一种通过切割秸秆实现农作物秸秆就地还田的机械设备的制作方法

本发明属于农用机械设备技术领域，涉及一种通过切割秸秆实现农作物秸秆就地还田的机械设备。

背景技术：

秸秆还田是把作为农作物副产品的秸秆直接或经过堆积腐熟后施入土壤中的一种方法。秸秆中含有大量的新鲜有机物料，在归还于农田之后，经过一段时间的腐解作用，就可以转化成有机质和速效养分，既改善土壤理化性状，也可供应一定养分。秸秆还田可促进农业节水、节成本、增产、增效，在环保和农业可持续发展受到了充分的重视。秸秆还田虽然有着上述许多的好处，但由于成本、技术的限制，秸秆还田仍存在一些问题。其中，机械切割秸秆的尺寸过大，影响秸秆还田效果是当前的主要问题。秸秆在经过切割后，纤维变得松散，整个木质结构变得不再那么稳定，与外界环境的接触面积变大，使得被切碎的秸秆更容易被微生物攻击，腐解，变成肥料。理论上来讲，被切割后的秸秆应该尽可能的小，以达到尽可能大的比表面积，从而能够使得更多的微生物附着在被切割秸秆的表面，实现腐解的效果。然而，现有的秸秆就地还田机械设备的切割原理并不能够保证农作物秸秆被切割成均匀、细小的颗粒。例如，在中国实用新型专利cn202941170u中，公开了一种以滚筒刀具作为主要切割手段的秸秆还田机械，此实用新型由于未对进料口处的秸秆喂料方向加以控制，所以不能保证切割尺寸的统一，许多秸秆无法充分腐解，在入冬之前来不及化为肥料。又例如，在中国实用新型专利cn2387700y中，公开了一种双辊秸秆还田旋耕机械，利用置于拖拉机后面的旋耕装置实现秸秆还田。然而，由于旋耕机的切割原理所限，切割后绝大多数的秸秆碎屑为细长的片状而非粉末状，可供微生物附着的比表面积仍旧很大，还田后的土壤空隙大于正常水平，跑墒现象严重，严重影响下季作物播种。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种通过切割秸秆实现农作物秸秆就地还田的机械设备，能够实现秸秆精细切割，从而提高秸秆还田后腐解效率。

本发明所采用的技术方案是，一种通过切割秸秆实现农作物秸秆就地还田的机械设备，包括收割装置，收割装置连接有切割系统，切割系统连接有负压及喷洒装置。

本发明的特点还在于，

收割装置包括支撑框架，支撑框架上沿机械的前进方向的反向依次设置有收割头、导向喂料装置、切割系统的入口。

支撑框架上的靠近机械的前进方向的前端开口，且中间设置有中部分离引导架，两侧分别设置有一边缘引导架，收割头包括在支撑框架上呈中部分离引导架左右对称设置的多个转动驱动转盘，所有转动驱动转盘均位于两个边缘引导架之间，每个转动驱动转盘上均同轴固定有收割盘，导向喂料装置为具有齿形边缘的转动装置，转动装置包括左转动装置和右转动装置，左转动装置和右转动装置在支撑框架上呈中部分离引导架对称设置，切割系统的入口位于左转动装置和右转动装置远离收割头的一侧，切割系统的入口的宽度大于左转动装置和右转动装置之间的间隙，左转动装置和右转动装置的转动方向相反，且均为向背离中部分离引导架方向转动。

位于中部分离引导架同侧的转动驱动转盘之间的支撑框架上还设置有辅助引导架，收割盘为齿型边缘，收割盘上罩有外罩。

转动驱动转盘以及转动装置的转动轴均垂直于地面，且转动装置的直径小于收割盘的直径。

切割系统包括一管状的支撑壳，支撑壳的一端连接切割系统的入口，支撑壳的一端连接负压及喷洒装置，支撑壳内沿秸秆流流向依次转动设置有第一压块轮组、第二压块轮组、切割刀具。

第一压块轮组包括呈上下设置的两个第一压块轮，第二压块轮组包括呈上下设置的两个的第二压块轮，第一压块轮的直径大于第二压块轮，两个第一压块轮的转动轴间距大于两个第二压块轮的转动轴间距，第一压块轮、第二压块轮的转动轴均平行于地面。

切割刀具包括鼓式刀具本体，鼓式刀具本体上安装的刀片，切割刀具的转动轴平行于地面。

切割系统还包括二次切割轮组，二次切割轮组包括设置在切割刀具下方的第四传动轴以及转动设置在支撑壳靠近负压及喷洒装置一端的一对二次切割轮，二次切割轮包括第一切割轮和第二切割轮，第四传动轴和第二切割轮还共同传动连接有承载带。

为负压及喷洒装置为抽吸装置。

本发明的有益效果是：

1.本发明一种通过切割秸秆实现农作物秸秆就地还田的机械设备，可实现秸秆精细切割，从而提高秸秆还田后腐解效率；

2.本发明一种通过切割秸秆实现农作物秸秆就地还田的机械设备，能保证所有的秸秆都被均匀高效的切割成毫米级的碎片，解决秸秆切割尺寸问题；

3.本发明一种通过切割秸秆实现农作物秸秆就地还田的机械设备，与传统方法相比，设备效率高，微生物附着比表面积小，可用性好。

附图说明

图1是本发明一种通过切割秸秆实现农作物秸秆就地还田的机械设备的结构示意图；

图2是本发明一种通过切割秸秆实现农作物秸秆就地还田的机械设备的收割装置的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是本发明一种通过切割秸秆实现农作物秸秆就地还田的机械设备的切割系统的结构示意图；

图5是图4的主视图。

图中，1.切割系统的入口，2.第一收割头，3.第二收割头，4.第三收割头，5.第四收割头，6.左转动装置，7.右转动装置，8.收割盘，9.转动驱动转盘，10.外罩，11.边缘引导架，12.中部分离引导架，13.辅助引导架，14.第一压块轮组，14-1.第一压块轮，15.第二压块轮组，15-1第二压块轮，16.第一传动轴，17.切割刀具，17-1.刀具本体，18.刀片，19.第二传动轴，20.承载带，21.第一切割轮，22.第二切割轮，23.碾压结构，24.第三传动轴，25.第四传动轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的一种通过切割秸秆实现农作物秸秆就地还田的机械设备，如图1所示，包括收割装置，收割装置连接有切割系统，切割系统连接有负压及喷洒装置。

收割装置包括支撑框架，支撑框架上沿机械的前进方向的反向依次设置有收割头、导向喂料装置、切割系统的入口1。

如图2、图3所示，支撑框架上的靠近机械的前进方向的前端开口，且中间设置有中部分离引导架12，两侧分别设置有一边缘引导架11，收割头包括在支撑框架上呈中部分离引导架12左右对称设置的多个转动驱动转盘9，所有转动驱动转盘9均位于两个边缘引导架11之间，每个转动驱动转盘9上均同轴固定有收割盘8，导向喂料装置为具有齿形边缘的转动装置，转动装置包括左转动装置6和右转动装置7，左转动装置6和右转动装置7在支撑框架上呈中部分离引导架12对称设置，切割系统的入口1位于左转动装置6和右转动装置7远离收割头的一侧，切割系统的入口1的宽度大于左转动装置6和右转动装置7之间的间隙，左转动装置6和右转动装置7的转动方向相反，且均为向背离中部分离引导架12方向转动。

位于中部分离引导架12同侧的转动驱动转盘9之间的支撑框架上还设置有辅助引导架13，收割盘8为齿型边缘，收割盘8上罩有外罩10。

转动驱动转盘9以及转动装置的转动轴均垂直于地面，且转动装置的直径小于收割盘的直径。

如图4、图5所示，切割系统包括一管状的支撑壳，支撑壳的一端连接切割系统的入口1，支撑壳的一端连接负压及喷洒装置，支撑壳内沿秸秆流流向依次转动设置有第一压块轮组14、第二压块轮组15、切割刀具17。

第一压块轮组14包括呈上下设置的两个第一压块轮14-1，第二压块轮组15包括呈上下设置的两个的第二压块轮15-1，第一压块轮14-1的直径大于第二压块轮15-1，两个第一压块轮14-1的转动轴间距大于两个第二压块轮15-1的转动轴间距，第一压块轮14-1、第二压块轮15-1的转动轴均平行于地面。

切割刀具17包括鼓式刀具本体17-1，鼓式刀具本体17-1上安装的刀片18，切割刀具17的转动轴平行于地面。

切割系统还包括二次切割轮组，二次切割轮组包括设置在切割刀具17下方的第四传动轴25以及转动设置在支撑壳靠近负压及喷洒装置一端的一对二次切割轮，二次切割轮包括第一切割轮21和第二切割轮22，第四传动轴25和第二切割轮22还共同传动连接有承载带20。

为负压及喷洒装置为抽吸装置。

本发明一种通过切割秸秆实现农作物秸秆就地还田的机械设备的工作原理为：当机械沿着图2中箭头f方向前进时，第一收割头2、第二收割头3、第三收割头4、第四收割头5上的齿型边缘收割盘8会把农作物秸秆切断并卷入后方，并由导向喂料装置的左转动装置6、右转动装置7将农作物秸秆送入切割系统。每个转动驱动转盘9，置于盘式收割装置的下部，由所依附的拖拉机或农用动力机械提供动力；并且包括一个具有齿型边缘的收割盘8，以及外罩10组成。每个前部盘式收割装置都沿着盘的中轴旋转。收割过程中，边缘引导架11用于确定单次收割的作业宽度以及分离边缘位置的秸秆，并将秸秆卷入收割盘中，中部分离引导架12以及辅助引导架13均用于将农作物秸秆引导至前部盘式收割头中。左转动装置6、右转动装置7为两组具有齿形边缘的转动装置，直径小于收割盘8，均以垂直地面方向为转动轴，并且转动方向相反。当秸秆流来到左转动装置6、右转动装置7前方时，左转动装置6、右转动装置7的转动会统一秸秆流的前进方向，使得所有的秸秆都以垂直于切割系统入口1的方向前进，图3箭头f′方向，成为方向一致的块状秸秆流，秸秆流经切割系统入口1进入切割系统内部结构，整个系统被放置在一个管状的封闭空间内部，并悬挂于拖拉机或类似牵引车辆的外部，其动力来源为拖拉机或类似牵引车辆的发动机，秸秆在经过第一压块轮14、第二压轮块15后，被压成较为致密的、利于切割的块状秸秆流，如图5所示，鼓式刀具将秸秆切割后，粗片沿承载带20的表面前进，再通过二次切割轮后被负压装置吸出，完成农作物秸秆还田作业，第一压块轮14、第二压轮块15的转动轴均连接有第一传动轴16，第一传动轴16连接动力装置。

如图4所述，切割刀具17的转动轴固定连接有第二传动轴19，第二传动轴19连接动力装置，刀片18在实际当中，可根据需求调整刀片数目，当秸秆流前进速度以及鼓式刀具转动速度一定时，刀片数目越多，切割尺寸越为精细，承载带20为橡胶或类似材质的承载带，被鼓式刀具切割后的秸秆粗片掉落在承载带20上，并被给予一定的动能，因此，秸秆粗片将会沿着承载带20的表面向二次切割轮前进。

二次切割轮表面有凹凸不平的碾压结构23，第一切割轮21和第二切割轮22之间有一定间隙，二次切割轮的第一切割轮21和第二切割轮22的转动轴均固定连接第三传动轴24，第三传动轴24连接动力装置，二次切割轮通过其表面的碾压结构23可以实现对于秸秆粗片的进一步碾压切割，以达到预期的切割目标。第一切割轮21和第二切割轮22的转动轴间距为可调节的，通过调节其间距可以控制秸秆的最终切割尺寸。完成切割的秸秆碎片从二次切割轮后方出去后进入负压及喷洒装置。

负压及喷洒装置是一条具有负压及喷洒作用的管道型装置，连接于切割装置之后，该装置应被悬挂于该拖拉机或类似牵引车辆的外部，具体来讲，其喷洒出口应置于拖拉机或类似牵引车辆的后上方，以获得较好的播撒效果，该装置用叶片等涡轮装置在管内形成负压，像吸尘器一样把秸秆碎片从切割装置中吸出，并喷洒在还田作业的土地中，其动力来源应为拖拉机或类似牵引车辆的供电装置。

本发明的切割大小跟秸秆的输入速度和鼓式刀具的转动速度相关，当输入速度慢，鼓式刀具转速高时，则可以获得相对精细的切割尺寸，假设秸秆流的输入速度与秸秆还田机械的行走速度相同＝15公里/小时＝4米/秒，鼓式刀具旋转速度为720转/分钟＝12转/秒，在鼓式刀具安装10个刀片的情况下，则切割尺寸可以达到：4m/s÷12r/s÷10刀r＝3.3mm，由此可见，在假设的工况下，农作物秸秆可以在一次切割时达到3.3毫米的切割精度，远远小于并优于国内市面上任何一种秸秆还田的机械可达到的切割尺寸。假设四个收割轮盘的总宽度为2米，则一亩地的理论作业时间为：667m²÷4m/s÷2m＝83.4s，即一分半钟即可完成一亩地的秸秆还田作业。考虑到机械的转弯及其他无效作业时间，一亩地可以在2-3分钟以内完成秸秆还田，如果加快刀鼓的转动速度，或者在鼓式刀具上安装数量更多的刀片，在保证切割尺寸依旧在毫米级的前提下，车辆的前进速度可以进一步提高，极大地增加了秸秆还田的工作效率。

由于此步切割是在一个管道型的切割系统内部，为保证切割后的秸秆碎片不会四处飞溅，影响切割，鼓式刀具上的刀片可以更优选的采用v字型的安装方式。v字型刀片可以对切割后的秸秆碎片起到一定的聚拢作用，使他们沿着管道的方向继续前进，进入二次切割的齿轮组。

二次切割的轮组是两个间距可调的切割轮，它有两个主要的作用。第一，这对切割轮组在转动时，可以带动秸秆碎片继续往下游前进，防止秸秆碎片拥堵；第二，通过两切割轮组的秸秆碎片受到齿面摩擦所形成的剪力，被进一步的研磨，起到二次切割的作用。同时，若更优选的使该切割轮组的转速一快一慢，则秸秆粗片在轮间的停留时间更长，可进一步提高切割效率。