CN114391468B - 一种易破土的防堵塞施肥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种易破土的防堵塞施肥装置，包括固定架，还包括设置在固定架上的第一针管固定架和第二针管固定架，还包括注射针管和破土防堵塞腔体，破土防堵塞腔体包括均为中空且依次连接的从动齿轮轴、腔体导向轴、丝杆滑块法兰、固定腔体、刀头杆和破土刀头，腔体导向轴活动穿过第二针管固定架上的固定穿孔，破土防堵塞腔体整体套设在注射针管上，丝杆滑块法兰与注射针管的丝杆导轨呈丝杆配合连接。本发明设置有破土刀头，使注射针尖插入土壤更加容易；能够有效将碎土和注射针孔隔断开。

Description

一种易破土的防堵塞施肥装置

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，具体是涉及一种易破土的防堵塞施肥装置。

背景技术

液态肥具有许多优点：质量的一致性，液态肥的成分具有高度的均匀一致性，对微量元素的添加非常有利；配比方便，易于实现精确定量控制，有利于变量施肥。

液态肥的优势决定了它非常适合自动化施肥，目前主流的液态肥自动化施用采用的是滴灌、喷灌等方法，但是这种灌溉装置结构复杂，制造成本高，且不可避免地产生液态肥地挥发和随水流失，相比之下，根部注射施肥的方法可以有效减少化肥的挥发和流失，能够有效提高化肥的利用率，同时直接将化肥施用在根系附近，能够大大提高作物吸收效率。

现有的液肥注射装置多采用注射孔位在针尖头部或针管侧边的针管，在插入、拔出土壤的过程中，极易出现泥土堵塞针孔的现象。传统针头对土壤状况的要求较高，土质过硬可能出现针头无法深入的情况。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种易破土的防堵塞施肥装置，有效解决液态肥注射施用过程中的堵塞问题以及针头难以深入土壤的问题，提供了结构简单，性能良好，制造成本低廉。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种易破土的防堵塞施肥装置，包括固定架，还包括设置在固定架上的第一针管固定架和第二针管固定架，还包括注射针管和破土防堵塞腔体，破土防堵塞腔体包括均为中空且依次连接的从动齿轮轴、腔体导向轴、丝杆滑块法兰、固定腔体、刀头杆和破土刀头，腔体导向轴活动穿过第二针管固定架上的固定穿孔，破土防堵塞腔体整体套设在注射针管上，丝杆滑块法兰与注射针管的丝杆导轨呈丝杆配合连接。

如上所述注射针管包括注射针管转接头、针体和丝杆导轨,注射针管转接头固定在第一针管固定架上，针体一端与注射针管转接头连接，另一端设置注射针尖,注射针管转接头和液压泵连接，针体与注射针尖连接的端部的侧壁设置有注射针孔，丝杆导轨套设固定在针体上。

如上所述从动齿轮轴套设固定有从动齿轮，从动齿轮与驱动轴齿轮啮合，驱动轴齿轮由舵机驱动旋转，舵机通过舵机固定卡扣固定在舵机固定支撑板上，舵机固定支撑板通过支撑铜柱固定在固定板上，从动齿轮的轴向厚度大于驱动轴齿轮的轴向厚度。

如上所述破土刀头呈中空的锥头状，破土刀头的锥底直径大于刀头杆直径。

如上所述固定板与角度调节合页的其中一个合页片连接，角度调节合页另一个合页片与机械臂安装部件连接，固定板上通过第一连接座设置有字母钉，机械臂安装部件上通过第二连接座设置有角度调节紧固螺钉，两个角度调节连杆一端分别与字母钉两端铰接，两个角度调节连杆另一端均开设有滑孔，角度调节紧固螺钉的两端分别穿过两个角度调节连杆的滑孔并通过锁紧螺母锁紧。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

(1)本发明防堵塞施肥装置前端设置有破土刀头，使注射针尖插入土壤更加容易，降低了装置所需要的驱动力矩；

(2)本发明设置有隔断面，能够有效将碎土和注射针孔隔断开；

(3)本发明防堵塞施肥装置采用单片机对步进电机、输液泵和舵机进行控制，能够实现自动完成施肥动作，施肥深度更加精准，使用过程更加方便，有利于实现辣椒苗施肥的自动化。

(4)本发明防堵塞施肥装置所用部件结构简单，易于采购，成本低廉。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中注射针管的结构示意图；

图3为本发明中破土防堵塞腔体的结构示意图；

图4为本发明中角度调节部件和安装固定部件的结构示意图；

图5为本发明中传动部件和安装固定部件的结构示意图；

图中：1、注射针管；2、破土防堵塞腔体；3、从动齿轮；4、驱动轴齿轮；5、安装固定部件；6、舵机；7、角度调节部件；8、液压泵；9、注射针尖；10、注射针孔；11、注射针管转接头；12、丝杆导轨；13、破土刀头；14、固定腔体；15、丝杆滑块法兰；16、隔断面；17、从动齿轮轴；18、第一针管固定架；19、第二针管固定架；20、固定板；21、角度调节合页；22、角度调节连杆；23、字母钉；24、角度调节紧固螺钉；25、机械臂安装部件；26、舵机固定卡扣；27、舵机固定支撑板；28、支撑铜柱；29、刀头杆；30、腔体导向轴；31、针体；32、第一连接座；33、第二连接座；34、滑孔；35-锁紧螺母。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种易破土的防堵塞施肥装置，包括：注射针管1，破土防堵塞腔体2，传动部件(包括从动齿轮轴17、从动齿轮3、驱动轴齿轮5)，安装固定部件5和角度调节部件7，液压泵8，原动机为舵机6。

如图2所示，注射针管1包括注射针管转接头11、针体31和丝杆导轨12,注射针管转接头11固定在第一针管固定架18上，针体31一端与注射针管转接头11连接，另一端设置注射针尖9,注射针管转接头11和液压泵8连接，针体31与注射针尖9连接的端部的侧壁设置有注射针孔10，丝杆导轨12套设固定在针体31上。

针体31与注射针尖9连接的端部的侧壁设置有注射针孔10，注射针尖9设置为尖刺型，注射针孔10以针体31轴线对称开孔，针体31具备插入土壤的能力的同时保证针体31具有足够的强度；针体31通过注射针管转接头11固定在第一针管固定架18上，完成安装定位，通过丝杆导轨12连接破土防堵塞腔体2，实现注射针管1和破土防堵塞腔体2的丝杆连接；针管中部加装丝杆导轨12，用以改变舵机6传导的力的方向，使破土防堵塞腔体2完成沿注射针管1轴向的运动；针体31末端安装注射针管转接头11，用以连接液压泵8，从而将药液从药液箱压入针体31的腔体之中。

如图3所示，安装固定部件5包括固定架20，还包括设置在固定架20上的第一针管固定架18和第二针管固定架19，破土防堵塞腔体2包括均为中空且依次连接的从动齿轮轴17、腔体导向轴30、丝杆滑块法兰15、固定腔体14、刀头杆29和破土刀头13，腔体导向轴30活动穿过第二针管固定架19上的固定穿孔，破土防堵塞腔体2整体套设在注射针管1上，丝杆滑块法兰15与注射针管1的丝杆导轨12呈丝杆配合连接。

从动齿轮轴17套设固定有从动齿轮3，从动齿轮3与驱动轴齿轮5啮合，驱动轴齿轮5由舵机6驱动旋转，舵机6通过舵机固定卡扣26固定在舵机固定支撑板27上，舵机固定支撑板27通过支撑铜柱28固定在固定板20上。

破土刀头13在旋转过程中能够有效破开土壤，有效减少注射针尖9插入土壤时的阻力，破土刀头13呈中空的锥头状，破土刀头13的锥底直径大于刀头杆29直径，破土刀头13的锥侧面为隔断面16，能够有效将被破开的土壤壁四周的碎土与注射针孔10隔断，避免碎土进入注射针孔导致堵塞；在插入土壤和从土壤中拔出的过程中，破土刀头13后部始终能够将注射针管1侧面的注射针孔10包裹，防止针体31插入土壤的过程中土壤进入注射针孔10，导致针体31被堵塞；丝杆滑块法兰15与针体31中部加装的丝杆导轨12配合形成丝杆导轨滑块结构，用以改变驱动力的传导方向，使破土防堵塞腔体2旋转的同时完成沿注射针管1轴向的运动，用于实现破土防堵塞腔体2的回缩与伸出。从动齿轮轴17上套设固定有从动齿轮3，用以将扭矩传输到破土防堵塞腔体2，在工作过程中，通过从动齿轮3和驱动轴齿轮5之间相互接触的齿轮齿侧壁完成破土防堵塞腔体2回缩与伸出过程中的导向功能，从动齿轮3的轴向厚度比驱动轴齿轮5的轴向厚度大30mm以上，用以确保伸出与回缩过程中，从动齿轮3和驱动轴齿轮5始终啮合，确保导向功能顺利实现。

如图4所示，角度调节部件7包括角度调节合页21、第一连接座32、第二连接座33、字母钉23、角度调节紧固螺钉24、角度调节连杆22以及锁紧螺母35。

固定板20与角度调节合页21的其中一个合页片连接，角度调节合页21另一个合页片与机械臂安装部件25连接，固定板20上通过第一连接座32设置有字母钉23，机械臂安装部件25上通过第二连接座33设置有角度调节紧固螺钉24，两个角度调节连杆22一端分别与字母钉23两端铰接，两个角度调节连杆22另一端均开设有滑孔34，角度调节紧固螺钉24的两端分别穿过两个角度调节连杆22的滑孔34并通过锁紧螺母35锁紧。

角度调节部件7的角度调节功能由角度调节合页21和角度调节连杆22共同完成，松开锁紧螺母35后，角度调节紧固螺钉24的端部可沿角度调节连杆22的滑孔34滑动，通过调整固定板20绕角度调节合页21旋转来调整角度，本实施例可以实现60°之内的连续角度调节，通过拧紧锁紧螺母35，即可固定角度调节紧固螺钉24在滑孔34上的位置，进而固定固定板20与机械臂安装部件25之间的角度；机械臂安装部件25用以将本发明安装到机械臂上。

如图5所示，第一针管固定架18和第二针管固定架19安装于固定板20上，即可随固定板20进行角度调节，舵机固定支撑板27通过支撑铜柱28安装在固定板20上，舵机6则通过舵机固定卡扣26安装在舵机固定支撑板27上；驱动轴齿轮5和从动齿轮3构成一级齿轮传动副，将舵机6的转动力矩传输到破土防堵塞腔体2作为破土防堵塞腔体2转动时的驱动扭矩，完成对破土防堵塞腔体2旋转运动的控制，再通过注射针管1中的丝杆导轨12和破土防堵塞腔体2中的丝杆滑块法兰15构成的丝杆导轨滑块机构将周向旋转的力矩转化为沿注射针管1轴向的力，实现破土防堵塞腔体2的回缩与伸出。

本发明在插入土壤之前，破土防堵塞腔体2中的破土刀头13后端完全遮蔽注射针管1中的注射针孔10，液压泵8持续加压，使将药液压入注射针管1的注射腔体之中，通过药液压力进一步降低注射针孔9被土壤堵塞的概率。

本发明在插入的过程中，由注射针管1与破土防堵塞腔体2之间的丝杆连接向破土防堵塞腔体提供轴向插入力，具体实施过程如下：首先由舵机6开始输出力矩，由驱动轴齿轮5传递到从动齿轮3，通过从动齿轮轴17上的从动齿轮3将力矩传递到破土防堵塞腔体2使其旋转，再通过丝杆滑块法兰15和丝杆导轨12使驱动力由周向旋转的转矩变为方向沿注射针管1轴向的推力，向破土防堵塞腔体2提供插入土壤时所需的驱动力，实现破土防堵塞腔体2沿着注射针管1轴向方向的移动，并通过从动齿轮轴17上的从动齿轮3和驱动轴齿轮5的齿轮齿侧壁完成破土防堵塞腔体2伸出过程中的导向功能，实现破土防堵塞腔体2旋转伸出的动作，破土刀头13通过旋转深入，破开注射针管1插入路径上的土壤，大幅减小注射针管1插入土壤时受到的阻力，通过隔断面16将破土刀头破开土壤形成的土壤壁上的碎土隔绝开，避免碎土进入注射针孔10导致堵塞。

插入到土壤目标深度之后，舵机6反向旋转，通过齿轮传动副将扭矩传输到破土防堵塞腔体2，使破土防堵塞腔体2反向旋转，通过丝杆滑块法兰15和丝杆导轨12将旋转的力矩转化为沿着丝杆轴向方向的力，为破土防堵塞腔体2提供回缩需要的力，从动齿轮3和驱动轴齿轮5的啮合的齿槽完成破土防堵塞腔体2回缩过程中的导向功能。破土防堵塞腔体2回缩的过程中，隔断面16可将插入过程中产生的碎土与注射针孔10隔绝开来形成注射空腔，防止碎土进入注射针孔10造成堵塞，破土防堵塞腔体2回缩的过程中，隔断面16还可以将土壤壁周围的碎土进行进一步清扫，进一步提升本发明的防堵塞性能；当破土刀头回缩到注射针孔10露出时舵机停止转动，此时，液压泵8进一步加压，将液态肥通过注射针管转接头11从药液箱压入到注射针管1中，通过注射针孔10注射到植物根部。

完成液态肥注射后，舵机6再次反转，通过齿轮传动副将扭矩传输到破土防堵塞腔体2，使破土防堵塞腔体2旋转，通过丝杆滑块法兰15和丝杆导轨12完成驱动力传递方向的转变，实现破土防堵塞腔体2沿着注射针管1轴向方向的移动，并通过从动齿轮3和驱动轴齿轮5的啮合的齿槽完成破土防堵塞腔体2伸出过程中的导向功能，实现破土防堵塞腔体2伸出的动作，待破土防堵塞腔体2前端破土刀头13完全包裹住注射针孔10，将整个装置从土壤中抽出，并使液压泵8降压，完成整个施肥流程，在抽出的过程中，隔断面16将碎土隔断开来，破土刀头后端完全遮蔽注射针孔10，防止土壤进入注射针孔10导致堵塞。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)破土防堵塞腔体2前端设置了破土刀头13，将注射针管1插入路径上的土壤破开，降低了注射针管1插入过程中需要的驱动力，使注射针管1插入土壤的过程更加容易，在自动化过程中可以采用更小驱动力矩的驱动电机，减轻了对电机额定功率的要求，有利于降低成本；

(2)破土防堵塞腔体2前端破土刀头13的隔断面16，能够将碎土与注射针孔10隔绝开，进一步增强防堵塞性能；

(3)破土防堵塞腔体2的伸出与回缩运动采用丝杆滑块法兰15和丝杆导轨12组成的丝杆导轨传递驱动力，传动稳定，传动力矩大，能够适应不同的土壤环境，能够有效提高本发明的适用范围；

(4)可采用单片机对机械臂、输液泵和舵机进行控制，能够自动完成施肥动作，施肥深度更加精准，使用过程更加方便，有利于实现辣椒苗施肥的自动化；

(5)本发明所采用的部件结构简单，易于采购，成本低廉。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (1)

1.一种易破土的防堵塞施肥装置，包括固定板（20），其特征在于，还包括设置在固定板（20）上的第一针管固定架（18）和第二针管固定架（19），还包括注射针管（1）和破土防堵塞腔体（2），破土防堵塞腔体（2）包括均为中空且依次连接的从动齿轮轴（17）、腔体导向轴（30）、丝杆滑块法兰（15）、固定腔体（14）、刀头杆（29）和破土刀头（13），腔体导向轴（30）活动穿过第二针管固定架（19）上的固定穿孔，破土防堵塞腔体（2）整体套设在注射针管（1）上，丝杆滑块法兰（15）与注射针管（1）的丝杆导轨（12）呈丝杆配合连接，

所述注射针管（1）包括注射针管转接头（11）、针体（31）和丝杆导轨（12）, 注射针管转接头（11）固定在第一针管固定架（18）上，针体（31）一端与注射针管转接头（11）连接，另一端设置注射针尖（9）,注射针管转接头（11）和液压泵（8）连接，针体（31）与注射针尖（9）连接的端部的侧壁设置有注射针孔（10），丝杆导轨（12）套设固定在针体（31）上，

所述从动齿轮轴（17）套设固定有从动齿轮（3），从动齿轮（3）与驱动轴齿轮（4）啮合，通过从动齿轮（3）和驱动轴齿轮（4）之间相互接触的齿轮齿侧壁完成破土防堵塞腔体（2）回缩与伸出过程中的导向，驱动轴齿轮（4）由舵机（6）驱动旋转，舵机（6）通过舵机固定卡扣（26）固定在舵机固定支撑板（27）上，舵机固定支撑板（27）通过支撑铜柱（28）固定在固定板（20）上，从动齿轮（3）的轴向厚度大于驱动轴齿轮（4）的轴向厚度，使得破土防堵塞腔体（2）伸出与回缩过程中，从动齿轮（3）和驱动轴齿轮（4）始终啮合，

驱动轴齿轮（4）和从动齿轮（3）构成一级齿轮传动副，将舵机（6）的转动力矩传输到破土防堵塞腔体（2）作为破土防堵塞腔体（2）转动时的驱动扭矩，通过注射针管（1）中的丝杆导轨（12）和破土防堵塞腔体（2）中的丝杆滑块法兰（15）构成的丝杆导轨滑块机构将周向旋转的力矩转化为沿注射针管（1）轴向的力，实现破土防堵塞腔体（2）的回缩与伸出，

所述破土刀头（13）呈中空的锥头状，破土刀头（13）的锥底直径大于刀头杆（29）直径，破土刀头（13）的锥侧面为隔断面（16），用于将被破开的土壤壁四周的碎土与注射针孔（10）隔断；在插入土壤和从土壤中拔出的过程中，破土刀头（13）后部始终将注射针管（1）侧面的注射针孔（10）包裹，防止针体（31）插入土壤的过程中土壤进入注射针孔（10）；

角度调节部件（7）包括角度调节合页（21）、第一连接座（32）、第二连接座（33）、字母钉（23）、角度调节紧固螺钉（24）、角度调节连杆（22）以及锁紧螺母（35），

所述固定板（20）与角度调节合页（21）的其中一个合页片连接，角度调节合页（21）另一个合页片与机械臂安装部件（25）连接，固定板（20）上通过第一连接座（32）设置有字母钉（23），机械臂安装部件（25）上通过第二连接座（33）设置有角度调节紧固螺钉（24），两个角度调节连杆（22）一端分别与字母钉（23）两端铰接，两个角度调节连杆（22）另一端均开设有滑孔（34），角度调节紧固螺钉（24）的两端分别穿过两个角度调节连杆（22）的滑孔（34）并通过锁紧螺母（35）锁紧，

角度调节部件（7）的角度调节功能由角度调节合页（21）和角度调节连杆（22）共同完成，松开锁紧螺母（35）后，角度调节紧固螺钉（24）的端部可沿角度调节连杆（22）的滑孔（34）滑动，通过调整固定板（20）绕角度调节合页（21）旋转来调整角度，通过拧紧锁紧螺母（35），固定角度调节紧固螺钉（24）在滑孔（34）上的位置，进而固定固定板（20）与机械臂安装部件（25）之间的角度。