CN115500103B - 一种蚯蚓复合体智能施放装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蚯蚓复合体智能施放装置，包括施放总成、开沟器、机架总成、蚯蚓复合体和控制箱。开沟器进行开沟，机架总成在电机轮的驱动下前进，同时，施放装置从储存箱获取蚯蚓复合体，并输送至下端，蚯蚓复合体自动滚落，完成施放。智能调解施放电机转速，能够实现蚯蚓施放密度的自动调节；采用弯折的蚯蚓输送部件，实现了蚯蚓柔性施放，减小作业过程对蚯蚓的伤害，提高了蚯蚓的存活率；机架倾角自动调节，使蚯蚓复合体智能施放装置在丘陵坡地作业不侧翻。本发明为基于蚯蚓复合体的黑土地保育策略提供装备基础。
Description
技术领域
本发明属于农业机械领域，具体涉及一种蚯蚓复合体智能施放装置。
背景技术
黑土地是地球上珍贵稀有的土壤资源，然而不合理耕作、机械碾压、有机肥施用不足、秸秆还田率低等过度利用行为导致黑土地严重退化，尤其是土壤结构退化，主要表现为土壤大孔隙结构缺失。
深松等保护性耕作模式是目前改善土壤结构的有效手段，即便如此，这些机械方式仍无法构建出均一的、成圆率与连通性俱佳的土壤大孔隙网状结构。蚯蚓被誉为“生态系统工程师”，能够通过运动建立网状互联的土壤大孔隙结构，这种生物孔隙的成圆率和连通性更好，并且大孔隙结构尺度更连续，将蚯蚓施放到大田中将对黑土地保育起到很大的促进作用。然而，目前尚无将蚯蚓施放至大田中的专用设备，这也成为限制其发展的重要因素，目前限制蚯蚓保育黑土地技术的因素主要有以下几种：
1.传统人工蚯蚓施放效率低；
2.不同地块需要的蚯蚓密度不同，非通用设备施放无法调整施放密度；
3.蚯蚓大田机械化施放易造成蚯蚓的损伤，甚至死亡；
4.车辆在山地、侧坡作业易侧翻。
发明内容
本发明要解决的是蚯蚓自动施放的问题，提供了一种蚯蚓施放装置，可以实现蚯蚓柔性投放，施放频率通过电机转速调节，从而实现施放密度的自动调节，同时车架可以自调平。
一种蚯蚓复合体智能施放装置，包括施放总成、开沟器、机架总成、蚯蚓复合体和控制箱；蚯蚓复合体施放总成安装于机架总成上部，开沟器通过螺栓与机架总成连接，蚯蚓复合体置于蚯蚓复合体施放总成上部的储存箱内，控制箱固定在机架前部右侧。
所述的蚯蚓复合体施放总成包括储存箱、施放装置、施放电机；储存箱安装于施放装置上部，施放电机通过螺栓固定。其中，蚯蚓复合体置于储存箱内，施放电机驱动施放装置施放蚯蚓复合体，根据不同区块土壤信息，智能调节施放电机转速，从而实现蚯蚓复合体的智能变量施放。
所述的施放装置包括挡板上链轮、链条、传动轴、输送部件、下链轮、转轴。挡板焊接在储存箱下边，上链轮通过传动轴与挡板上方定位孔进行定位连接，传动轴外伸端与施放电机连接；下链轮通过转轴与挡板下方定位孔进行定位连接；链条与上链轮和下链轮绕接，输送部件连接在链条上方，跟随链条传动，输送部件跟随下链轮转动时，蚯蚓复合体自动滚落，完成对其施放。每一个输送部件均按照上述的步骤进行蚯蚓复合体的施放，从而实现蚯蚓复合体高效、有序地施放。
所述的输送部件为弧形钣金件，输送部件的弧形可以有效减缓上链轮转动时对储存箱里的蚯蚓复合体的冲击，降低输送过程中对蚯蚓复合体的破坏。所述的开沟器包括开沟轮、驱动轴、转轴、连杆、固定件和驱动电机；
所述的开沟轮连接在转轴两端，转轴从驱动轴伸出；连杆一端连接在驱动轴上，另一端与机架相连，驱动电机带动驱动轴转动，进而带动转轴转动，转轴转动带动开沟轮转动，开沟轮转动破开土壤。所述的开沟轮可以拆卸更换为松土轮或者其他部件。
所述的机架总成包括机架、直线电机、电机轮连接机构、电机轮、转向机构、万向轮、横向姿态传感器、纵向姿态传感器、电池、轮内电机；机架可以承载储存箱和控制箱；三个直线电机用螺栓连接于机架下端；其中一个直线电机在机架前端，另一个连接孔与电机轮连接机构连接，另外两个置于机架后端，两个直线电机的另一个连接孔分别与转向机构连接；电机轮连接机构两侧分别与两个电机轮连接；转向机构两侧分别与两个万向轮连接；横向姿态传感器安装于机架后侧的横梁上，纵向姿态传感器安装于机架的侧梁上，在检测到机架倾角发生变化时，直线电机可以各自自动调节伸出长度，使机架与水平面保持平行，起到调平作用，电池通过螺栓固定在机架后侧上方，轮内电机固定在电机轮内，带动电机轮转动，从而使蚯蚓复合体智能施放装置自走。
所述的转向机构包括转向电机、转向节臂、转向横拉杆、转向节、转向支架；
所述的转向电机一端固定在转向支架上，另一端通过螺栓固定在转向节臂上的孔中，转向节臂连接在横拉杆中间，横拉杆两端与转向节连接，转向节一端连接在转向支架上，另一端固定在万向轮上，转向电机转动，驱动转向电机上的摆臂在转向节臂的孔中相对滑动，从而带动转向节臂横向运动，带动万向轮偏转。
所述的蚯蚓复合体包括土壤微生物、蚯蚓、秸秆；
所述的土壤微生物与蚯蚓、秸秆的量以土壤指标为依据，按比例混合，得到蚯蚓复合体，通过蚯蚓复合体施放装置施放到土壤中，土壤微生物分解秸秆，分解后的秸秆为蚯蚓提供食物养分，并且提高土壤有机物质含量，蚯蚓在土壤中运动，形成交错的孔道，创造大孔隙，提高土壤孔隙率，增加透气性，从而在保证孔隙通气性和透水性的同时，还不影响土壤的持水性。其中，根据不同的土壤参数类型，每平方米土壤微生物、蚯蚓、秸秆的质量配比如下。有机质含量区间在1.5～1.7％，每平方米施放的土壤微生物、蚯蚓、秸秆为2.52g、10g、315g；有机质含量区间在1.7～2.0％，每平方米施放的土壤微生物、蚯蚓、秸秆为1.89g、10g、252g；有机质含量区间在2.0％以上，每平方米施放的土壤微生物、蚯蚓、秸秆为1.26g、10g、126g。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、解决了蚯蚓柔性施放专用装备缺失的问题。
2、机架能够实现自动调平。
3、可控制电机转速进行调节施放频率，从而实现蚯蚓施放密度的自动调节。
4、机架上可以配备较大的储存箱。
5、蚯蚓柔性施放，对蚯蚓复合体投放损伤较小。
附图说明
图1为本发明的总装图；
图2为本发明的施放机构装配图；
图3为施放机构结构示意图；
图4为开沟器装配图；
图5为机架装配图；
图6为传动部件装配示意图；
图7为蚯蚓复合体示意图；
图中：A、施放总成；B、开沟器；C、机架总成；D、蚯蚓复合体；E、控制箱；1、储存箱；2、施放装置；3、施放电机；4、开沟轮；5、驱动轴；6、转轴；7、连杆；8、固定件；9、驱动电机；10、机架；11、直线电机；12、电机轮连接机构；13、电机轮；14、转向机构；15、万向轮；16、横向姿态传感器；17、纵向姿态传感器；18、电池；19、轮内电机；20、土壤微生物；21、蚯蚓；22、秸秆；23、挡板；24、上链轮；25、链条；26、传动轴；27、输送部件；28、下链轮；29、转轴；30、转向电机；31转向节臂；32、转向横拉杆；33、转向节；34、转向支架。
具体实施方式
参阅图1，一种蚯蚓复合体智能施放装置，包括施放总成A、开沟器B、机架总成C、蚯蚓复合体D和控制箱E；蚯蚓复合体施放总成A安装于机架总成C上部，开沟器B通过螺栓与机架总成C连接，蚯蚓复合体D置于蚯蚓复合体施放总成A上部的储存箱1内，控制箱E固定在机架前部右侧。
参阅图2，所述的蚯蚓复合体施放总成A包括储存箱1、施放装置2、施放电机3；储存箱1安装于施放装置2上部，施放电机3通过螺栓固定。其中，蚯蚓复合体D置于储存箱1内，施放电机3驱动施放装置2施放蚯蚓复合体D，根据不同区块土壤信息，智能调节施放电机3转速，从而实现蚯蚓复合体D的智能变量施放。
参阅图3，所述的施放装置2包括挡板23、上链轮24、链条25、传动轴26、输送部件27、下链轮28、转轴29。挡板23焊接在储存箱1下边，上链轮24通过传动轴26与挡板23上方定位孔进行定位连接，传动轴26外伸端与施放电机3连接；下链轮28通过转轴29与挡板23下方定位孔进行定位连接；链条25与上链轮24和下链轮28绕接，输送部件27连接在链条25上方，跟随链条25传动，输送部件27跟随下链轮28转动时，蚯蚓复合体D自动滚落，完成对其施放。每一个输送部件27均按照上述的步骤进行蚯蚓复合体D的施放，从而实现蚯蚓复合体D高效、有序地施放。
所述的输送部件27为弧形钣金件，输送部件27的弧形可以有效减缓上链轮24转动时对储存箱1里的蚯蚓复合体D的冲击，降低输送过程中对蚯蚓复合体D的破坏。
参阅图4，所述的开沟器B包括开沟轮4、驱动轴5、转轴6、连杆7、固定件8和驱动电机9；
所述的开沟轮4连接在转轴6两端，转轴6从驱动轴5伸出；连杆7一端连接在驱动轴5上，另一端与机架10相连，驱动电机9带动驱动轴5转动，进而带动转轴6转动，转轴6转动带动开沟轮4转动，开沟轮4转动破开土壤。所述的开沟轮4可以拆卸更换为松土轮或者其他部件。
参阅图5，所述的机架总成C包括机架10、直线电机11、电机轮连接机构12、电机轮13、转向机构14、万向轮15、横向姿态传感器16、纵向姿态传感器17、电池18、轮内电机19；机架10可以承载储存箱1和控制箱E；三个直线电机11用螺栓连接于机架10下端；其中一个直线电机11在机架前端，另一个连接孔与电机轮连接机构12连接，另外两个置于机架后端，两个直线电机11的另一个连接孔分别与转向机构14连接；电机轮连接机构12两侧分别与两个电机轮13连接；转向机构14两侧分别与两个万向轮15连接；横向姿态传感器16安装于机架10后侧的横梁上，纵向姿态传感器17安装于机架10的侧梁上，在检测到机架10倾角发生变化时，直线电机11可以各自自动调节伸出长度，使机架10与水平面保持平行，起到调平作用，电池18通过螺栓固定在机架10后侧上方，轮内电机19固定在电机轮13内，带动电机轮13转动，从而使蚯蚓复合体智能施放装置自走。
参阅图6，所述的转向机构14包括转向电机30、转向节臂31、转向横拉杆32、转向节33、转向支架34；
所述的转向电机30一端固定在转向支架34上，另一端通过螺栓固定在转向节臂31上的孔中，转向节臂31连接在横拉杆32中间，横拉杆32两端与转向节33连接，转向节33一端连接在转向支架34上，另一端固定在万向轮15上，转向电机30转动，驱动转向电机30上的摆臂在转向节臂31的孔中相对滑动，从而带动转向节臂31横向运动，带动万向轮15偏转。
参阅图7，所述的蚯蚓复合体D包括土壤微生物20、蚯蚓21、秸秆22；
所述的土壤微生物20与蚯蚓21、秸秆22的量以土壤指标为依据，按比例混合，得到蚯蚓复合体D，通过蚯蚓复合体D施放装置施放到土壤中，土壤微生物20分解秸秆22，分解后的秸秆22为蚯蚓21提供食物养分，并且提高土壤有机物质含量，蚯蚓21在土壤中运动，形成交错的孔道，创造大孔隙，提高土壤孔隙率，增加透气性，从而在保证孔隙通气性和透水性的同时，还不影响土壤的持水性。其中，根据不同的土壤参数类型，每平方米土壤微生物20、蚯蚓21、秸秆22的质量配比如下。有机质含量区间在1.5～1.7％，每平方米施放的土壤微生物20、蚯蚓21、秸秆22为2.52g、10g、315g；有机质含量区间在1.7～2.0％，每平方米施放的土壤微生物20、蚯蚓21、秸秆22为1.89g、10g、252g；有机质含量区间在2.0％以上，每平方米施放的土壤微生物20、蚯蚓21、秸秆22为1.26g、10g、126g。
本发明的工作原理：
参阅图1，本发明的整机工作原理如下。开沟器B的驱动电机9带动驱动轴5转动，带动传动轴26旋转，并带动开沟轮4转动进行开沟，机架总成C在电机轮13的驱动下前进，同时，施放装置2从储存箱1获取蚯蚓复合体D，并输送至下端，蚯蚓复合体D自动滚落，实现蚯蚓复合体D的施放。
参阅图2至图3，本发明的施放总成A工作原理如下。当某个输送部件27即将离开储存箱1时，蚯蚓复合体D在滚入输送部件27后跟随链条25传至下链轮28。输送部件27跟随下链轮28转动时，蚯蚓复合体D自动滚落，完成对其施放。每一个输送部件27均按照上述运动过程进行蚯蚓复合体D的施放，从而实现蚯蚓复合体D高效、有序地施放。输送部件27弯折部分可以有效减缓上链轮转动时对储存箱1里的蚯蚓复合体D的冲击，降低输送时对蚯蚓复合体D的破坏。
参阅图4，连杆7一端连接在驱动轴5上，另一端与机架10相连，驱动轴5转动带动转轴6转动，转轴6转动带动开沟轮4转动，开沟轮4转动破开土壤。参阅图5，本发明的机架总成C的工作原理如下。当在横向姿态传感器16、纵向姿态传感器17检测到机架10倾角发生变化时，直线电机11可以各自自动调节伸出长度，使机架10与水平面保持平行，起到调平作用，电池18通过螺栓固定在机架10后侧上方，轮内电机19固定在电机轮13内，带动电机轮13转动，从而使蚯蚓复合体智能施放装置自走。
参阅图6，本发明的转向机构14工作原理如下。转向电机30一端固定在转向支架34上，另一端通过螺栓固定在转向节臂31上的孔中，转向节臂31连接在转向横拉杆32中间，转向横拉杆32两端与转向节33连接，转向节33一端连接在转向支架34上，另一端固定在万向轮15上，转向电机30转动，驱动转向电机30上的摆臂在转向节臂31的孔中相对滑动，从而带动转向节臂31横向运动，进而带动万向轮15偏转。
参阅图7，本发明的蚯蚓复合体D配比原理如下。所述的土壤微生物20与蚯蚓21、秸秆22是在测量过土壤指标后，按比例混合，得到蚯蚓复合体D，通过蚯蚓复合体D施放装置施放在土壤中，土壤微生物20分解秸秆22，分解后的秸秆22为蚯蚓21提供食物养分，并且提高土壤有机物质含量，蚯蚓21在土壤中运动，形成交错的孔道，创造大孔隙，提高土壤孔隙率，增加透气性，从而在保证孔隙通气性和透水性的同时，还不影响土壤的持水性。其中，根据不同的土壤参数类型，每平方米土壤微生物20、蚯蚓21、秸秆22的质量配比如下。有机质含量区间在1.5～1.7％，每平方米施放的土壤微生物20、蚯蚓21、秸秆22为2.52g、10g、315g；有机质含量区间在1.7～2.0％，每平方米施放的土壤微生物20、蚯蚓21、秸秆22为1.89g、10g、252g；有机质含量区间在2.0％以上，每平方米施放的土壤微生物20、蚯蚓21、秸秆22为1.26g、10g、126g。
Claims (2)
1.一种蚯蚓复合体智能施放装置，其特征在于，包括蚯蚓复合体施放总成(A)、开沟器(B)、机架总成(C)、蚯蚓复合体(D)和控制箱(E)；
所述的蚯蚓复合体施放总成(A)安装于机架(C)上部，开沟器(B)通过螺栓与机架(C)连接，控制箱(D)固定在机架前部右侧；
所述的蚯蚓复合体施放总成(A)包括储存箱(1)、施放电机(3)、挡板(23)、上链轮(24)、链条(25)、传动轴(26)、输送部件(27)、下链轮(28)、转轴(29)，储施放电机(3)通过螺栓固定，施放电机(3)通过螺栓固定在施放装置(2)侧面，挡板(23)焊接在储存箱(1)下边，上链轮(24)通过传动轴(26)与挡板(23)上方定位孔进行定位连接，传动轴(26)外伸端与施放电机(3)连接，下链轮(28)通过转轴(29)与挡板(23)下方定位孔进行定位连接；链条(25)与上链轮(24)和下链轮(28)绕接，输送部件(27)连接在链条(25)上方，跟随链条(25)转动；
所述的开沟器(B)包括开沟轮(4)、驱动轴(5)、转轴(6)、连杆(7)、固定件(8)和驱动电机(9)，所述的连杆(7)通过固定件(8)固定在机架(10)前方偏下的位置，驱动轴(5)通过螺栓固定在连杆(7)内部，驱动轴(5)置于连杆(7)，一端与连杆内部的驱动轴(5)相连接，另一端与转轴(7)相连接，开沟轮(4)通过螺栓与转轴(6)相连接；
所述的机架总成(C)包括机架(10)、直线电机(11)、电机轮连接机构(12)、电机轮(13)、转向机构(14)、万向轮(15)、角度传感器I(16)、角度传感器II(17)、电池(18)、轮内电机(19)，所述的机架(10)可以承载储存箱(1)和控制箱(D)；三个直线电机(11)用螺栓连接于机架(10)下端；其中一个直线电机(11)在机架前端，电机的另一个连接孔与电机轮连接机构(12)连接，另外两个置于机架后端，两电机的另一个连接孔分别与转向机构(12)连接；电机轮连接机构(12)两侧分别与两个电机轮(13)进行连接；转向机构(14)两侧分别与两个万向轮(15)进行连接；角度传感器I(16)安装于机架(10)后侧的横梁上，角度传感器II(17)安装于机架(10)的侧梁上，电池(18)通过螺栓固定在机架(10)后侧上方，轮内电机(19)置于电机轮(13)内；
所述的蚯蚓复合体(D)包括土壤微生物(20)、蚯蚓(21)、秸秆(22)，在测量过土壤指标后，所述的土壤微生物(20)与蚯蚓(21)、秸秆(22)按比例混合，得到蚯蚓复合体，通过施放装置(2)施放在土壤中。
2.如权利要求1所述的一种蚯蚓复合体智能施放装置，其特征在于，所述的转向机构(14)包括转向电机(30)、转向节臂(31)、转向横拉杆(32)、转向节(33)、转向支架(34)；
所述的转向电机(30)一端固定在转向支架(34)上，另一端通过螺栓固定在转向节臂(31)上的孔中，转向节臂(31)连接在横拉杆(32)中间，横拉杆(32)两端与转向节(33)连接，转向节(34)一端连接在转向支架(34)上，另一端固定在万向轮(15)上，转向电机(30)转动，驱动转向电机(30)上的摆臂在转向节臂(31)的孔中相对滑动，从而带动转向节臂(31)横向运动，进而带动万向轮(15)偏转。
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