CN109451937A - 一种比例可调式施肥系统及农耕设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种比例可调式施肥系统，包括机架，设置在所述机架上的肥料箱，以及位于所述机架上的排肥模块、施肥模块、清肥模块和分配模块，所述排肥模块分别与所述施肥模块、所述清肥模块连接，所述施肥模块与所述分配模块连接。本发明还公开了一种农耕设备，包括比例可调式施肥系统。本施肥系统通过清肥模块将排肥模块上的肥料清除干净，施肥模块的总排肥管与分配模块连接，通过分配模块将气肥混合物进行均匀混合，再通过施肥模块对农作物按比例进行施肥，可以实现实时自动的精准施肥，施肥效率高。

Description

一种比例可调式施肥系统及农耕设备

技术领域

本发明涉及一种农业生成技术领域，特别是涉及一种比例可调式施肥系统及农耕设备。

背景技术

现代精准农业领域中，农机和农艺相结合的机械化农田作业理念在不断深入，分层施肥正在快速发展。结合农艺的要求，将作物不同时期所需求的肥料按不同比例不同深度一次性施于田间，可有效减少中期追肥的劳动力，减少作业次数及机械作业对作物及地块影响带来的损失。

对于不同作物、品种及地块，不同层肥料的施用量不同，二者均需机械化实时调控。现有分层施肥控制系统，将不同层的肥料用不同排肥器单独控制并分别配备电机驱动不同主轴，能量消耗大且系统过于繁杂。现如今有只需要通过一个排肥器就可以将不同层肥料按比例进行分配排肥的方法、装置，但是，排肥比例分配机具有比例不可调节或只可手动调节的缺点，无法做到机械化实时调控，并且，大部分都是单一产品，不能有效解决实际生产问题。

即使目前在排肥量的变量控制上，性能较为优良的立式槽轮排肥器也只能自动调控槽轮转速，槽轮开度仍需手动调节。而采用传统排肥系统，肥料依靠重力下落的方法，不仅时间上存在滞后性、容易造成肥料堵塞，且进入比例分配器的均匀性尚有不足，达不到精准要求。而现有的气力式施肥系统，仅简单起到肥料输送的作用，不具备比例分配功能，且气流速度不可随施肥量调控，造成排肥量增大或减小时，因气流速度过大或过小而精准性不足。

因此，设计一种可精度调整比例的施肥系统是具有重要意义的。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：实现实时自动的精准施肥，提高施肥效率。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种比例可调式施肥系统，包括机架，设置在所述机架上的肥料箱，以及位于所述机架上的排肥模块、施肥模块、清肥模块和分配模块，所述排肥模块分别与所述施肥模块、所述清肥模块连接，所述施肥模块与所述分配模块连接；

所述排肥模块包括排肥器壳体、调节单元、设置在所述排肥器壳体内部的排肥轮，以及连接在所述排肥器壳体上的漏斗，所述清肥模块与所述排肥器壳体连接；

所述施肥模块包括依次连接的风机、第一风管、三通风流管、第二风管、混合三通管和总排肥管，所述风机固定在所述机架上，所述混合三通管与所述漏斗连接，所述总排肥管的一端与所述分配模块连接。

上述的比例可调式施肥系统，所述分配模块包括均布器，所述总排肥管的一端与所述均布器连接；

所述均布器包括分配器、分配调节板和固定板，所述分配器与所述分配调节板、所述固定板共同围成分配区域，所述分配区域对应设有出肥口，且所述分配调节板安装在中心轴上，且所述分配调节板在伺服电机的作用下进行旋转。

上述的比例可调式施肥系统，所述清肥模块包括气阀、第三风管，所述第三风管的两端分别与所述气阀、所述三通分流管连接。

上述的比例可调式施肥系统，所述调节单元包括调节板、控制轴、第一联轴器、步进电机、第一齿轮和第一齿条；

所述调节板穿过所述排肥器壳体，所述控制轴固定在所述机架上，所述第一联轴器与所述步进电机连接，所述第一齿轮与所述控制轴连接，且所述第一齿轮与位于所述调节板上的第一齿条啮合。

上述的比例可调式施肥系统，所述调节单元还包括主轴、从动轴、第二联轴器和调速电机；

所述主轴固定在所述机架上，所述第二联轴器与所述调速电机连接，所述主轴上设有主动锥齿轮，所述排肥轮与所述从动轴连接，且所述从动轴上设有从动锥齿轮，所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮啮合。

上述的比例可调式施肥系统，所述分配调节板通过紧固件与齿轮圈固定连接，所述齿轮圈与第二齿轮啮合，所述第二齿轮固定安装在所述伺服电机的输出轴上。

上述的比例可调式施肥系统，所述分配调节板的数量至少为一个，所述伺服电机的数量、所述齿轮圈的数量、所述第二齿轮的数量均与所述分配调节板的数量一致，且每个所述伺服电机控制每个所述分配调节板旋转的角度。

上述的比例可调式施肥系统，所述分配调节板的数量为两个，分别是第一分配调节板和第二分配调节板；

所述伺服电机的数量为两个，分别是第一伺服电机和第二伺服电机；

所述第一伺服电机控制所述第一分配调节板的旋转角度，所述第二伺服电机控制所述第二分配调节板的旋转角度；

且所述出肥口的数量为三个，分别为第一出肥口、第二出肥口和第三出肥口。

上述的比例可调式施肥系统，所述第一风管与所述风机之间设有风量调节阀；

所述第一风管与所述三通风流管之间设有分流三通阀。

本发明还涉及一种农耕设备，包括如上所述的比例可调式施肥系统。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本比例可调式施肥系统包括机架，设置在机架上的肥料箱，以及位于机架上的排肥模块、施肥模块、清肥模块和分配模块，排肥模块分别与施肥模块、清肥模块连接，施肥模块与分配模块连接，清肥模块与排肥模块的排肥器壳体连接，通过清肥模块将排肥模块上的肥料清除干净，施肥模块的总排肥管与分配模块连接，通过分配模块将气肥混合物进行均匀混合，再通过施肥模块对农作物按比例进行施肥，可以实现实时自动的精准施肥，施肥效率高。

2、本比例可调式施肥系统的分配模块包括与施肥模块连接的均布器，均布器将气肥混合物进行均匀分布后送至出肥口，出肥口可以分别通往分层施肥的不同通道，结构设计精巧，分配均匀，提高施肥效率。

3、本比例可调式施肥系统的清肥模块包括气阀、第三风管，所述第三风管的两端分别与所述气阀、所述三通分流管连接，清肥模块可以将黏在排肥轮上的肥料清除干净，并落入排肥漏斗中，能够避免物料浪费，节省成本。

附图说明

图1是本发明实施例比例可调式施肥系统的主视图；

图2是本发明实施例比例可调式施肥系统的左视图；

图3是本发明实施例比例可调式施肥系统的右视图；

图4是本发明实施例比例可调式施肥系统的分配模块的主视图；

图5是本发明实施例比例可调式施肥系统的分配模块的内部结构示意图；

图6是本发明实施例比例可调式施肥系统的排肥模块的主视图；

图7是本发明实施例比例可调式施肥系统的排肥模块的内部结构示意图。

其中，本发明实施例中：1、机架；2、肥料箱；3、排肥器壳体；4、排肥轮；5、漏斗；6、风机；61、风量调节阀；7、第一风管；8、三通风流管；9、第二风管；10、混合三通管；11、总排肥管；12、均布器；121、分配器；122、第一分配调节板；123、第二分配调节板；124、固定板；125、第一出肥口；126、第二出肥口；127、第三出肥口；128、第一伺服电机；129、第二伺服电机；13、气阀；14、第三风管；15、调节板；16、控制轴；17、第一联轴器；18、步进电机；19、第一齿轮；20、第一齿条；21、主轴；211、主动锥齿轮；22、从动轴；221、从动锥齿轮；23、第二联轴器；24、调速电机；25、第一齿轮圈；26、第二齿轮圈；27、第二齿轮A；28、第二齿轮B。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一：

如图1至图3所示，本发明优选实施例的一种比例可调式施肥系统，包括机架1，设置在机架1上的肥料箱2，以及位于机架1上的排肥模块、施肥模块、清肥模块和分配模块，排肥模块分别与施肥模块、清肥模块连接，施肥模块与分配模块连接。采用本发明进行施肥时，通过清肥模块将排肥模块上的肥料清除干净，通过分配模块将气肥混合物进行均匀混合，再通过施肥模块对农作物按比例进行施肥，可以实现实时自动的精准施肥，施肥效率高。

具体的，分配模块包括均布器12，总排肥管11的一端与均布器12连接。而均布器12包括分配器121、分配调节板和固定板124，分配器121与分配调节板、固定板124共同围成分配区域，分配区域对应设有出肥口，且分配调节板安装在中心轴上，分配调节板在伺服电机的作用下进行旋转。均布器12将气肥混合物进行均匀分布后送至出肥口，出肥口可以分别通往分层施肥的不同通道，结构设计精巧，分配均匀，提高施肥效率。在本发明所述的比例可调式施肥系统中，分配调节板的数量至少为一个，伺服电机的数量与分配调节板的数量一致，且每个伺服电机控制每个分配调节板旋转的角度，请参考图4和图5。

优选的，分配调节板的数量为两个，分别是第一分配调节板122和第二分配调节板123，伺服电机的数量也为两个，分别是第一伺服电机128和第二伺服电机129。第一伺服电机128控制第一分配调节板122的旋转角度，第二伺服电机129控制第二分配调节板123的旋转角度。同时，为了配合分配调节板的数量，出肥口的数量为三个，分别为第一出肥口125、第二出肥口126和第三出肥口127。

如图6和图7所示，排肥模块包括排肥器壳体3、调节单元、设置在排肥器壳体3内部的排肥轮4，以及连接在排肥器壳体3上的漏斗5，清肥模块与排肥器壳体3连接。排肥模块中的排肥器采用的是立式槽轮排肥器，结构简单，性能较好。立式槽轮排肥器的主轴与驱动马达直接通过联轴器相连，驱动马达为调速电机，也可以采用其它电机或液压马达通过一定的速度控制方式驱动。

施肥模块包括依次连接的风机6、第一风管7、三通风流管8、第二风管9、混合三通管10和总排肥管11，风机6固定在机架1上，混合三通管10与漏斗5连接，总排肥管11的一端与分配模块311连接，气流速度由风量调节阀61进行控制。混合三通管10将高速气流与肥料混合后形成的气肥混合物，通过总排肥管11输送至分配模块。

清肥模块包括气阀13、第三风管14，第三风管14的两端分别与气阀13、三通分流管8连接。第一风管7与风机6之间设有风量调节阀61，第一风管7与三通风流管8之间设有分流三通阀。

调节单元包括调节板15、控制轴16、第一联轴器17、步进电机18、第一齿轮19和第一齿条20。调节板15穿过排肥器壳体3，控制轴16固定在机架1上，第一联轴器17与步进电机18连接，第一齿轮19与控制轴16连接，且第一齿轮19与位于调节板15上的第一齿条20啮合。调节板15的上下移动由步进电机18的转动控制，具体实施方式如下：控制轴16通过轴承安装固定在机架1上，通过第一联轴器17与步进电机18的动力输出轴相连，由步进电机18控制旋转；第一齿轮19安装固定在控制轴16上，并与第一齿条20啮合；第一齿条20安装固定在调节板15上，调节板15随第一齿条20进行上下移动。其中，第一齿轮19优选为圆柱齿轮。

此外，调节单元还包括主轴21、从动轴22、第二联轴器23和调速电机24。主轴21固定在机架1上，第二联轴器23与调速电机24连接，主轴21上设有主动锥齿轮211，排肥轮4与从动轴22连接，且从动轴22上设有从动锥齿轮221，主动锥齿轮211与从动锥齿轮221啮合，从动轴22与排肥轮4相连并固定，带动排肥轮4逆时针旋转。

在本发明实施例所述的比例可调式施肥系统中，分配调节板通过紧固件与齿轮圈固定连接，齿轮圈与第二齿轮啮合，第二齿轮固定安装在伺服电机的输出轴上。其中，第二齿轮优选为尼龙齿轮。

伺服电机的数量、齿轮圈的数量、第二齿轮的数量均与分配调节板的数量一致，且每个伺服电机控制每个分配调节板旋转的角度。优选的，伺服电机、齿轮圈、第二齿轮和分配调节板的数量均为两个，如上所述，即伺服电机包括第一伺服电机128和第二伺服电机129，分配调节板包括第一分配调节板122和第二分配调节板123，而齿轮圈包括第一齿轮圈25和第二齿轮圈26，第二齿轮包括第二齿轮A27和第二齿轮B28。其具体实施方式如下：第二齿轮A27固定安装在第一伺服电机128的输出轴上，第二齿轮B28固定安装在第二伺服电机129的输出轴上；第一齿轮圈25通过螺钉与第一分配调节板122固定安装，第二齿轮圈26通过螺钉与第二分配调节板123固定安装；第一分配调节板122和第二分配调节板123同时连接安装在中心轴上，并可以中心轴的轴心为转轴转动；第一齿轮圈25与第二齿轮A27啮合，并由第二齿轮A27带动旋转，第二齿轮圈26与第二齿轮B28啮合，并由第二齿轮B28带动旋转；第一齿轮圈25带动第一分配调节板122转动，角度范围在边线a与边线b之间，第二齿轮圈26带动第二分配调节板123转动，角度范围在边线c和d之间。

本发明所述的比例可调式施肥系统的工作原理具体如下：排肥模块控制分配器的总排肥量精准排出，排肥量通过调节排肥轮的转速与有效长度(开度)实现精准控制，步进电机通过齿轮齿条对调节板进行控制，从而调节排肥轮的开度，调速电机控制主轴转速来调节排肥轮的转速；清肥模块由风机供气控制气力清肥机构开关，气力清肥机构可以通过高速气力清除排肥轮上的粘黏肥料，排出的肥料通过排肥漏斗由气肥混合三通管进入施肥系统；风机通过风量调节阀控制管道内的气流速度，肥料与高速气流混合并被高速气流带动，均匀进入分配模块；气肥混合物通过均布器进一步均匀分布后进入分配器，按比例进入不同的施肥通道，从而实现施肥比例可调。

采用本发明所述的比例可调式施肥系统，主要由排肥模块、施肥模块、清肥模块和分配模块这四大执行子系统构成，所有子系统均可由控制台进行控制，并且可以搭配上位机控制系统，实现自动化及智能化，从而达到排肥量及排肥比例的实时精准控制，解决分层施肥等领域肥料分配的问题。通过气力施肥、比例分配的方法，使一套精准排肥系统同时负责三个及以上多个出肥口的精准施肥，极大简化了分层施肥及其它比例施肥领域排肥系统的机械构造及控制方案，减少了排肥器数量、主轴及控制主轴的马达数量，减少了能源消耗。此外，精准排肥系统采用了双变量控制，可实时自动调节排肥轮转速与排肥轮开度，提高了排肥精准性与稳定性。另外，本发明采用气力清肥模块通过高速气流解决排肥轮粘肥问题，进一步确保了排肥精准性；而采用气力式施肥模块，减少了落肥时间，提高了施肥的实时性，并且提高了比例分配的均匀性；采用微型伺服电机通过齿轮调节分配器，实现了施肥比例实时自动调节。

本发明所述的一种农耕设备，包括如上述的比例可调式施肥系统。

根据实际需要，可以将本比例可调式施肥系统安装在拖拉机整机上。当将本比例可调式施肥系统安装于整机时，可以多套同时安装使用。

当多套同时安装使用时，肥料箱2的长度以及机架1的宽度可以根据需求进行调整，一个肥料箱2可以安装多套排肥器壳体3。控制轴16、主轴21可一次控制驱动多套排肥器壳体3。当驱动多套排肥器壳体3时，控制轴16上固定安装多个与齿条啮合的齿轮，同时控制多个调节板15的上下位置。主轴21上可以一次固定安装多个主动锥齿轮211并驱动多个排肥轮4。风机6可以通过管道分流，为多套施肥模块和清肥模块提供正压高速气流。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种比例可调式施肥系统，其特征在于，包括机架，设置在所述机架上的肥料箱，以及位于所述机架上的排肥模块、施肥模块、清肥模块和分配模块，所述排肥模块分别与所述施肥模块、所述清肥模块连接，所述施肥模块与所述分配模块连接；

所述排肥模块包括排肥器壳体、调节单元、设置在所述排肥器壳体内部的排肥轮，以及连接在所述排肥器壳体上的漏斗，所述清肥模块与所述排肥器壳体连接；

所述施肥模块包括依次连接的风机、第一风管、三通风流管、第二风管、混合三通管和总排肥管，所述风机固定在所述机架上，所述混合三通管与所述漏斗连接，所述总排肥管的一端与所述分配模块连接。

2.根据权利要求1所述的比例可调式施肥系统，其特征在于，所述分配模块包括均布器，所述总排肥管的一端与所述均布器连接；

所述均布器包括分配器、分配调节板和固定板，所述分配器与所述分配调节板、所述固定板共同围成分配区域，所述分配区域对应设有出肥口，且所述分配调节板安装在中心轴上，且所述分配调节板在伺服电机的作用下进行旋转。

3.根据权利要求1所述的比例可调式施肥系统，其特征在于，所述清肥模块包括气阀、第三风管，所述第三风管的两端分别与所述气阀、所述三通分流管连接。

4.根据权利要求1所述的比例可调式施肥系统，其特征在于，所述调节单元包括调节板、控制轴、第一联轴器、步进电机、第一齿轮和第一齿条；

所述调节板穿过所述排肥器壳体，所述控制轴固定在所述机架上，所述第一联轴器与所述步进电机连接，所述第一齿轮与所述控制轴连接，且所述第一齿轮与位于所述调节板上的第一齿条啮合。

5.根据权利要求4所述的比例可调式施肥系统，其特征在于，所述调节单元还包括主轴、从动轴、第二联轴器和调速电机；

所述主轴固定在所述机架上，所述第二联轴器与所述调速电机连接，所述主轴上设有主动锥齿轮，所述排肥轮与所述从动轴连接，且所述从动轴上设有从动锥齿轮，所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮啮合。

6.根据权利要求2所述的比例可调式施肥系统，其特征在于，所述分配调节板通过紧固件与齿轮圈固定连接，所述齿轮圈与第二齿轮啮合，所述第二齿轮固定安装在所述伺服电机的输出轴上。

7.根据权利要求6所述的比例可调式施肥系统，其特征在于，所述分配调节板的数量至少为一个，所述伺服电机的数量、所述齿轮圈的数量、所述第二齿轮的数量均与所述分配调节板的数量一致，且每个所述伺服电机控制每个所述分配调节板旋转的角度。

8.根据权利要求7所述的比例可调式施肥系统，其特征在于，所述分配调节板的数量为两个，分别是第一分配调节板和第二分配调节板；

所述伺服电机的数量为两个，分别是第一伺服电机和第二伺服电机；

所述第一伺服电机控制所述第一分配调节板的旋转角度，所述第二伺服电机控制所述第二分配调节板的旋转角度；

且所述出肥口的数量为三个，分别为第一出肥口、第二出肥口和第三出肥口。

9.根据权利要求1所述的比例可调式施肥系统，其特征在于，所述第一风管与所述风机之间设有风量调节阀；

所述第一风管与所述三通风流管之间设有分流三通阀。

10.一种农耕设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的比例可调式施肥系统。