CN215188250U - 水田同步精量深施肥机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水田同步精量深施肥机，包括螺旋排肥装置、风力输肥装置、开沟装置及插秧机；所述插秧机底盘的动力输出轴上安装有光电传感器一，所述螺旋排肥装置上安装有光电传感器二。利用光电传感器监测的PTO转速，传感器输出信号频率高且不会受田间前茬作物秸秆及泥浆的影响，测速精准可靠，有利于排肥螺旋轴理论转速的精确计算，配合PID闭环反馈算法，可实现排肥轴转速的同步精准控制。

Description

水田同步精量深施肥机

技术领域

本实用新型属于农业机械中的施肥机械领域，具体涉及一种水田同步精量深施肥机。

背景技术

水稻是我国主要的粮食作物之一，化肥施用对水稻增产具有重要贡献，但目前我国水稻生产中仍广泛采用人工及机械撒施，该方式施肥量大、肥料利用率低，肥料分布不均匀，造成作物长势不一和环境污染。研究表明，水田同步精量深施肥是解决上述问题的有效途径。

现有水田精量深施肥的肥量控制主要有两大类，一是机械传动方式，利用地轮或动力输出轴通过机械传动方式驱动排肥部件实现精量排肥；另一种是机电结合控制方式，利用GPS、雷达测定机组前进速度，或霍尔传感器测定行走轮轴转速，同时利用控制系统调节排肥部件转速，与之进行速度匹配的方式实现精量排肥。机械传动方式存在传动复杂，安装不便的不足；GPS测速具有成本高、迟滞性高及低速下测速准确性低等缺点；雷达测速不易找到可靠参照物且传感器造价高昂；利用霍尔传感器测行走轮转速，存在信号脉冲频率低、感应齿轮易缠草黏泥等缺陷，造成测速准确性低。

气力输送能辅助肥料输送，可辅助解决水田深施肥过程中因肥管长、管路弯曲导致的肥料输送不畅、均匀性差以及肥管堵塞等问题。但目前的分风装置多将风机安装于主风管一侧，分管垂直于主风管的方式安装，研究表明该分风方式存在各分路风力不一致、输送效率低，浪费能源等问题。

排肥器是侧深施肥机的关键部件，目前水田施肥应用较多的排肥器为、槽轮式和转盘式排肥器。槽轮式结构简单，应用最广泛，但排肥均匀性较、对肥料适应性差及排肥运动阻尼大等缺点；转盘式排肥器为非强制性排肥，排肥均匀性、排肥量等受肥料流动性影响较大，故施肥均匀性较差。

此外，目前用于水田同步精量深施肥的机具多仅能实现侧位深施肥，施肥方式单一。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述技术的不足，提供一种施肥精度高、不堵塞肥管和开沟器的水田同步精量深施肥机及精量控制方法。

为实现上述目的，本实用新型所设计的水田同步精量深施肥机，包括螺旋排肥装置、风力输肥装置、开沟装置及插秧机；所述插秧机底盘的动力输出轴上安装有光电传感器一，所述螺旋排肥装置上安装有光电传感器二。

进一步地，所述螺旋排肥装置包括排肥支架、安装在排肥支架上的两组排肥器组件及电机，螺旋排肥器装置通过排肥支架安装于插秧机底盘座椅后方；两组排肥器组件沿电机对称布置；每组排肥器组件包括n个螺旋排肥器及布置在螺旋排肥器上方的肥箱，n个螺旋排肥器沿排肥支架的长度方向间隔均匀布置。

进一步地，所述螺旋排肥器包括上主壳体、排肥螺旋轴及螺旋阻塞轮；主壳体包括螺旋套管、位于螺旋套管前端上部的进肥漏斗、位于螺旋套管后端下部的出肥口以及位于螺旋套管中部的清肥口，螺旋套管、排肥螺旋轴与螺旋阻塞轮同轴安装；排肥螺旋轴包括螺旋叶片和排肥轴，螺旋叶片与螺旋阻塞轮呈螺纹配合安装，螺旋叶片末端到出肥口设有排肥缓冲区。

进一步地，所述光电传感器二安装在排肥螺旋轴上。

进一步地，所述风力输肥装置包括离心风机、集中分风装置、2n个风管、2n个气肥混合三通管及2n个肥管，其中，集中分风装置包括风腔、设置在风腔一端的进风口及设置在风腔另一端的2n个出风口；风腔为梯形台或圆台型，进风口位于风腔的小端面，2n个出风口呈阵列布置在风腔的大端面，且进风口与出风口正对设置；且2n个风管、2n个气肥混合三通管、2n个肥管、及2n个出风口呈一一对应布置。

进一步地，所述离心风机固定于排肥支架上，离心风机的出风口连接集中分风装置的进风口，集中分风装置的每个出风口与对应风管的一端连接，每个风管的另一端与对应气肥混合三通管的进气口连接，每个气肥混合三通管的出口与对应肥管的上端连接，同时，每个气肥混合三通管的进肥位于螺旋排肥器的排肥口正下方。

进一步地，所述开沟装置包括开沟器固定架以及2n个带撒肥口的船式开沟器，开沟器固定架连接于插秧机横梁上，2n个船式开沟器连接于开沟器固定架上，每个船式开沟器的进料口与对应肥管的下端相连，且船式开沟器位于插秧机滑板前方，当肥料经过船式开沟器进入开沟器开设肥沟后，插秧机滑板能将肥沟填平。

进一步地，所述开沟器固定架包括施肥深度调节装置、横向施肥位置调节装置及U型螺杆，开沟装置通过U型螺杆安装于插秧机插植机构的横梁上。

进一步地，所述气肥混合三通管包括主管和进肥管，主管和进肥管呈30°～45°夹角。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1)本发明水田同步精量深施肥机，通过调节施肥深度及横向施肥位置可调的开沟器连接架，可使机具不仅能用于侧位深施肥，还能用于正位深施肥；

2)利用光电传感器监测PTO转速，传感器输出信号频率高且不会受田间前茬作物秸秆及泥浆的影响，测速精准可靠，有利于排肥螺旋轴理论转速的精确计算，配合PID闭环反馈算法，可实现排肥轴转速的同步精准控制；

3)本发明采用优化后的螺旋排肥器，其排肥连续性、稳定性更好、工作阻尼小，且低转速下也能满足排肥均匀性要求，配合所述施肥控制系统，能够实现施肥量精准控制的同时，还具有排肥连续稳定均匀、所需驱动电机功率低以及能精准估算深施肥机已施肥料质量等优点。

4)本发明中的风力输肥装置，能防止肥料输肥管中堵塞，采用集中分风装置，气流损失小且能保证各支路气流一致性好，减小能量浪费。

附图说明

图1为本实用新型水田同步精量深施肥机结构示意图；

图2为图1的螺旋排肥装置结构示意图；

图3为图2中的螺旋排肥器结构示意图；

图4为图1的风力输肥装置结构示意图；

图5为图4中的集中分风装置结构示意图；

图6为图1中的开沟装置结构示意图。

其中：插秧机底盘1、螺旋排肥装置2、螺旋排肥器2-1、主壳体2-1-1、排肥螺旋轴2-1-2、螺旋阻塞轮2-1-3、肥箱2-2、电机2-3、排肥支架2-4、风力输肥装置3、离心风机3-1、集中分风装置3-2、进风口3-2-1、风腔3-2-2、出风口3-2-3、风管3-3、气肥混合三通管3-4、肥管3-5、插秧机插植机构4、开沟装置5、开沟器固定架5-1、开沟器5-2、施肥深度调节装置5-1-1、横向施肥位置调节装置5-1-2、U型螺杆5-1-3。

具体实施方式

下面结合图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述，以便本领域技术人员理解。

如图1所示水田同步精量深施肥机，包括螺旋排肥装置2、风力输肥装置3、开沟装置5及插秧机1，插秧机1底盘的动力输出轴上安装有光电传感器一。

螺旋排肥装置2包括排肥支架2-4、安装在排肥支架2-4上的两组排肥器组件及电机2-3，螺旋排肥器装置2通过排肥支架2-4安装于插秧机1底盘座椅后方；两组排肥器组件沿电机2-3对称布置，使电机2-3两侧的排肥器组件分别向两侧输送以使排肥器组件所受轴向力平衡。每组排肥器组件包括n个螺旋排肥器2-1及布置在螺旋排肥器2-1上方的肥箱2-2，n个螺旋排肥器2-1沿排肥支架2-4的长度方向间隔均匀布置。

螺旋排肥器2-1包括上主壳体2-1-1、排肥螺旋轴2-1-2及螺旋阻塞轮2-1-3，以及安装在排肥螺旋轴2-1-2上的光电传感器二；主壳体2-1-1包括螺旋套管2-1-1-1、位于螺旋套管2-1-1-1前端上部的进肥漏斗2-1-1-2、位于螺旋套管2-1-1-1后端下部的出肥口2-1-1-3以及位于螺旋套管2-1-1中部的清肥口2-1-1-4，螺旋套管2-1-1-1、排肥螺旋轴2-1-2与螺旋阻塞轮2-1-3同轴安装；排肥螺旋轴2-1-2包括螺旋叶片和排肥轴，螺旋叶片与螺旋阻塞轮2-1-3呈螺纹配合安装，螺旋叶片末端到出肥口2-1-1-3设有排肥缓冲区，用于提高螺旋排肥器2-1排肥均匀性。

风力输肥装置3包括离心风机3-1、集中分风装置3-2、2n个风管3-3、2n个气肥混合三通管3-4及2n个肥管3-5，其中，集中分风装置3-2包括风腔3-2-2、设置在风腔3-2-2一端的进风口3-2-1及设置在风腔3-2-2另一端的2n个出风口3-2-3；风腔3-2-2为梯形台或圆台型，进风口3-2-1位于风腔3-2-2的小端面，2n个出风口3-2-3呈阵列布置在风腔3-2-2的大端面，且进风口3-2-1与出风口3-2-3正对设置；且2n个风管3-3、2n个气肥混合三通管3-4、2n个肥管3-5、及2n个出风口3-2-3呈一一对应布置。

离心风机3-1固定于排肥支架2-4上，离心风机3-1的出风口连接集中分风装置3-2的进风口3-2-1，集中分风装置3-2的每个出风口3-2-3与对应风管3-3的一端连接，每个风管3-3的另一端与对应气肥混合三通管3-4的进气口连接，每个气肥混合三通管3-4的出口与对应肥管3-5的上端连接，同时，每个气肥混合三通管3-4的进肥位于螺旋排肥器2-1的排肥口正下方。

开沟装置5包括开沟器固定架5-1以及2n个带撒肥口的船式开沟器5-2，开沟器固定架5-1连接于插秧机1横梁上，2n个船式开沟器5-2连接于开沟器固定架5-1上，每个船式开沟器5-2的进料口与对应肥管3-5的下端相连，且船式开沟器5-2位于插秧机1滑板前方，当肥料经过船式开沟器5-2进入开沟器开设肥沟后，插秧机1滑板能将肥沟填平。

开沟器固定架5-1包括施肥深度调节装置5-1-1、横向施肥位置调节装置5-1-2及U型螺杆5-1-3，开沟装置5通过U型螺杆5-1-3安装于插秧机插植机构4的横梁上，施肥深度调节装置5-1-1和横向施肥位置调节装置5-1-2可分别调节施肥深度及横向施肥位置，使用于水田的精量深施肥机既可用于侧位深施肥，也可用于正位深施肥。

本实施例中，气肥混合三通管3-4包括主管和进肥管，主管和进肥管呈30°～45°夹角，利于肥料输送。

水田同步精量深施肥机精量控制方法如下：

光电传感器一采集底盘发动机的转速，光电传感器二采集排肥螺旋轴的实际转速；

根据底盘发动机的转速计算出排肥螺旋轴所需的理论转速；

将排肥螺旋轴的实际转速与理论转速对比，将实际转速与理论转速的差值作为PID算法输入量，经PID闭环算法运算后，实时调节输出到电机驱动板的PWM占空比，从而实时精准控制电机转速；

电机驱动排肥螺旋轴转动，实现排肥螺旋轴随动力输出轴自动启停以及两轴转速实时精确匹配，从而根据机具作业速度精确控制排肥量。

本实用新型中的水田同步精量深施肥机不局限于安装在插秧机上，安装于水稻直播机也属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种水田同步精量深施肥机，包括螺旋排肥装置(2)、风力输肥装置(3)、开沟装置(5)及插秧机(1)底盘；其特征在于：所述插秧机(1)底盘的动力输出轴上安装有光电传感器一，所述螺旋排肥装置(2)上安装有光电传感器二。

2.根据权利要求1所述水田同步精量深施肥机，其特征在于：所述螺旋排肥装置(2)包括排肥支架(2-4)、安装在排肥支架(2-4)上的两组排肥器组件及电机(2-3)，螺旋排肥器装置(2)通过排肥支架(2-4)安装于插秧机(1)底盘座椅后方；两组排肥器组件沿电机(2-3)对称布置；每组排肥器组件包括n个螺旋排肥器(2-1)及布置在螺旋排肥器(2-1)上方的肥箱(2-2)，n个螺旋排肥器(2-1)沿排肥支架(2-4)的长度方向间隔均匀布置。

3.根据权利要求2所述水田同步精量深施肥机，其特征在于：所述螺旋排肥器(2-1)包括上主壳体(2-1-1)、排肥螺旋轴(2-1-2)及螺旋阻塞轮(2-1-3)；主壳体(2-1-1)包括螺旋套管(2-1-1-1)、位于螺旋套管(2-1-1-1)前端上部的进肥漏斗(2-1-1-2)、位于螺旋套管(2-1-1-1)后端下部的出肥口(2-1-1-3)以及位于螺旋套管(2-1-1)中部的清肥口(2-1-1-4)，螺旋套管(2-1-1-1)、排肥螺旋轴(2-1-2)与螺旋阻塞轮(2-1-3)同轴安装；排肥螺旋轴(2-1-2)包括螺旋叶片和排肥轴，螺旋叶片与螺旋阻塞轮(2-1-3)呈螺纹配合安装，螺旋叶片末端到出肥口(2-1-1-3)设有排肥缓冲区。

4.根据权利要求3所述水田同步精量深施肥机，其特征在于：所述光电传感器二安装在排肥螺旋轴(2-1-2)上。

5.根据权利要求1所述水田同步精量深施肥机，其特征在于：所述风力输肥装置(3)包括离心风机(3-1)、集中分风装置(3-2)、2n个风管(3-3)、2n个气肥混合三通管(3-4)及2n个肥管(3-5)，其中，集中分风装置(3-2)包括风腔(3-2-2)、设置在风腔(3-2-2)一端的进风口(3-2-1)及设置在风腔(3-2-2)另一端的2n个出风口(3-2-3)；风腔(3-2-2)为梯形台或圆台型，进风口(3-2-1)位于风腔(3-2-2)的小端面，2n个出风口(3-2-3)呈阵列布置在风腔(3-2-2)的大端面，且进风口(3-2-1)与出风口(3-2-3)正对设置；且2n个风管(3-3)、2n个气肥混合三通管(3-4)、2n个肥管(3-5)、及2n个出风口(3-2-3)呈一一对应布置。

6.根据权利要求5所述水田同步精量深施肥机，其特征在于：所述离心风机(3-1)固定于排肥支架(2-4)上，离心风机(3-1)的出风口连接集中分风装置(3-2)的进风口(3-2-1)，集中分风装置(3-2)的每个出风口(3-2-3)与对应风管(3-3)的一端连接，每个风管(3-3)的另一端与对应气肥混合三通管(3-4)的进气口连接，每个气肥混合三通管(3-4)的出口与对应肥管(3-5)的上端连接，同时，每个气肥混合三通管(3-4)的进肥位于螺旋排肥器(2-1)的排肥口正下方。

7.根据权利要求1所述水田同步精量深施肥机，其特征在于：所述开沟装置(5)包括开沟器固定架(5-1)以及2n个带撒肥口的船式开沟器(5-2)，开沟器固定架(5-1)连接于插秧机1横梁上，2n个船式开沟器(5-2)连接于开沟器固定架(5-1)上，每个船式开沟器(5-2)的进料口与对应肥管(3-5)的下端相连，且船式开沟器(5-2)位于插秧机1滑板前方。

8.根据权利要求7所述水田同步精量深施肥机，其特征在于：所述开沟器固定架(5-1)包括施肥深度调节装置(5-1-1)、横向施肥位置调节装置(5-1-2)及U型螺杆(5-1-3)，开沟装置(5)通过U型螺杆(5-1-3)安装于插秧机插植机构(4)的横梁上。

9.根据权利要求5所述水田同步精量深施肥机，其特征在于：所述气肥混合三通管(3-4)包括主管和进肥管，主管和进肥管呈30°～45°夹角。

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