CN110714499B - 一种手扶式环柱开沟装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种手扶式环柱开沟装置及其使用方法，涉及林业灌溉领域，手扶式环柱开沟装置包括动力及传动系统部件、支座部件和开沟部件，开沟部件是沿支座部件的轴线呈对称分布的两组，动力及传动系统部件经支座固定板及紧固件与旋连接转支座连接。其使用方法是根据树木情况选择支座部件与开沟部件，操作人员随开沟旋转方向手扶所述扶手进行开沟作业。本发明为已经种植的成龄树木布置环状根部灌水器提供了相应的配套机械设备，方便大规模机械化操作，提高了效率。

Description

一种手扶式环柱开沟装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及林业灌溉领域，具体涉及一种手扶式环柱开沟装置及其使用方法。

背景技术

在林业灌溉领域中，有渠道灌溉、喷灌、滴灌、渗灌和根灌等方式。其中使用根灌方式在水资源匮乏的干旱地区进行林业灌溉，其节水增产的优势明显，同时对土地生态修复也有着巨大的潜力。根灌技术结合滴灌与渗灌的优点，依托地表滴灌设施并借助预埋在植物根部附近的根部灌水器，直接将水分和液体肥料送至植物的根部，避免地表蒸发损失，实现从灌溉土壤到灌溉作物的转变，提高了灌溉水利用率。

随着根灌技术在林业中的推广应用，一些问题也渐渐出现，问题如下：由于根部灌水器预埋方式不合理，导致无效灌溉使水资源浪费；由于根部灌水器偏置，使得形成的树木根系偏向生长，导致树木的抗风阻能力减弱，极易受大风影响而倾倒破坏；在根部灌水器布置过程中，主要采用人力开挖，缺乏配套机械设备，效率低。

经检索，中国专利文献CN203378363U中公开了一种环形垂直线源灌水装置，通过环形结构的硬塑管和设置在其上的若干个垂直线源灌水器，使得灌溉按照植物根系的分布布置，有针对性的灌溉，有效的将水分运输至植物根系范围内。但是，文献中没有公开环形垂直线源灌水装置的布置方式，也没有公开相应的配套机械设备。

而中国专利文献CN110249754A中公开了一种果林开沟施肥机，该开沟施肥机可在果园中开挖直线沟槽，可一次性完成开沟、排肥、覆土作业，在根灌器主管道预埋沟开挖施工中有较好的应用价值。但是，该装置直线开沟的效率较高，难以完成成龄树木的环形开沟任务。中国专利文献CN108811603A中公开了一种树木种植用刨坑装置，用于种植树木前在空地上挖坑，节省了工人的劳动强度，在新植树木与灌水器同步种植、预埋施工中有较好的应用价值。但是，该装置在针对已经种植的成龄树木布置预埋环状根部灌水器时，无法完成对主根系外围进行环柱土体的开挖。

综上所述，在针对成龄树木根部灌水器埋设布置及施工过程中，结合树木根系环状生长特征，研发合理布置根部灌水器的配套机械设备，就成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，在针对已经种植的成龄树木布置环状根部灌水器时，缺乏相应的配套机械设备，难以进行大规模机械化操作，效率低下的不足，设计一种高效的专用机械设备。

本发明为解决上述问题所提出的技术方案是，一种手扶式环柱开沟装置，包括动力及传动系统部件、支座部件和开沟部件。

动力及传动系统部件包括动力机箱、传动皮带、万向节、伸缩传动轴、液压万向轮、车轮、传动齿轮、支座固定板及扶手，动力机箱内设置有动力装置，动力机箱底部安装车轮和液压万向轮，动力机箱底部连接支座固定板，动力机箱两侧各有一个动力输出口，通过传动皮带将动力输出至伸缩传动轴，伸缩传动轴包括左伸缩传动轴和右伸缩传动轴，伸缩传动轴两端与万向节联接，万向节与传动齿轮联接，传动齿轮包括左传动齿轮和右传动齿轮，动力机箱前部设置有一对扶手，扶手端部设置有油门旋钮。

支座部件包括固定支座和旋转支座，固定支座是具有环形结构，固定支座上设置有环形滑轨，固定支座与环形滑轨均由若干圆弧段组成，环形滑轨上安装有若干滑轨轴托，固定支座上沿周向等间距开有若干圆孔，在圆孔内插入嵌土固定杆，旋转支座分为内环和外环，内环与外环通过刚性结构连接，旋转支座由两个半环结构经紧固件联接而成，环形滑轨用于导向旋转支座沿固定支座旋转滑动。

开沟部件是与旋转支座的两个半环分别固定连接的两组，每组开沟部件均包括钻杆、钻杆夹具、夹具导轨和水平限位螺杆，钻杆头部设置有螺片钻头和钻杆限位孔，钻杆尾部装有从动齿轮，从动齿轮分为左从动齿轮和右从动齿轮，钻杆由钻杆夹具夹持，钻杆夹具上设置有夹具限位孔和钻杆斜槽，钻杆夹具设置在夹具导轨上，水平限位螺杆用于调节钻杆夹具的位置。

两组开沟部件沿支座部件的轴线呈中心对称分布，动力及传动系统部件中的支座固定板通过紧固件与旋转支座的外环连接。

作为优选，动力装置采用手扶式轻型农用燃油机。

作为优选，支座部件与开沟部件均采用不锈钢材质。

作为优选，万向节与伸缩传动轴的传动轴承选取不锈钢材质，伸缩传动轴两端传动轴杆直径分别为20mm、30mm，左传动轴伸缩极限长度为400-700mm，右传动轴伸缩极限长度为60-110mm。

作为优选，液压万向轮的支撑杆承载重量为300kg，液压万向轮的液压伸缩杆的伸缩极限是50-90mm。

作为优选，传动齿轮的齿数为20,大端模数6mm，左传动齿轮节锥角为38°，右传动齿轮节锥角为18°；从动齿轮的齿数为20、大端模数6mm，左从动齿轮节锥角为75°，右从动齿轮节锥角为32°。

作为优选，支座固定板上开有直径为15mm的螺孔。

作为优选，旋转支座内环直径是450mm，固定支座内环直径为400mm。

作为优选，夹具限位孔的直径为10mm，深度为70mm；夹具导轨的水平间距为320mm，竖直间距为75mm；水平限位螺杆的长度为670mm；钻杆的长度为1000mm，螺片钻头的直径为150mm，螺距为70mm，圈数为3，钻杆限位孔的直径为10mm，间距为100mm。

本发明同时还提供一种手扶式环柱开沟装置的使用方法，采用如下步骤：

使用手扶式环柱开沟装置时，根据开挖土壤硬度选择相应破土角度的钻杆夹具；根据树木的根系横向分布状况选择开挖半径，使用水平限位螺杆调节钻杆夹具的间距；

将手扶式环柱开沟装置推至树边，将固定支座的环形结构打开，以树干为圆心布置，用紧固件连接固定支座，将嵌土固定杆通过固定支座上的孔插入土体以稳固固定支座，将旋转支座内环底部的凹槽与滑轨轴托连接，对液压万向轮加压，使液压万向轮与地面接触，同时使得动力机箱底部的车轮离开地面，完成手扶式环柱开沟装置的准备工作；

启动手扶式环柱开沟装置，螺片钻头开始破土工作，使用扶手处的油门旋钮调节动力的强弱，操作人员随开沟旋转方向手扶扶手进行开沟作业，直至完成。

本发明的有益效果是，在针对已经种植的树木布置环状根部灌水器时，提供了一种用于开挖环状沟的机械设备，降低人工成本，提高了开挖效率。在手扶式环柱开沟装置的动力及传动系统部件中，在动力机箱底部设置有车轮和液压万向轮，为了方便适用于不同的工作形态，车轮主要用于移动手扶式环柱开沟装置的情况，此时液压万向轮处在收起的状态不与地面接触；液压万向轮主要用于开挖环形沟时旋转手扶式环柱开沟装置，此时液压万向轮与地面接触，同时使得动力机箱底部的车轮离开地面。在手扶式环柱开沟装置的支座部件中，固定支座与旋转支座均采用可打开的环形结构，便于将支座部件快速布置到以已经种植好的树木为圆心的位置上。在手扶式环柱开沟装置中，两组开沟部件沿支座部件的轴线呈中心对称分布，开沟时对称螺片钻头相互抵消切向外力可降低操作扶手处的合外力，方便人工操作，同时提高开沟效率。

附图说明

图1是布置环状根灌器的示意图。

图2是手扶式环柱开沟装置的示意图。

图3是手扶式环柱开沟装置动力及传动系统部件的示意图。

图4是手扶式环柱开沟装置支座部件的示意图。

图5是手扶式环柱开沟装置开沟部件的示意图。

图中：树木1、地表2、根灌器预埋环柱沟3、供水管预埋沟4、根灌器通气管5、田间地埋供水管6、环形根灌器流道7、树根8、动力及传动系统部件9、支座部件10、开沟部件11、传动皮带12、万向节13、伸缩传动轴14、液压万向轮15、传动齿轮16、支座固定板17、油门旋钮18、扶手19、旋转支座20、固定支座21、环形滑轨22、嵌土固定杆23、滑轨轴托24、从动齿轮25、钻杆夹具26、夹具限位孔27、夹具导轨28、水平限位螺杆29、钻杆30、螺片钻头31、钻杆限位孔32、动力机箱33、车轮34。

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述，如图1所示，田间在供水管预埋沟4已铺设好田间地埋供水管6，需要对已经种植的树木1预埋环形根灌器，根据对树木1根系分布状况分析，选取适宜半径的根灌器流道7，绕过树根8通过灌水器三通管安装对接，根灌器流道7与田间地埋供水管6通过管道连接，根灌器流道7上通过三通设置有根灌器通气管5，方便树根8与地表空气进行气体交换，根据根灌器流道7的半径以及树木1的树干尺寸，开挖根灌器预埋环柱沟3。

使用如图2-5所示的手扶式环柱开沟装置开挖灌器预埋环柱沟3，手扶式环柱开沟装置包括，包括动力及传动系统部件9、支座部件10和开沟部件11，动力及传动系统部件9包括动力机箱33、传动皮带12、万向节13、伸缩传动轴14、液压万向轮15、车轮34、传动齿轮16、支座固定板17、油门旋钮18及扶手19，动力机箱33内设置有动力装置，动力机箱33底部设置有一个车轮34和一个液压万向轮15，动力机箱33底部连接有一块支座固定板17，动力机箱33两侧各有一个动力输出口，通过传动皮带12将动力输出至伸缩传动轴14，伸缩传动轴14分为左伸缩传动轴和右伸缩传动轴，伸缩传动轴14两端设置有万向节13，万向节13连接有传动齿轮16，传动齿轮16分为左传动齿轮和右传动齿轮，动力机箱33前部设置有一对扶手19，扶手19端部设置有油门旋钮18。

支座部件10，包括固定支座21和旋转支座20，固定支座21是由两个半环组成的环形结构，半环连接处使用紧固件连接，固定支座21上设置有环形滑轨22，环形滑轨22可以拆分成圆弧段，环形滑轨22上安装有4个滑轨轴托24，固定支座21上沿周向等间距开有4个孔，孔用于插入嵌土固定杆23，旋转支座20分为内环和外环，内环与外环通过刚性结构连接，旋转支座可以分成两个半环结构，半环连接处使用紧固件连接，内环底部设置有四个凹槽，用于与滑轨轴托23连接，旋转支座20可以沿着环形滑轨22在固定支座21上滑动。

开沟部件11是与旋转支座20的两个半环分别固定连接的两组，每组开沟部件11包括钻杆30、钻杆夹具26、夹具导轨28和水平限位螺杆29，钻杆30头部设置有螺片钻头31（螺旋线形状）和钻杆限位孔32，钻杆30尾部装有从动齿轮25，从动齿轮25分为左从动齿轮和右从动齿轮，钻杆30由钻杆夹具26夹持，钻杆夹具26上设置有夹具限位孔27和钻杆斜槽，钻杆夹具26设置在夹具导轨28上，水平限位螺杆29用于调节钻杆夹具的位置。

两个开沟部件11沿支座部件10的轴线呈中心对称分布，动力及传动系统部件9中的支座固定板17通过紧固件与旋转支座20的外环连接。

使用手扶式环柱开沟装置时，根据开挖土壤硬度选择适宜的钻杆夹具，以选取合适的钻头破土角度；根据树木的根系横向分布状况选择开挖半径，摇动水平限位螺杆调节钻杆夹具的间距；将手扶式环柱开沟装置推至树边，将固定支座的环形结构打开，以树干为圆心布置，用紧固件连接固定支座，将嵌土固定杆通过固定支座上的孔插入土体以稳固固定支座，将旋转支座内环底部的凹槽与滑轨轴托连接，对液压万向轮加压，使液压万向轮与地面接触，同时使得动力机箱底部的车轮离开地面，完成手扶式环柱开沟装置的准备工作；启动手扶式环柱开沟装置，螺片钻头开始破土工作，扶手处的油门旋钮可以调节动力的强弱，操作人员随开沟旋转方向手扶扶手进行开沟作业，直至完成。

本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种手扶式环柱开沟装置，包括动力及传动系统部件、支座部件和开沟部件，其特征在于，

所述动力及传动系统部件包括动力机箱、传动皮带、万向节、伸缩传动轴、液压万向轮、车轮、传动齿轮、支座固定板及扶手，所述动力机箱内设置有动力装置，所述动力机箱底部安装所述车轮和所述液压万向轮，所述动力机箱底部连接所述支座固定板，所述动力机箱两侧各有一个动力输出口，通过所述传动皮带将动力输出至所述伸缩传动轴，所述伸缩传动轴包括左伸缩传动轴和右伸缩传动轴，所述伸缩传动轴两端与所述万向节联接，所述万向节与所述传动齿轮联接，所述传动齿轮包括左传动齿轮和右传动齿轮，所述动力机箱前部设置有一对所述扶手，所述扶手端部设置有油门旋钮；

所述支座部件包括固定支座和旋转支座，所述固定支座是具有环形结构，所述固定支座上设置有环形滑轨，所述固定支座与环形滑轨均由若干圆弧段组成，所述环形滑轨上安装有若干滑轨轴托，所述固定支座上沿周向等间距开有若干圆孔，在所述圆孔内插入嵌土固定杆，所述旋转支座分为内环和外环，所述内环与所述外环通过刚性结构连接，所述旋转支座由两个半环结构经紧固件联接而成，所述环形滑轨用于导向旋转支座沿固定支座旋转滑动；

所述开沟部件是与旋转支座的两个半环分别固定连接的两组，每组开沟部件均包括钻杆、钻杆夹具、夹具导轨和水平限位螺杆，所述钻杆头部设置有螺片钻头和钻杆限位孔，所述钻杆尾部装有从动齿轮，所述从动齿轮分为左从动齿轮和右从动齿轮，所述钻杆由所述钻杆夹具夹持，所述钻杆夹具上设置有夹具限位孔和钻杆斜槽，所述钻杆夹具设置在所述夹具导轨上，所述水平限位螺杆用于调节所述钻杆夹具的位置；

两组所述开沟部件沿所述支座部件的轴线呈中心对称分布，所述动力及传动系统部件中的所述支座固定板通过紧固件与所述旋转支座的外环连接。

2.根据权利要求1所述的一种手扶式环柱开沟装置，其特征在于，所述动力装置采用手扶式轻型农用燃油机。

3.根据权利要求1所述的一种手扶式环柱开沟装置，其特征在于，所述支座部件与开沟部件均采用不锈钢材质。

4.根据权利要求1所述的一种手扶式环柱开沟装置，其特征在于，所述万向节与所述伸缩传动轴的传动轴承选取不锈钢材质，所述伸缩传动轴两端传动轴杆直径分别为20mm、30mm，所述左传动轴伸缩极限长度为400-700mm，所述右传动轴伸缩极限长度为60-110mm。

5.根据权利要求1所述的一种手扶式环柱开沟装置，其特征在于，所述液压万向轮的支撑杆承载重量为300kg，所述液压万向轮的液压伸缩杆的伸缩极限是50-90mm。

6.根据权利要求1所述的一种手扶式环柱开沟装置，其特征在于，所述传动齿轮的齿数为20,大端模数6mm，所述左传动齿轮节锥角为38°，所述右传动齿轮节锥角为18°；所述从动齿轮的齿数为20、大端模数6mm，所述左从动齿轮节锥角为75°，所述右从动齿轮节锥角为32°。

7.根据权利要求1所述的一种手扶式环柱开沟装置，其特征在于，所述支座固定板上开有直径为15mm的螺孔。

8.根据权利要求1所述的一种手扶式环柱开沟装置，其特征在于，所述旋转支座内环直径是450mm，所述固定支座内环直径为400mm。

9.根据权利要求1所述的一种手扶式环柱开沟装置，其特征在于，所述夹具限位孔的直径为10mm，深度为70mm；所述夹具导轨的水平间距为320mm，竖直间距为75mm；所述水平限位螺杆的长度为670mm；所述钻杆的长度为1000mm，所述螺片钻头的直径为150mm，螺距为70mm，圈数为3，所述钻杆限位孔的直径为10mm，间距为100mm。

10.根据权利要求1所述的一种手扶式环柱开沟装置的使用方法，其特征在于采用如下步骤：

使用权利要求1所述的一种手扶式环柱开沟装置，根据开挖土壤硬度选择相应破土角度的钻杆夹具；根据树木的根系横向分布状况选择开挖半径，使用水平限位螺杆调节钻杆夹具的间距；

将手扶式环柱开沟装置推至树边，将固定支座的环形结构打开，以树干为圆心布置，用紧固件连接固定支座，将嵌土固定杆通过固定支座上的孔插入土体以稳固固定支座，将旋转支座内环底部的凹槽与滑轨轴托连接，对液压万向轮加压，使液压万向轮与地面接触，同时使得动力机箱底部的车轮离开地面，完成手扶式环柱开沟装置的准备工作；

启动手扶式环柱开沟装置，螺片钻头开始破土工作，使用扶手处的油门旋钮调节动力的强弱，操作人员随开沟旋转方向手扶扶手进行开沟作业，直至完成。

Images