CN212393232U - 一种果园有机肥水肥气一体施肥机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种果园有机肥水肥气一体施肥机，包括安装有行走装置的机架，以及设置在所述机架上的固液混合搅拌装置、供气装置、供水装置、供肥装置和打孔气爆排肥装置，所述供水装置通过输水管与固液混合搅拌装置的搅拌腔连通，固液混合搅拌装置的出料口、供气装置分别与打孔气爆排肥装置的打孔器连通，供肥装置中设有将肥料输送至固液混合搅拌装置的肥料输送装置。本实用新型的施肥机可以施加不同物理形态的有机肥，实现了在标准化果园中进行有机肥施肥作业；施肥同时完成土壤气爆深松，还能够满足不同生产期果树施肥量和施肥深度的控制，解决了现有果园有机肥施肥机机械化水平低的问题。

Description

一种果园有机肥水肥气一体施肥机

技术领域

本实用新型涉及农业机械施肥机技术领域，尤其涉及到一种果园有机肥水肥气一体施肥机。

背景技术

有机肥料的养分齐全，果园施加有机肥可以养苗壮树、促进果树根系发育、提高果品品质。通过施加有机肥替代化肥，全国70%省份可实现化肥减量目标，减少氮磷化肥面源污染。目前国内有机肥的施用还主要停留在撒人工施阶段，现有的有机肥施肥机主要是有机肥撒施机，以离心圆盘式、桨叶式等撒施机为主，机具成本高，体积较大，施肥浅，不适合小田块使用，尤其是不适合在丘陵山地果园中使用，目前国内还没有适合丘陵山地果园并能够通用多种有机肥的施肥机。果园土地因常年不翻耕，土壤板结严重，不利于水分贮存，土壤毛细管养分输送能力下降。

国内果园一般种植在丘陵山地，而且果园地块小、行距小，国外现有的有机肥施肥机并不适用国内种植现状。国内有机肥施肥机械发展缓慢，现有的果园有机肥施肥机械以刮板式半自动撒施机、开沟撒施机为主，生产效率低、施肥通用性差，只能实现果园地表、浅地表撒施，根本无法实现有机肥的深施，更无法实现根据果树根系深度进行变量施加。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种果园有机肥水肥气一体施肥机，不仅可以在果园环境下施用不同物理形态的有机肥，而且可以精确控制有机肥的深度梯度。

本实用新型是通过如下技术方案实现的，提供一种果园有机肥水肥气一体施肥机，包括安装有行走装置的机架，以及设置在所述机架上的固液混合搅拌装置、供气装置、供水装置、供肥装置和打孔气爆排肥装置，所述供水装置通过输水管与固液混合搅拌装置的搅拌腔连通，固液混合搅拌装置的出料口、供气装置分别与打孔气爆排肥装置的打孔器连通，供肥装置中设有将肥料输送至固液混合搅拌装置的肥料输送装置。

本方案的施肥机通过打孔气爆排肥装置的打孔器进行打孔，通过供气装置向伸至地面以下的打孔器供送高压气体，通过高压空气产生的气爆疏松土壤，通过肥料输送装置将供肥装置中的有机肥输送至固液混合搅拌装置，通过供水装置向固液混合搅拌装置的搅拌腔供水或液态肥，利用固液混合搅拌装置将有机肥打碎，并与水或液态肥混合，混合后形成的肥水混合物经打孔器进入气爆间隙，实现肥料施加。

作为优化，供肥装置包括固设在机架上的肥料箱和固定在肥料箱上的绞龙，绞龙的进料口伸至肥料箱内，绞龙的出料口伸至固液混合搅拌装置的进料口上方。本优化方案通过肥料箱给有机肥的暂存提供空间，保证施肥的连续性，将绞龙作为肥料输送装置进行肥料输送，输送效率高，连续性好。

作为优化，固液混合搅拌装置包括与机架固接的破碎桶、固接于破碎桶下方且与破碎桶连通的搅拌腔，以及穿设在所述破碎桶和搅拌腔内的主轴，所述主轴连接驱动装置，主轴上安装有位于破碎桶内的破碎器和位于搅拌腔内的混合搅拌器。本优化方案的固液混合搅拌装置通过破碎器将有机肥破碎，通过混合搅拌器将落至搅拌腔内的破碎后的有机肥与水混合，形成均匀性较好的肥水混合物，以便通过打孔器进行施肥；破碎器和混合搅拌器共用同一主轴，使结构更加紧凑，减少了驱动部件的数量，降低了制作成本。

作为优化，还包括位于固液混合搅拌装置底部的排肥泵，排肥泵的旋转轴与所述主轴同轴固接，排肥泵的进料口沉浸在水肥混合物中，排肥泵的出料口通过肥料管与打孔气爆排肥装置的打孔器连通。本优化方案通过排肥泵将固液混合搅拌装置的肥水混合物泵至打孔器中，提高了肥料的输送效率，从而提高了施肥效率，排肥泵与破碎器、混合搅拌器共用同一主轴，进一步简化了结构，降低了制作成本。

作为优化，打孔气爆排肥装置包括设有进气孔和进肥孔的打孔器，以及驱动打孔器上、下移动的竖向驱动器，打孔器上设有位于进气孔和进肥孔下方的出气孔和出肥孔。本优化方案通过竖向驱动器驱动打孔器向下移动进行打孔，打孔器上的进气孔与供气装置连通，进肥孔关于排肥泵的出料口连通，进入打孔器内的高压空气经出气孔对土壤进行气爆疏松，进入打孔器内的肥水混合物经出肥孔进入气爆间隙，整个打孔气爆排肥装置结构简单，可以根据竖向驱动器的移动距离控制施肥深度，竖向驱动器可以采用液压缸实现。

作为优化，所述打孔器的下端为尖端，内部为中空结构。本优化方案将打孔器的下端设置为尖端，减小了打孔器的入土阻力，通过将打孔器内部设置为中空结构，增大了打孔器内部空间，便于进一步提高施肥效率。

作为优化，机架上还设有驱动装置，所述驱动装置包括与机架固接的变速箱，以及连接变速箱输入轴与行走设备动力输出轴的传动轴，所述变速箱设有上输出轴和侧输出轴，上输出轴与固液混合搅拌装置传动连接，侧输出轴与供气装置、肥料输送装置、打孔气爆排肥装置传动连接。通过本优化方案的设置，固液混合搅拌装置、供气装置、肥料输送装置和打孔气爆排肥装置共用同一驱动装置，使整机结构更紧凑合理。

作为优化，固液混合搅拌装置、供肥装置和供水装置自前往后依次排布且位于机架上方，供气装置位于固液混合搅拌装置的一侧，打孔气爆排肥装置为四件，呈矩形分布在机架外侧。本优化方案的结构布置更加合理，使固液混合搅拌装置更靠近驱动装置，便于与驱动装置直连，同时缩短了供肥装置中的有机肥向固液混合搅拌装置的输送距离，将供气装置设置在固液混合搅拌装置的一侧，减小了机架整体长度，并且使得肥水混合物与高压气体的输送距离接近，便于控制参数的设定，通过将打孔气爆排肥装置设置为呈矩形分布的四件，可以实现同时对四株果树施肥，提高了施肥效率，而且避免了由于设置数量过多而导致施肥机长度过大，影响施肥机的灵活性，使本施肥机适应国内丘陵山地果园地块小、行距小的使用要求。

作为优化，所述行走装置包括呈矩形分布的四个地轮，供肥装置的重心位于前方两地轮轮轴所在的竖直平面，供水装置的重心位于后方两地轮轮轴所在的竖直平面。本优化方案的设置，使得重量较大的肥料箱和水箱位于地轮支撑面上，减小机架变形，行走时更加稳定。

本实用新型的有益效果为：通过设置固液混合搅拌装置将有机肥进行破碎，因此本施肥机可以施加不同物理形态的有机肥，将四组打孔气爆排肥装置呈矩形分布，实现了在标准化果园中进行有机肥施肥作业；施肥同时完成土壤气爆深松，还能够满足不同生产期果树施肥量和施肥深度的控制，解决了现有果园有机肥施肥机机械化水平低的问题，具有巨大的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型主视图；

图3为本实用新型左视图；

图4为本实用新型俯视图；

图中所示：

1、打孔器，2、气管，3、肥料管，4、机架，5、水箱，6、肥料箱，7、绞龙，8、液压马达， 9、破碎器，10、破碎桶，11、液压油箱，12、传动轴，13、挂接支架，14、变速箱，15、混合搅拌器，16、空压机，17、地轮，18、固定支架，19、液压管路，20、液压缸，21、液压泵。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1~4所示一种果园有机肥水肥气一体施肥机，包括安装有行走装置的机架4，以及设置在所述机架上的固液混合搅拌装置、供气装置、供水装置、供肥装置、打孔气爆排肥装置、传动机构、驱动装置、液压动力装置、分层变量气爆排肥控制系统及供电系统，固液混合搅拌装置的出料口、供气装置分别与打孔气爆排肥装置的打孔器1连通，供肥装置中设有将肥料输送至固液混合搅拌装置的肥料输送装置；固液混合搅拌装置、供肥装置和供水装置自前往后依次排布且位于机架上方，供气装置位于固液混合搅拌装置的一侧。行走装置包括呈矩形分布的四个地轮，供肥装置的重心位于前方两地轮轮轴所在的竖直平面，供水装置的重心位于后方两地轮轮轴所在的竖直平面。

机架4用于固定和支撑本实用新型其他部分，本实用新型通过机架4挂接在拖拉机等农用机具上，机架4的前端固接有挂接支架13，用于与拖拉机挂接；行走装置包括四个地轮17，四个地轮17独立安装在机架4的下面，呈矩形分布，用于支撑机架4和带动机具的行进；传动机构用于将配套拖拉机等农机具动力输出轴的动力传动给驱动装置，本实施例的传动机构为传动轴12；驱动装置将传动机构传递的拖拉机输出轴动力通过变速箱14分别分配给液压动力装置、固液混合搅拌装置、供气装置；液压动力装置用于将驱动装置分配的动力通过液压泵21转化为液压动力，并分别利用液压动力驱动供肥装置中的绞龙7和打孔气爆排肥装置中的液压缸工作；固液混合搅拌装置用于将供肥装置运输的有机肥料进行破碎，并利用搅拌器将破碎后的有机肥和水进行搅拌混合，最后利用排肥泵将搅拌混合均匀的肥水混合物通过肥料管3运输到打孔气爆排肥装置使用；供气装置用于将驱动装置的驱动力驱动空压机16工作，产生高压空气，并通过气管2传递到分层变量排肥装置上，在排肥前释放高压空气，通过高压空气产生的气爆疏松土壤；供水装置利用水泵将水箱5中的水通过水管泵到固液混合搅拌装置中，与破碎后的有机肥进行搅拌混合；供肥装置利用绞龙7将有机肥从有机肥箱运送到固液混合搅拌装置破碎桶10中；打孔气爆排肥装置通过升降液压缸20的上、下工作驱动打孔器1插入和拔出地面，并将供气装置的高压空气注入土壤内完成气爆，然后将固液混合搅拌装置泵入的肥水混合物注入气爆间隙中；分层变量气爆排肥控制系统用于精确控制施肥量，判断打孔器1打孔深度，水、肥、气的开关控制以及完成固液混合搅拌装置和打孔气爆排肥装置的工作顺序控制；供电系统为拖拉机等农机具所自带的蓄电池，用于给电磁离合器、水泵、控制系统及内部传感器、开关电磁阀供电。

驱动装置安装在机架4前部，包括与机架固接的变速箱14，以及连接变速箱输入轴与行走设备动力输出轴的传动轴12，所述变速箱设有上输出轴和侧输出轴，上输出轴与固液混合搅拌装置传动连接，侧输出轴与供气装置、肥料输送装置、打孔气爆排肥装置传动连接。作业时，拖拉机或其它农机具的输出轴动力通过传动轴12将动力传递给减速箱输入轴，变速箱变速后分别将动力传递给上输出轴和侧输出轴，上输出轴通过电磁离合器将动力传递给固液混合搅拌装置，侧输出轴通过传动皮带将动力分别传递给空压机16和液压泵21。

液压动力装置安装在机架4前部、驱动装置侧面，包括液压泵21、液压油箱11、液压控制电磁阀、泄压阀及配套液压管路19，驱动装置通过传动皮带驱动液压泵21工作产生工作液压，利用工作液压和配套液压电磁阀分别驱动供肥装置中驱动绞龙7转动的液压马达8和打孔气爆排肥装置中的升降液压缸20工作。

固液混合搅拌装置安装在驱动装置上部，包括与机架固接的破碎桶10、固接于破碎桶下方且与破碎桶连通的搅拌腔，以及穿设在所述破碎桶和搅拌腔内的主轴，所述主轴连接驱动装置，主轴上安装有位于破碎桶内的破碎器9和位于搅拌腔内的混合搅拌器15，搅拌腔的内径小于破碎桶内径的1/2。还包括位于固液混合搅拌装置底部的排肥泵，排肥泵的旋转轴与所述主轴同轴固接，排肥泵的进料口沉浸在水肥混合物中，排肥泵的出料口通过肥料管与打孔气爆排肥装置的打孔器连通。作业时，供肥装置将有机肥输送到破碎桶10中，破碎桶10中破碎器9转动对有机肥进行破碎，破碎后的有机肥进入混合搅拌器15内，混合搅拌器对进入搅拌腔的有机肥和水进行搅拌混合，完全混合后进入排肥泵，当需要排肥时，电磁开关打开进行泵肥。

具体的，破碎桶10安装在固液混合搅拌装置最上部，破碎器9位于破碎桶10中；混合搅拌器15位于破碎器9下部，搅拌器在肥料内不断搅拌，防止有机肥在水肥混合物中沉积，混合搅拌器15与破碎器9共用动力轴；排肥泵装在混合搅拌器15的底部，排肥泵与混合搅拌器15共用动力轴；电磁开关安装在肥料管末端，并与控制系统电连接，利用控制开关开启时间精确控制有机肥施肥量。电磁离合器的输入轴与驱动装置的上输出轴相连，电磁离合器的输出轴与排肥泵轴相连，并与控制系统电连接，根据控制系统控制电磁离合器工作状态，从而控制固液混合搅拌装置的工作时间。

供气装置位于机架4前部，包括空压机16、气管电磁开关和配套气管，驱动装置的侧输出轴通过传动皮带驱动空压机16工作产生高压空气，气管电磁开关与控制系统电连接，当需要进行气爆时，电磁开关打开，高压供气通过配套气管输送到打孔气爆排肥装置进行气爆作业。

供水装置位于机架4最后部，包括水箱5、水泵、由输水管形成的供水管路，水箱5通过输水管与固液混合搅拌装置的搅拌腔连通，所述水箱5为水或液态肥的储存装置，水泵将水箱5内的水或液态肥通过供水管路泵到固液混合搅拌装置中与有机肥进行混合。

供肥装置位于机架4中部，包括固设在机架上的肥料箱6和固定在肥料箱上的绞龙7，绞龙的一端设置液压马达8，绞龙的进料口伸至肥料箱内，绞龙的出料口伸至固液混合搅拌装置的进料口上方。具体的，肥料箱6为有机肥的储存装置，液压马达8驱动绞龙7转动将有机肥输送到固液混肥搅拌装置破碎桶10中，进肥口位于绞龙7下部、肥料箱6底部，出肥口位于绞龙7上部、破碎桶10上方。

打孔气爆排肥装置为四件，呈矩形分布在机架外侧，包括设有进气孔和进肥孔的打孔器1，以及驱动打孔器1上、下移动的竖向驱动器，打孔器上设有位于进气孔和进肥孔下方的出气孔和出肥孔，本实施例的竖向驱动器为液压缸20，液压缸20安装于固定支架18上，固定支架18与机架固接。工作时，液压缸20向下运动，将打孔器1插入土壤当中，进气孔进入高压空气进行气爆，完成土壤疏松，随后进肥孔进入肥水混合物，进入气爆完成的缝隙当中，完成施肥，施肥完成后，液压缸20向上运动，将打孔器1拔出土壤。

打孔器的下端为尖端，内部为中空结构，呈头部尖锐、内部中空的高硬度针状管状，安装于液压缸20上，可随液压缸升降而上下运动，内部分设进气孔和进肥孔，完成施肥机的气爆和排肥作业。

分层变量排肥气爆控制系统包括信息采集模块、信息调制处理模块、开关模块、信息输出模块；信息采集模块包括进气量控制部分、施肥量控制部分和打孔深度控制部分，用于收集气压传感器、电磁开关、位移传感器的信号，并将信号发送给信息调制处理模块；信息调制处理模块为单片机控制系统，完成数据信号调制、分析判断，并将控制信号发送给信息输出模块；开关模块包括控制系统总开关、子系统控制开关；信息输出模块包括电磁离合器、电磁开关、液压系统控制开关和显示输入模块，显示输入模块为利用输入键盘根据作业情况输入每个施肥器的施肥量、进气量和液压缸升降高度；本实施例控制模块控制芯片选用MC9S12G128单片机。

电磁离合器非工作时为分离状态，工作时为结合状态，结合时控制驱动装置的上输出轴将动力传递给混合搅拌器；电磁开关模块为电磁开关控制的肥料开关，控制系统根据施肥深度发送电磁开关信号，开关开启施肥，通过控制卡管开启时间控制施肥量，结合打孔深度信号可以控制不同深度的施肥量梯度；显示输入模块包括显示器和输入键盘，显示器和输入键盘通过信号数据线连接控制系统，通过输入键盘对控制程序中施肥量、施肥深度和进气量参数进行设置修改，显示器显示打孔深度信息。

供电系统为拖拉机或其它农机具所携带的12V蓄电池，12V电压直接为电磁离合器、电磁开关供电、液压控制阀供电，使用MP1584直流降压模块将12V电压转换为5V电压并为单片机控制系统、显示器及传感器等供电。

使用本实施例果园有机肥水肥气一体施肥机进行的施肥方法，包括如下方面：

将该施肥机挂接在拖拉机或其它农机具上，动力输出轴与驱动装置连接，启动拖拉机带动施肥机移动，将施肥机移至果园施肥位置，并根据果树情况通过输入键盘设置施肥量、施肥深度和空气量；

通过驱动装置接收拖拉机或其它农机具动力输出轴输送的动力，并将动力分别传递给液压泵、空压机和电磁离合器输入轴，即拖拉机或其它农机具输出轴通过传动轴12将动力由变速箱14，再通过传动皮带分别传递给液压泵21、空压机16和电磁离合器输入轴；

液压缸向下运动，将打孔器插入土壤当中，高压空气控制电磁阀打开，利用高压空气产生气爆疏散土壤；

液压马达工作，驱动绞龙转动并输送肥料箱中的有机肥进入破碎桶，电磁离合器结合工作，变速箱传递的动力通过上输出轴传递给混合搅拌器及破碎器，利用破碎器将破碎桶内的有机肥进行破碎，破碎后的有机肥进入混合搅拌器；

水泵工作，将水或液态肥通过水管输送到混合搅拌器，肥水充分混合后，肥料开关打开，肥水混合物进入排肥泵，排肥泵将肥水混合物通过肥管经由打孔器注入土壤气爆间隙当中；

注肥完成后，升降液压缸向上运动，施肥机进入下一施肥点进行作业。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (9)

1.一种果园有机肥水肥气一体施肥机，其特征在于：包括安装有行走装置的机架（4），以及设置在所述机架上的固液混合搅拌装置、供气装置、供水装置、供肥装置和打孔气爆排肥装置，所述供水装置通过输水管与固液混合搅拌装置的搅拌腔连通，固液混合搅拌装置的出料口、供气装置分别与打孔气爆排肥装置的打孔器（1）连通，供肥装置中设有将肥料输送至固液混合搅拌装置的肥料输送装置。

2.根据权利要求1所述的一种果园有机肥水肥气一体施肥机，其特征在于：供肥装置包括固设在机架上的肥料箱（6）和固定在肥料箱上的绞龙（7），绞龙的进料口伸至肥料箱内，绞龙的出料口伸至固液混合搅拌装置的进料口上方。

3.根据权利要求1所述的一种果园有机肥水肥气一体施肥机，其特征在于：固液混合搅拌装置包括与机架固接的破碎桶（10）、固接于破碎桶下方且与破碎桶连通的搅拌腔，以及穿设在所述破碎桶和搅拌腔内的主轴，所述主轴连接驱动装置，主轴上安装有位于破碎桶内的破碎器（9）和位于搅拌腔内的混合搅拌器（15）。

4.根据权利要求3所述的一种果园有机肥水肥气一体施肥机，其特征在于：还包括位于固液混合搅拌装置底部的排肥泵，排肥泵的旋转轴与所述主轴同轴固接，排肥泵的进料口沉浸在水肥混合物中，排肥泵的出料口通过肥料管与打孔气爆排肥装置的打孔器连通。

5.根据权利要求1所述的一种果园有机肥水肥气一体施肥机，其特征在于：打孔气爆排肥装置包括设有进气孔和进肥孔的打孔器，以及驱动打孔器上、下移动的竖向驱动器，打孔器上设有位于进气孔和进肥孔下方的出气孔和出肥孔。

6.根据权利要求1所述的一种果园有机肥水肥气一体施肥机，其特征在于：所述打孔器的下端为尖端，内部为中空结构。

7.根据权利要求1所述的一种果园有机肥水肥气一体施肥机，其特征在于：机架上还设有驱动装置，所述驱动装置包括与机架固接的变速箱（14），以及连接变速箱输入轴与行走设备动力输出轴的传动轴（12），所述变速箱设有上输出轴和侧输出轴，上输出轴与固液混合搅拌装置传动连接，侧输出轴与供气装置、肥料输送装置、打孔气爆排肥装置传动连接。

8.根据权利要求7所述的一种果园有机肥水肥气一体施肥机，其特征在于：固液混合搅拌装置、供肥装置和供水装置自前往后依次排布且位于机架上方，供气装置位于固液混合搅拌装置的一侧，打孔气爆排肥装置为四件，呈矩形分布在机架外侧。

9.根据权利要求8所述的一种果园有机肥水肥气一体施肥机，其特征在于：所述行走装置包括呈矩形分布的四个地轮（17），供肥装置的重心位于前方两地轮轮轴所在的竖直平面，供水装置的重心位于后方两地轮轮轴所在的竖直平面。

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