CN106888629B - 一种原位挖坑混料回填一体机及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种原位挖坑混料回填一体机及其工作方法，包括动力系统、钻头升降装置、行走装置和作业装置；动力系统包括发动机和减速器；钻头升降装置包括升降手轮、升降减速器、直线导轨、升降架、链轮和链条；行走装置包括支撑后轮和支撑前轮；作业装置，包括钻头、套筒架、上套筒、下套筒、出料口挡板和出料管道；本发明提出了果树栽植原位挖坑、混料、回填的一体化设计，实现了果树种植过程的机械化，结构设计合理、成本低、操作使用方便，挖坑混料回填效率高，劳动强度小。创新了单叶片双直径钻头+升降物料混合腔的挖坑混料复合结构，在挖坑和混料过程同时进行，效率高，肥料、微生物、土壤的混合均匀度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种树木栽植机械，尤其涉及一种原位挖坑混料回填一体机及其工作方法。
技术背景
我国林果产业发展势头迅猛，在山东、陕西等省份成为当地支柱产业。近几年，果树品种和栽培制度更新完善，但是，老果园、苗圃地和新建果园的重茬、换茬及新栽果树面临的土传病害问题越来越突出，新植幼树成活率低，病害严重，产量质量下降，寿命短,这种现象极为普遍，并已造成了巨大经济损失。究其原因在于：土壤连年种植，毒素积累、微量元素消耗殆尽、有机质含量下降、酸碱度失衡、有害菌虫卵增多，土壤结构完全被破坏，因此土传病害已经成为新载树木面临的最大问题。功能性生物有机菌肥将是预防和治理土传病害非常有效的手段之一。
但我国树木种植机械主要是传统的挖坑机，只有挖坑功能，功能单一，机械化程度低，且不具备混料、回填功能，效率低下，不能适应现代农艺需求，常表现为混料不均匀，无法最大程度的发挥菌肥等的效用。
针对上述问题迫切需要发明一种适用于树木栽植的一种原位挖坑混料回填一体机及其工作方法，实现在树木栽植的挖坑、施肥、混料、回填的一体化作业，对解决树木栽植中生物有机肥的施肥和拌料，因而解决树木的土传病害问题具有非常重要的现实意义。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种原位挖坑混料回填一体机及其工作方法，能够实现在树木栽植的挖坑、混料、回填的一体化作业。
本发明所采用的技术方案是：
一种原位挖坑混料回填一体机，包括动力系统、钻头升降装置、行走装置和作业装置。
所述动力系统，包括发动机和减速器。所述的减速器的输入轴与发动机的动力输出轴连接，将发动机的动力输出减速增扭后为作业装置提供动力。
所述钻头升降装置，包括升降手轮、升降减速器、直线导轨、升降架、链轮和链条。所述升降减速器固定在机架上部的横梁中间，升降减速器采用转角减速器，升降减速器输入轴连接到升降手轮上，链轮固定在升降减速器输出轴上；所述的直线导轨沿竖直方向固定在机架上部两根横梁中间；所述升降架固定在直线导轨的导轨滑块上，可相对机架做升降运动；所述的动力系统和作业装置固定在升降架上；所述链轮通过轮轴固定在机架中下部；所述的链条与链轮组成链传动，升降架与链条的链节固定在一起。通过操作人员转动手轮，实现升降架的上下平动。
所述行走装置，包括支撑后轮和支撑前轮。所述的两个支撑后轮分别固定在机架下部左右两侧；所述的两个支撑前轮为万向轮，分别固定在机架中后部两侧。
所述作业装置，包括钻头、套筒架、上套筒、下套筒、出料口挡板和出料管道。所述的钻头由定位钻尖、切削刀片、两段式螺旋叶片和钻杆组成；所述钻杆的上端与减速器的输出轴固连，承接减速器输出的扭矩和转速；所述的定位钻尖为圆锥型结构，定位钻尖沿轴向固定在钻杆下端，用于在挖坑和混料过程中定位钻尖插入土壤以固定钻头；所述的两段式螺旋叶片由搅拌螺旋叶片和挖土螺旋叶片组成，分别用于混料搅拌和土壤挖穴；所述的挖土螺旋叶片是一圈半螺旋叶片，沿轴向固定在钻杆下部的圆柱形外表面上，其螺旋直径为挖坑直径；所述的搅拌螺旋叶片为多圈螺旋叶片，沿轴向固定在钻杆中上部的圆柱形外表面上，搅拌螺旋叶片与挖土螺旋叶片连接处外缘光滑对接；所述的搅拌螺旋叶片螺旋直径为挖土螺旋叶片螺旋直径的30％-70％；所述的切削刀片采用硬质合金，切削刀片固定在挖土螺旋叶片的下端部，用于挖坑过程中切削土壤；所述套筒架固定于机架前方下端；所述的上套筒的上端固定在升降架上，所述的下套筒下端固定在套筒架上，下套筒下端部设有锯齿，用于插入土壤中；所述的上套筒同轴可活动的套入下套筒上部，且上套筒的外壁紧贴下套筒的内壁，用于形成容积可变的混料腔；所述的下套筒筒壁中部开有长方形的出料口，用于排出混拌后的土壤；所述的钻头位于上套筒和下套筒内部的轴线位置；所述上套筒和下套筒的内径均略大于挖土螺旋叶片螺旋直径；所述出料管道焊接在下套筒的出料口处，在出料管道与出料口连接处设有一缝隙，出料口挡板插入缝隙中用于挡住出料口，通过上下拉动出料口挡板，实现混料出口的通断。
本发明还涉及一种原位挖坑混料回填一体机的工作方法，包括如下步骤：
(1)将待掺混的菌肥等物料堆放在待挖坑地点；
(2)在原位挖坑混料回填一体机处于四轮着地的运输状态时，将其移动至待挖坑地点，然后将其置于机身垂直的工作状态，使定位钻尖插入土壤中以固定钻头下端，并将菌肥等物料罩在下套筒内；
(3)启动发动机，经减速器减速后将转动传递至钻头，钻头开始空转；
(4)操作人员正向转动升降手轮，使得升降架沿直线导轨向下运动，固定在升降架上的动力系统、钻头以及上套筒一起向下运动，同时动力系统带动钻头高速转动并向下运动，即开始进行挖坑、混肥作业；钻头在向下转动挖坑、混肥的作业过程中，钻头的定位钻尖起到定位和钻破土层的作用，同时切削刀片持续转动对土壤进行切削，并且土壤与菌肥在上下套筒形成的混料腔内随挖土螺旋叶片做螺旋上升运动，土壤与菌肥经过挖土螺旋叶片被输送到搅拌螺旋叶片的区域，由搅拌螺旋叶片的持续转动带动土壤与菌肥继续上升，直至到达搅拌螺旋叶片的顶端后，土壤与菌肥沿着套筒的内壁边缘在重力作用下做下降运动，直到降到挖土螺旋叶片的位置时会再次重复做原先的上升运动，并形成一个持续的循环运动，土壤与菌肥在这个持续的循环运动的过程中达到最大程度的均匀混合；
(5)菌肥与土壤均匀混合完成后，关闭发动机，反向转动升降手轮，使升降架带动上套筒做上升运动，钻头携带着混合物料做上升运动，当升降架升到最高端后，钻头携带着混合物料完全处于上下套筒组成的混料腔内；
(6)将原位挖坑混料回填一体机置于四轮着地的运输状态，使其向后移动一定距离，将原位挖坑混料回填一体机置于机身垂直的工作状态，使出料管道的落料口与树穴对齐；
(7)正向转动升降手轮，直至将定位钻尖固定在土壤中，并升降手轮保持不动，将树苗放入挖好的土洞中，然后拉出出料口挡板，打开出料口。再次启动发动机，让钻头高速转动；混合物料随着钻头的高速转动，受离心力作用，经过出料口和出料管道进入土穴，实现物料的回填过程，完成一颗树苗的种植过程。
本发明的有益效果：
1、提出了果树栽植原位挖坑、混料、回填的一体化设计，实现了果树种植过程的机械化，结构设计合理、成本低、操作使用方便，挖坑混料回填效率高，劳动强度小。
2、创新了单叶片双直径钻头+升降物料混合腔的挖坑混料复合结构，在挖坑和混料过程同时进行，效率高，肥料、微生物、土壤的混合均匀度高。
3、本发明采用四轮支撑行走，前轮是支撑轮，后轮是万向轮总成，在果园中行走方便。
附图说明
图1为原位挖坑混料回填一体机运输状态示意图；
图2为原位挖坑混料回填一体机工作状态示意图；
图3为原位挖坑混料回填一体机主视图；
图4为原位挖坑混料回填一体机俯视图；
图5为原位挖坑混料回填一体机工作状态前视图；
图6为原位挖坑混料回填一体机只装配钻头的左视图；
图7为原位挖坑混料回填一体机左视图；
图8为原位挖坑混料回填一体机后视图；
图9为原位挖坑混料回填一体机独特设计的钻头整体图；
图10为原位挖坑混料回填一体机的上、下套筒及套筒架整体图；
图中：1、发动机2、减速器3、升降架4、支撑后轮5、支撑前轮6、机架7、升降手轮8、直线导轨9、套筒架10、下套筒11、上套筒12、链轮16、链条17、减速器的输出轴18、升降减速器19、钻杆20、搅拌螺旋叶片21、挖土螺旋叶片22、定位钻尖23、切削刀片24、出料口挡板25、出料管道
具体实施方式
下面结合附图对本专利进行进一步的说明。本发明是一种原位挖坑混料回填一体机，如图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10所示。一种原位挖坑混料回填一体机所采用的技术方案：包括动力系统、钻头升降装置、行走装置和作业装置。
所述动力系统，包括发动机1和减速器2。所述的减速器2的输入轴与发动机1的动力输出轴连接，将发动机1的动力输出减速增扭后为作业装置提供动力。
所述钻头升降装置，包括升降手轮7、升降减速器18、直线导轨8、升降架3、链轮和链条16。所述升降减速器18固定在机架6上部的横梁中间，升降减速器18采用转角减速器，升降减速器18输入轴连接到升降手轮7上，链轮12固定在升降减速器18输出轴上；所述的直线导轨8沿竖直方向固定在机架6上部两根横梁中间；所述升降架3固定在直线导轨8的导轨滑块上，可相对机架6做升降运动；所述的动力系统和作业装置固定在升降架3上；所述链轮12通过轮轴固定在机架6中下部；所述的链条16与链轮12组成链传动，升降架3与链条16的链节固定在一起。通过操作人员转动手轮，实现升降架3的上下平动。
所述行走装置，包括支撑后轮4和支撑前轮5。所述的两个支撑后轮4分别固定在机架6下部左右两侧；所述的两个支撑前轮5为万向轮，分别固定在机架6中后部两侧。
所述作业装置，包括钻头、套筒架9、上套筒11、下套筒10、出料口挡板24和出料管道25。所述的钻头由定位钻尖22、切削刀片23、两段式螺旋叶片和钻杆19组成；所述钻杆19的上端与减速器的输出轴17固连，承接减速器2输出的扭矩和转速；所述的定位钻尖22为圆锥型结构，定位钻尖22沿轴向固定在钻杆19下端，用于在挖坑和混料过程中定位钻尖22插入土壤以固定钻头；所述的两段式螺旋叶片由搅拌螺旋叶片20和挖土螺旋叶片21组成，分别用于混料搅拌和土壤挖穴；所述的挖土螺旋叶片21是一圈半螺旋叶片，沿轴向固定在钻杆19下部的圆柱形外表面上，其螺旋直径为挖坑直径；所述的搅拌螺旋叶片20为多圈螺旋叶片，沿轴向固定在钻杆19中上部的圆柱形外表面上，搅拌螺旋叶片20与挖土螺旋叶片21连接处外缘光滑对接；所述的搅拌螺旋叶片20螺旋直径为挖土螺旋叶片21螺旋直径的30％-70％；所述的切削刀片23采用硬质合金，切削刀片23固定在挖土螺旋叶片21的下端部，用于挖坑过程中切削土壤；所述套筒架9固定于机架6前方下端；所述的上套筒11的上端固定在升降架3上，所述的下套筒10下端固定在套筒架9上，下套筒10下端部设有锯齿，用于插入土壤中；所述的上套筒11同轴可活动的套入下套筒10上部，且上套筒11的外壁紧贴下套筒10的内壁，用于形成容积可变的混料腔；所述的下套筒10筒壁中部开有长方形的出料口，用于排出混拌后的土壤；所述的钻头位于上套筒11和下套筒10内部的轴线位置；所述上套筒11和下套筒10的内径均略大于挖土螺旋叶片21螺旋直径；所述出料管道25焊接在下套筒10的出料口处，在出料管道25与出料口连接处设有一缝隙，出料口挡板24插入缝隙中用于挡住出料口，通过上下拉动出料口挡板24，实现混料出口的通断。
本发明一种原位挖坑混料回填一体机的工作方法，包括如下步骤：
(1)将待掺混的菌肥等物料堆放在待挖坑地点；
(2)在原位挖坑混料回填一体机处于四轮着地的运输状态时，将其移动至待挖坑地点，然后将其置于机身垂直的工作状态，使定位钻尖22插入土壤中以固定钻头下端，并将菌肥等物料罩在下套筒10内；
(3)启动发动机1，经减速器2减速后将转动传递至钻头，钻头开始空转；
(4)操作人员正向转动升降手轮7，使得升降架3沿直线导轨8向下运动，固定在升降架3上的动力系统、钻头以及上套筒11一起向下运动，同时动力系统带动钻头高速转动并向下运动，即开始进行挖坑、混肥作业；钻头在向下转动挖坑、混肥的作业过程中，钻头的定位钻尖22起到定位和钻破土层的作用，同时切削刀片23持续转动对土壤进行切削，并且土壤与菌肥在上下套筒形成的混料腔内随挖土螺旋叶片21做螺旋上升运动，土壤与菌肥经过挖土螺旋叶片21被输送到搅拌螺旋叶片20的区域，由搅拌螺旋叶片20的持续转动带动土壤与菌肥继续上升，直至到达搅拌螺旋叶片20的顶端后，土壤与菌肥沿着套筒的内壁边缘在重力作用下做下降运动，直到降到挖土螺旋叶片21的位置时会再次重复做原先的上升运动，并形成一个持续的循环运动，土壤与菌肥在这个持续的循环运动的过程中达到最大程度的均匀混合；
(5)菌肥与土壤均匀混合完成后，关闭发动机1，反向转动升降手轮7，使升降架3带动上套筒11做上升运动，钻头携带着混合物料做上升运动，当升降架3升到最高端后，钻头携带着混合物料完全处于上下套筒组成的混料腔内；
(6)将原位挖坑混料回填一体机置于四轮着地的运输状态，使其向后移动一定距离，将原位挖坑混料回填一体机置于机身垂直的工作状态，使出料管道25的落料口与树穴对齐；
(7)正向转动升降手轮7，直至将定位钻尖22固定在土壤中，并升降手轮7保持不动，将树苗放入挖好的土洞中，然后拉出出料口挡板24，打开出料口。再次启动发动机1，让钻头高速转动；混合物料随着钻头的高速转动，受离心力作用，经过出料口和出料管道25进入土穴，实现物料的回填过程，完成一颗树苗的种植过程。
Claims (3)
1.一种原位挖坑混料回填一体机，其特征在于包括动力系统、钻头升降装置、行走装置和作业装置；
所述动力系统，包括发动机和减速器；所述的减速器的输入轴与发动机的动力输出轴连接，将发动机的动力输出减速增扭后为作业装置提供动力；
所述钻头升降装置，包括升降手轮、升降减速器、直线导轨、升降架、链轮和链条；所述升降减速器固定在机架上部的横梁中间，升降减速器采用转角减速器，升降减速器输入轴连接到升降手轮上，链轮固定在升降减速器输出轴上；所述的直线导轨沿竖直方向固定在机架上部两根横梁中间；所述升降架固定在直线导轨的导轨滑块上，可相对机架做升降运动；所述的动力系统和作业装置固定在升降架上；所述链轮通过轮轴固定在机架中下部；所述的链条与链轮组成链传动，升降架与链条的链节固定在一起；通过操作人员转动手轮，实现升降架的上下平动；
所述行走装置，包括支撑后轮和支撑前轮；两个所述的支撑后轮分别固定在机架下部左右两侧；两个所述的支撑前轮分别固定在机架中后部两侧；
所述作业装置，包括钻头、套筒架、上套筒、下套筒、出料口挡板和出料管道；所述的钻头由定位钻尖、切削刀片、两段式螺旋叶片和钻杆组成；所述钻杆的上端与减速器的输出轴固连，承接减速器输出的扭矩和转速；所述的定位钻尖为圆锥型结构，定位钻尖沿轴向固定在钻杆下端，用于在挖坑和混料过程中定位钻尖插入土壤以固定钻头；所述的两段式螺旋叶片由搅拌螺旋叶片和挖土螺旋叶片组成，分别用于混料搅拌和土壤挖穴；所述的挖土螺旋叶片是一圈半螺旋叶片，沿轴向固定在钻杆下部的圆柱形外表面上，其螺旋直径为挖坑直径；所述的搅拌螺旋叶片为多圈螺旋叶片，沿轴向固定在钻杆中上部的圆柱形外表面上，搅拌螺旋叶片与挖土螺旋叶片连接处外缘光滑对接；所述的切削刀片采用硬质合金，切削刀片固定在挖土螺旋叶片的下端部，用于挖坑过程中切削土壤；所述套筒架固定于机架前方下端；所述的上套筒的上端固定在升降架上，所述的下套筒下端固定在套筒架上，下套筒下端部设有锯齿，用于插入土壤中；所述的上套筒同轴可活动的套入下套筒上部，且上套筒的外壁紧贴下套筒的内壁，用于形成容积可变的混料腔；所述的下套筒筒壁中部开有长方形的出料口，用于排出混拌后的土壤；所述的钻头位于上套筒和下套筒内部的轴线位置；所述出料管道焊接在下套筒的出料口处，在出料管道与出料口连接处设有一缝隙，出料口挡板插入缝隙中用于挡住出料口，通过上下拉动出料口挡板，实现混料出口的通断。
2.如权利要求1所述的一种原位挖坑混料回填一体机，其特征在于所述的搅拌螺旋叶片螺旋直径为挖土螺旋叶片螺旋直径的30%-70%；所述上套筒和下套筒的内径均大于挖土螺旋叶片螺旋直径。
3.如权利要求1所述的一种原位挖坑混料回填一体机的工作方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将待掺混的菌肥堆放在待挖坑地点；
（2）在原位挖坑混料回填一体机处于四轮着地的运输状态时，将其移动至待挖坑地点，然后将其置于机身垂直的工作状态，使定位钻尖插入土壤中以固定钻头下端，并将菌肥罩在下套筒内；
（3）启动发动机，经减速器减速后将转动传递至钻头，钻头开始空转；
（4）操作人员正向转动升降手轮，使得升降架沿直线导轨向下运动，固定在升降架上的动力系统、钻头以及上套筒一起向下运动，同时动力系统带动钻头高速转动并向下运动，即开始进行挖坑、混肥作业；钻头在向下转动挖坑、混肥的作业过程中，钻头的定位钻尖起到定位和钻破土层的作用，同时切削刀片持续转动对土壤进行切削，并且土壤与菌肥在上下套筒形成的混料腔内随挖土螺旋叶片做螺旋上升运动，土壤与菌肥经过挖土螺旋叶片被输送到搅拌螺旋叶片的区域，由搅拌螺旋叶片的持续转动带动土壤与菌肥继续上升，直至到达搅拌螺旋叶片的顶端后，土壤与菌肥沿着套筒的内壁边缘在重力作用下做下降运动，直到降到挖土螺旋叶片的位置时会再次重复做原先的上升运动，并形成一个持续的循环运动，土壤与菌肥在这个持续的循环运动的过程中达到最大程度的均匀混合；
（5）菌肥与土壤均匀混合完成后，关闭发动机，反向转动升降手轮，使升降架带动上套筒做上升运动，钻头携带着混合物料做上升运动，当升降架升到最高端后，钻头携带着混合物料完全处于上下套筒组成的混料腔内；
（6）将原位挖坑混料回填一体机置于四轮着地的运输状态，使其向后移动一定距离，将原位挖坑混料回填一体机置于机身垂直的工作状态，使出料管道的落料口与树穴对齐；
（7）正向转动升降手轮，直至将定位钻尖固定在土壤中，并升降手轮保持不动，将树苗放入挖好的土洞中，然后拉出出料口挡板，打开出料口；再次启动发动机，让钻头高速转动；混合物料随着钻头的高速转动，受离心力作用，经过出料口和出料管道进入土穴，实现物料的回填过程，完成一颗树苗的种植过程。
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