CN104823581A - 一种施肥试验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及施肥技术领域，尤其涉及一种施肥试验台。该施肥试验台包括土槽、台车、风送施肥装置及测控系统；所述台车设置于轨道上，且在液压马达的带动下沿轨道方向移动；所述风送施肥装置包括电机、风机、施肥器、排肥管及送风管；所述电机驱动施肥器将肥料输送至排肥管中；所述送风管的一端与排肥管连接，另一端与风机连接；所述测控系统包括控制单元和采集单元，所述采集单元包括分别与控制单元通讯连接的风压传感器、风速传感器及测速码盘。本发明装置可重复模拟水田工况，在风送排肥过程中可对风压、风速、台车位移及速度等参数进行实时采集和处理，可以对排肥轮不同转速和间歇转动下的排肥量及肥料分布状态进行试验。

Description

一种施肥试验台

技术领域

本发明涉及施肥技术领域，尤其涉及一种施肥试验台。

背景技术

我国水稻生产过程中施肥环节一直沿用人工手撒施肥方式。这种施肥方式施肥量大，且肥料在田间分布不均匀，水稻秧苗吸肥量不一致，造成水稻长势、高矮、结穗大小差异很大，直接影响水稻产量。随着生产过程排水，含有肥料的水排入江河，严重污染生产、生活用水。目前，理想的施肥方式为“水稻侧深精准施肥”，它可以很好的保证水稻插秧时定位、定量、均匀、可靠的施肥，能够保证均匀、稳定的为水稻秧苗提供养分，从而实现水稻的稳产、高产。同时也可减少氮磷元素径流损失，提高肥料的利用率，减小了氮磷元素对环境的污染。

水田施肥不同于旱地，常用的开沟式排肥器在水田作业时效果较差，水田中的泥浆有时会堵塞排肥管，导致肥料不能正常排出。风送施肥方式可以克服以上问题，但目前国内缺乏对风送式施肥工作机理的研究。因此，风送式施肥过程中相关的技术参数只能通过试验识别。搭建风送式水田侧深精准施肥试验台可以为开展侧深施肥机理研究，确定风送装置相关的技术参数提供重要的保障。

目前，国内尚未发现有专门进行水田施肥实验的土槽试验台，一般的通用土槽试验台由土槽、轨道、台车牵引装置组成。牵引台车模拟拖拉机，可悬挂被测机具。但是，通用土槽试验台做水田深施肥实验有很多不足：通用土槽试验台的土槽通常不防水，不能模拟水田，一般的数据采集仅针对土壤参数、机具受力状态、台车工作状态等，并不能对风送施肥的气体压力及其气体流量相关数据进行采集。而且，实验人员在运行的台车上操作测控系统，系统的安全性有待提高。因此，在通用土槽试验台上进行风送水田深施肥试验有很大的局限性，急待开发一种专用的施肥试验台。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是现有土槽试验台不能模拟水田施肥，不能对风送施肥的气体压力及其气体流量相关数据进行采集，安全性能差的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种施肥试验台，包括：

土槽，其两侧设有轨道；

台车，所述台车设置于轨道上，且在液压马达的带动下沿所述轨道方向移动；

风送施肥装置，所述风送施肥装置包括电机、风机、施肥器、排肥管及送风管；所述电机驱动所述施肥器将肥料输送至排肥管中；所述送风管的一端与排肥管连接，另一端与风机连接；所述电机与风机均固定于台车上；

测控系统，所述测控系统包括控制单元和采集单元，所述采集单元包括分别与所述控制单元通讯连接的风压传感器、风速传感器及测速码盘；所述风压传感器、风速传感器均与所述排肥管的出口对应设置；所述测速码盘设置于液压马达的输出轴上。

其中，所述台车上设有液压驱动单元、主传动轴及驱动轮；所述液压驱动单元包括与所述液压马达连接的液压泵站，所述液压泵站与液压马达均通过固定架固定于台车上；

所述液压马达的输出轴通过传动链轮与所述主传动轴连接，所述主传动轴通过联轴器与驱动轮轴连接，所述驱动轮轴与驱动轮连接，所述驱动轮滑动安装于轨道上。

其中，在所述液压泵站与液压马达之间的油路上设有比例换向阀，所述比例换向阀与控制单元通讯连接，用于控制所述液压马达的转向与转速。

其中，所述台车上连接有旋转架，所述旋转架的下端设有排肥口，所述排肥口与所述排肥管的出口连通；所述旋转架通过铰链与所述台车铰接，且在旋转架的上端与台车之间设有电动推杆，所述电动推杆用于驱动旋转架沿铰链转动。

其中，所述排肥口的下方设有升降杆。

其中，所述土槽通过多个U形架支撑固定；每个所述U形架的下方设有支腿；所述轨道通过轨道压板固定在U形架的两侧，且其中一侧的轨道外缘设有拖链槽，所述拖链槽用于容纳拖链。

其中，所述拖链槽通过拖链槽支撑件与U形架连接；所述土槽通过土槽固定板与所述U形架连接。

其中，所述轨道的端部设有用于阻止台车脱轨的限位挡板；所述台车上设有导向轮，所述导向轮沿轨道侧部凹槽滑动。

其中，所述施肥器包括外壳、排肥轮、阻流套和导流套；所述外壳固定在台车上，且在外壳的两侧设有供排肥轴的通过的穿孔；所述排肥轮位于外壳内，且通过所述排肥轴与电机相连；所述阻流套位于排肥轮的斜上方，所述导流套位于排肥轮的斜下方，在阻流套与导流套之间形成进料空间；所述排肥管的进口连通于外壳的底部。

其中，所述外壳上设有肥箱，所述肥箱上设有肥箱盖。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明施肥试验台克服了现有土槽试验台无法进行水田施肥试验的不足，在风送排肥过程中可对风压、风速等参数进行实时采集和处理，并可灵活控制排肥器的转速，从而实现对对不同转速和间歇转动下的排肥量及肥料分布状态进行试验。

附图说明

图1为本发明实施例施肥试验台的结构示意图；

图2为本发明实施例台车的主视图；

图3为本发明实施例台车的侧视图；

图4为本发明实施例台车的俯视图；

图5为本发明实施例土槽的结构示意图；

图6为本发明实施例控制系统的原理框图。

其中，1：施肥器；2：电机；3：肥箱；4：肥箱盖；5：风机；6：台车；7：送风管；8：电动推杆；9：排肥管；10：旋转架；12：升降杆；13：驱动轮；14：导向轮；15：风速传感器；16：风压传感器；17：比例换向阀；18：液压马达；19：主传动轴；20：测速码盘；21：液压泵站；22：排肥口；23：主风管；24：轨道；25：土槽固定板；26：支腿；27：U形架；28：拖链槽支撑件；29：轨道压板；30：限位挡板；31：拖链槽；32：土槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-5所示，本实施例提供的施肥试验台包括：土槽32、台车6、风送施肥装置及测控系统；其中，在土槽32的两侧设有轨道24，台车6设置于轨道24上，且在液压马达18的带动下沿轨道24方向移动，从而台车6可通过架设在土槽32上方进行水田施肥试验；风送施肥装置包括电机2、风机5、施肥器1、排肥管9及送风管7；电机2优选为步进电机，用于驱动施肥器1将肥料输送至排肥管9中；送风管7的一端与排肥管9连接，另一端与风机5连接，风机5可产生气流，并通过送风管7将气流输送至排肥管9，已达到风送排肥的目的。当然，电机2与风机5均固定于台车6上。

此外，如图6所示，本实验台测控系统基于PXI总线技术。具体的，测控系统包括控制单元和采集单元，采集单元包括分别与控制单元通讯连接的风压传感器16、风速传感器15及测速码盘20；风压传感器16、风速传感器15均与排肥管9的出口对应设置，具体的，风速传感器15通过法兰抱紧在排肥管9上；风压传感器16通过固定架安装在旋转架10上；而测速码盘20则设置于液压马达18的输出轴上，PXI控制系统收集测速码盘20反馈回来的脉冲信号，通过对脉冲计数得到台车的位移和速度信息。

对于控制单元而言，需完成以下工作内容：测量风速传感器15输出的模拟电压信号(0-10VDC)；测量风压传感器16输出的模拟电压信号(0-10VDC)；根据要求输出脉冲信号，步进电机驱动器根据收到的脉冲信号驱动步进电机2转停，以此来实现精准间隙式施肥；输出模拟电流信号控制比例换向阀17，以此控制液压马达18的转向和转速，远程实现台车6的换向及速度调节。

在本实施例中的台车6上设有液压驱动单元、主传动轴19及驱动轮13；液压驱动单元包括与液压马达18连接的液压泵站21，液压泵站21与液压马达18均通过固定架固定于台车6上；液压马达18的输出轴通过传动链轮与主传动轴19连接(链传动)，主传动轴19通过联轴器与驱动轮轴连接，驱动轮轴与驱动轮13连接，驱动轮13滑动安装于轨道24上。其中，台车6上一共安装有四个车轮：在液压驱动装置的一侧为两个驱动轮13，在排肥装置一侧为两个从动轮；而且。车轮中两个端面直径略大于车轮与轨道接触圆柱面的直径，以防止台车6运行过程中脱离轨道。

进一步的，在液压泵站21与液压马达18之间的油路上设有比例换向阀17，比例换向阀17与控制单元通讯连接，用于控制液压马达18的转向与转速。

而且，台车6上连接有旋转架10，旋转架10的下端设有排肥口22，排肥口22与排肥管9的出口连通；旋转架10通过铰链与台车6铰接，且在旋转架10的上端与台车6之间设有电动推杆8，电动推杆8用于驱动旋转架10沿铰链转动，也就是说，旋转架10可进行上下翻转。此外，在排肥口22的下方设有升降杆12，升降杆12通过螺栓安装在旋转架10上，改变升降杆12的高度可以调节排肥口22的高度，从而实现施肥深度的调节。

台车6在排肥试验时，旋转架10放下，此时，排肥口22有部分侵入土槽水田水面以下，旋转架10竖直向下，台车6在回程中，电动推杆8收缩，旋转架10被抬起，这样避免了在回程中水田里的泥浆堵塞排肥口22。

本实施例中土槽32通过多个U形架27支撑固定；每个U形架27的下方设有支腿26，通过调节支腿26的高度来调节轨道24高度，以使四个车轮可同时与轨道24接触；轨道24通过轨道压板29固定在U形架27的两侧，且其中一侧的轨道24外缘设有拖链槽31，拖链槽31用于容纳拖链。拖链槽31通过拖链槽支撑件28与U形架27连接；对应的，土槽32通过土槽固定板25与U形架27连接。

优选的，在轨道24的端部设有用于阻止台车6脱轨的限位挡板30；而且，在台车6上还设有导向轮14，导向轮14沿轨道24侧部凹槽滑动，以防止台车6运行时偏离轨道。

本实施例中施肥器1包括外壳、排肥轮、阻流套和导流套；外壳固定在台车6上，且在外壳的两侧设有供排肥轴的通过的穿孔；排肥轮位于外壳内，且通过排肥轴与电机2相连；阻流套位于排肥轮的斜上方，导流套位于排肥轮的斜下方，在阻流套与导流套之间形成进料空间；排肥管9的进口连通于外壳的底部。步进电机通过链传动带动排肥器1的排肥轴转动，通过控制步进电机的转速和转停，实现精准间歇排肥。

而且，外壳上设有肥箱3，肥箱3上设有肥箱盖4。肥箱盖4通过销钉连接在肥箱3上，肥箱盖4与肥箱3之间通过橡胶层密封，既可以防止风机5产生的气流经过肥箱3泄露，起到保持排肥管9中风压的作用，又可以防止肥料在台车6运动过程中振出，杜绝了试验肥料浪费，同时改善了试验环境。当然，风机5可通过风机固定架固定在肥箱内框架上，气流通过主风管23进入各个送风管7中，并将风力输送给排肥管9。

综上所述，本发明提供了一种专门进行水田风送施肥的试验台，可以对风送排肥过程中的风速风流量等参数进行实时采集和显示，可灵活控制排肥轮转速和转停频率，因此，通过该试验台可模拟不同排肥轮转速和风流量风压下的排肥过程，从而验证不同风送参数下肥料在水田里的分布状态；该试验台的驱动装置采用液压驱动，具有惯性小、动作灵敏，可实现频繁启动和换向，并且可实现无级调速，调速范围较大的优点；而且，该试验台可通过更换不同材料和形状的排肥管测试其对施肥均匀性的影响，同时还可测试间歇式精量风送排肥的施肥效果。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种施肥试验台，其特征在于，包括：

土槽(32)，其两侧设有轨道(24)；

台车(6)，所述台车(6)设置于轨道(24)上，且在液压马达(18)的带动下沿所述轨道(24)方向移动；

风送施肥装置，所述风送施肥装置包括电机(2)、风机(5)、施肥器(1)、排肥管(9)及送风管(7)；所述电机(2)驱动所述施肥器(1)将肥料输送至排肥管(9)中；所述送风管(7)的一端与排肥管(9)连接，另一端与风机(5)连接；所述电机(2)与风机(5)均固定于台车(6)上；

测控系统，所述测控系统包括控制单元和采集单元，所述采集单元包括分别与所述控制单元通讯连接的风压传感器(16)、风速传感器(15)及测速码盘(20)；所述风压传感器(16)、风速传感器(15)均与所述排肥管(9)的出口对应设置；所述测速码盘(20)设置于液压马达(18)的输出轴上。

2.根据权利要求1所述的施肥试验台，其特征在于，所述台车(6)上设有液压驱动单元、主传动轴(19)及驱动轮(13)；所述液压驱动单元包括与所述液压马达(18)连接的液压泵站(21)，所述液压泵站(21)与液压马达(18)均通过固定架固定于台车(6)上；

所述液压马达(18)的输出轴通过传动链轮与所述主传动轴(19)连接，所述主传动轴(19)通过联轴器与驱动轮轴连接，所述驱动轮轴与驱动轮(13)连接，所述驱动轮(13)滑动安装于轨道(24)上。

3.根据权利要求2所述的施肥试验台，其特征在于，在所述液压泵站(21)与液压马达(18)之间的油路上设有比例换向阀(17)，所述比例换向阀(17)与控制单元通讯连接，用于控制所述液压马达(18)的转向与转速。

4.根据权利要求2所述的施肥试验台，其特征在于，所述台车(6)上连接有旋转架(10)，所述旋转架(10)的下端设有排肥口(22)，所述排肥口(22)与所述排肥管(9)的出口连通；所述旋转架(10)通过铰链与所述台车(6)铰接，且在旋转架(10)的上端与台车(6)之间设有电动推杆(8)，所述电动推杆(8)用于驱动旋转架(10)沿铰链转动。

5.根据权利要求4所述的施肥试验台，其特征在于，所述排肥口(22)的下方设有升降杆(12)。

6.根据权利要求2所述的施肥试验台，其特征在于，所述土槽(32)通过多个U形架(27)支撑固定；每个所述U形架(27)的下方设有支腿(26)；所述轨道(24)通过轨道压板(29)固定在U形架(27)的两侧，且其中一侧的轨道(24)外缘设有拖链槽(31)，所述拖链槽(31)用于容纳拖链。

7.根据权利要求6所述的施肥试验台，其特征在于，所述拖链槽(31)通过拖链槽支撑架(28)与U形架(27)连接；所述土槽(32)通过土槽固定板(25)与所述U形架(27)连接。

8.根据权利要求7所述的施肥试验台，其特征在于，所述轨道(24)的端部设有用于阻止台车(6)脱轨的限位挡板(30)；所述台车(6)上设有导向轮(14)，所述导向轮(14)沿轨道(24)侧部凹槽滑动。

9.根据权利要求1所述的施肥试验台，其特征在于，所述施肥器(1)包括外壳、排肥轮、阻流套和导流套；所述外壳固定在台车(6)上，且在外壳的两侧设有供排肥轴的通过的穿孔；所述排肥轮位于外壳内，且通过所述排肥轴与电机(2)相连；所述阻流套位于排肥轮的斜上方，所述导流套位于排肥轮的斜下方，在阻流套与导流套之间形成进料空间；所述排肥管(9)的进口连通于外壳的底部。

10.根据权利要求9所述的施肥试验台，其特征在于，所述外壳上设有肥箱(3)，所述肥箱(3)上设有肥箱盖(4)。