一種分層深施肥兼作的潤(rùn)滑減阻深松機(jī)及方法與流程

本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種分層施肥兼作的潤(rùn)滑減阻深松機(jī)及方法，實(shí)現(xiàn)在減小深松作業(yè)阻力的深松兼作施肥作業(yè)。

技術(shù)背景

深松技術(shù)是一種重要的農(nóng)業(yè)保護(hù)性耕作技術(shù)，能夠有效打破耕地犁底層，提高土壤蓄水保墑和抗旱防澇能力，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)田地力，促進(jìn)小麥、玉米等農(nóng)作物根系下扎和生長(zhǎng)發(fā)育，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。土壤深松是農(nóng)作物高產(chǎn)必不可少的機(jī)械化作業(yè)，但深耕機(jī)械作業(yè)時(shí)能耗比較大，而且隨著深松深度和機(jī)具前進(jìn)速度增大牽引阻力明顯增大，隨之帶來(lái)的大功率拖拉機(jī)的地頭轉(zhuǎn)彎半徑大、土壤壓實(shí)等問題極大地阻礙了深松技術(shù)的發(fā)展和推廣。

另一方面，采用深層施肥，就能大大提高肥料的利用率，減少肥分的損失。但是，現(xiàn)有的深松整地技術(shù)與分層深施肥技術(shù)沒有很好結(jié)合，因此將深松整地與分層深施肥兼作結(jié)合能更好的實(shí)現(xiàn)大田主糧作物的持續(xù)增產(chǎn)。

綜上，針對(duì)機(jī)具深松阻力大、深松作業(yè)所需能耗高等問題，迫切需要發(fā)明一種分層深施肥兼作的潤(rùn)滑減阻深松機(jī)及其作業(yè)方法，在保證土壤深松質(zhì)量的前提下減小深松作業(yè)阻力同時(shí)實(shí)現(xiàn)分層深施肥，對(duì)于節(jié)約能耗、降低配套動(dòng)力、提高土壤修復(fù)能力具有重要意義。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)發(fā)明專利“仿生減阻深松鏟”專利申請(qǐng)?zhí)?01520236988.1，仿生減阻的深松鏟模仿了動(dòng)物在進(jìn)化過程中外觀形態(tài)，但是這種僅僅通過深松鏟表面構(gòu)造的減阻方式屬于被動(dòng)減阻。中國(guó)發(fā)明專利“一種振動(dòng)深松機(jī)”專利申請(qǐng)?zhí)?01510948712.0采用拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸作為動(dòng)力來(lái)源，帶動(dòng)安裝在機(jī)架上的深松鏟按照一定的頻率和振幅進(jìn)行震動(dòng)，從而達(dá)到減阻的目的,但是驅(qū)動(dòng)振動(dòng)使拖拉機(jī)的能耗上升，總體來(lái)說沒有達(dá)到節(jié)約能耗的目的；現(xiàn)有深松機(jī)具多用于深松整地,沒有與分層深施肥技術(shù)很好的結(jié)合，農(nóng)機(jī)具進(jìn)地多次碾壓土地，土壤被壓實(shí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服以上技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種分層深施肥兼作的潤(rùn)滑減阻深松復(fù)式作業(yè)機(jī)及作業(yè)方法，在減小深松作業(yè)工作阻力的同時(shí)兼作液態(tài)肥的分層深施肥作業(yè)，降低動(dòng)力需求配置、減少作業(yè)成本，提供同時(shí)修復(fù)土壤的手段，提高工作效率和土壤保墑、保水、保肥的能力。

本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：一種分層深施肥兼作的潤(rùn)滑減阻深松復(fù)式作業(yè)機(jī)，包括：機(jī)架、高壓注肥潤(rùn)滑減阻裝置、深松裝置和鎮(zhèn)壓裝置。所述的機(jī)架用于支撐固定其他裝置，并與拖拉機(jī)懸掛系統(tǒng)掛接或牽引，為其提供動(dòng)力；所述的深松裝置用于完成土壤深松和施肥作業(yè)；所述的鎮(zhèn)壓裝置用于完成深松作業(yè)后地表土塊的破碎、壓實(shí)工作；所述的高壓注肥潤(rùn)滑減阻裝置用于完成液態(tài)肥料的分層注入、可降解潤(rùn)滑劑與液態(tài)肥料混合和混合液在深松鏟刃口處的高壓注入。

所述的機(jī)架由相互連接固定的方形管、懸掛裝置構(gòu)成，用于安裝、固定其它裝置，并與拖拉機(jī)的懸掛系統(tǒng)相掛接，對(duì)機(jī)具進(jìn)行牽引、動(dòng)力輸入。

所述的高壓注肥潤(rùn)滑減阻裝置包括液態(tài)肥箱、潤(rùn)滑劑箱、過濾器、高壓泵、流量控制閥、流量計(jì)、液態(tài)肥分液器、高壓注肥管、壓力控制閥、文丘里注液器、壓力表、液態(tài)肥潤(rùn)滑劑混合液分液器、減阻輸液管構(gòu)成；高壓泵將液態(tài)肥經(jīng)過濾器過濾后從液態(tài)肥箱中泵出，一路分流后流經(jīng)壓力控制閥，調(diào)整壓力后接入至文丘里注液器的入口，文丘里注液器的吸液口連接潤(rùn)滑劑箱的出口，經(jīng)過負(fù)壓吸入潤(rùn)滑劑與液態(tài)肥混合后，由文丘里注液器的出口經(jīng)壓力表流至液態(tài)肥潤(rùn)滑劑混合液分液器，分液后經(jīng)減阻輸液管注入深松裝置；另一路分流后依次流過流量控制閥和流量計(jì)，到達(dá)液態(tài)肥分液器，分液后經(jīng)高壓注肥管注入深松裝置；所述的潤(rùn)滑劑箱內(nèi)的潤(rùn)滑劑為可降解潤(rùn)滑劑或灌溉水。所述的液態(tài)肥箱內(nèi)存儲(chǔ)有水溶性液態(tài)肥。

所述的深松裝置由深松鏟組和深度控制裝置構(gòu)成。所述的深松鏟組由奇數(shù)個(gè)深松鏟構(gòu)成，分兩排布置，前排布置奇數(shù)個(gè)深松鏟，后排布置偶數(shù)個(gè)深松鏟，并保證相鄰兩深松鏟的橫向間距相等。所述的深松鏟由深松鏟柄、深松鏟翼、深松鏟尖構(gòu)成，深松鏟柄通過U型螺栓與機(jī)架相連接，深松鏟翼通過螺栓固定在深松鏟柄中下部，深松鏟尖通過螺栓固定在深松鏟柄下部。

所述的深度控制裝置由地輪、旋轉(zhuǎn)手柄、升降器構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)手柄設(shè)在升降器上端，升降器下端設(shè)有地輪，安裝于機(jī)架的兩側(cè)。使用旋轉(zhuǎn)手柄通過升降器控制地輪的高度，使深松機(jī)達(dá)到合適的作業(yè)高度。

所述的深松鏟柄上開設(shè)有細(xì)長(zhǎng)凹槽，將高壓注肥管固定在凹槽中。高壓注肥管在深松鏟工作時(shí)對(duì)應(yīng)的地表下10～25cm范圍內(nèi)開設(shè)有不同直徑的高壓注肥孔，實(shí)現(xiàn)分層深施肥。為確保注肥量滿足農(nóng)藝要求且分層注肥量均勻一致，高壓注肥孔尺寸與深度關(guān)系滿足：

其中：v為機(jī)具前進(jìn)速度；h為注肥深度；ρ為液態(tài)肥密度；γ為農(nóng)田養(yǎng)分修正系數(shù)，該參數(shù)需試驗(yàn)確定。

所述的深松鏟翼上開設(shè)有細(xì)長(zhǎng)凹槽，將減阻輸液管密封焊接在凹槽中，深松鏟翼近刃口處設(shè)有減阻注液孔，與背面的減阻輸液管相通，在減阻注液孔后有沿機(jī)具前進(jìn)方向上布置有細(xì)淺微型槽，可降解潤(rùn)滑劑經(jīng)減阻注液孔通過微型槽覆蓋于整個(gè)深松鏟翼，形成潤(rùn)滑膜，將鏟翼與土壤隔離，從而降低摩擦阻力；為確保深松鏟翼表面成膜效果，減阻注液孔尺寸與深度關(guān)系滿足：

其中：v為機(jī)具前進(jìn)速度；h為減阻注液孔深度；Δk為土壤持水率百分比；此時(shí)可得到最佳的液態(tài)膜分布關(guān)系，潤(rùn)滑劑量輸出足夠，液膜分布完整；所述的微型槽寬度為L(zhǎng)、深度為D≤1mm，其中D/L＝0.1～0.8.時(shí)減阻成膜的效果好。

所述的鎮(zhèn)壓裝置由鎮(zhèn)壓輥連接臂、鎮(zhèn)壓輥構(gòu)成，鎮(zhèn)壓輥連接臂上端與機(jī)架相連接；鎮(zhèn)壓輥連接臂下端與壓輥主軸相連接，在鎮(zhèn)壓輥外表面固定有碎土齒；完成深松作業(yè)后土塊破碎、壓實(shí)工作。

本發(fā)明一種分層施肥兼作的潤(rùn)滑減阻深松機(jī)的作業(yè)方法為：

1、加入液態(tài)肥和潤(rùn)滑劑：作業(yè)前時(shí)，將牽引懸掛裝置與拖拉機(jī)懸掛系統(tǒng)相掛接，同時(shí)將液態(tài)肥加入液態(tài)肥箱內(nèi)，潤(rùn)滑劑加入潤(rùn)滑劑箱；

2、調(diào)整適宜深松作業(yè)深度：使用旋轉(zhuǎn)手柄控制升降器帶動(dòng)地輪升高或降低高度，使深松鏟達(dá)到合適的作業(yè)深度；

3、調(diào)整潤(rùn)滑混合液壓力：使用土壤濕度計(jì)檢測(cè)大田濕度，土壤持水率為R＞60％時(shí)，濕度比較大，壓力控制閥開關(guān)置于“小”，減阻潤(rùn)滑管壓力和流量較小，壓力為1～1.5Mpa；檢測(cè)土壤持水率30≤R≤60時(shí)，濕度適中，壓力控制閥開關(guān)置于“中”，減阻潤(rùn)滑管壓力和流量適中,壓力為1.5～3Mpa；當(dāng)檢測(cè)土壤持水率R＜30％時(shí)，大田干旱，減阻壓力閥開關(guān)置于“大”，減阻潤(rùn)滑管壓力和流量最大，減阻效果最好，深松鏟翼減阻注液孔壓力為3～6Mpa；

4、調(diào)整液態(tài)肥施用流量：根據(jù)農(nóng)田土壤的養(yǎng)分測(cè)定情況或測(cè)土施肥配方，確定高壓注肥潤(rùn)滑減阻裝置中流量控制閥開度大小，確定液態(tài)肥施用量；

5、深松和分層深施肥復(fù)式作業(yè)：拖拉機(jī)牽引機(jī)具工作，動(dòng)力輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)高壓泵工作；高壓泵將液態(tài)肥經(jīng)過濾器過濾后從液態(tài)肥箱中泵出，一路注入減阻注液孔，液態(tài)肥潤(rùn)滑劑混合液經(jīng)減阻注液孔后，通過微型槽在深松鏟翼表面形成潤(rùn)滑膜，將鏟翼與土壤隔離，從而降低摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑減阻深松作業(yè)；另一路注入高壓注肥孔，實(shí)現(xiàn)在10～25cm范圍內(nèi)分層深施肥。

與現(xiàn)在技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果：

1、本發(fā)明采用主動(dòng)潤(rùn)滑減阻方式，在深松鏟翼表面增加減阻輸液孔，通過高壓泵注入液態(tài)肥潤(rùn)滑劑混合液，潤(rùn)滑劑沿微型槽在土壤和鏟翼之間形成潤(rùn)滑膜，減小深松作業(yè)阻力，減緩鏟翼的磨損程度，降低了深松作業(yè)的功耗。

2、本發(fā)明在深松減阻的同時(shí)將液態(tài)肥施入地表下10～25cm范圍內(nèi)，深松作業(yè)同時(shí)提高了大田的肥力，實(shí)現(xiàn)大田分層深施肥作業(yè)，減少了機(jī)具進(jìn)地的次數(shù)，避免土壤壓實(shí)。

3、本發(fā)明深松效果好，沒有改變土壤結(jié)構(gòu)，解決了深層土壤板結(jié)的問題，打破了犁底層，提高了大田保水、保墑、保肥的能力，增加了作物吸收水分養(yǎng)分的能力。

附圖說明

圖1為一種液體減阻深松機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為高壓注肥潤(rùn)滑減阻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為高壓注肥及潤(rùn)滑減阻管路安裝圖；

圖4為深松鏟翼局部剖視圖；

圖中：1、旋轉(zhuǎn)手柄 2、升降器 3、地輪 4、深松鏟柄 5、深松鏟翼 6、深松鏟尖 7、鎮(zhèn)壓輥 8、鎮(zhèn)壓輥連接臂 9、液態(tài)肥潤(rùn)滑劑混合液分液器 10、液態(tài)肥分液器 11、潤(rùn)滑劑箱 12、文丘里注液器 13、壓力控制閥 14、流量控制閥 15、流量計(jì) 16、高壓泵 17、過濾器 18、機(jī)架 19、壓力表 20、液態(tài)肥箱 21、深松鏟安裝孔 22、高壓注肥管 23、高壓注肥孔 24、減阻輸液管 25、減阻注液孔 26、微型槽

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明專利進(jìn)行進(jìn)一步描述。本發(fā)明提供一種減小牽引阻力、大田分層深施肥、作業(yè)性能穩(wěn)定的分層深施肥深松復(fù)式作業(yè)機(jī)，如圖1所示，所述的機(jī)架(18)由相互連接固定的方形管、懸掛裝置構(gòu)成，用于安裝、固定其它裝置，并與拖拉機(jī)的懸掛系統(tǒng)相掛接，對(duì)機(jī)具進(jìn)行牽引、動(dòng)力輸入。

所述的高壓注肥潤(rùn)滑減阻裝置包括液態(tài)肥箱(20)、潤(rùn)滑劑箱(11)、過濾器(17)、高壓泵(16)、流量控制閥(14)、流量計(jì)(15)、液態(tài)肥分液器(10)、高壓注肥管(22)、壓力控制閥(13)、文丘里注液器(12)、壓力表(19)、液態(tài)肥潤(rùn)滑劑混合液分液器(9)、減阻輸液管(24)構(gòu)成；高壓泵(16)將液態(tài)肥經(jīng)過濾器(17)過濾后從液態(tài)肥箱(20)中泵出，一路分流后流經(jīng)壓力控制閥(13)，調(diào)整壓力后接入至文丘里注液器(12)的入口，文丘里注液器(12)的吸液口連接潤(rùn)滑劑箱(11)的出口，經(jīng)過負(fù)壓吸入潤(rùn)滑劑與液態(tài)肥混合后，由文丘里注液器(12)的出口經(jīng)壓力表(19)流至液態(tài)肥潤(rùn)滑劑混合液分液器(9)，分液后經(jīng)減阻輸液管(24)注入深松裝置；另一路分流后依次流過流量控制閥(14)和流量計(jì)(15)，到達(dá)液態(tài)肥分液器(10)，分液后經(jīng)高壓注肥管(22)注入深松裝置；所述的潤(rùn)滑劑箱(11)內(nèi)的潤(rùn)滑劑為可降解潤(rùn)滑劑或灌溉水。所述的液態(tài)肥箱(20)內(nèi)存儲(chǔ)有水溶性液態(tài)肥。

所述的深松裝置由深松鏟組和深度控制裝置構(gòu)成。所述的深松鏟組由奇數(shù)個(gè)深松鏟構(gòu)成，分兩排布置，前排布置奇數(shù)個(gè)深松鏟，后排布置偶數(shù)個(gè)深松鏟，并保證相鄰兩深松鏟的橫向間距相等。所述的深松鏟由深松鏟柄(4)、深松鏟翼(5)、深松鏟尖(6)構(gòu)成，深松鏟柄通過U型螺栓與機(jī)架(18)相連接，深松鏟翼(5)通過螺栓固定在深松鏟柄(4)中下部，深松鏟尖(6)通過螺栓固定在深松鏟柄(4)下部；

所述的深度控制裝置由地輪(3)、旋轉(zhuǎn)手柄(1)、升降器(2)構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)手柄(1)設(shè)在升降器(2)上端，升降器(2)下端設(shè)有地輪(3)，安裝于機(jī)架(18)的兩側(cè)。使用旋轉(zhuǎn)手柄(1)通過升降器(2)控制地輪(3)的高度，使深松機(jī)達(dá)到合適的作業(yè)高度。

所述的深松鏟柄(4)上開設(shè)有細(xì)長(zhǎng)凹槽，將高壓注肥管(22)固定在凹槽中。高壓注肥管(22)在深松鏟工作時(shí)對(duì)應(yīng)的地表下10～25cm范圍內(nèi)開設(shè)有不同直徑的高壓注肥孔(23)，實(shí)現(xiàn)分層深施肥。為確保注肥量滿足農(nóng)藝要求且分層注肥量均勻一致，高壓注肥孔(23)尺寸與深度關(guān)系滿足：

其中：v為機(jī)具前進(jìn)速度；h為注肥深度；ρ為液態(tài)肥密度；γ為農(nóng)田養(yǎng)分修正系數(shù)，該參數(shù)需試驗(yàn)確定。

所述的深松鏟翼(5)上開設(shè)有細(xì)長(zhǎng)凹槽，將減阻輸液管(24)密封焊接在凹槽中，深松鏟翼(5)近刃口處設(shè)有減阻注液孔(25)，與背面的減阻輸液管(24)相通，在減阻注液孔后有沿機(jī)具前進(jìn)方向上布置有細(xì)淺微型槽(26)，可降解潤(rùn)滑劑經(jīng)減阻注液孔(25)通過微型槽(26)覆蓋于整個(gè)深松鏟翼，形成潤(rùn)滑膜，將鏟翼與土壤隔離，從而降低摩擦阻力；為確保深松鏟翼(5)表面成膜效果，減阻注液孔(25)尺寸與深度關(guān)系滿足：

其中：v為機(jī)具前進(jìn)速度；h為減阻注液孔(25)深度；Δk為土壤持水率百分比；此時(shí)可得到最佳的液態(tài)膜分布關(guān)系，潤(rùn)滑劑量輸出足夠，液膜分布完整；所述的微型槽(26)寬度為L(zhǎng)、深度為D≤1mm，其中D/L＝0.1～0.8.時(shí)減阻成膜的效果好。

所述的鎮(zhèn)壓裝置由鎮(zhèn)壓輥連接臂(8)、鎮(zhèn)壓輥(7)構(gòu)成，鎮(zhèn)壓輥連接臂(8)上端與機(jī)架(18)相連接；鎮(zhèn)壓輥連接臂(8)下端與壓輥(7)主軸相連接，在鎮(zhèn)壓輥(7)外表面固定有碎土齒；完成深松作業(yè)后土塊破碎、壓實(shí)工作。

本發(fā)明的工作過程：

1、加入液態(tài)肥和潤(rùn)滑劑：作業(yè)前時(shí)，將牽引懸掛裝置與拖拉機(jī)懸掛系統(tǒng)相掛接，同時(shí)將液態(tài)肥加入液態(tài)肥箱內(nèi)，潤(rùn)滑劑加入潤(rùn)滑劑箱；

2、調(diào)整適宜深松作業(yè)深度：使用旋轉(zhuǎn)手柄控制升降器帶動(dòng)地輪升高或降低高度，使深松鏟達(dá)到合適的作業(yè)深度；

3、調(diào)整潤(rùn)滑混合液壓力：使用土壤濕度計(jì)檢測(cè)大田濕度，土壤持水率為R＞60％時(shí)，濕度比較大，壓力控制閥開關(guān)置于“小”，減阻潤(rùn)滑管壓力和流量較小，壓力為1～1.5Mpa；檢測(cè)土壤持水率30≤R≤60時(shí)，濕度適中，壓力控制閥開關(guān)置于“中”，減阻潤(rùn)滑管壓力和流量適中,壓力為1.5～3Mpa；當(dāng)檢測(cè)土壤持水率R＜30％時(shí)，大田干旱，減阻壓力閥開關(guān)置于“大”，減阻潤(rùn)滑管壓力和流量最大，減阻效果最好，深松鏟翼減阻注液孔壓力為3～6Mpa；

4、調(diào)整液態(tài)肥施用流量：根據(jù)農(nóng)田土壤的養(yǎng)分測(cè)定情況或測(cè)土施肥配方，確定高壓注肥潤(rùn)滑減阻裝置中流量控制閥開度大小，確定液態(tài)肥施用量；

5、深松和分層深施肥復(fù)式作業(yè)：拖拉機(jī)牽引機(jī)具工作，動(dòng)力輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)高壓泵工作；高壓泵將液態(tài)肥經(jīng)過濾器過濾后從液態(tài)肥箱中泵出，一路注入減阻注液孔，液態(tài)肥潤(rùn)滑劑混合液經(jīng)減阻注液孔后，通過微型槽在深松鏟翼表面形成潤(rùn)滑膜，將鏟翼與土壤隔離，從而降低摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑減阻深松作業(yè)；另一路注入高壓注肥孔，實(shí)現(xiàn)在10～25cm范圍內(nèi)分層深施肥。