CN108770421B - 定点定量智能施肥机 - Google Patents

Abstract

定点定量智能施肥机，包括支架、柴油驱动系统、履带式行走底盘、操作台、驾驶座和装在支架前端与柴油驱动系统传动连接的施肥机，其特征在于所述的支架前端铰接有托钩架，施肥机装在托钩架上，托钩架与支架之间装有用于带动托钩架升降的升降油缸，支架的侧边装有与柴油驱动系统连接且用于控制升降油缸伸缩的触树开关，支架的前端装有与柴油驱动系统连接且用于控制施肥机启闭的施肥开关，初始状态下，升降油缸完全伸长，托钩架和施肥机处于最高位置；本发明采用触树开关与树木的碰触实现智能施肥，其结构更简单，定点施肥的准确性高，而且故障率低，可有效降低施肥机的生产投入成本，提高施肥机的使用可靠性和实用性。

Description

定点定量智能施肥机

技术领域

本发明涉及一种定点定量智能施肥机，用于对树木进行定点定量的自动智能施肥。

背景技术

果园的管理包括种植、施肥、灌溉、整枝和病虫害的防治等多个生产环节，其中果

树的施肥是一项非常重要也是必须进行的果园管理作业工序，目前我国的果树施肥方式主要采用传统的人工施肥，这种施肥方式由于施肥不均且施肥量难以控制，不仅影响果品的质量，造成人力、物力的严重浪费，而且化肥的腐蚀性会对人体健康造成严重伤害，对环境也有一定的污染。

近年来，一部分的施肥机只能进行机械的开沟或者挖坑操作，还需要果农的辅助才能完成施肥作业，不能实现覆土和施肥量的定点、定量控制，没有实现劳动力的完全解放，施肥效益较低，成本较高。还有一部分的施肥机通过激光扫描仪及传感器确定的位置信息，控制施肥装置在果园对果树进行定点定量施肥，虽然解放了劳动力，实现了定点定量的智能施肥，但激光扫描仪和传感器故障率高，且成本投入高，使用可靠性和实用性还有待提高。

检索到的相关现有专利：

1、CN 103314689 A，一种自动导航果园智能开沟施肥机，主要包括自动导航装置、行走装置、施肥装置。所述自动导航装置主要由控制器、方向盘伺服电机、方向盘电机驱动器、激光扫描仪、拉线位移传感器、速度传感器组成，主要用于实施自动导航和果树位置的确定 ；所述行走装置即改装过的拖拉机 ；所述施肥装置主要由施肥装置变速箱、旋耕刀具、限深轮、开沟器、覆土器、机架、肥料箱、排肥器、施肥装置步进电机、施肥装置电机驱动器等组成，通过激光扫描仪确定的位置信息，控制施肥装置电机驱动器带动施肥装置步进电机实施果园环境下定点定量施肥。

2、CN 106134553 A，一种自走式前置秸秆粉碎后置旋耕开沟施肥播种联合作业装备，包括动力底盘总成、前悬挂架、后悬挂架、秸秆粉碎装置和精整装置；秸秆粉碎装置通过前悬挂架设于动力底盘总成的前方；精整装置通过后悬挂架设于动力底盘总成的后方；动力底盘总成包括车架与履带式行走装置以及设于车架与履带式行走装置上的传动箱和驾驶室总成；精整装置包括一体化安装的施肥装置、播种装置、旋耕装置、开沟装置、压实装置。

3、CN 107771488 A，一种开沟施肥机，其属于农用机械领域。包括主体框架，所述主体框架上方固定有施肥槽甲、施肥槽乙和扶手杆，所述施肥槽甲与施肥槽乙相邻且均与扶手杆连接；所述施肥槽甲内设有下料口甲，所述下料口甲下方设有螺筒，所述螺筒内部设有螺旋杆，所述施肥槽乙内设有下料口乙；所述主体框架下方两侧分别连接有移动覆土轮和行走轮，所述移动覆土轮前方连接有下料筒，所述下料筒前方设有犁头；所述下料口甲、下料口乙和下料筒通过螺筒连通；所述主体框架下方尾部连接有减震弹簧，所述减震弹簧下部连接有轴杆丙。

发明内容

本发明提供的定点定量智能施肥机，采用触树开关与树木的碰触实现智能施肥，其结构更简单，定点施肥的准确性高，而且故障率低，可有效降低施肥机的生产投入成本，提高施肥机的使用可靠性和实用性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

定点定量智能施肥机，包括支架、装在支架上的柴油驱动系统、装在支架下方与柴油驱动系统驱动连接的履带式行走底盘、操作台、驾驶座和装在支架前端与柴油驱动系统传动连接的施肥机，其特征在于所述的支架前端铰接有托钩架，施肥机装在托钩架上，托钩架与支架之间装有用于带动托钩架升降的升降油缸，支架的侧边装有与柴油驱动系统连接且用于控制升降油缸伸缩的触树开关，支架的前端装有与柴油驱动系统连接且用于控制施肥机启闭的施肥开关，初始状态下，升降油缸完全伸长，托钩架和施肥机处于最高位置；

当触树开关与树木碰触，控制升降油缸回缩，带动托钩架和施肥机下降，升降油缸完全回缩时，托钩架下降至最低位置压紧施肥开关，从而开启施肥机，进行施肥；当触树开关与树木分离，控制升降油缸伸长，带动托钩架和施肥机上升，托钩架与施肥开关分离，从而关闭施肥机，停止施肥。

优选的，所述的触树开关包括与柴油驱动系统连接且水平设置的触树柱和弹簧，所述的触树柱一端铰接在支架上，另一端为自由端，弹簧连接在支架与触树柱之间，支撑触树柱与支架侧边垂直设置，触树柱碰触树木，在支架上转动，控制升降油缸缩回，触树柱与树木分离，在弹簧的作用下回移，控制升降油缸伸长。

优选的，所述的施肥机包括与托钩架固定连接的连接架、固定在连接架上并装有肥料的料箱、装在连接架上送料机构，所述的施肥开关与送料机构传动连接，送料机构与料箱的出料口对应配合，通过施肥开关控制送料机构运动，将料箱中的肥料定量送出。

优选的，所述的送料机构包括装在连接架上且与施肥开关传动连接的液压油缸、由轴承座和压装在轴承座中的单向轴承组成的单向轴承组和与单向轴承组传动连接的出料料斗组件，液压油缸的伸出端与单向轴承组中的轴承座固定，出料料斗组件堵住料箱的出料口，液压油缸伸长带动单向轴承组转动，单向轴承组转动带动出料料斗组件转动，将料箱的肥料转出。

优选的，所述的出料料斗组件包括与单向轴承组中的单向轴承同轴固定的上链轮、下链轮、链条、堵住料箱的出料口且转动可将肥料从料箱的出料口转出的出料料斗，所述的下链轮与出料料斗同轴固定且位于上链轮的正下方，上链轮与下链轮通过链条连接。

优选的，所述的出料料斗包括间隔距离与料箱的出料口宽度相等的两个出料侧板A和装在两个出料侧板A之间的出料翻板B，所述的出料翻板B的数量为三个，沿出料侧板A轴向设置，且沿出料侧板A周向均匀间隔分布。

优选的，所述的送料机构还包括与单向轴承组中的单向轴承配合安装的螺旋出料轴，所述的螺旋出料轴可转动的安装在料箱中，且靠近料箱的出料口。

优选的，还包括与柴油驱动系统传动连接开沟机，所述的开沟机也装在托钩架上，所述的开沟机包括与托钩架固定的固定架、装在固定架上且与柴油驱动系统传动连接的螺旋开沟刀和装在螺旋开沟刀外围用于覆土的覆土组件。

优选的，所述的覆土组件包括设置在螺旋开沟刀左右两侧的覆土侧板和连接两个覆土侧板且位于螺旋开沟刀前侧的中间板，所述的中间板的底部开有U型缺口。

优选的，所述的开沟机还包括固定在固定架上且与螺旋开沟刀平行的平衡杆，平衡杆的底端呈尖头状。

本发明的有益效果是：

1、施肥机装在托钩架上，托钩架与支架铰接，并通过升降油缸的伸缩控制托钩架的升降，在支架侧边安装触树开关，支架前端安装施肥开关，通过触树开关与树木的碰触或分离控制升降油缸的伸缩，从而控制施肥机的升降，通过托钩架与肥施开关的接触或分离，来控制施肥机的启闭，触树开关与树木接触的过程中施肥机自动开启，对树木进行施肥，触树开关与树木分离，施肥机自动关闭，停止施肥，实现定点定量的自动智能施肥。

2、相比于现有技术中通过传感器感应或激光扫描确认树木的位置，本发明中采用触树开关与树木的碰触实现智能施肥，其结构更简单，定点施肥的准确性高，而且故障率低，可有效降低施肥机的生产投入成本，提高施肥机的使用可靠性和实用性。

3、在施肥机的送料组件中采用具有单向轴承的单向轴承组，通过单向轴承在一个方向上可以自由转动，而在另一个方向上锁死的转动特点，将液压油缸的直线运动转换成出料料斗的间歇转动，从而实现间歇施肥。通过送料料斗的结构设计，使出料料斗每次转动即送出等量的肥料，实现定量施肥。

4、在托钩架上安装开沟机，实现开沟施肥，并在开沟机中设计覆土组件，在开沟施肥后实现覆土，保证肥料埋于土中，通过在开沟机中设置的平衡杆平衡开沟刀开沟时与土地产生的力，避免施肥机跑偏。

附图说明

图1为具体实施方式中定点定量智能施肥机的结构示意图。

图2为触柱开关安装在支架上的结构示意图。

图3为开沟机和施肥机的结构示意图。

图4为送料机构的结构示意图。

图5为出料料斗堵住料箱的出料口的结构示意图。

图6为覆土组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图6对本发明的实施例做详细说明。

定点定量智能施肥机，包括支架1、装在支架1上的柴油驱动系统、装在支架1下方与柴油驱动系统驱动连接的履带式行走底盘、操作台、驾驶座和装在支架1前端与柴油驱动系统传动连接的施肥机2，其特征在于所述的支架1前端铰接有托钩架11，施肥机2装在托钩架11上，托钩架11与支架1之间装有用于带动托钩架11升降的升降油缸12，支架1的侧边装有与柴油驱动系统连接且用于控制升降油缸12伸缩的触树开关13，支架1的前端装有与柴油驱动系统连接且用于控制施肥机2启闭的施肥开关14，初始状态下，升降油缸12完全伸长，托钩架11和施肥机2处于最高位置；

当触树开关13与树木碰触，控制升降油缸12回缩，带动托钩架11和施肥机2下降，升降油缸12完全回缩时，托钩架11下降至最低位置压紧施肥开关14，从而开启施肥机2，进行施肥；当触树开关13与树木分离，控制升降油缸12伸长，带动托钩架11和施肥机2上升，托钩架11与施肥开关14分离，从而关闭施肥机2，停止施肥。

在不进行作业的情况下，升降油缸12完全伸长，托钩架11和施肥机2处于最高位置，而且为防止被误开启，可拆卸下触柱开关13，避免误动作。当进行作业时，随着履带式行走底盘的运动，使触柱开关13与树木碰触，控制升降油缸12回缩，带动托钩架11和施肥机2下降，升降油缸12完全回缩时，托钩架11下降至最低位置压紧施肥开关14，从而开启施肥机2，进行施肥；当触树开关13与树木分离，控制升降油缸12伸长，带动托钩架11和施肥机2上升，托钩架11与施肥开关14分离，从而关闭施肥机2，停止施肥。触树开关与树木接触的过程中施肥机自动开启，对树木进行施肥，触树开关与树木分离，施肥机自动关闭，停止施肥，实现定点定量的自动智能施肥。相比于现有技术中通过传感器感应或激光扫描确认树木的位置，本发明中采用触树开关与树木的碰触实现智能施肥，其结构更简单，定点施肥的准确性高，而且故障率低，可有效降低施肥机的生产投入成本，提高施肥机的使用可靠性和实用性。

其中，所述的触树开关13包括与柴油驱动系统连接且水平设置的触树柱13.1和弹簧13.2，所述的触树柱13.1一端铰接在支架1上，另一端为自由端，弹簧13.2连接在支架1与触树柱13.1之间，支撑触树柱13.1与支架1侧边垂直设置，触树柱13.1碰触树木，在支架1上转动，控制升降油缸12缩回，触树柱13.1与树木分离，在弹簧13.2的作用下回移，控制升降油缸12伸长。如图2所示，触树柱13.1没有碰触到树木时，与支架1侧边保持垂直，当触树柱13.1碰触到树木时，绕绞接处转动，从而控制升降油缸12回缩，托钩架11和施肥机2的高度下降，当覆带式行走底盘逐渐向前行走，触树柱13.1与树木分离，在弹簧13.2的作用下，触树柱13.1自动回位，控制升降油缸12伸长，带动托钩架11和施肥机2上升，停止施肥，从而保证施肥机只在树木附近进行定点施肥。

其中，施肥机2包括与托钩架11固定连接的连接架21、固定在连接架21上并装有肥料的料箱22、装在连接架21上送料机构23，所述的施肥开关14与送料机构23传动连接，送料机构23与料箱22的出料口对应配合，通过施肥开关14控制送料机构23运动，将料箱22中的肥料定量送出。从图中可以看出，料箱22为从上至下宽度逐渐变窄的锥状，肥料在重力的作用下自动压向料箱22的出料口，送料机构23正好与料箱的出料口对应配合，在送料机构23不运动的情况下，可防止肥料从箱料22的出料口中掉出，送料机构23运动时，可将地箱料22的出料口的肥料转出。

所述的送料机构23包括装在连接架21上且与施肥开关14传动连接的液压油缸23.1、由轴承座和压装在轴承座中的单向轴承组成的单向轴承组23.2和与单向轴承组23.2传动连接的出料料斗组件23.3，液压油缸23.1的伸出端与单向轴承组23.2中的轴承座固定，出料料斗组件23.3堵住料箱22的出料口，液压油缸23.1伸长带动单向轴承组23.2转动，单向轴承组23.2转动带动出料料斗组件23.3转动，将料箱22的肥料转出。

所述的出料料斗组件23.3包括与单向轴承组23.2中的单向轴承同轴固定的上链轮23.31、下链轮23.32、链条23.33、堵住料箱22的出料口且转动可将肥料从料箱22的出料口转出的出料料斗23.34，所述的下链轮23.32与出料料斗23.34同轴固定且位于上链轮23.31的正下方，上链轮23.31与下链轮23.32通过链条23.33连接。

所述的出料料斗23.34包括间隔距离与料箱22的出料口宽度相等的两个出料侧板A和装在两个出料侧板A之间的出料翻板B，所述的出料翻板B的数量为三个，沿出料侧板A轴向设置，且沿出料侧板A周向均匀间隔分布。

所述的送料机构23还包括与单向轴承组23.2中的单向轴承配合安装的螺旋出料轴23.4，所述的螺旋出料轴23.4可转动的安装在料箱22中，且靠近料箱22的出料口。

如图4和5所示，单向轴承组23.2中的的单向轴承向前转到达锁死状态，向后转为空转状态，所述出料料斗23.34被出料翻板B分为3格，每格占120度，三个翻板形成Y字形结构且其宽度与料箱22的出料口的宽度相同，出料料斗23.34与的初始位置状正好堵住料箱22的出料口确保料箱内的肥料在非工作状态下不会掉落；当施肥机2开始施肥时，通过对液压油缸23.1的伸缩速度的精确预设，确保液压油缸23.1从最短伸到最长时，单向轴承组23.2中的轴承座正好向前转动120度，带向轴承组23.2中的单向轴承到达锁死状态，上链轮23.31和螺旋出料轴23.4也跟着向前转动120度，转动的螺旋出料轴23.4上螺旋叶片可推送料箱22内的肥料向出料口方向移动，提高出料的可靠性；上链轮23.31通过链条23.33带动下链轮23.32和出料料斗23.34转动120度，实现单次出肥。液压油缸23.1缩短时由于单向轴承组中的轴承座向后转动时单向轴承是空转状态，其他机构不会转动，只是单向轴承组23.2中的轴承座和液压油缸23.1恢复到初始状态。如此往复即可实现间歇施肥。且由于出料料斗23.34中相邻的出料翻板B之间的容积相同，因此每次的施肥量是相同的，即实现定量出肥。

其中，还包括与柴油驱动系统传动连接开沟机3，所述的开沟机3也装在托钩架11上，所述的开沟机3包括与托钩架11固定的固定架31、装在固定架31上且与柴油驱动系统传动连接的螺旋开沟刀32和装在螺旋开沟刀32外围用于覆土的覆土组件33。当履带式行走底盘向前行走时，开沟刀32即随对树木周边进行开沟，只需预设液压油缸23.1的伸长速度，保证开沟刀32经过开沟后，出料料斗23.34才进行转出出肥，使肥料准确施于沟中。

其中，所述的覆土组件33包括设置在螺旋开沟刀32左右两侧的覆土侧板33.1和连接两个覆土侧板33.1且位于螺旋开沟刀32前侧的中间板33.2，所述的中间板33.2的底部开有U型缺口33.21。利用U型缺口33.21使开沟刀32带出的碎土沿U型缺口33.21的行走线路形成垄，实现开沟后覆土，保证肥料埋于土里。

其中，所述的开沟机3还包括固定在固定架31上且与螺旋开沟刀32平行的平衡杆34，平衡杆34的底端呈尖头状，用平衡杆34平衡开沟刀开沟时与土地产生的力，避免施肥机跑偏。

以上所述的定点定量智能施肥机的优点在于：

1、触树开关与树木接触的过程中施肥机自动开启，对树木进行施肥，触树开关与树木分离，施肥机自动关闭，停止施肥，实现定点定量的自动智能施肥。

2、相比于现有技术中通过传感器感应或激光扫描确认树木的位置，采用触树开关与树木的碰触实现智能施肥，其结构更简单，定点施肥的准确性高，而且故障率低。

3、可有效降低施肥机的生产投入成本，提高施肥机的使用可靠性和实用性。

4、将液压油缸的直线运动转换成出料料斗的间歇转动，从而实现间歇施肥。

5、通过送料料斗的结构设计，使出料料斗每次转动即送出等量的肥料，实现定量施肥。

6、在托钩架上安装开沟机，实现开沟施肥，并在开沟机中设计覆土组件，在开沟施肥后实现覆土，保证肥料埋于土中。

7、通过在开沟机中设置的平衡杆平衡开沟刀开沟时与土地产生的力，避免施肥机跑偏。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.定点定量智能施肥机，包括支架（1）、装在支架（1）上的柴油驱动系统、装在支架（1）下方与柴油驱动系统驱动连接的履带式行走底盘、操作台、驾驶座和装在支架（1）前端与柴油驱动系统传动连接的施肥机（2），其特征在于所述的支架（1）前端铰接有托钩架（11），施肥机（2）装在托钩架（11）上，托钩架（11）与支架（1）之间装有用于带动托钩架（11）升降的升降油缸（12），支架（1）的侧边装有与柴油驱动系统连接且用于控制升降油缸（12）伸缩的触树开关（13），支架（1）的前端装有与柴油驱动系统连接且用于控制施肥机（2）启闭的施肥开关（14），初始状态下，升降油缸（12）完全伸长，托钩架（11）和施肥机（2）处于最高位置；

当触树开关（13）与树木碰触，控制升降油缸（12）回缩，带动托钩架（11）和施肥机（2）下降，升降油缸（12）完全回缩时，托钩架（11）下降至最低位置压紧施肥开关（14），从而开启施肥机（2），进行施肥；当触树开关（13）与树木分离，控制升降油缸（12）伸长，带动托钩架（11）和施肥机（2）上升，托钩架（11）与施肥开关（14）分离，从而关闭施肥机（2），停止施肥。

2.根据权利要求1所述的定点定量智能施肥机，其特征在于所述的触树开关（13）包括与柴油驱动系统连接且水平设置的触树柱（13.1）和弹簧（13.2），所述的触树柱（13.1）一端铰接在支架（1）上，另一端为自由端，弹簧（13.2）连接在支架（1）与触树柱（13.1）之间，支撑触树柱（13.1）与支架（1）侧边垂直设置，触树柱（13.1）碰触树木，在支架（1）上转动，控制升降油缸（12）缩回，触树柱（13.1）与树木分离，在弹簧（13.2）的作用下回移，控制升降油缸（12）伸长。

3.根据权利要求1所述的定点定量智能施肥机，其特征在于所述的施肥机（2）包括与托钩架（11）固定连接的连接架（21）、固定在连接架（21）上并装有肥料的料箱（22）、装在连接架（21）上送料机构（23），所述的施肥开关（14）与送料机构（23）传动连接，送料机构（23）与料箱（22）的出料口对应配合，通过施肥开关（14）控制送料机构（23）运动，将料箱（22）中的肥料定量送出。

4.根据权利要求3所述的定点定量智能施肥机，其特征在于所述的送料机构（23）包括装在连接架（21）上且与施肥开关（14）传动连接的液压油缸（23.1）、由轴承座和压装在轴承座中的单向轴承组成的单向轴承组（23.2）和与单向轴承组（23.2）传动连接的出料料斗组件（23.3），液压油缸（23.1）的伸出端与单向轴承组（23.2）中的轴承座固定，出料料斗组件（23.3）堵住料箱（22）的出料口，液压油缸（23.1）伸长带动单向轴承组（23.2）转动，单向轴承组（23.2）转动带动出料料斗组件（23.3）转动，将料箱（22）的肥料转出。

5.根据权利要求4所述的定点定量智能施肥机，其特征在于所述的出料料斗组件（23.3）包括与单向轴承组（23.2）中的单向轴承同轴固定的上链轮（23.31）、下链轮（23.32）、链条（23.33）、堵住料箱（22）的出料口且转动可将肥料从料箱（22）的出料口转出的出料料斗（23.34），所述的下链轮（23.32）与出料料斗（23.34）同轴固定且位于上链轮（23.31）的正下方，上链轮（23.31）与下链轮（23.32）通过链条（23.33）连接。

6.根据权利要求5所述的定点定量智能施肥机，其特征在于所述的出料料斗（23.34）包括间隔距离与料箱（22）的出料口宽度相等的两个出料侧板（A）和装在两个出料侧板（A）之间的出料翻板（B），所述的出料翻板（B）的数量为三个，沿出料侧板（A）轴向设置，且沿出料侧板（A）周向均匀间隔分布。

7.根据权利要求4所述的定点定量智能施肥机，其特征在于所述的送料机构（23）还包括与单向轴承组（23.2）中的单向轴承配合安装的螺旋出料轴（23.4），所述的螺旋出料轴（23.4）可转动的安装在料箱（22）中，且靠近料箱（22）的出料口。

8.根据权利要求1所述的定点定量智能施肥机，其特征在于还包括与柴油驱动系统传动连接开沟机（3），所述的开沟机（3）也装在托钩架（11）上，所述的开沟机（3）包括与托钩架（11）固定的固定架（31）、装在固定架（31）上且与柴油驱动系统传动连接的螺旋开沟刀（32）和装在螺旋开沟刀（32）外围用于覆土的覆土组件（33）。

9.根据权利要求8所述的定点定量智能施肥机，其特征在于所述的覆土组件（33）包括设置在螺旋开沟刀（32）左右两侧的覆土侧板（33.1）和连接两个覆土侧板（33.1）且位于螺旋开沟刀（32）前侧的中间板（33.2），所述的中间板（33.2）的底部开有U型缺口（33.21）。

10.根据权利要求8所述的定点定量智能施肥机，其特征在于所述的开沟机（3）还包括固定在固定架（31）上且与螺旋开沟刀（32）平行的平衡杆（34），平衡杆（34）的底端呈尖头状。

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