作物收获与秸秆汽爆膨化处理还田一体机论文和设计-郑桂萍

全文摘要

本实用新型涉及一种作物收获与秸秆汽爆膨化处理还田一体机，包括收获机和膨化裂解装置，所述的膨化裂解装置安装在收获机的后端。本实用新型通过独特的设计，有效的将膨化装置与收获机相结合，在作物收割时一并对田间的秸秆进行处理，同时将膨化装置进行进一步改进，不仅仅是将秸秆膨化裂解，有利于秸秆直接还田，同时处理量大，连续喂入不会出现堆积堵塞的问题，抛洒速度也能跟得上田间行走，便于大面积推广应用。

主设计要求

1.一种作物收获与秸秆汽爆膨化处理还田一体机，包括收获机和膨化裂解装置，所述的膨化裂解装置安装在收获机的后端，其特征在于：所述的收获机包括切割器（1）、分禾器（2）、拨禾轮（3）、拖拉机（4）、夹持链（5）、排杂风扇（6）、滚筒（7）、减速器（8）、谷粒螺旋（9）、粉碎装置（10），膨化裂解装置包括动力系统、液压传动系统、供水系统、膨化前喂入部分、膨化裂解部分，收获机中的粉碎装置（10）连接膨化裂解装置中的膨化前喂入部分。

设计方案

2.根据权利要求1所述的作物收获与秸秆汽爆膨化处理还田一体机，其特征在于：所述的膨化前喂入装置包括搅拌液压马达（11）、搅拌锤（13）、搅拌轴（14）、送料液压马达（12）、送料螺旋（15）、送料螺旋轴（26）、送料螺旋安装轴承座（27）、水箱（19）和水箱管（17），搅拌液压马达（11）上装有电磁换向阀，搅拌锤（13）焊接在搅拌轴（14）上，搅拌液压马达（11）与搅拌轴（14）连接，搅拌轴（14）与水箱管（17）相连，搅拌轴（14）内开有出水口，水箱管（17）与水箱（19）连接，送料螺旋（15）焊接在送料螺旋轴（26）上，送料螺旋（15）与送料液压马达（12）相连，并固定在送料螺旋安装轴承座（27）上；所述的膨化装置包括膨化挤压螺旋轴（16）、膨化裂解腔（20）、膨化挤压螺旋驱动马达（25）、出料口（22），膨化裂解腔（20）内设有膨化挤压螺旋轴（16），膨化挤压螺旋轴（16）与膨化挤压螺旋驱动马达（25）连接，膨化裂解腔（20）侧壁连通膨化前喂入装置，膨化裂解腔（20）一端为出料口（22）。

3.根据权利要求2所述的作物收获与秸秆汽爆膨化处理还田一体机，其特征在于：所述的膨化前喂入装置和膨化装置分别为三个。

4.根据权利要求2所述的作物收获与秸秆汽爆膨化处理还田一体机，其特征在于：所述的膨化裂解腔（20）的出料口（22）处装有出料阀门（23）。

5.根据权利要求4所述的作物收获与秸秆汽爆膨化处理还田一体机，其特征在于：所述的三个膨化前喂入装置中的三个电磁换向阀的开启顺序为1-2-3-1-2-3，三个膨化装置上的出料阀门（23）的开启时间间隔为1-2s。

6.根据权利要求2所述的作物收获与秸秆汽爆膨化处理还田一体机，其特征在于：所述的水箱管（17）上装有水阀（18），水箱（19）装在水箱安装架（21）上。

7.根据权利要求2所述的作物收获与秸秆汽爆膨化处理还田一体机，其特征在于：所述的膨化装置安装在固定座（24）上。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于农用机械领域，涉及一种作物收获与秸秆汽爆膨化处理还田一体机。

背景技术

党的十九大报告提出，加快推进农业农村现代化。习近平同志一直高度重视农业现代化，指出“要坚定不移加快转变农业发展方式，尽快转到数量质量效益并重、注重提高竞争力、注重农业技术创新、注重可持续的集约发展上来，走产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的现代农业发展道路。”早在1959年，毛泽东主席就提出“农业的根本出路在于机械化”。可以说现代农业是以农业机械化、智能化为物质技术基础的农业，推进农业机械化、智能化是农业现代化建设的必由之路。

我国是农业大国，作物秸秆量巨大，据统计每年生产秸秆有9亿吨。近年来，我国农业农村部为了更加有效的利用农作物的秸秆，在全国各地大力推行秸秆还田技术。因此，无论从环境保护还是现代农业可持续发展的要求，作物秸秆还田势在必行，其一是为了防止秸秆焚烧而保护环境，其二是秸秆还田培肥土壤，其三是是减少资源浪费，更为重要的是作物秸秆还田是农业可持续发展的必由之路。关于秸秆还田的方式，一是将秸秆移出田间发酵后再还田，二是收获时秸秆直接还田。国内外实践证明秸秆移出田间发酵后返田效果好，主要是秸秆腐解后还田不影响当季作物生长、能减少病虫草的菌源和草籽，但人工用量大、成本过高，在我国不可能大面积推广应用。而收获时秸秆直接还田带来的主要问题有：1.影响整地出苗质量，由于秸秆混合在土壤中影响旱田作物的整地质量、播种出苗质量和水田插秧质量；2. 影响后茬作物生长，由于秸秆腐烂过程中产生的有毒有害气体多、还原性物质多，影响根系吸收和作物生长；3.病虫草害日益加重，近年来在黑龙江省仅水稻纹枯病、玉米大斑病就呈逐年加重的趋势，这均与秸秆直接还田密切相关；4.水田捞稻茬工作量大，因秸秆粉碎直接还田水整地后很多秸秆段漂浮于水面，影响后续插秧作业和秧苗生长，故农户要拿出大量的人工去捞稻茬，捞根茬不但费工费时增加成本，还不利于培肥土壤。秸秆经摩擦挤压加热或汽爆膨化裂解处理具有将粉碎秸秆摩擦挤压加热及膨化裂解的功能，且摩擦挤压升温可达120～150℃左右的高温，消灭了秸秆携带的传染性病原菌、病毒和寄生虫卵。然而，目前使用的秸秆膨化机均为利用秸秆加工动物的膨化饲料，存在着如下的缺点和不足：1.只在室内固定位置工作，无法解决在田间秸秆直接还田的问题；2.秸秆膨化饲料只有极少量需求，大量的秸秆直接还田带来了上述的一系列问题；3.无自走式秸秆汽爆膨化机械，无法解决在田间直接膨化秸秆还田的问题；4.秸秆直接膨化裂解率低的问题。

当前，农用的收获机可以将作物植株整棵处理，果实颗粒脱出，秸秆粉碎后直接抛洒田间。由于秸秆直接还田有诸多弊病，因此，将收获机和秸秆膨化装置联合应用可以实现秸秆直接还田。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种作物收获与秸秆汽爆膨化处理还田一体机，克服目前农用的收获机可以将作物植株整棵处理，果实颗粒脱出，秸秆粉碎后直接抛洒田间，秸秆直接抛洒利用度不高的问题。

本实用新型通过以下技术方案来实现：一种作物收获与秸秆汽爆膨化处理还田一体机，包括收获机和膨化裂解装置，所述的膨化裂解装置安装在收获机的后端。

进一步的，所述的收获机包括切割器、分禾器、拨禾轮、拖拉机、夹持链、排杂风扇、滚筒、减速器、谷粒螺旋、粉碎装置，膨化裂解装置包括动力系统、液压传动系统、供水系统、膨化前喂入部分、膨化裂解部分，收获机中的粉碎装置连接膨化裂解装置中的膨化前喂入部分。

进一步的，所述的膨化前喂入装置包括搅拌液压马达、搅拌锤、搅拌轴、送料液压马达、送料螺旋、送料螺旋轴、送料螺旋安装轴承座、水箱和水箱管，搅拌液压马达上装有电磁换向阀，搅拌锤焊接在搅拌轴上，搅拌液压马达与搅拌轴连接，搅拌轴与水箱管相连，搅拌轴内开有出水口，水箱管与水箱连接，送料螺旋焊接在送料螺旋轴上，送料螺旋与送料液压马达相连，并固定在送料螺旋安装轴承座上；所述的膨化装置包括膨化挤压螺旋轴、膨化裂解腔、膨化挤压螺旋驱动马达、出料口，膨化裂解腔内设有膨化挤压螺旋轴，膨化挤压螺旋轴与膨化挤压螺旋驱动马达连接，膨化裂解腔侧壁连通膨化前喂入装置，膨化裂解腔一端为出料口。

进一步的，所述的膨化前喂入装置和膨化装置分别为三个。

进一步的，所述的膨化裂解腔的出料口处装有出料阀门。

进一步的，所述的三个膨化前喂入装置中的三个电磁换向阀的开启顺序为1-2-3-1-2-3，三个膨化装置上的出料阀门的开启时间间隔为1-2s。

进一步的，所述的水箱管上装有水阀，水箱装在水箱安装架上。

进一步的，所述的膨化装置安装在固定座上。

采用上述技术方案的积极效果：

（1）在田间直接将秸秆进行了处理，该机械在田间边收获边连续完成稻麦、玉米等作物的脱粒、分离、清选、秸秆粉碎、喂入、输送加湿、挤压升温、膨化裂解、田间抛洒等作业，省时省力、经济适用、可以在作物收获后秸秆得到处理直接还田，消灭了秸秆携带的传染性病原菌、病毒和寄生虫卵，解决了目前秸秆直接抛洒还田带来的病虫害日益加重的重大问题；

（2）改善秸秆的理化性状和营养成分，膨化裂解后秸秆呈蓬松、柔软的絮状，更利于被微生物分解，为提高秸秆的利用率和加速秸秆在田间的分解创造了条件；

（3）秸秆膨化裂解过程产生一些气体和液体物质，减少了田间发酵产生有毒有害物质对根系生长的影响；

（4）秸秆膨化后呈蓬松、柔软的絮状，很易混入土壤成为一体，不影响整地、播种和出苗质量；

（5）采用作物收获与秸秆汽爆膨化处理还田一体机，行走速度可控，转弯半径小且灵活，适宜平原和丘陵山区作物的收获、秸秆的粉碎和膨化裂解还田；

（6）本实用新型通过独特的设计，有效的将膨化装置与收获机相结合，在作物收割时一并对田间的秸秆进行处理，同时将膨化装置进行进一步改进，不仅仅是将秸秆膨化裂解，有利于秸秆直接还田，同时处理量大，连续喂入不会出现堆积堵塞的问题，抛洒速度也能跟得上田间行走，便于大面积推广应用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的说明，但不应理解为对本实用新型的限制：

图1是本实用新型的结构示意图，如图所示，一种作物收获与秸秆汽爆膨化处理还田一体机，包括收获机和膨化裂解装置，所述的膨化裂解装置安装在收获机的后端。

所述的收获机包括切割器1、分禾器2、拨禾轮3、拖拉机4、夹持链5、排杂风扇6、滚筒7、减速器8、谷粒螺旋9、粉碎装置10，膨化裂解装置包括动力系统、液压传动系统、供水系统、膨化前喂入部分、膨化裂解部分，收获机中的粉碎装置10连接膨化裂解装置中的膨化前喂入部分。动力源包括液压泵28、柴油机29，液压泵28与柴油机29连接，并固定在拖拉机4后面。膨化裂解装置由液压泵28和柴油机29提供动力。

所述的膨化前喂入装置包括搅拌液压马达11、搅拌锤13、搅拌轴14、送料液压马达12、送料螺旋15、送料螺旋轴26、送料螺旋安装轴承座27、水箱19和水箱管17，搅拌液压马达11上装有电磁换向阀，搅拌锤13焊接在搅拌轴14上，搅拌液压马达11与搅拌轴14连接，搅拌轴14与水箱管17相连，搅拌轴14内开有出水口，水箱管17与水箱19连接，送料螺旋15焊接在送料螺旋轴26上，送料螺旋15与送料液压马达12相连，并固定在送料螺旋安装轴承座27上。粉碎后的秸秆在膨化前喂入装置内实现搅拌和掺水。所述的膨化装置或为单螺杆挤压膨化或为双螺杆挤压膨化，包括膨化挤压螺旋轴16、膨化裂解腔20、膨化挤压螺旋驱动马达25、出料口22，膨化裂解腔20内设有膨化挤压螺旋轴16，膨化挤压螺旋轴16与膨化挤压螺旋驱动马达25连接，膨化裂解腔20侧壁连通膨化前喂入装置，膨化裂解腔20一端为出料口22。掺水后的秸秆在膨化装置内通过摩擦实现加压挤压升温，摩擦挤压升温直接落入田间。

具体的，所述的膨化前喂入部分或为水平放置，或为倾斜放置。膨化前喂入部分的数量由粉碎秸秆喂入量和单组膨化裂解装置处理能力决定。所述的膨化前喂入装置和膨化装置分别为三个，可以同时作业。

所述的膨化裂解腔20的出料口22处装有出料阀门23。当压力达到时自动瞬间打开出料阀门，粉碎秸秆发生汽爆膨化裂解，喷射至田间。

为了保证喂入料不出现堵塞、堆积，所述的三个膨化前喂入装置中的三个电磁换向阀的开启顺序为1-2-3-1-2-3，三个膨化装置上的出料阀门23的开启时间间隔为1-2s。这样解决了三组膨化装置同时工作带来的冲击力影响作物收获作业的问题。

所述的水箱管17上装有水阀18，水箱19装在水箱安装架21上，便于实际安装。

进一步的，所述的膨化装置安装在固定座24上，主要对膨化装置进行固定。

本实用新型的作用原理为：1.实现边收获边粉碎田间秸秆；2.将粉碎后秸秆喂入至膨化前喂入装置内；3. 在入口处进行搅拌，边搅拌边加水，使秸秆含水量达30-40%，并用送料螺旋将粉碎秸秆推进膨化裂解腔内，在膨化裂解腔内螺旋轴的推动下，使螺旋轴与秸秆、秸秆与秸秆、秸秆与膨化器筒内壁形成摩擦和挤压产生热能，腔内温度达到130-150℃直接落入田间，或腔内温度达到130-150℃，压力在1.0mpa左右，当压力达到时自动瞬间打开出料阀门，粉碎秸秆发生汽爆膨化裂解，在压力作用下喷射至田间。

本实用新型解决了作物收获秸秆直接还田带来的上述一系列问题，也解决了秸秆汽爆膨化只能在室内进行无法田间自走式直接作业的问题。具体优势有：一、直接消灭了秸秆带来的一切病原菌、病毒和寄生虫卵，解决了目前秸秆直接抛洒还田带来的病虫害日益加重的重大问题；二、机械具有将秸秆膨化及裂解的功能，这样的秸秆更易于被微生物分解，加速了培肥土壤；三、膨化裂解后秸秆细碎，消除了目前秸秆直接抛洒还田影响整地质量、影响播种出苗、插秧质量等问题。

本实用新型通过独特的设计，有效的将膨化装置应用于田间的收获和秸秆处理，同时将汽爆膨化装置进行进一步改进，不仅仅是将秸秆膨化裂解，有利于秸秆直接还田，同时处理量大，连续喂入不会出现堆积堵塞的问题，抛洒速度也能跟得上田间行走，便于大面积推广应用。

设计图

作物收获与秸秆汽爆膨化处理还田一体机论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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