CN216313956U - 一种智能果园自走式双行开沟施肥机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能果园自走式双行开沟施肥机，包括机架、设置在机架上的动力装置、控制系统、导航系统、开沟系统及排肥系统，动力装置给开沟系统和排肥系统提供动力，同时作为设备前进的动力；控制系统控制履带传动系统的动力输出，控制开沟系统和排肥系统的作业参数调节；导航系统和控制系统控制设备的前进轨迹。本实用新型可以实现在标准果园中智能定位循迹自走双行开沟、有机肥和化肥混合深施、覆土的一体化作业，施肥可以实现精量深施，最佳施肥位置施肥，能够满足施肥深度、施肥量的精准控制，同时节约了人力，提高了施肥效率。

Description

一种智能果园自走式双行开沟施肥机

技术领域

本实用新型涉及果园智能管理机械技术领域，尤其涉及到一种智能果园自走式双行开沟施肥机。

背景技术

果树施肥是果树生产中的关键环节，施肥质量直接影响果树养分的吸收，合理施肥是保证果树丰产、稳产和增产的重要举措。目前，国内果树施肥普遍存在重视化肥忽视有机肥的现象，影响果园生产力的提高和持久良性发展；果园开沟施肥机多为牵引式、单行开沟施肥作业，施肥效率低，需要人工驾驶，且机器的转弯半径大，作业不灵活；现有设备不能调节开沟施肥深度；施肥设备需要工作人员实时操作完成施肥作业，浪费人力。

国内果园地域南北跨度大，果园种植地域存在多样性，多以平原、丘陵、梯田等地形为主种植，且果园地块小，标准化程度低，牵引式施肥机存在灵活度差的问题，轮式施肥机的果园通过性较差因此牵引式、轮式施肥机不适应我国的种植现状。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种智能果园自走式双行开沟施肥机，实现了双行同时施肥，并且实现了开沟深度和开沟间距的调整，提高了施肥效率。

本实用新型是通过如下技术方案实现的，提供一种智能果园自走式双行开沟施肥机，包括安装有行走装置的机架，以及安装在机架上且与行走装置传动连接的动力装置，还包括沿宽度方向滑接于机架上的左滑座和右滑座，以及驱动左滑座沿宽度方向移动的左伸缩装置和驱动右滑座沿宽度方向移动的右伸缩装置，左滑座和右滑座上均安装有开沟牵引架，以及驱动开沟牵引架在竖向平面内转动的顶升装置，开沟牵引架向后延伸，且在开沟牵引架上安装有开沟器；机架上安装有化肥箱和有机肥箱，化肥箱和有机肥箱的出料口设有排肥装置，排肥装置的出料端位于开沟器所开施肥沟的上方。

本方案通过在机架上设置化肥箱和有机肥箱，通过排肥装置将化肥和有机肥输送至施肥沟中，在施肥作业中实现了化肥和有机肥的同时施加，有利于果园生产力的提高和持久良性发展；通过左伸缩装置和右伸缩装置对左滑座、右滑座进行宽度方向的调整，实现了两开沟器沿宽度方向的间距调整，从而适应不同行距的施肥要求；通过顶升装置带动开沟牵引架在竖向平面内转动，实现了开沟器高度的调整，从而实现了开沟深度的调整，满足不同的施肥深度要求。

作为优化，机架的左右两侧分别固接有沿宽度方向延伸的滑轨，左滑座和右滑座上分别设有与滑轨适配的滑槽。本优化方案通过设置的滑轨给左滑座、右滑座提供导向和支撑，提高了开沟器间距调整时的稳定性。

作为优化，化肥箱和有机肥箱的底部均设有两个出料口，所述排肥装置包括安装在机架上的两带式输送机、分别安装于化肥箱两出料口下方的两化肥输送机，以及分别安装于有机肥箱两出料口下方的两有机肥输送机；

两带式输送机沿左右方向分布，左侧带式输送机的出料端位于左侧开沟器所开施肥沟的上方，右侧带式输送机的出料端位于右侧开沟器所开施肥沟的上方；两化肥输送机沿左右方向分布，左侧化肥输送机的出料端位于左侧带式输送机的上方，右侧化肥输送机的出料端位于右侧带式输送机的上方；

两有机肥输送机沿左右方向分布，左侧有机肥输送机的出料端位于左侧带式输送机的上方，右侧有机肥输送机的出料端位于右侧带式输送机的上方。本优化方案的设置，实现了化肥和有机肥同时向左右两侧的输送，提高了施肥效率。

作为优化，所述化肥输送机为绞龙式排肥器，所述有机肥输送机为刮板式排肥器。本优化方案的化肥输送采用绞龙式排肥器，便于控制施肥量，通过刮板式排肥器对有机肥进行输送，避免了堵塞，提高了送料效率。

作为优化，机架前端安装有导航系统，所述导航系统电性连接控制系统，控制系统与行走装置、左伸缩装置、右伸缩装置、顶升装置电性连接。本优化方案通过导航系统的定位测量仪对设备的运行路线进行规划，对设备进行实时定位，通过控制系统控制履带传动装置按规划的路线行驶，控制开沟系统按照预设的开沟宽度、开沟深度进行开沟作业，控制排肥系统按照预设的排肥量实现有机肥和化肥的精准排肥，实现自动驾驶，双行开沟、有机肥化肥混合深施，无需人工进行驾驶操作，通过控制系统控制行走装置、左伸缩装置、右伸缩装置和顶升装置的动作状态，提高了设备的自动化水平。

作为优化，开沟牵引架上安装有罩设于开沟器上方和后方的覆土罩壳。本优化方案通过设置覆土罩壳，对开沟器进行防护，避免开沟器伤人，同时利用覆土罩壳对开沟器回转切削和抛洒的土壤进行阻挡，使开沟抛洒的土壤落到所开沟槽中，实现覆土功能。

作为优化，开沟牵引架上安装有开沟变速箱，开沟变速箱的输出轴与开沟器传动连接，开沟变速箱的输入轴与所述动力装置通过链条传动系统传动连接。本优化方案通过设置开沟变速箱，便于控制开沟器的旋转速度，通过链条传动系统传递动力，便于实现开沟牵引架的转动调整。

本方案还提供一种使用智能果园自走式双行开沟施肥机进行的施肥方法，包括如下方面：

工作人员通过控制系统编辑设备的运行路线、施肥作业参数；设备启动后，通过导航系统定位，导航到作业位置；调节开沟距离调节液压缸和开沟深度调节液压缸，使两开沟器的宽度方向间距满足待施肥的行距要求；

控制系统控制液压缸张紧柴油机输出轴与带轮之间的传动皮带，使动力经链条传动传递至开沟变速箱，带动开沟器转动；同时柴油机带动刮板式排肥器工作，通过电机带动绞龙式排肥器转动，通过液压马达转动带动排肥传送带转动，刮板式排肥器、绞龙式排肥器分别将有机肥、化肥排至排肥传送带上，排肥传送带将肥料输送至开沟器所开沟槽中，设备匀速前进，开沟器抛起的土壤被覆土罩壳挡住，落回所开沟槽中，同时肥料被土壤覆盖，实现开沟、施肥、覆土的一体化作业；设备按规划的路线行驶，在行驶过程中同步进行开沟施肥作业，设备运行到果园尽头需要调头进入第二行果树作业，此时控制系统首先控制液压缸放松皮带，使开沟器停止作业，排肥系统停止作业，开沟深度调节液压缸通过开沟牵引架提升开沟器，导航系统控制设备行间掉头，进入第二行作业位置，重复上述作业过程，直至所有果树施肥完毕，设备先停止开沟器转动，排肥系统停止作业，然后提升开沟系统，设备行驶至作业前的位置。

本实用新型的有益效果为：通过柴油机为开沟系统、排肥系统、履带式行走装置提供动力，简化了结构，减小了整机尺寸，提高了设备的稳定性；通过对双行开沟距离、开沟深度的调整，满足更多的施肥行距要求，使施肥位置可以根据需求进行调整，提高肥料利用率；通过刮板式排肥器，实现有机肥定量排肥，通过绞龙式排肥器，实现化肥的精量排肥，提高了排肥的均匀性和稳定性；设备实现了双行开沟、有机肥和化肥混合深施、覆土的一体化作业，提高了作业效率；设备按照果园的种植情况循迹作业，实现了自动驾驶、智能化、自动化作业；整机采用履带自走式传动系统，尺寸紧凑，在果园有良好的灵活性和通过性，适用范围广泛。

附图说明

图1为本实用新型整体示意图；

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、开沟器，2、覆土罩壳，3、开沟变速箱，4、带式输送机，5、化肥箱，6、有机肥箱，7、座椅，8、柴油机， 9、流动站，10、控制面板，11、电源，12、电磁阀，13、水箱散热装置，14、液压油箱，15、传动变速箱，16、开沟距离调节液压缸，17、开沟深度调节液压缸，18、导航系统，19、控制系统，20、机架，21、履带式行走装置，22、排肥系统，23、开沟系统，24、绞龙式排肥器，25、刮板式排肥器。

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所示一种智能果园自走式双行开沟施肥机，包括安装有行走装置的机架20，以及安装在机架上且与行走装置传动连接的动力装置，行走装置为履带式行走装置21，履带式行走装置位于机架20的下方，通过变速箱和传动轴为排肥系统22的排肥传送带的转动提供动力。

机架包括安装履带轮的履带支撑架和安装动力装置的主架，履带支撑架固接于主架的底部，起承载支撑作用，操作台位于履带支撑架的最前端。动力装置为柴油机8，柴油机包括柴油发动机和水箱散热装置13，柴油机输出动力，经过变速箱的调速，传动至履带轮转动，实现机器的运动，其中转弯和设备前进时左右微调都通过履带轮的差速实现。柴油机传递动力至液压泵，在电磁阀的控制下实现左右开沟器的左右伸缩运动和上下摆动，进而实现开沟宽度和开沟深度的调节。液压装置包括液压泵、液压油箱14、液压缸及液压管路，液压系统通过控制系统控制电磁阀，利用液压驱动液压缸带动张紧轮张紧皮带，动力传输进减速器减速后传输至开沟器，液压驱动液压缸实现开沟系统进行开沟宽度和深度的调节，液压驱动液压马达实现排肥传送带的定量施肥，液压装置由柴油机驱动。

本实施例的智能果园自走式双行开沟施肥机还包括沿宽度方向滑接于机架上的左滑座和右滑座，以及驱动左滑座沿宽度方向移动的左伸缩装置和驱动右滑座沿宽度方向移动的右伸缩装置，左伸缩装置和右伸缩装置均为开沟距离调节液压缸16，通过液压装置驱动开沟系统23进行双行开沟距离和开沟深度的调节。左滑座和右滑座上均安装有开沟牵引架，以及驱动开沟牵引架在竖向平面内转动的顶升装置，顶升装置为开沟深度调节液压缸17。机架的左右两侧分别固接有沿宽度方向延伸的滑轨，左滑座和右滑座上分别设有与滑轨适配的滑槽。 开沟距离液压缸16控制开沟牵引架的横向移动，进而控制开沟行距；开沟深度调节液压缸17控制开沟牵引架的上升下降，进而控制开沟深度。

开沟牵引架向后延伸至行走装置的后方，且在开沟牵引架的后端安装有开沟器1，开沟牵引架上安装有罩设于开沟器上方和后方的覆土罩壳2，开沟器与所述动力装置传动连接，开沟器、覆土罩壳和开沟牵引架形成开沟系统23，两开沟系统23对称分布在机架20的两侧。开沟器为双圆盘式开沟器，开沟器上均匀安装有开沟刀具组合弯刀，开沟时开沟器做回转运动。

开沟牵引架上安装有开沟变速箱3，开沟变速箱的输出轴与开沟器传动连接，开沟变速箱的输入轴与所述动力装置通过链条传动系统传动连接，开沟变速箱3通过链传动接收来自柴油机8的动力，带动开沟器1转动。具体的，链条传动系统包括与动力装置的输出轴通过传动带传动连接的带轮和转动设置在开沟牵引架上的第二链轮和第三链轮，第二链轮和第三链轮同轴固接，第三链轮与开沟变速箱的输入轴通过链条传动连接，第一链轮转动设置在机架上，第一链轮上同轴固设有花键套，花键套内插设有花键轴，左右两侧的开沟牵引架分别通过左右两侧的花键轴与左滑座、右滑座铰接，花键轴沿宽度方向延伸，花键轴上同轴固设有第一链轮，第一链轮与第二链轮通过链条传动连接。

机架上安装有化肥箱5和有机肥箱6，化肥箱5用于存放化肥，有机肥箱6用于存放有机肥，化肥箱和有机肥箱的出料口设有排肥装置，排肥装置的出料端位于开沟器所开施肥沟的上方，通过排肥装置将化肥和有机肥输送至开沟器所开的施肥沟槽中。有机肥箱上设置有排肥量调节开关，可以调节有机肥排肥口的开度，从而控制有机肥排肥量。具体的，化肥箱和有机肥箱的底部均设有两个出料口，所述排肥装置包括安装在机架上的两带式输送机4、分别安装于化肥箱两出料口下方的两化肥输送机，以及分别安装于有机肥箱两出料口下方的两有机肥输送机；化肥输送机为绞龙式排肥器24，有机肥输送机为刮板式排肥器25，绞龙式排肥器24连接绞龙电机，绞龙电机由电源11供电，由绞龙电机驱动绞龙式排肥器24旋转，刮板式排肥器25由液压马达带动转动，实现有机肥和化肥的精准定量排肥。绞龙式排肥器利用螺旋叶片推动化肥移动，刮板式排肥器利用刮板的移动推动有机肥移动，绞龙式排肥器24和刮板式排肥器25均属于现有技术，不再赘述其结构。带式输送机的排肥传送带由柴油机提供动力，将有机肥、化肥输送至所述开沟系统所开沟槽中，并由开沟系统完成覆土，实现一体化作业。化肥箱5、有机肥箱6、绞龙式排肥器24和刮板式排肥器25形成排肥系统22，两带式输送机沿左右方向分布，左侧带式输送机的出料端位于左侧开沟器所开施肥沟的上方，右侧带式输送机的出料端位于右侧开沟器所开施肥沟的上方。两化肥输送机沿左右方向分布，左侧化肥输送机的出料端位于左侧带式输送机的正上方，右侧化肥输送机的出料端位于右侧带式输送机的正上方。两有机肥输送机沿左右方向分布，左侧有机肥输送机的出料端位于左侧带式输送机的正上方，右侧有机肥输送机的出料端位于右侧带式输送机的正上方。

机架前端安装有导航系统18，所述导航系统电性连接控制系统19，控制系统与行走装置、左伸缩装置、右伸缩装置、顶升装置电性连接，控制系统实现对传动系统的控制，以及双行开沟作业距离和开沟深度的控制，实现智能化作业。导航系统18和控制系统19集成在机架20的控制台上，控制台上还设有控制面板10和电源11，已实现屏幕输入和给电气元件供电，控制面板后方设有座椅7，导航系统包括RTK高精度定位测量仪和单片机控制器，RTK高精度测量仪包括固定在果园的基站和安装在施肥机上的流动站9，以及与流动站电连接的单片机，RTK高精度定位测量仪可以对设备实时定位，通过流动站对设备行进路径进行规划，通过单片机连接所述嵌入式工控机实现对设备自动驾驶的控制。控制系统19包括单片机、嵌入式工控机、位移传感器、霍尔传感器和电磁阀12，其中导航系统18对设备进行实时定位、速度检测及路径规划，将信号传输至控制系统19中，控制系统19控制设备前进、路线修正、实时调节作业和性能参数、控制作业和停机。控制系统实现对设备驾驶、双行开沟的距离和深度、有机肥和化肥施肥量的控制，还包括对设备路径规划，自动驾驶等功能的控制。所述嵌入式工控机为装有操作系统、屏幕显示的计算机控制器，实现对设备基本功能的控制；所述位移传感器安装在所述开沟系统的液压泵上，通过嵌入式工控机实时控制液压泵的位移距离，进而实现对双行开沟距离和深度的调节；所述霍尔传感器安装在所述排肥系统的刮板式排肥器和绞龙式排肥器的转轴上，实时检测和控制有机肥和化肥的排肥量、排肥速度；所述电磁阀在嵌入式工控机的控制下实现对设备作业性能的控制，其中包括控制所述开沟系统中的液压缸，控制所述排肥系统中的液压马达，控制履带传动系统的液压缸。

使用时，将有机肥、化肥装入有机肥箱和化肥箱中，操作者手持流动站对设备的行驶路线进行规划，然后将流动站安装在流动站支架上，流动站会实时定位设备的位置信息，并传输给单片机和嵌入式工控机实现自动驾驶，操作者发动智能果园自走式双行开沟施肥机，在嵌入式工控机中选择记录好的路线，设备开始运行，柴油机提供动力，经变速箱变速后传动至履带轮，带动设备前进，前进到施肥位置时，控制系统控制张紧轮张紧皮带，传递动力至开沟系统，使开沟器做回转运动，开沟系统左右移动至预设的双行开沟距离，开沟系统下降至预设的开沟深度，进行开沟作业，设备按规划路线向前行驶，同时排肥系统开始工作，有机肥和化肥排肥装置将肥料排至传送带上，传送带将肥料输送至开沟器所开沟槽中，开沟器的覆土罩壳将开沟器切削的土壤挡住，完成覆土。当设备完成整行果树开沟施肥作业时，控制系统控制排肥系统停止作业，控制张紧轮放松皮带，开沟器停止开沟作业，电磁阀控制液压泵抬起两侧开沟臂，设备按规划路线掉头，进入第二行果树中进行开沟、施肥、覆土作业，待有机肥箱和化肥箱肥料见底时，操作者停机添加肥料，启动重复上述作业，直至完成果园的开沟施肥作业。

本实施例在具体实施时，可以根据果园果树的种植现状，结合果树的农机农艺要求，根据果树根系特点和生长需求，实现对果树的有机肥和化肥的混合深施，并且双行开沟施肥作业，极大提高了施肥效率；设备按规划的线路自动驾驶作业，实现果园机械的智能化、自动化。

使用本实施例智能果园自走式双行开沟施肥机进行的施肥方法，包括如下方面：

1、果园工作人员通过控制系统的嵌入式工控机编辑设备的运行路线、设备的施肥作业参数；然后发动智能果园自走式双行开沟施肥机，设备启动后，通过导航系统定位，导航到作业位置；控制开沟系统调节双行开沟距离调节液压缸和开沟深度调节液压缸，使两开沟器的宽度方向间距满足待施肥的行距要求；

2、控制系统首先控制液压缸张紧柴油机输出轴与带轮之间的传动皮带，使动力经链条传动传递至开沟变速箱，带动开沟器转动；同时柴油机通过传动变速箱15传递动力至刮板式排肥器，带动刮板式排肥器工作，通过电源11给绞龙电机供电，绞龙电机带动绞龙式排肥器转动，通过液压马达的转动带动带式输送机的排肥传送带转动，刮板式排肥器、绞龙式排肥器分别将有机肥、化肥排至排肥传送带上，排肥传送带将肥料输送至开沟器所开沟槽中，设备匀速前进，开沟器抛起的土壤被覆土罩壳2挡住，落回所开沟槽中，同时肥料被土壤覆盖，实现开沟、施肥、覆土的一体化作业；

3、设备按规划的路线行驶，在行驶过程中同步进行开沟施肥作业，设备运行到果园尽头需要调头进入第二行果树作业，此时控制系统首先控制液压缸放松皮带，使开沟器停止作业，排肥系统停止作业，开沟深度调节液压缸通过开沟牵引架提升开沟器，导航系统控制设备行间掉头，进入第二行作业位置，重复上述作业过程，直至所有果树施肥完毕，设备先停止开沟器1转动，排肥系统停止作业，然后提升开沟系统，设备行驶至作业前的位置。

本实施例采用双履带前进装置，能减小设备的转弯半径，提高设备的作业灵活性；通过液压驱动进行开沟深度、开沟宽度以及施肥量的调节，施肥可以实现精量深施，最佳施肥位置施肥，能够满足施肥深度、施肥量的精准控制，同时节约了人力，提高了施肥效率；采用RTK高精度定位测量仪，进行实时卫星定位，结合嵌入式工控机，可以自主进行路径规划，设备自动驾驶，实现智能化作业。

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 (7)

1.一种智能果园自走式双行开沟施肥机，包括安装有行走装置的机架（20），以及安装在机架上且与行走装置传动连接的动力装置，其特征在于：还包括沿宽度方向滑接于机架上的左滑座和右滑座，以及驱动左滑座沿宽度方向移动的左伸缩装置和驱动右滑座沿宽度方向移动的右伸缩装置，左滑座和右滑座上均安装有开沟牵引架，以及驱动开沟牵引架在竖向平面内转动的顶升装置，开沟牵引架向后延伸，且在开沟牵引架上安装有开沟器（1），开沟器与动力装置传动连接；机架上安装有化肥箱（5）和有机肥箱（6），化肥箱和有机肥箱的出料口设有排肥装置，排肥装置的出料端位于开沟器所开施肥沟的上方。

2.根据权利要求1所述的一种智能果园自走式双行开沟施肥机，其特征在于：机架的左右两侧分别固接有沿宽度方向延伸的滑轨，左滑座和右滑座上分别设有与滑轨适配的滑槽。

3.根据权利要求1所述的一种智能果园自走式双行开沟施肥机，其特征在于：化肥箱和有机肥箱的底部均设有两个出料口，所述排肥装置包括安装在机架上的两带式输送机（4）、分别安装于化肥箱两出料口下方的两化肥输送机，以及分别安装于有机肥箱两出料口下方的两有机肥输送机；

两带式输送机沿左右方向分布，左侧带式输送机的出料端位于左侧开沟器所开施肥沟的上方，右侧带式输送机的出料端位于右侧开沟器所开施肥沟的上方；

两化肥输送机沿左右方向分布，左侧化肥输送机的出料端位于左侧带式输送机的正上方，右侧化肥输送机的出料端位于右侧带式输送机的正上方；

两有机肥输送机沿左右方向分布，左侧有机肥输送机的出料端位于左侧带式输送机的正上方，右侧有机肥输送机的出料端位于右侧带式输送机的正上方。

4.根据权利要求3所述的一种智能果园自走式双行开沟施肥机，其特征在于：所述化肥输送机为绞龙式排肥器，所述有机肥输送机为刮板式排肥器。

5.根据权利要求1所述的一种智能果园自走式双行开沟施肥机，其特征在于：机架前端安装有导航系统（18），所述导航系统电性连接控制系统（19），控制系统与行走装置、左伸缩装置、右伸缩装置、顶升装置电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种智能果园自走式双行开沟施肥机，其特征在于：开沟牵引架上安装有罩设于开沟器上方和后方的覆土罩壳（2）。

7.根据权利要求1所述的一种智能果园自走式双行开沟施肥机，其特征在于：开沟牵引架上安装有开沟变速箱（3），开沟变速箱的输出轴与开沟器传动连接，开沟变速箱的输入轴与所述动力装置通过链条传动系统传动连接。

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