其特征是:所述的进土口处设有可调节密封板组件,该组件包括进土口两侧沿长度方向设置的滑槽、滑动连接在两滑槽之间的密封板、电动推杆,电动推杆的固定端和壳体支架铰接,伸缩端和密封板一端的中间铰接。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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