木薯茎秆割取还田一体机
阅读说明：本技术 木薯茎秆割取还田一体机 (Cassava stem cutting and returning all-in-one machine ) 是由 孙海彦 安婷婷 段会敏 邓干然 李国杰 于 2021-01-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种木薯茎秆割取还田一体机,包括机架、收割装置、粉碎装置、混合装置和还田散布装置；收割装置包括收割台和传送装置,粉碎装置包括粉碎箱,粉碎箱设置有粉碎机构、送料管和喂料口,喂料口处设置挤压滚辊,混合装置包括混合筒和菌液罐,混合筒设置螺旋状传料棱和喷淋管,后封板设置出料口,还田散布装置包括气泵和散布板,散布板设计为上翘弯弧状结构,散布板上设置导流棱。本发明通过收割装置、粉碎装置、混合装置和还田散布装置对木薯茎秆进行收割、粉碎、与菌液混合之后再进行散布还田,可以使木薯秆快速腐烂,有效降低土壤容重,增加土壤孔隙度,改善土壤的物理性状。(The invention discloses a cassava stem cutting and returning integrated machine, which comprises a rack, a harvesting device, a crushing device, a mixing device and a returning and spreading device, wherein the harvesting device is arranged on the rack; the harvesting device comprises a harvesting table and a conveying device, the crushing device comprises a crushing box, the crushing box is provided with a crushing mechanism, a feeding pipe and a feeding port, the feeding port is provided with an extrusion roller, the mixing device comprises a mixing barrel and a bacteria liquid tank, the mixing barrel is provided with a spiral material conveying ridge and a spraying pipe, a rear sealing plate is provided with a discharging port, the returning scattering device comprises an air pump and a scattering plate, the scattering plate is designed into an upwarping arc-shaped structure, and a flow guide ridge is arranged on the scattering plate. According to the invention, cassava stalks are harvested, crushed and mixed with the bacterial liquid by the harvesting device, the crushing device, the mixing device and the returning-to-field spreading device, and then spread and returned to the field, so that the cassava stalks can be quickly rotted, the soil volume weight is effectively reduced, the soil porosity is increased, and the physical properties of the soil are improved.)
技术领域
本发明属于农业机械领域，涉及一种茎秆粉碎还田装置，具体涉及一种在田间直接割取木薯茎秆经过粉碎、与菌液和基质混合后散布还田的一体机。
背景技术
木薯(Manihotesculenta)是全球三大薯类作物之一，广泛栽培于热带、亚热带地区，也是食品、化工、医药和生物能源等领域的重要原料。2019年全球木薯种植面积为2436.21万公顷。木薯茎秆是木薯生产过程中的副产物，产量是木薯块根的70-80％。大规模的木薯种植必然产生大量木薯茎秆，除了约10％用于保种外，其它的茎秆均采用还田方式处理。
目前，木薯茎秆还田处理方法主要有2种：(1)直接在田头田埂堆积焚烧，这种方法需要将木薯茎秆移出木薯地并进行堆积，耗费大量的人力，在现今劳动力成本日益增加的形势下，这种作业方式将大幅度增加木薯的生产成本。此外，焚烧不但污染环境，还浪费了木薯茎秆的潜在利用价值。(2)直接粉碎还田。该方法虽然可以解决木薯秸秆焚烧引起的环境污染问题，但茎秆腐熟分解速度极慢，甚至在一个耕种周期内都不能完全分解，养分难以重新回到田里，同时未分解的木薯茎秆也会影响后续的机械作业。
研究发现，在粉碎的木薯茎秆中加入合适的微生物菌剂，并以木薯渣(木薯加工过程的废弃物)作为菌剂扩培基质，可以加快木薯茎秆腐熟分解的速度，腐熟周期仅为自然腐熟分解周期的一半。在木薯茎秆粉碎还田过程中以微生物菌剂作为助剂不仅可以解决直接粉碎自然腐熟还田的腐熟分解速度慢的问题，又可以解决木薯秸秆焚烧引起的环境污染问题，还可以大幅度提高木薯茎秆的利用率，对茎秆粉碎还田的普及和推广应用具有很好的推动作用。现有的木薯收获机将木薯收获和茎秆集为一体，有效提高作业效率，但其茎秆还田过程只是把木薯茎秆粉碎后直接还田，不但粉碎效果差，粉碎度小，影响后续的腐熟分解周期，而且茎秆没有实现散布还田，其养分难以以分布的方式回到田里，无法满足作物茎秆还田的实际需求。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供了一种木薯茎秆割取还田一体机，本发明通过收割装置、粉碎装置、混合装置和还田散布装置对木薯茎秆进行收割、粉碎、与菌液和木薯渣混合之后再进行散布还田，解决了现有木薯茎秆直接还田的处理方式所存在的自然分解速度慢、且分解不完全造成的还田效果差等问题。
本发明的技术方案为：
一种木薯茎秆割取还田一体机，包括带有行走轮的机架以及由前至后依次设置在机架上的收割装置、粉碎装置、混合装置和还田散布装置；
所述收割装置包括收割台以及设置在收割台后端且向上倾斜的传送装置，收割台前端设置有W型导引板，导引板的后端开设数个收集孔，在收集孔上设置有盘式割刀，导引板可导引木薯茎秆收拢到不同的收集孔中，盘式割刀再将收拢的木薯茎秆割断，传送装置再将收割的木薯茎秆传送至粉碎装置；
所述粉碎装置包括设置在传送装置另一端的粉碎箱，粉碎箱前端设置有喂料口，喂料口处设置有挤压滚辊，利用挤压滚辊先将粗壮的茎秆进行挤压压碎，有利于后续粉碎得更彻底，粉碎箱内设置有粉碎机构，经挤压压碎的茎秆碎块被送入粉碎箱后，在粉碎机构的作用下进一步粉碎成碎料，粉碎箱下端设置有送料管，碎料通过送料管送入混合装置；
所述混合装置包括能原位转动的混合筒、用于装载菌液的菌液罐，所述混合筒的内壁上设置螺旋状传料棱，在混合筒的下方设置有支撑座，支撑座上部设计为半圆形弧面结构，在弧面上设置有滚珠，混合筒设置于半圆形弧面上且能原位转动，在混合筒的前后两端分别活动设置有前封板、后封板，用于封住混合筒的两端，当混合筒转动时前封板、后封板不随混合筒转动，前封板上设置有与粉碎箱的送料管连接的进料口，粉碎箱粉碎的茎秆碎料经送料管、前封板输送到混合筒内，前封板和后封板之间设置有喷淋管，喷淋管位于混合筒内部且通过管道与菌液罐连接，菌液罐内的菌液通过管道输送到喷淋管，再由喷淋管喷洒到混合筒内，混合筒的后封板设置有出料口，混合筒转动使其内部的茎秆碎料翻滚与喷淋管喷洒的菌液混合均匀，同时在混合筒内壁的螺旋状传料棱的作用下传送至后封板处，由出料口出料。
所述还田散布装置包括设置在出料口下方的散布板和设置在出料口上方的气泵，气泵的出气口向下朝向出料口，所述散布板设计为上翘弯弧状结构，在散布板上表面设置有不同流向的导流棱，从出料口排出的物料在气泵的吹动下沿着散布板的上翘弯弧状表面以向上抛出的方式抛料，同时在导流棱导流作用下抛向不同方向，以达到将物料均匀地散布至田里的目的。
本发明所设计的木薯茎秆割取还田一体机设置于拖拉机的侧面，机架受牵引力向前运动，相关装置(收割装置、粉碎装置、混合装置和还田散布装置)由动力源通过传动机构驱动运转，动力源可以是拖拉机的发动机，也可以是另外设置的单独发动机，如额外设置的电动机等。本发明的动力源以及传动机构均属于机械领域尤其是农机领域的常规技术，在这里就不一一论述。
进一步地，所述收割台设计为两端上翘、中间水平的U型板状结构，盘式割刀安装于中间部位，保证盘式割刀的切割效果，且能够对盘式割刀起保护作用。
进一步地，所述盘式割刀包括刀盘和设置在刀盘上的残月形刀片；在收割时，有利于进一步将木薯茎秆向收集孔收集并切断。
进一步地，所述挤压滚辊包括上滚辊和下滚辊，上滚辊和下滚辊分别通过传动机构与动力源连接；工作时，上滚辊与下滚辊做相向旋转运动，木薯茎秆被上滚辊与下滚辊挤压成碎块，并向前拉拽，使压碎的木薯茎秆碎块落入粉碎箱内。
进一步地，所述喂料口上设置有分别与上滚辊和下滚辊表面相切的刮片；刮片可将粘贴在上滚辊和下滚辊的碎块刮落。
进一步地，所述粉碎机构包括纵向设置在粉碎箱内的刀轴和设置在刀轴上的粉碎刀，刀轴一端通过传动机构与动力源连接，粉碎刀下方设置有过滤板；使用时，旋转的粉碎刀将被压碎的木薯茎秆碎块进一步粉碎成碎料，过滤板可将未切碎的碎块留在过滤板上方继续进行切割粉碎，碎料漏过过滤板落在粉碎箱箱底。
进一步地，所述粉碎箱上设置有漏斗状的投料口，用于投放木薯渣等木薯加工废弃物，为微生物菌剂提供扩培基质。
进一步地，所述散布板的两侧设置有挡板，可以保证物料向后散布。
本发明的有益效果：
1、本发明通过收割装置、粉碎装置、混合装置和还田散布装置对木薯茎秆进行收割、粉碎、与菌液混合之后再进行散布还田，可以使木薯秆快速腐烂，有效降低土壤容重，增加土壤孔隙度，改善土壤的物理性状，还可以提高土壤脲酶和过氧化氢酶活性,增加土壤碱解氮、速效钾、速效磷等速效养分含量，同时有效地节约劳动力和解决木薯秆占用田地的问题。
2、本发明的盘式割刀上的残月形刀片，在收割时能够进一步将木薯秆向收集孔收集并切断。
3、本发明的粉碎装置的喂料口处设置有相向旋转的上滚辊和下滚辊，上滚辊和下滚辊可将坚硬木薯茎秆挤压成碎块，并向前拉拽，使压碎的木薯茎秆碎块落入粉碎箱内；对木薯茎秆进行压碎处理，有利于粉碎机构更好地粉碎成碎料，同时也避免坚硬的茎秆直接进入粉碎机构，对粉碎机构造成损坏。
4、本发明的混合装置通过设置在混合筒内部的喷淋管使菌液能够通过喷淋管均匀地喷洒到混合筒内，再通过转动设置有螺旋状传料棱的混合筒使其内部的茎秆碎料翻滚与喷淋管喷洒的菌液混合更加均匀，同时在混合筒内壁的螺旋状传料棱的作用下传送至后封板处，由出料口出料。
5、本发明的还田散布装置通过气泵和设计为上翘弯弧状结构、且设置有导流棱的散布板，使物料在气泵的吹动下沿着上翘弯弧状表面以向上抛出的同时在导流棱导流作用下抛向不同方向，以达到将物料均匀地散布至田里的目的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的收割台的俯视结构示意图；
图3为本发明的混合装置的结构示意图；
图4为本发明的散布板的俯视结构示意图。
图中：1、机架；2、行走轮；3、收割台；4、盘式割刀；5、传送装置；6、下滚辊；7、上滚辊；8、刮片；9、粉碎箱；10、投料口；11、刀轴；12、粉碎刀；13、过滤板；14、送料管；15、管道；16、混合筒；17、传料棱；18、气泵；19、散布板；20、收集孔；21、导引板；22、刀盘；23、残月形刀片；24、支撑座；25、前封板；26、喷淋管；27、后封板；28、出料口；29、挡板；30、导流棱。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1、2、3、4所示，本发明所提供的一种木薯茎秆割取还田一体机，包括带有行走轮2的机架1以及由前至后依次设置在机架1上的收割装置、粉碎装置、混合装置和还田散布装置。收割装置包括收割台3以及设置在收割台3后端且向上倾斜的传送装置5，传送装置采用传送带设计，收割台3前端设置有W型导引板21，导引板21用于导引木薯茎秆收拢到对应的收集孔20中；收割台3设计为两端上翘、中间水平的U型板状结构，不仅能避免导引板21在前行时扎到土壤里，还能够对盘式割刀4起保护作用；导引板21的后端开设数个收集孔20(每个收集孔都对应于W型导引板上一个V型导引口)，在收集孔20上设置有盘式割刀4，盘式割刀4安装于收割台3的中间水平部位，保证盘式割刀4的切割效果；盘式割刀4包括刀盘22和设置在刀盘22上的残月形刀片23，残月形刀片23能够进一步将木薯茎秆向收集孔20收集并切断。粉碎装置包括设置在传送装置5另一端的粉碎箱9，粉碎箱9上设置有漏斗状的投料口10，用于投放木薯皮等木薯加工废弃物；粉碎箱9前端设置有喂料口，喂料口处设置有挤压滚辊，挤压滚辊包括上滚辊7和下滚辊6，上滚辊7和下滚辊6分别通过传动机构与动力源连接，利用上滚辊7和下滚辊6先将粗壮的木薯茎秆进行挤压压碎，有利于粉碎刀12将木薯茎秆粉碎得更加彻底；喂料口上设置有分别与上滚辊7和下滚辊6表面相切的刮片8，用于将粘贴在上滚辊7和下滚辊6的碎块刮落；粉碎箱9内设置有粉碎机构，粉碎机构包括纵向设置在粉碎箱9内的刀轴11和设置在刀轴11上的粉碎刀12，刀轴11一端通过传动机构与动力源连接，旋转的粉碎刀12将被压碎的木薯茎秆碎块进一步粉碎成碎料，粉碎刀12下方设置有过滤板13，过滤板13可将未切碎的碎块留在过滤板13上方继续进行切割粉碎，而切碎的碎料漏过过滤板13落在粉碎箱9箱底；粉碎箱9下端设置有送料管14，碎料通过送料管14送入混合装置。混合装置包括能原位转动的混合筒16、用于装载菌液的菌液罐，混合筒16的内壁上设置螺旋状传料棱17，在混合筒16的下方设置有支撑座24，支撑座24上部设计为半圆形弧面结构，在弧面上设置有滚珠，混合筒16设置于半圆形弧面上，混合筒16通过传动机构(如皮带传动)与动力源连接，动力源通过传动机构驱动混合筒16原位转动；在混合筒16的前后两端分别活动设置有前封板25、后封板27，用于封住混合筒16的两端，前封板25和后封板27通过设置在机架1上的安装架固定在混合筒16的两端，前封板25和后封板27均通过滚珠与混合筒16的两端活动连接，当混合筒16转动时前封板25、后封板27不随混合筒16转动，前封板25上设置有与粉碎箱9的送料管14连接的进料口，粉碎箱9粉碎的茎秆碎料经送料管14、前封板25输送到混合筒16内；前封板25和后封板27之间设置有喷淋管26，喷淋管26位于混合筒16内部且通过管道15与菌液罐连接，菌液罐内的菌液通过管道15输送到喷淋管26，再由喷淋管26喷洒到混合筒16内，混合筒16的后封板27设置有出料口28，混合筒16转动使其内部的茎秆碎料翻滚与喷淋管26喷洒的菌液混合均匀，同时在混合筒16内壁的螺旋状传料棱17的作用下传送至后封板27处，由出料口28出料。还田散布装置包括设置在出料口28下方的散布板19和设置在出料口28上方的气泵18，气泵18通过安装架固定在出料口28上方，气泵18的出气口向下朝向出料口28，散布板19设计为上翘弯弧状结构，在散布板19上表面设置有不同流向的导流棱30，散布板19的两侧设置有挡板29，可以保证物料向后散布，从出料口28排出的物料在气泵18的吹动下沿着散布板19的上翘弯弧状表面以向上抛出的方式抛料，同时在导流棱30导流作用下抛向不同方向，以达到将物料均匀地散布至田里的目的。
本发明的工作原理如下：
工作时，在拖拉机牵引力作用下，机架1向前运动，收割台3前端的W型导引板21导引木薯茎秆收拢到对应的收集孔20中，盘式割刀4上的残月形刀片23进一步将木薯茎秆向收集孔20收集并切断，传送装置5再将收割的木薯茎秆传送至上滚辊7与下滚辊6之间，上滚辊7和下滚辊6将粗壮的茎秆进行挤压成碎块，并向前拉拽收割的木薯茎秆，茎秆碎块进入粉碎箱9，同时刮片8将粘贴在上滚辊7和下滚辊6的碎块刮落。碎块进入粉碎箱9时，木薯皮等木薯加工废弃物可通过投料口10进入粉碎箱9，旋转的粉碎刀12将木薯皮等木薯加工废弃物和被压碎的木薯茎秆碎块进一步粉碎成碎料，碎料漏过过滤板13落在粉碎箱9箱底，而未切碎的废弃物和碎块留在过滤板13上方继续进行切割粉碎，粉碎箱9箱底的碎料通过送料管14送入混合筒。碎料送入混合筒16后，菌液罐内的菌液(预先配置好并置入菌液罐内的枯草芽孢杆菌【Bacillussubtilis】)通过管道15输送到喷淋管26，再由喷淋管26喷洒到混合筒16内，与此同时混合筒16在动力源的驱动下原位转动使其内部的茎秆碎料翻滚与喷淋管26喷洒的菌液混合均匀，同时在混合筒16内壁的螺旋状传料棱17的作用下传送至出料口28出料。从出料口28排出的物料在气泵18的吹动下沿着散布板19的上翘弯弧状表面以向上抛出的方式抛料，同时在导流棱30导流作用下抛向不同方向，以达到将物料均匀地散布至田里的目的。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。
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