CN113330883B - 双模自适应自动施肥机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双模自适应自动施肥机，包括机架，该机架上设置有自上而下依次连接的肥料箱、肥料输送系统和排肥系统，采用以上技术方案的双模自适应自动施肥机，结构简单紧凑，易于操作，能够搭载在手推车、小型履带车等行走设备上，特别适用于山地丘陵地貌；并且，能够在线适应性地调节储肥槽的容量，实现精准定量施肥；而且，能够切换施肥模式，根据实际需要选择直接对沟排肥或抛洒施肥模式，不但提高了施肥效果，还适用于不同类型肥料的要求，进一步提高了应用范围。

Description

双模自适应自动施肥机

技术领域

本发明涉及施肥设备技术领域，具体涉及一种双模自适应自动施肥机。

背景技术

精准农业是近年来农业科学研究的热点领域，它的目的是以合理的投入获得最好的经济效益，同时保护环境，确保农业的可持续发展。精准施肥是精准农业的重要组成部分。精准施肥是基于科学施肥方法，根据土壤数据、作物品种以及当地的气候条件，根据作物的实际需要，按需施肥。然而，我国传统的施肥方式是在一个区域内或者一个地块内使用平均施肥量，由于土壤肥力在不同的区域不同的地块内差别较大，传统的平均施肥方法常使肥力低而丰产性状好的区域施肥不足，而在一些某种养分高的区域施肥过量。

目前，我国普遍应用的传统施肥方式劳动强度大且施肥量不能得到合理控制，肥料的实际利用率只有30％左右，大量的化肥营养素未被农作物吸收和利用，肥料的渗漏挥发严重，既浪费了生产资源，增加了生产成本，又对土壤、空气和水源造成了污染，同时引起某些有害物质超标，影响食品安全，不利于我国农产品在国际上的竞争。因此，大力推进精准施肥迫在眉睫。精准施肥能有效提高肥料利用率，改善土壤环境质量，提高农作物产量，避免农产品某些有害物质超标，减少对土壤和水源的污染。

精准施肥是精准农业的重要技术支撑，主要包括变量施肥自动控制技术和机械装备，其中，变量施肥自动控制技术相对比较成熟，易于实现，但是现有的变量施肥机械装置存在着施肥量可调度小、低速排肥脉动显著、均匀性差，机械设备结构复杂，价格昂贵，调试维护不便、定量不精确等缺点。

尤其我国西南地区地形地貌复杂，多山地丘陵地貌，使得精准施肥难以得到真正的应用。并且，国内外现有的精准施肥装备都无法做到按所需肥料量精准定量施肥、兼顾不同肥料撒播方式、适用于丘陵山地地区，大大影响精准施肥在产业中的推广程度。

因此，急需设计一种可以自动精准变量施肥，且结构简单、易于操作、价格低廉、适用于山地丘陵地貌的施肥装置。

发明内容

为解决以上的技术问题，本发明提供了一种双模自适应自动施肥机。

其技术方案如下：

一种双模自适应自动施肥机，包括机架，该机架上设置有自上而下依次连接的肥料箱、肥料输送系统和排肥系统，其要点在于：所述排肥系统包括排肥中转腔以及均连接在排肥中转腔下部的直排排肥管和撒肥排肥管，所述排肥中转腔中设置模式切换装置，该模式切换装置能够使排肥中转腔与直排排肥管和撒肥排肥管其中之一连通，所述撒肥排肥管的下端设置有用于使肥料分散地向外抛洒的撒肥模块；

所述肥料输送系统包括输送系统壳体、输肥槽轮、滚轮驱动模块和肥量调节模块，所述输送系统壳体上开设有与肥料箱连通的肥料输入管和与排肥中转腔连通的肥料输出管，所述输肥槽轮可转动地安装在输送系统壳体中，且输肥槽轮的外周面上设置有至少一个储肥槽，所述滚轮驱动模块能够驱使输肥槽轮转动，以使各储肥槽均与肥料输入管和肥料输出管交替连通，所述肥量调节模块能够同步改变各储肥槽的容量。

采用以上结构，结构简单紧凑，易于操作，能够搭载在手推车、小型履带车等行走设备上，特别适用于山地丘陵地貌；并且，能够在线适应性地调节储肥槽的容量，实现精准定量施肥；而且，能够切换施肥模式，根据实际需要选择直接对沟排肥或抛洒施肥模式，不但提高了施肥效果，还适用于不同类型肥料的要求，进一步提高了应用范围。

作为优选：所述滚轮驱动模块包括排肥转轴以及用于驱动排肥转轴转动的排肥驱动装置，所述输肥槽轮同步转动地套装在排肥转轴上，并具有若干沿周向交替分布的槽轮定壳和槽轮动壳，所述输肥槽轮远离排肥驱动装置的一端设置有外端盖，各槽轮动壳分别能够在对应的两个相邻槽轮定壳之间沿驱动排肥转轴轴向滑动，各槽轮动壳分别与外端盖靠近槽轮动壳的一侧表面以及对应的两个相邻槽轮定壳合围形成对应的储肥槽，所述肥量调节模块包括套装在排肥转轴上的驱动推盘以及用于带动驱动推盘在排肥转轴上轴向移动的推盘驱动组件，各槽轮动壳远离外端盖的一端与驱动推盘固定连接。采用以上结构，结构简单紧凑，易于装配，稳定可靠，通过驱动推盘带动槽轮动壳的移动，即可实现对储肥槽容量的精确调节，进而精确控制施肥量。

作为优选：所述推盘驱动组件包括平行地设置在排肥转轴两侧的主动丝杆和从动丝杆，所述主动丝杆的一端与丝杆驱动装置连接，并能够在丝杆驱动装置带动下转动，该主动丝杆的另一端同步转动地套装有主动同步轮，所述从动丝杆的一端同步转动地套装有从动同步轮，该从动同步轮通过同步带与主动同步轮连接，所述主动丝杆的主动丝杆螺母与从动丝杆的从动丝杆螺母之间连接有推杆，所述驱动推盘能够在推杆的带动下沿排肥转轴轴向移动。采用以上结构，不仅能够精确控制驱动推盘的移动量，而且稳定可靠，不会发生卡滞。

作为优选：所述驱动推盘远离槽轮动壳的一侧同步转动地安装有推杆安装套，该推杆安装套的两端均沿径向凸出形成连接盘，所述推杆包括外套在推杆安装套上的推环部以及连接在推环部两侧的连杆部，两根连杆部分别与主动丝杆螺母和从动丝杆螺母连接，所述推环部的两侧与对应的连接盘之间均设置有端面轴承。采用以上结构，能够避免将转动的力传递给推杆，保证了推杆运行的稳定可靠，保证对轴向移动距离的精确控制。

作为优选：所述主动丝杆与主动丝杆螺母以及从动丝杆与从动丝杆螺母均为滚珠丝杆螺母副。采用以上结构，滚珠丝杆螺母副具有自锁功能，能使得调节好的单圈排肥量在排肥过程中不会改变，保证施肥量的精确控制。

作为优选：所述撒肥模块包括筛分管、撒肥管、与撒肥管一端连接的至少一台风机以及用于带动撒肥管在水平方向上转动的撒肥转动组件，所述筛分管的上端与撒肥排肥管的下端连通，下端与撒肥管的中部连通，所述撒肥管远离风机的一端与筛分管的下端均为扁长的管状结构。采用以上结构，能够将肥料喷洒得更散，不仅喷洒面积大，而且均匀，施肥效果好。

作为优选：所述撒肥转动组件包括撒肥管安装架以及用于带动撒肥管转动的转动驱动装置，所述撒肥管安装架为L形，所述撒肥管和风机分别安装在撒肥管安装架立板的两侧，所述转动驱动装置与撒肥管安装架的底板连接。采用以上结构，不仅保证撒肥管和风机的可靠安装，而且能够稳定可靠地带动撒肥管转动。

作为优选：所述机架上设置有开关安装垫板，该开关安装垫板位于撒肥管安装架的底板的下方，并设置有两个金属感应开关，两个金属感应开关分别朝向撒肥管安装架的立板的两侧。采用以上结构，金属感应开关检测到撒肥管安装架的位置后给出换向信号，精确限定撒肥管安装架的最大转动角度，保证撒肥范围的精确可控。

作为优选：所述撒肥管与风机连接的一端为朝向风机逐渐增大的扩口结构。采用以上结构，能够有效增大撒肥管的出风风压，从而增大撒肥范围，同时使肥料的抛洒更加均匀。

作为优选：所述筛分管的内部通过若干分隔筋分隔形成若干沿其宽度方向分布的筛分通道。采用以上结构，能够使肥料均匀地输送到撒肥管中，从而使肥料的抛洒更加均匀，提高施肥效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

采用以上技术方案的双模自适应自动施肥机，结构简单紧凑，易于操作，能够搭载在手推车、小型履带车等行走设备上，特别适用于山地丘陵地貌；并且，能够在线适应性地调节储肥槽的容量，实现精准定量施肥；而且，能够切换施肥模式，根据实际需要选择直接对沟排肥或抛洒施肥模式，不但提高了施肥效果，还适用于不同类型肥料的要求，进一步提高了应用范围。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为肥料输送系统的结构示意图；

图3为肥料输送系统拆除输送系统壳体的示意图；

图4为排肥系统的结构示意图；

图5为筛分管的结构示意图；

图6为排肥中转腔的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1、图2和图4所示，一种双模自适应自动施肥机，其包括机架1，该机架1上设置有自上而下依次连接的肥料箱2、肥料输送系统和排肥系统，能够尽可能利用重力进行输送，节约能源。其中，肥料箱2用于存储肥料，并向肥料输送系统提供肥料，肥料输送系统用于将肥料箱2送来的肥料输送到排肥系统，并能够精确控制向排肥系统的输送量，排肥系统用于向外施肥。

请参见图1，肥料箱2为上大下小的斗形结构，能够利用重力向肥料输送系统输送肥料。

请参见图1-图3，肥料输送系统包括输送系统壳体31、输肥槽轮7、滚轮驱动模块和肥量调节模块，输送系统壳体31上开设有与肥料箱2连通的肥料输入管8和与排肥系统连通的肥料输出管9，肥料箱2通过肥料输入管8将肥料输送到输送系统壳体31中，输肥槽轮7再将输送系统壳体31中的肥料输送到肥料输出管9中。

输肥槽轮7可转动地安装在输送系统壳体31中，且输肥槽轮7的外周面上设置有至少一个储肥槽7a，本实施例中，输肥槽轮7的外周面上均匀分布有多个储肥槽7a，以提高施肥能力和效率。滚轮驱动模块能够驱使输肥槽轮7转动，以使各储肥槽7a均与肥料输入管8和肥料输出管9交替连通，实现肥料输送。肥量调节模块能够同步改变各储肥槽7a的容量，以实现精准定量施肥。

滚轮驱动模块包括排肥转轴10以及用于驱动排肥转轴10转动的排肥驱动装置11，本实施例中，排肥驱动装置11优选采用步进电机，步进电机的电机轴通过联轴器与排肥转轴10连接，从而带动排肥转轴10转动。并且，排肥转轴10通过两端盖板中的深沟球轴承支撑，使两端轴肩定位。

输肥槽轮7同步转动地套装在排肥转轴10上，并具有若干沿周向交替分布的槽轮定壳7b和槽轮动壳7c，各槽轮定壳7b的内侧连接在同一个连接套上，该连接套与排肥转轴10键连接。同时，输肥槽轮7远离排肥驱动装置11的一端设置有外端盖7d，各槽轮动壳7c分别能够在对应的两个相邻槽轮定壳7b之间沿驱动排肥转轴10轴向滑动，各槽轮动壳7c分别与外端盖7d靠近槽轮动壳7c的一侧表面以及对应的两个相邻槽轮定壳7b合围形成对应的储肥槽7a，肥量调节模块包括套装在排肥转轴10上的驱动推盘12以及用于带动驱动推盘12在排肥转轴10上轴向移动的推盘驱动组件，各槽轮动壳7c远离外端盖7d的一端与驱动推盘12固定连接。从而通过推盘驱动组件能够带动驱动推盘12在排肥转轴10上轴向移动，即带动各槽轮动壳7c同步轴向移动，实现对各储肥槽7a容量的同步调节。

推盘驱动组件包括平行地设置在排肥转轴10两侧的主动丝杆13和从动丝杆14，主动丝杆13的一端与丝杆驱动装置15连接，并能够在丝杆驱动装置15带动下转动，该主动丝杆13的另一端同步转动地套装有主动同步轮16，从动丝杆14的一端同步转动地套装有从动同步轮17，该从动同步轮17通过同步带18与主动同步轮16连接，主动丝杆13的主动丝杆螺母19与从动丝杆14的从动丝杆螺母20之间连接有推杆21，驱动推盘12能够在推杆21的带动下沿排肥转轴10轴向移动。

本实施例中，丝杆驱动装置15优选采用步进电机，步进电机的电机轴通过联轴器与主动丝杆13连接，从而带动主动丝杆13转动，主动丝杆13带动主动同步轮16转动，主动同步轮16通过同步带18带动从动同步轮17转动，从动同步轮17带动从动丝杆14转动，由于主动同步轮16和从动同步轮17的尺寸相同，因此主动丝杆13与从动丝杆14的转速相同，由于主动丝杆13与从动丝杆14结构一致，因此主动丝杆螺母19与从动丝杆螺母20同步移动，进而带动推杆21沿排肥转轴10轴向移动，最终带动驱动推盘12沿排肥转轴10轴向移动。

进一步地，主动丝杆13与从动丝杆14均可转动地安装在丝杆支架32上，以保证主动丝杆13与从动丝杆14安装的稳定性和可靠性。

进一步地，驱动推盘12远离槽轮动壳7c的一侧同步转动地安装有推杆安装套22，该推杆安装套22的两端均沿径向凸出形成连接盘22a，推杆21包括外套在推杆安装套22上的推环部21a以及连接在推环部21a两侧的连杆部21b，两根连杆部21b分别与主动丝杆螺母19和从动丝杆螺母20连接，推环部21a的两侧与对应的连接盘22a之间均设置有端面轴承23，能够避免将转动的力传递给推杆21，保证了推杆21运行的稳定可靠，保证对轴向移动距离的精确控制。

进一步地，主动丝杆13与主动丝杆螺母19以及从动丝杆14与从动丝杆螺母20均为滚珠丝杆螺母副，滚珠丝杆螺母副具有自锁功能，能使得调节好的单圈排肥量在排肥过程中不会改变，保证施肥量的精确控制。

请参见图1、图4-图6，排肥系统包括排肥中转腔3以及均连接在排肥中转腔3下部的直排排肥管4和撒肥排肥管5，排肥中转腔3中设置模式切换装置6，该模式切换装置6能够使排肥中转腔3与直排排肥管4和撒肥排肥管5其中之一连通，撒肥排肥管5的下端设置有用于使肥料分散地向外抛洒的撒肥模块，因此，直排排肥管4用于直接对沟排肥，撒肥模块采用抛洒的方式施肥。

排肥中转腔3中设置有分隔板6a，转动分隔板6a就能使排肥中转腔3与直排排肥管4连通，或使排肥中转腔3与撒肥排肥管5连通。因此，分隔板6a的转轴穿出排肥中转腔3后设置有转动拨片6b，通过转动转动拨片6b，就能控制分隔板6a，切换施肥模式。

撒肥模块包括筛分管24、撒肥管25、与撒肥管25一端连接的至少一台风机26以及用于带动撒肥管25在水平方向上转动的撒肥转动组件，筛分管24的上端与撒肥排肥管5的下端连通，下端与撒肥管25的中部连通，撒肥管25远离风机26的一端与筛分管24的下端均为扁长的管状结构。本实施例中，撒肥管25配置有两台风机26，以保证风压，使肥料能够抛洒得更开。

撒肥转动组件包括撒肥管安装架27以及用于带动撒肥管25转动的转动驱动装置28，撒肥管安装架27为L形，撒肥管25和风机26分别安装在撒肥管安装架27立板的两侧，转动驱动装置28与撒肥管安装架27的底板连接。转动驱动装置28包括转动控制电机28a和蜗轮蜗杆减速器28b，转动控制电机28a通过蜗轮蜗杆减速器28b实现精确控制撒肥管安装架27的转动角度。本实施例中，转动控制电机28a优选采用步进电机。同时，为配合转动，撒肥排肥管5和直排排肥管4优选采用软管。

进一步地，为了准确限定撒肥管安装架27的最大转动角度，限定抛洒范围，机架1上设置有开关安装垫板29，该开关安装垫板29位于撒肥管安装架27的底板的下方，并设置有两个金属感应开关30，两个金属感应开关30分别朝向撒肥管安装架27的立板的两侧。当撒肥管安装架27的任意侧边靠近对应金属感应开关30时，金属感应开关30给出换向信号，由控制器33控制转动控制电机28a进行换向。

撒肥管25与风机26连接的一端为朝向风机26逐渐增大的扩口结构，能够有效增大撒肥管25的出风风压，从而增大撒肥范围，同时使肥料的抛洒更加均匀。同样的，筛分管24的内部通过若干分隔筋24a分隔形成若干沿其宽度方向分布的筛分通道24b，能够使肥料均匀地输送到撒肥管25中，从而使肥料的抛洒更加均匀，提高施肥效果。

机架1为框架结构，不仅结构简单紧凑，便于搭载在手推车、小型履带车等行走设备上，而且便于扩展，能够方便地安装电池包34等辅助设备。

机架1上设置有红外传感器，用于检测待施肥置物，以输出启动信号。行走设备上设置有霍尔传感器，能够实时检测行走速度，并向控制器33发出信号。同样的，排肥转轴10和机架1设置有相互配合的霍尔传感器，能够实时检测排肥转轴10的转速。因此，当设定好施肥量和施肥模式后，红外传感器检测到植物时，排肥驱动装置11根据车速的变化，适应性地调节排肥转轴10的转速，从而实现精确定量施肥。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种双模自适应自动施肥机，包括机架(1)，该机架(1)上设置有自上而下依次连接的肥料箱(2)、肥料输送系统和排肥系统，其特征在于：所述排肥系统包括排肥中转腔(3)以及均连接在排肥中转腔(3)下部的直排排肥管(4)和撒肥排肥管(5)，所述排肥中转腔(3)中设置模式切换装置(6)，该模式切换装置(6)能够使排肥中转腔(3)与直排排肥管(4)和撒肥排肥管(5)其中之一连通，所述撒肥排肥管(5)的下端设置有用于使肥料分散地向外抛洒的撒肥模块；

所述肥料输送系统包括输送系统壳体(31)、输肥槽轮(7)、滚轮驱动模块和肥量调节模块，所述输送系统壳体(31)上开设有与肥料箱(2)连通的肥料输入管(8)和与排肥中转腔(3)连通的肥料输出管(9)，所述输肥槽轮(7)可转动地安装在输送系统壳体(31)中，且输肥槽轮(7)的外周面上设置有至少一个储肥槽(7a)，所述滚轮驱动模块能够驱使输肥槽轮(7)转动，以使各储肥槽(7a)均与肥料输入管(8)和肥料输出管(9)交替连通，所述肥量调节模块能够同步改变各储肥槽(7a)的容量；

所述滚轮驱动模块包括排肥转轴(10)以及用于驱动排肥转轴(10)转动的排肥驱动装置(11)，所述输肥槽轮(7)同步转动地套装在排肥转轴(10)上，并具有若干沿周向交替分布的槽轮定壳(7b)和槽轮动壳(7c)，所述输肥槽轮(7)远离排肥驱动装置(11)的一端设置有外端盖(7d)，各槽轮动壳(7c)分别能够在对应的两个相邻槽轮定壳(7b)之间沿驱动排肥转轴(10)轴向滑动，各槽轮动壳(7c)分别与外端盖(7d)靠近槽轮动壳(7c)的一侧表面以及对应的两个相邻槽轮定壳(7b)合围形成对应的储肥槽(7a)，所述肥量调节模块包括套装在排肥转轴(10)上的驱动推盘(12)以及用于带动驱动推盘(12)在排肥转轴(10)上轴向移动的推盘驱动组件，各槽轮动壳(7c)远离外端盖(7d)的一端与驱动推盘(12)固定连接；

所述推盘驱动组件包括平行地设置在排肥转轴(10)两侧的主动丝杆(13)和从动丝杆(14)，所述主动丝杆(13)的一端与丝杆驱动装置(15)连接，并能够在丝杆驱动装置(15)带动下转动，该主动丝杆(13)的另一端同步转动地套装有主动同步轮(16)，所述从动丝杆(14)的一端同步转动地套装有从动同步轮(17)，该从动同步轮(17)通过同步带(18)与主动同步轮(16)连接，所述主动丝杆(13)的主动丝杆螺母(19)与从动丝杆(14)的从动丝杆螺母(20)之间连接有推杆(21)，所述驱动推盘(12)能够在推杆(21)的带动下沿排肥转轴(10)轴向移动；

丝杆驱动装置(15)采用步进电机，步进电机的电机轴通过联轴器与主动丝杆(13)连接；

所述驱动推盘(12)远离槽轮动壳(7c)的一侧同步转动地安装有推杆安装套(22)，该推杆安装套(22)的两端均沿径向凸出形成连接盘(22a)，所述推杆(21)包括外套在推杆安装套(22)上的推环部(21a)以及连接在推环部(21a)两侧的连杆部(21b)，两根连杆部(21b)分别与主动丝杆螺母(19)和从动丝杆螺母(20)连接，所述推环部(21a)的两侧与对应的连接盘(22a)之间均设置有端面轴承(23)；

所述撒肥模块包括筛分管(24)、撒肥管(25)、与撒肥管(25)一端连接的至少一台风机(26)以及用于带动撒肥管(25)在水平方向上转动的撒肥转动组件，所述筛分管(24)的上端与撒肥排肥管(5)的下端连通，下端与撒肥管(25)的中部连通，所述撒肥管(25)远离风机(26)的一端与筛分管(24)的下端均为扁长的管状结构；

所述撒肥转动组件包括撒肥管安装架(27)以及用于带动撒肥管(25)转动的转动驱动装置(28)，所述撒肥管安装架(27)为L形，所述撒肥管(25)和风机(26)分别安装在撒肥管安装架(27)立板的两侧，所述转动驱动装置(28)与撒肥管安装架(27)的底板连接；

转动驱动装置(28)包括转动控制电机(28a)和蜗轮蜗杆减速器(28b)，转动控制电机(28a)通过蜗轮蜗杆减速器(28b)实现精确控制撒肥管安装架(27)的转动角度，转动控制电机(28a)采用步进电机；

所述机架(1)上设置有开关安装垫板(29)，该开关安装垫板(29)位于撒肥管安装架(27)的底板的下方，并设置有两个金属感应开关(30)，两个金属感应开关(30)分别朝向撒肥管安装架(27)的立板的两侧；

当撒肥管安装架(27)的任意侧边靠近对应金属感应开关(30)时，金属感应开关(30)给出换向信号，由控制器(33)控制转动控制电机(28a)进行换向；

所述撒肥管(25)与风机(26)连接的一端为朝向风机(26)逐渐增大的扩口结构；

所述筛分管(24)的内部通过若干分隔筋(24a)分隔形成若干沿其宽度方向分布的筛分通道(24b)；

机架(1)上设置有红外传感器，用于检测待施肥置物，以输出启动信号；行走设备上设置有霍尔传感器，能够实时检测行走速度，并向控制器(33)发出信号；排肥转轴(10)和机架(1)设置有相互配合的霍尔传感器，能够实时检测排肥转轴(10)的转速；

所述主动丝杆(13)与主动丝杆螺母(19)以及从动丝杆(14)与从动丝杆螺母(20)均为滚珠丝杆螺母副；

肥料箱(2)为上大下小的斗形结构；

主动丝杆(13)与从动丝杆(14)均可转动地安装在丝杆支架(32)上；

排肥中转腔(3)中设置有分隔板(6a)，转动分隔板(6a)就能使排肥中转腔(3)与直排排肥管(4)连通，或使排肥中转腔(3)与撒肥排肥管(5)连通；分隔板(6a)的转轴穿出排肥中转腔(3)后设置有转动拨片(6b)；

撒肥管(25)配置有两台风机(26)；

机架(1)为框架结构。

Images