CN113016277B - 刮削铲式开沟器及刮削铲式开沟施肥机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刮削铲式开沟器和刮削铲式开沟施肥机，本发明刮削铲式开沟器包括连接的开沟铲和铲柄，所述铲柄外活动套有回形刀片，所述回形刀片的背面经传动机构与驱动机构连接；所述铲柄和开沟铲内开有相通的出肥通道，所述开沟铲的背面开有与出肥通道连通的落肥口。本发明施肥机包括机架，所述机架上对称均匀设有多个所述刮削铲式开沟器，所述机架上还设有肥箱，所述肥箱经排肥器和管道与所述铲柄的出肥通道连接。本发明结构简单、可自动除去杂草、秸秆和黏土的缠粘、阻力小，能耗低、作业效率高、设备使用寿命长，特别适用于高粘性土壤的稻茬麦播作业。

Description

刮削铲式开沟器及刮削铲式开沟施肥机

技术领域

本发明涉及农用机械领域，具体的说一种刮削铲式开沟器及刮削铲式开沟施肥机。

背景技术

秸秆覆盖还田保护性耕作是用作物秸秆覆盖地表，并对农田实行免耕少耕的先进农耕技术。长江中下游农业区水稻田多为粘性高的土壤，加上含水率大，导致土壤易粘附。水稻机械收获后，稻茬具有覆盖量大、留茬高、剪切强度高等特点，导致稻茬易缠绕。因此，如何在水旱轮作区稻茬麦播条件下实现开沟器的高效防缠粘，提高免耕播种质量，成为目前急需解决的重点和难点。

目前，为了解决开沟器作业时秸秆堵塞、黏土粘粘、作业阻力大问题，在开沟器的前面安装防堵装置保证开沟器的顺畅作业。如专利号为CN201720074176.0所设计的一种具有除根功能的免耕播种机用防堵装置，防堵装置安装于播种机开沟器的前侧；防堵装置包括机架、切茬破土装置、除根装置和驱动传递装置；切茬破土装置设置在机架的前端；除根装置设置在机架的后端；驱动传递装置安装在机架上并设置在切茬破土装置和除根装置之间，虽然兼具切茬破土功能和除根功能，但是其切破茬时消耗功率过大，黏土粘附量大，工作阻力大且对土壤及前茬植物破坏较大，适用于北方麦茬旱田，不太适用于粘性较大的稻茬田。专利号为CN200810225478.9所设计的一种水平式主动拨草轮防堵装置，通过在开沟器前方安装水平拨草轮的方式，将开沟器前方的秸秆拨向开沟器两侧，防止发生堵塞。开沟器防堵装置虽然能够在很大程度上减缓开沟器附近秸秆堵塞问题，但无法很好的处理粘附在开沟器上的黏土，增加了开沟作业的功耗消耗，适用于旱田开沟作业，不太适用于稻茬田开沟作业。

另一方面，人们还希望将开沟器安装在施肥机上，实现开沟施肥一体设置，如201910589534.5公开了一种水稻插秧同步施肥机开沟施肥及覆土装置，将施肥管座焊接在开沟器后方的支撑壁5上，实现边开沟边施肥的目的，这种结构虽然增加了施肥机的功能，但并没有解决开沟器堵塞和黏土附着的问题，不仅如此，由于施肥管需要布置在开沟器后方附近，导致局部构件多，施肥管和开沟器更易发生堵塞，需要定期人工处理，且不易清理的问题，大大影响了作业效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、易于操作、兼具开沟和施肥功能，有效防缠粘和堵塞的刮削铲式开沟器。

本发明还提供一种使用了上述刮削铲式开沟器，具有阻力小、功耗小、作业效率高、可进行自动清理的刮削铲式开沟器及刮削铲式开沟施肥机。

本发明刮削铲式开沟器，包括连接的开沟铲和铲柄，所述铲柄外活动套有回形刀片，所述回形刀片的背面经传动机构与驱动机构连接；所述铲柄和开沟铲内开有相通的出肥通道，所述开沟铲的背面开有与出肥通道连通的落肥口。

所述铲柄的背面设有导轨，所述回形刀片的回行孔内对应开有导槽。

所述传动机构包括位于缸筒内的直动推杆，所述直动推杆的前端与所述回行刀片铰接，后端与丝母连接，所述丝母套装在丝杆上且经腔套体与所述缸筒滑动配合，所述丝杆的后端连接驱动机构的输出轴。

所述回行刀片的前端面为垂直面，至少具有上、下两个刃口；所述回行刀片的两侧面为弧形面。

所述刃口的切削刃角为35°-45°。

所述落肥口位于开沟铲的背面上段，且开口倾斜下向。

所述驱动机构可以为电机、马达或其它可驱动输出轴正、反转的驱动机构。

本发明刮削铲式开沟施肥机，包括机架，所述机架上对称均匀设有多个所述刮削铲式开沟器，所述机架上还设有肥箱，所述肥箱经排肥器和管道与所述铲柄的出肥通道连接。

所述多个刮削铲式开沟器分别在机架的前端和后端沿机架中心轴对称均匀设置。

所述刮削铲式开沟器铲柄附近的机架上设有用于检测粘附缠绕物的传感器，所述传感器与单片机的输入端连接，所述单片机输出端经继电器与驱动机构的控制器连接。

所述传感器为光电传感器或电磁感应传感器。

针对背景技术中存在的问题，发明人进行了如下改进：

(1)将出肥通道设置在开沟铲和铲柄内，一方面使肥料通过开沟铲和铲柄内的出肥道直接由开沟铲背面倾斜向下的落肥口排出，排料阻力小、落肥口不接触土壤，减少局部堵塞，施肥效果好、可靠性高；另一方面，使得开沟器附近不会有过多的部件布置，避免堵塞问题加重，也使防缠粘装置的安装变成可能。(2)在铲柄外活动套回形刀片，通过传动机构带动回形刀片沿铲柄上下往复运行可以很好的刮削粘附在开沟器上的黏土，同时回形刀片前端面的上、下两个刃口还可以同步切割缠绕在开沟器上的杂草或秸秆等，切断后的杂草、秸秆沿着回形刀片两侧弧形面方向滑落，极大地减少了杂草、秸秆堆积和切削的阻力，进一步降低能耗。优选的，所述回行刀片的前端面为垂直薄平面，以减少回形刀片切削刃口上下刮削杂草黏土过程中的阻力；通过分析杂草缠绕局部的状态和回行刀片的运动轨迹，优选控制刃口的切削刃角为35°-45°。(3)传动机构采用丝杆传动的原理，将驱动机构输出的旋转运动变为直线运动，传动可靠性好，切割力足、可以方便的实现上下往复运动。(4)利用传感器检测铲柄上的粘附缠绕物状态，通过单片机控制驱动机构工作，以实现自动监测、自动除缠粘的目的。

本发明结构简单，构思巧妙，可不经秸秆粉碎、旋耕灭茬、深耕等各项作业工序，而直接在麦茬、稻茬等地里开沟和施肥作业，可自动除去杂草、秸秆和黏土的缠粘、大幅降低作业阻力，能耗低、减少停机检修、清理的次数，大大提高了作业效率、设备使用寿命长，特别适用于高粘性土壤的稻茬麦播作业。

附图说明

图1为本发明刮削铲式开沟器的结构示意图。

图2为刮削铲式开沟器的导轨和落肥口的安装示意图。

图3为回形刀片的立体结构示意图。

图4为传动机构和驱动机构的结构示意图。

图5为本发明刮削铲式开沟器工作状态示意图。

图6本发明施肥机的立体结构示意图。

图7为本发明控制原理图。

其中，铲式开沟器(100)，包括开沟铲(101)、铲柄(102)、出肥通道(103)、落肥口(104)；

控制系统包括：光电传感器(201)、单片机(202)、继电器(203)、电源(204)；

防缠粘装置包括：回形刀片(301)、直动推杆(302)、导轨(303)、丝杆(304)、丝母(305)、电机(306)、缸筒(307)、刃口(308)、回行孔(309)、导槽(310)、腔套体(311)；

排肥机构包括：排肥器(400)、肥箱(401)；

机架(500)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明：

参见图1，本实施例刮削铲式开沟器100，包括连接的开沟铲101和铲柄102，所述铲柄102上设有防缠粘装置，参见图3所述防缠粘装置包括铲柄102上外活动套的回形刀片301，所述回行刀片301的前端面为垂直面，两侧面为弧形面，所述前端面至少具有上、下两个刃口302，优选的，所述刃口的切削刃角为35°-45°，结合回行刀片301的运动轨迹，该角度范围能极大的保证切削效果，减少杂草、秸秆和黏土的缠粘。

参见图2，所述铲柄102的背面设有导轨303，所述回形刀片301的回行孔309内对应开有导槽310，回形刀片301可在导轨303的导向下沿铲柄102轴向垂直上下往复运动；所述回形刀片301的背面经传动机构与驱动机构连接；

所述铲柄102和开沟铲101内开有相通的出肥通道103，所述开沟铲101的背面上段开有与出肥通道103连通的倾斜向下的落肥口104。

参见图4和图1，所述传动机构包括位于缸筒307内的直动推杆302，所述直动推杆302的前端与所述回行刀片301铰接，后端与丝母305连接，所述丝母305套装在丝杆304上且经腔套体311与所述缸筒307滑动配合(如腔套体311与缸筒307之间采用导槽导轨的形式实现滑动配合)，所述丝杆304的后端连接驱动机构的输出轴。所述驱动机构可以为电机306(也可以为马达或其它可驱动输出轴正、反转的驱动机构)。通过控制所述电机306正、反转，可经丝母305带动直动推杆302沿丝杆304轴向往复移动，进而带动回行刀片301沿铲柄102轴向往复移动实现切割缠绕在铲柄102上的杂草以及刮除附着的黏土的目的，从而实现减少阻力、提高设备使用寿命、节能降耗的目的。

参见图6，本发明刮削铲式开沟施肥机，包括机架500，所述机架500上对称均匀设有多个所述刮削铲式开沟器100(刮削铲式开沟器100的安装高度可调)，所述机架6上还设有肥箱401，所述肥箱401经排肥器400和管道与所述铲柄102的出肥通道103连接。根据实际使用需求，本领域技术人员可合理选择所述多个刮削铲式的数量和在机架上的布置位置，本实施例中4刮削铲式开沟器100两两成对，分别在机架500的前端和后端沿机架中心轴对称均匀设置，可同进行四条开沟操作。

所述刮削铲式开沟器100铲柄102附近的机架500上设有用于检测粘附缠绕物的传感器，本实施例中为光电传感器201，具体为NPN常开型激光漫反射光电传感器，采用低功耗高亮度LED，集发射器与接收器于一体，光源为可靠性高的可见红光。所述光电传感器201的安装高度可以根据秸秆的高度来适当调节，还可以根据设计允许缠绕秸秆的厚度来合理的布置光电传感器201离铲柄102的距离；在前方无粘附缠绕物时，发射器发出的光不会被接收器所接收到，当前方有物体时，接收器就能接收到物体反射回来的部分光线。参见图7，所述光电传感器201与单片机202的输入端连接，所述单片机202输出端经继电器203与电机306的控制器连接。单片机202将光电传感器201传来的电信号进行处理转换，再将电信号通过放大电路放大后传给继电器203，进而控制继电器203的通断，进而控制电机的正反转，实现直动推杆302带动回形刀片301往复切削泥土、杂草和秸秆的功能。

参见图5和图6，本发明在田间的作业过程为：机架500安装在拖拉机上，在拖拉机的带动下，刮削铲式开沟器100可实现四行开沟施肥作业，开沟深度x可以根据土壤情况、地域特点适当调节，x取值范围为60mm～110mm，如图5中的(1)～(4)为开沟器的工作过程，Ⅰ为秸秆，Ⅱ为土壤。刮削铲式开沟器100在开沟作业过程中，当铲柄102缠绕秸秆和黏土时，光电传感器201发出的光线部分被反射回来被光电传感器201接收，光电传感器201将光信号转换成电信号，传递给单片机202系统，单片机202接收信号，进一步处理转换将信号输出给继电器203，触发继电器203动作，控制电机306工作，带动直动推杆动运，最终带动回行刀片301沿铲柄102上下移动，实现对秸秆和黏土的刮削作业，切削后的秸秆沿着回形刀片301外表面向后滑动，最终落入到开挖肥沟里。同时，肥箱401中的肥料经由排肥器400排出后经管道落入出肥通道103中，最后经开沟铲101背面的落肥口104迅速落入开挖肥沟中，完成施肥动作。

Claims (9)

1.一种刮削铲式开沟器，包括连接的开沟铲和铲柄，其特征在于，所述铲柄外活动套有回形刀片，所述回形刀片的背面经传动机构与驱动机构连接；所述铲柄和开沟铲内开有相通的出肥通道，所述开沟铲的背面开有与出肥通道连通的落肥口;

所述回形 刀片的前端面为垂直面，至少具有上、下两个刃口；所述回形 刀片的两侧面为弧形面；

通过传动机构带动回形刀片沿铲柄上下往复运行可以刮削粘附在开沟器上的黏土，同时回形刀片前端面的上、下两个刃口同步切割缠绕在开沟器上的杂草或秸秆，切断后的杂草、秸秆沿着回形刀片两侧弧形面方向滑落，极大地减少了杂草、秸秆堆积和切削的阻力。

2.如权利要求1所述的刮削铲式开沟器，其特征在于，所述铲柄的背面设有导轨，所述回形刀片的回行孔内对应开有导槽。

3.如权利要求1或2所述的刮削铲式开沟器，其特征在于，所述传动机构包括位于缸筒内的直动推杆，所述直动推杆的前端与所述回形 刀片铰接，后端与丝母连接，所述丝母套装在丝杆上且经腔套体与所述缸筒滑动配合，所述丝杆的后端连接驱动机构的输出轴。

4.如权利要求1所述的刮削铲式开沟器，其特征在于，所述刃口的切削刃角为35°-45°。

5.如权利要求1所述的刮削铲式开沟器，其特征在于，所述落肥口位于开沟铲的背面上段，且开口倾斜下向。

6.一种刮削铲式开沟施肥机，其特征在于，包括机架，所述机架上对称均匀设有多个权利要求1-5任一项所述的刮削铲式开沟器，所述机架上还设有肥箱，所述肥箱经排肥器和管道与所述铲柄的出肥通道连接。

7.如权利要求6所述的刮削铲式开沟施肥机，其特征在于，所述多个刮削铲式开沟器分别在机架的前端和后端沿机架中心轴对称均匀设置。

8.如权利要求6或7所述的刮削铲式开沟施肥机，其特征在于，所述刮削铲式开沟器的铲柄附近的机架上设有用于检测粘附缠绕物的传感器，所述传感器与单片机的输入端连接，所述单片机输出端经继电器与驱动机构的控制器连接。

9.如权利要求8所述的刮削铲式开沟施肥机，其特征在于，所述传感器为光电传感器或电磁感应传感器。

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