CN205093148U - 一种变容积式果园穴排肥器及利用该排肥器的穴施肥装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种变容积式果园穴排肥器及利用该排肥器的穴施肥装置，穴排肥器包括穴排肥器外壳、容积调节箱、上盖和下盖等，利用容积调节箱在直线导轨上的滑动实现排肥量调整，通过控制上下盖启闭时间实现排肥位置调整，穴施肥装置包括开沟装置、穴排肥器、探测装置以及进行施肥量调节的控制器，探测装置包括机具行进速度探测装置和果树靶标探测装置，获取机具行进速度信息和果树靶标位置信息，本实用新型可以人工或者自动调整排肥量和排肥位置，实现定量穴施肥，从而提高果园施肥作业效率，为我国部分地区果园施肥劳动力紧缺的难题提供了一种解决办法。
Description
技术领域
本实用新型属于农业机械领域，特别涉及一种变容积式果园穴排肥器及利用该排肥器的穴施肥装置。
背景技术
果园施肥作业要求肥料覆盖于土壤之下、投放位置精准及肥量控制精确。目前我国果园施肥方法主要有人工施肥及施肥机施肥，人工施肥多采用间断的条开沟或挖坑投放肥料，这种施肥方法虽肥料投放位置准确，但肥量控制精度低，作业效率低，劳动强度大；施肥机多采用条开沟机施肥机和挖坑施肥机，条开沟施肥作业效率高但造成肥料利用率低和环境污染。此外，果园施肥作业因施肥作业具有时节性和劳动强度大的特点，出现了雇工紧张的难题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种变容积式果园穴排肥器及利用该排肥器的穴施肥装置，采用穴排肥装置、开沟装置、探测装置及控制器，在条开沟的同时，针对果树靶标进行对靶穴排肥，提高了果园施肥作业效率，同时实现了精量排肥，提高肥料的利用率，减少过量使用肥料造成的环境污染。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种变容积式果园穴排肥器，包括穴排肥器外壳33、容积调节箱35、上盖31和下盖36，容积调节箱35设置在穴排肥器外壳33内的中部位置，容积调节箱35在穴排肥器外壳33外的部分通过传动螺柱43和联轴器45连接中驱动电机44；上盖31连接上推杆30的一端，上推杆30的另一端穿过上圆孔滑座29连接上接头27，上推杆30上有上复位弹簧28，上接头27与上凸轮26接触，上凸轮26与上驱动电机25顶端连接，由上驱动电机25驱动，上凸轮26传动，实现上盖31的推拉运动；下盖36连接下推杆37的一端，下推杆37的另一端穿过下圆孔滑座38连接下接头40，下推杆37上有下复位弹簧39，下接头40与下凸轮41接触，下凸轮41与下驱动电机42顶端连接，下盖36下方为导肥管16，由下驱动电机42驱动，下凸轮41传动，实现下盖36的推拉运动。
所述穴排肥器外壳33位于肥箱11下方，肥箱11底部为锥形，肥料通过重力作用进入穴排肥器外壳33中，整个穴排肥器由安装孔32通过螺栓与肥箱11连接。
所述上盖31的外伸臂上通过右滑座安装螺丝47安装有右滑座48，通过左滑座安装螺丝51安装有左滑座50，穴排肥器外壳33的外部双侧设置有直线导轨34，分别与右滑座48和左滑座50配合实现沿直线推拉运动。
所述穴排肥器外壳33中，沿推杆30方向长度小于垂直于推杆30方向长度。
本实用新型还提供了一种利用所述变容积式果园穴排肥器的穴施肥装置，包括：
用于开沟的位于所述变容积式果园穴排肥器下侧的开沟装置；
由机具行进速度探测装置和果树靶标探测装置组成的探测装置；
以及
用于进行施肥量调节的控制器10，控制器10与探测装置连接获取探测信息，根据靶标和行进速度向中驱动电机44发送信号，控制容积调节箱35在直线导轨34滑动以减小或增大穴排肥器12的排肥容积，实现排肥控制。
所述开沟装置包括行距调整臂17、开沟铲18、覆土轮13和支撑轮15，行距调整臂17通过销钉与底架20上的安装孔19配合，完成开沟幅宽的调整，开沟铲18固定于行距调整臂17的端面前侧，用于进行条开沟，覆土轮13通过转轴与行距调整臂17端面后侧转动连接，随着开沟深度的变化而上下运动，进行覆土操作，支撑轮15固定于底架(20)后侧，通过调整限高螺杆14实现开沟深度的调节。
所述速度探测装置设置于拖拉机5的行走轮21上，包括接近开关传感器23及安装座22，接近开关传感器23安装于安装座22上，安装座22固定连接在拖拉机5的机架上，轮毂24上安装有凸起螺丝，开关传感器23位于凸起螺丝对应的圆周上，通过探测凸起螺丝获得机具行进速度；
所述靶标探测装置设置拖拉机5前端双侧，包括双侧的水平调整臂1、高度调整臂3、调整座2和多个红外探测传感器4，水平调整臂1安装于拖拉机5机架上，高度调整臂3通过调整座2与水平调整臂1垂直连接，红外探测传感器(4)安装于高度调整臂3上，通过调节调整座2实现水平和高度的调节，实现果树靶标探测。
所述水平调整臂1前端向内倾，防止将果树枝条卡住，所述调整座2具有两个互相垂直的接口，分别通过调节螺母a52、调节螺母b53进行水平方向和竖直方向的调节。
所述控制器10以单片机为核心，操控界面设有多位LED数码管6、排肥容积调节旋钮7和树冠宽度调节旋钮8，通过排肥容积调节旋钮7和树冠宽度调节旋钮9无级调节穴排肥器12排肥容积和树冠宽度设置值，并将设定值实时显示在LED数码管上，从而实现对双侧果树独立进行对靶穴施肥控制。
本实用新型与现有果园机械施肥机相比，由于设有穴排肥器、条开沟铲、探测装置和控制器，通过获取机具行进速度和果树靶标位置信息，计算出果树中心位置，在进行条开沟的同时，针对果树靶标进行精量的穴排肥。设计了易于农户操控的控制器，将肥量控制转换为排肥体积的控制，直观的将每棵果树排肥容积和树冠宽度通过旋钮由农户设置，并通过LED数码管实时显示出来。提出了一种条开沟对靶变量穴施肥的实现方法，实现了半自动化作业，同时具有简单易行且易于推广的优点，提高了果园施肥作业效率和肥料利用率，减少了劳动强度和过度施肥造成的环境污染。
附图说明
图1为本实用新型穴排肥器正视示意图。
图2为本实用新型穴排肥器上盖俯视示意图。
图3为本实用新型主体结构示意图。
图4本实用新型靶标探测装置调整座示意图。
图5为本实用新型控制原理框图。
图6为本实用新型条开沟对靶穴施肥实现方法框图。
图中附图标记的含义：
1-水平调整臂；2-调整座；3-高度调整臂；4-红外探测传感器；5-拖拉机；6-LED数码管；7-排肥容积调节旋钮；8-树冠宽度调节旋钮；9-电源开关；10-控制器；11-肥箱；12-穴排肥器；13-覆土轮；14-限高螺杆；15-支撑轮；16-导肥管；17-行距调整臂；18-开沟铲；19-销孔；20-底架；21-行走轮；22-安装座；23-接近开关传感器；24-轮毂；25-上驱动电机；26-上凸轮；27-上接头；28-上复位弹簧；29-上圆孔滑座；30-上推杆；31-上盖；32-安装孔；33-穴排肥器外壳；34-直线导轨；35-容积调节箱；36-下盖；37-下推杆；38-下圆孔滑座；39-下复位弹簧；40-下接头；41-下凸轮；42-下驱动电机；43-传动螺柱；44-中驱动电机；45-联轴器；46-驱动电机安装板；47-右滑座安装螺丝；48-右滑座；49-推杆安装螺丝；50-左滑座；51-左滑座安装螺丝；52-调节螺母a；53-调节螺母b。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。
如图1和图2所示，图中穴排肥器12即为本实用新型一种变容积式果园穴排肥器，设置于肥箱11下侧，由安装孔32通过螺栓连接，包括穴排肥器外壳33、上盖31、上推杆31、上圆孔滑座29、上复位弹簧28、上接头27、上凸轮26、上驱动电机25、容积调节箱35、传动螺柱43、联轴器26、中驱动电机35、下盖36、下推杆37、下圆孔滑座38下复位弹簧39、下接头40、下凸轮41、下驱动电机42及驱动电机安装板46。
容积调节箱35设置在穴排肥器外壳33内的中部位置，容积调节箱35在穴排肥器外壳33外的部分通过传动螺柱43和联轴器45连接中驱动电机44；上盖31连接上推杆30的一端，上推杆30的另一端穿过上圆孔滑座29连接上接头27，上推杆30上有上复位弹簧28，上接头27与上凸轮26接触，上凸轮26与上驱动电机25顶端连接，由上驱动电机25驱动，上凸轮26传动，实现上盖31的推拉运动；下盖36连接下推杆37的一端，下推杆37的另一端穿过下圆孔滑座38连接下接头40，下推杆37上有下复位弹簧39，下接头40与下凸轮41接触，下凸轮41与下驱动电机42顶端连接，下盖36下方为导肥管16，由下驱动电机42驱动，下凸轮41传动，实现下盖36的推拉运动。
其中，上驱动电机25顶端连接上凸轮26，上驱动电机25每转动180°，凸轮即运动一个行程，上凸轮26与上接头27接触，上接头通过锁紧螺纹与上推杆31固定连接，上推杆31在上圆孔滑座38内滑动，通过上复位弹簧28复位，通过推杆安装螺丝49与上盖31连接，穴排肥器外壳33外部双侧设有直线导轨34，与上盖31外伸臂上分别通过右滑座安装螺丝47、左滑座安装螺丝51安装的右滑座48、左滑座50配合实现沿直线推拉运动，上驱动电机25的转动实现上盖31的闭合，用于穴排肥器12充肥控制，下盖36配合、运动规律与上盖31类似，用于排肥控制。
其中，中驱动电机44通过驱动电机安装板26与底架20固定，通过联轴器45与传动螺柱43连接，传动螺柱43选用利于传动的梯形螺纹，容积调节箱35后端设有螺纹孔，与传动螺柱43配合，实现穴排肥器12排肥容积的调节。
本实用新型穴排肥器12的控制包括穴排肥量和排肥位置两方面。首先，穴排肥量指的是每穴排肥容积，本实用新型通过改变容积调节箱35的位置，从而改变排肥器的容积单位，实现每排一穴的排肥体积变化，从而改变排肥容积，排肥容积调节箱35安装于排肥器中间直线滑轨34上，通过外伸臂上滑座沿直线导轨运动，外伸臂形状如图2排肥器上盖所示。其次，排肥位置的控制是通过控制上下盖的启闭时间来实现的。具体的控制可以手动控制电机，也可使用控制器10实现自动控制。
本实用新型中，穴排肥器12内腔沿推杆30方向长度较窄，垂直于推杆30方向长度较长，使凸轮变小，结构更紧凑。
图3为本实用新型一种穴施肥装置的主体结构示意图，包括穴排肥装置、开沟装置、探测装置和控制器10。其中，穴排肥装置由底架20支撑，包括肥箱11和本实用新型的穴排肥器12，肥箱11与底架20固定连接。肥料经过穴排肥器12后，经导肥管16进入行距调整臂17的后侧开口处。开沟装置设置于底架20的下后侧，包括行距调整臂12、开沟铲18、覆土轮13和支撑轮15，行距调整臂12通过销钉与底架20安装孔19配合，完成开沟幅宽的调整，开沟铲18固定于行距调整臂17的端面前侧，用于进行条开沟，覆土轮13通过转轴与行距调整臂17端面后侧转动连接，随着开沟深度的变化而上下运动，进行覆土操作，支撑轮15固定于底架20后侧，通过调整限高螺杆14实现开沟深度的调节。
其中，探测装置包括速度探测装置和靶标探测装置。速度探测装置安装于拖拉机5的行走轮21上，包括接近开关传感器23、安装座22和轮毂24，接近开关传感器23安装于安装座22上，安装座22固定连接在拖拉机5的机架上，不随轮毂24一起转动，轮毂24上安装有凸起的安装螺丝，接近开关传感器23安装于轮毂24安装螺丝对应的圆周上，通过探测轮毂24安装螺丝获得机具行进速度。靶标探测装置设置拖拉机5前端双侧，包括双侧水平调整臂1、高度调整臂3、调整座2和多个红外探测传感器4，水平调整臂1安装于拖拉机5机架上，前端向内弯曲，防止破坏果树纸条，高度调节臂3通过调整座2与水平调整臂1垂直连接，红外探测传感器4安装于高度调整臂3上，通过调节调整座2实现水平和高度的调节，用于探测果树靶标。
其中，控制器10安装于驾驶员前侧，以单片机为核心，操控界面设有多位LED数码管6、排肥容积调节旋钮7和树冠宽度调节旋钮8，通过排肥容积调节旋钮7和树冠宽度调节旋钮9可连续的调节排肥容积和树冠宽度设置值。
如图4所示，为本实用新型靶标探测装置调整座示意图，调整座2具有水平和竖直两个接口，分别用于连接水平调整臂1和高度调整臂3，通过调节螺母a52和调节螺母b53来调节红外探测传感器4的水平和高度位置。
如图5所示，为本实用新型控制原理框图，控制器以单片机为核心，接收红外探测传感器4探测到的果树靶标信号，接近开关传感器23探测到的速度信号，排肥容积调节旋钮7和树冠宽度调节旋钮8经过A/D转换进行的每棵果树排肥容积的设置和树冠宽度设置，控制多位LED数码管实时显示排肥容积设置值和树冠宽度设置值，通过驱动电机模块，驱动电机，控制穴排肥器12进行对靶定量穴排肥。
本实用新型的工作过程如下：
在启动工作时，调节调整座2将红外探测传感器4调整到对应果树树冠位置，当树冠枝叶稀疏时，调整到树干位置。手动调整行距调整臂17实现开沟铲18开沟幅度的调整，手动调整限高螺杆14实现开沟深度的调整。用户称取所施颗粒肥料的容积密度，根据所需每棵果树施肥量，计算出排肥器的容积设置值，单位为cm3/棵；量取平均树冠宽度，得到树冠宽度设置值，单位为cm。打开电源开关，调节排肥容积调节旋钮7和树冠宽度调节旋钮8进行的每棵果树排肥容积的设置和树冠宽度设置。启动拖拉机5开始工作，根据探测装置探测到的速度信息和果树靶标位置信息，控制器10根据所述方法控制排肥器12进行对靶定量穴排肥，肥料经肥箱11进入穴排肥器12，上盖31用于调节穴排肥器12的入肥口，容积调节箱35用于调节穴排肥器12的排肥容积，下盖36用于调节穴排肥器12的出肥口，肥料经导肥管16进入开沟铲18条开沟内，覆土轮13随即进行覆土操作，对其他果树进行重复操作，从而实现条开沟穴施肥操作。
本实例提供一种采用上述果园条开沟对靶穴施肥装置的方法，如图6所示，包括以下步骤：
步骤1：接近开关传感器23探测获得机具行进速度信息和红外探测传感器4探测获得果树靶标位置信息；
步骤2：控制器10接收用户设置的排肥容积信息、树冠宽度信息、传感器探测系统获得的机具行进速度信息和果树靶标位置信息，获得果树中心位置信息，计算出探测到靶标后上盖31和下盖36打开和关闭的延时时间；
步骤3：控制器控制穴排肥器12排肥，对靶定量将肥料排入开沟铲18所开沟内，覆土轮13进行覆土；
步骤4：完成上述步骤后，针对其他果树循环上述过程。
所述步骤1包括以下具体步骤：
树枝稀疏时，采用红外探测传感器4探测树主干方式；
枝叶明显时，采用红外探测传感器4探测树冠方式；
当大于等于1个红外传感器4探测到靶标信号即作为靶标信息。
所述步骤2包括以下具体步骤：
初始状态下，上盖31、容积调节箱35和下盖36均处于闭合状态；
探测到靶标信息后，采用红外探测传感器4距排肥口水平距离除以机具行进速度所得时间减去穴排肥器排肥至地面所需时间得到上盖31关闭的延时时间；
下盖36打开延时时间为上盖36关闭延时时间与上盖31完全关闭所需时间之和；
下盖36关闭延时时间为下盖36打开延时时间与穴排肥器12排肥时间之和。
所述步骤3包括以下具体步骤：
工作时，中驱动电机44控制容积调节箱35进行排肥容积的调整，即上驱动电机25转动180°打开上盖31充肥；
到达上盖31关闭的延时时间后，上驱动电机25转动180°关闭上盖31；
到达关闭下盖36打开延时时间后，下驱动电机42转动180°打开下盖36排肥；
到达下盖36关闭延时时间后，下驱动电机42转动180°关闭下盖36。
Claims (9)
1.一种变容积式果园穴排肥器，其特征在于，包括穴排肥器外壳(33)、容积调节箱(35)、上盖(31)和下盖(36)，容积调节箱(35)设置在穴排肥器外壳(33)内的中部位置，容积调节箱(35)在穴排肥器外壳(33)外的部分通过传动螺柱(43)和联轴器(45)连接中驱动电机(44)；上盖(31)连接上推杆(30)的一端，上推杆(30)的另一端穿过上圆孔滑座(29)连接上接头(27)，上推杆(30)上有上复位弹簧(28)，上接头(27)与上凸轮(26)接触，上凸轮(26)与上驱动电机(25)顶端连接，由上驱动电机(25)驱动，上凸轮(26)传动，实现上盖(31)的推拉运动；下盖(36)连接下推杆(37)的一端，下推杆(37)的另一端穿过下圆孔滑座(38)连接下接头(40)，下推杆(37)上有下复位弹簧(39)，下接头(40)与下凸轮(41)接触，下凸轮(41)与下驱动电机(42)顶端连接，下盖(36)下方为导肥管(16)，由下驱动电机(42)驱动，下凸轮(41)传动，实现下盖(36)的推拉运动。
2.根据权利要求1所述变容积式果园穴排肥器，其特征在于，所述穴排肥器外壳(33)位于肥箱(11)下方，肥箱(11)底部为锥形，肥料通过重力作用进入穴排肥器外壳(33)中，整个穴排肥器由安装孔(32)通过螺栓与肥箱(11)连接。
3.根据权利要求1所述变容积式果园穴排肥器，其特征在于，所述上盖(31)的外伸臂上通过右滑座安装螺丝(47)安装有右滑座(48)，通过左滑座安装螺丝(51)安装有左滑座(50)，穴排肥器外壳(33)的外部双侧设置有直线导轨(34)，分别与右滑座(48)和左滑座(50)配合实现沿直线推拉运动。
4.根据权利要求1所述变容积式果园穴排肥器，其特征在于，所述穴排肥器外壳(33)中，沿推杆(30)方向长度小于垂直于推杆(30)方向长度。
5.一种利用权利要求1所述变容积式果园穴排肥器的穴施肥装置，其特征在于，包括：
用于开沟的位于所述变容积式果园穴排肥器下侧的开沟装置；
由机具行进速度探测装置和果树靶标探测装置组成的探测装置；
以及
用于进行施肥量调节的控制器(10)，控制器(10)与探测装置连接获取探测信息，根据靶标和行进速度向中驱动电机(44)发送信号，控制容积调节箱(35)在直线导轨(34)滑动以减小或增大穴排肥器(12)的排肥容积，实现排肥控制。
6.根据权利要求5所述穴施肥装置，其特征在于，所述开沟装置包括行距调整臂(17)、开沟铲(18)、覆土轮(13)和支撑轮(15)，行距调整臂(17)通过销钉与底架(20)上的安装孔(19)配合，完成开沟幅宽的调整，开沟铲(18)固定于行距调整臂(17)的端面前侧，用于进行条开沟，覆土轮(13)通过转轴与行距调整臂(17)端面后侧转动连接，随着开沟深度的变化而上下运动，进行覆土操作，支撑轮(15)固定于底架(20)后侧，通过调整限高螺杆(14)实现开沟深度的调节。
7.根据权利要求5所述穴施肥装置，其特征在于，所述速度探测装置设置于拖拉机(5)的行走轮(21)上，包括接近开关传感器(23)及安装座(22)，接近开关传感器(23)安装于安装座(22)上，安装座(22)固定连接在拖拉机(5)的机架上，轮毂(24)上安装有凸起螺丝，开关传感器(23)位于凸起螺丝对应的圆周上，通过探测凸起螺丝获得机具行进速度；
所述靶标探测装置设置拖拉机(5)前端双侧，包括双侧的水平调整臂(1)、高度调整臂(3)、调整座(2)和多个红外探测传感器(4)，水平调整臂(1)安装于拖拉机5机架上，高度调整臂(3)通过调整座(2)与水平调整臂(1)垂直连接，红外探测传感器(4)安装于高度调整臂(3)上，通过调节调整座(2)实现水平和高度的调节，实现果树靶标探测。
8.根据权利要求7所述穴施肥装置，其特征在于，所述水平调整臂(1)前端向内倾，防止将果树枝条卡住，所述调整座(2)具有两个互相垂直的接口，分别通过调节螺母a(52)、调节螺母b(53)进行水平方向和竖直方向的调节。
9.根据权利要求5所述穴施肥装置，其特征在于，所述控制器(10)以单片机为核心，操控界面设有多位LED数码管(6)、排肥容积调节旋钮(7)和树冠宽度调节旋钮(8)，通过排肥容积调节旋钮(7)和树冠宽度调节旋钮(9)无级调节穴排肥器(12)排肥容积和树冠宽度设置值，并将设定值实时显示在LED数码管上，从而实现对双侧果树独立进行对靶穴施肥控制。
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2015
- 2015-10-14 CN CN201520796739.8U patent/CN205093148U/zh not_active Expired - Fee Related
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