一种适应于山地丘陵工作的模块化施肥机

摘要

本发明属于农业技术领域，提出了一种适应于山地丘陵工作的模块化施肥机。包括挖孔施肥装置、自主导向装置、铰接摆动装置、电气设备、控制设备和主体框架；铰接摆动装置实现施肥机在水平方向上摆动，便于转弯，同时实现可拆卸；自主导向装置通过导向轮和旋转阻尼器保证施肥机正常行走时保持直行的状态，在挖孔施肥的时，能够顺着或者沿着垄沟完成定向运动。施肥机由可循环利用的铁锂电池作为能源驱动，绿色环保，能源获得途径简单，无二氧化然排放。其结构简单，成本较低，挖坑深度深、均匀，肥料定量、精量穴施，操作简单、可自主导向定位，效率较高，适应于山地丘陵地形工作的特点。

权利要求

1.一种适应于山地丘陵工作的模块化施肥机，其特征在于，包括挖孔施肥装置、自主导向装置、铰接摆动装置、电气设备、控制设备和主体框架；主体框架分为A、B两部分；

所述挖孔施肥装置包括旋转动力源、升降结构、分肥结构；

所述旋转动力源包括直流电机、减速箱、联轴器和挖孔螺旋钻，减速箱与直流电机的电机轴连接，减速箱通过联轴器与挖孔螺旋钻上端连接，挖孔螺旋钻的下端外部罩着整料筒；

所述升降结构包括电动推杆、推杆铰支座、直线轴承、固定C型架、压簧、上下两组光轴支撑座、光轴、升降平板，光轴支撑座安装在固定C型架上，光轴安装在上、下两组光轴支撑座中间，电动推杆一端固定在固定C型架上，一端与升降平板接触，推动升降平板向下移动，升降平板与直线轴承连接，升降平板通过直线轴承沿光轴上下移动，压簧外套于压簧轴上，压簧轴一端通过螺母连接在升降平板上，一端通过螺钉安装在整料筒上；固定C型架固定在主体框架A部上；

所述分肥结构包括输料弹簧管、分料装置、分料电机和料斗，料斗与分料装置通过输料弹簧管相连接，分料电机安装在分料装置上，为分料装置提供动力，料斗设置在主体框架B部上；

所述自主导向装置包括旋转阻尼器、连接法兰轴、驱动电机、导轮固定架、轮子和导向轮；轮子的径向内侧固定设置导轮固定架，导轮固定架两端对称安装两个导向轮，驱动电机固定于导轮固定架中心位置，驱动电机通过连接法兰轴与旋转阻尼器相连；四组自主导向装置分别通过旋转阻尼器与主体框架连接，其中两组自主导向装置设置于主体框架A部前端下部两侧对称位置；另两组自主导向装置设置于主体框架B部后端下部两侧对称位置；

主体框架A、B之间通过铰接摆动装置连接；所述铰接摆动装置包括上铰接盘、内六角螺钉、双列圆锥滚子轴承、轴承端盖和下铰接盘，上铰接盘与双列圆锥滚子轴承外圈过渡配合连接，下铰接盘上的轴与双列圆锥滚子轴承内圈过渡配合连接，轴承端盖与下铰接盘通过螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种适应于山地丘陵工作的模块化施肥机，其特征在于，所述导向轮为截面逐渐缩小的圆柱台状，不与轮子发生接触。

3.根据权利要求1或2所述的一种适应于山地丘陵工作的模块化施肥机，其特征在于，所述电气设备包括铁锂电池和逆变器；所述控制系统包括单片机最小系统、信号转换电路、测速电路、检测回位电路、控制电路和电源模块。

4.根据权利要求1或2所述的一种适应于山地丘陵工作的模块化施肥机，其特征在于，该施肥机还包括牵引钩和把手，分别位于主体框架的A、B部分。

5.根据权利要求3所述的一种适应于山地丘陵工作的模块化施肥机，其特征在于，该施肥机还包括牵引钩和把手，分别位于主体框架的A、B部分。

说明书

一种适应于山地丘陵工作的模块化施肥机

技术领域

[0001] 本发明属于农业技术领域，涉及一种适应于山地丘陵工作的模块化施肥机。

背景技术

[0002] 农业肥料是重要的农业生产资料，其施用是农作物增产重要的条件，也是实现农业高产、高效与粮食安全的重要保证，随着劳动力的日益短缺，机械化施肥方式在未来农作物种植环节中必不可少。在许多地方，农民仍采用直接在地表撒施肥的方式，或者使用简单的农具将肥料埋在表层，施肥深度不够，施在表层的肥料受外部环境的作用分解后挥发，造成浪费，而且如果被雨水冲刷带入江河内，不仅浪费了肥料，还污染了水体。定位穴施肥技术将肥料施入土壤深层，避免了肥料被分解挥发入空气中以及被雨水冲刷带入江河中，从而减少了对空气和水体的污染，同时可以减少土壤中肥料的残留，改善土壤生态环境，提高肥料的利用率，增加粮食的产量，节约肥料，实现农业可持续发展。

[0003] 目前，国外的施肥机械已经比较发达，欧美等发达国家由于工业起步早，对施肥机械的研究比较深入，已形成了一套完整的施肥机械体系，该机具性能比较先进，但价格昂贵，不符合我们国情。在国内，一般采用人工作业还比较多，这种施肥方式劳动强度大，投入人工多，效率较低，作业质量差；另外也有些类似机具，挖坑深度浅和不均匀，施肥不到位和不够定量和精量，出现肥料浪费，并且结构复杂，成本较高，尚未形成烟农需要的结构简单，成本较低，挖坑深度深、均匀，肥料定量、精量穴施，操作简单，效率较高的机械化机具。我们研究的施肥机，有效地解决了农作物种植中的实际问题，并具有一定的创新点，有广泛的推广和应用价值。

发明内容

[0004] 为克服现有技术存在的问题，本发明的目的是提出一种成本较低，挖坑深度深、均匀，施肥定量、精确穴施，操作简单，效率较高的模块化施肥机。

[0005] 本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

[0006] 一种适应于山地丘陵工作的模块化施肥机，包括挖孔施肥装置、自主导向装置、铰接摆动装置、电气设备、控制设备和主体框架；主体框架分为A、B两部分；

[0007] 所述挖孔施肥装置包括旋转动力源、升降结构、分肥结构；所述旋转动力源包括直流电机、减速箱、联轴器和挖孔螺旋钻，减速箱与直流电机的电机轴连接，减速箱通过联轴器与挖孔螺旋钻上端连接，减速箱将旋转运动通过联轴器传递到挖孔螺旋钻上，从而带动挖孔螺旋钻转动，实现挖孔的功能；挖孔螺旋钻的下端外部罩着整料筒，在挖孔的时候避免肥料和土壤飞溅到垄沟之上。所述升降结构包括电动推杆、推杆铰支座、直线轴承、固定C型架、压簧、上下两组光轴支撑座、光轴、升降平板，光轴支撑座安装在固定C型架上，光轴安装在上、下两组光轴支撑座中间，电动推杆一端固定在固定C型架上，一端与升降平板接触，推动升降平板向下移动，升降平板与直线轴承连接，升降平板通过直线轴承沿光轴上下移动，压簧外套于压簧轴上，压簧轴一端通过螺母连接在升降平板上，一端通过螺钉安装在整料筒上；固定C型架固定在主体框架A部上；所述分肥结构包括输料弹簧管、分料装置、分料电机和料斗，料斗与分料装置通过输料弹簧管相连接，分料电机安装在分料装置上，为分料装置提供动力，用于配合间歇性钻孔之后，往孔穴内补给应量的肥料；料斗设置在主体框架B部上。

[0008] 所述自主导向装置包括旋转阻尼器、连接法兰轴、驱动电机、导轮固定架、轮子和导向轮；轮子的径向内侧固定设置导轮固定架，导轮固定架两端对称安装两个导向轮，驱动电机固定于导轮固定架中心位置，驱动电机通过连接法兰轴与旋转阻尼器相连；四组自主导向装置分别通过旋转阻尼器与主体框架连接，其中两组自主导向装置设置于主体框架A部前端下部两侧对称位置；另两组自主导向装置设置于主体框架B部后端下部两侧对称位置；可以保证正常行走时保持直行的状态，在挖孔施肥的时，能够顺着或者沿着垄沟完成定向运动。

[0009] 主体框架A、B之间通过铰接摆动装置连接；所述铰接摆动装置包括上铰接盘、内六角螺钉、双列圆锥滚子轴承、轴承端盖和下铰接盘，上铰接盘与双列圆锥滚子轴承外圈过渡配合连接，下铰接盘上的轴与双列圆锥滚子轴承内圈过渡配合连接，轴承端盖与下铰接盘通过螺纹连接，从而限制前后框架在铅垂方向上的自由度，在水平方向上可以实现摆动，便于转弯，同时可以实现可拆卸，适应范围广。

[0010] 所述电气设备与控制系统位于主体框架A部前端，电气设备包括铁锂电池和逆变器；所述控制系统包括单片机最小系统、信号转换电路、测速电路、检测回位电路、控制电路和电源模块，其作用是根据检测到的信号精确控制施肥机完成自动化定量穴施追肥。

[0011] 所述主体框架用铝合金管材焊接而成。该施肥机相关附件包括把手和牵引钩，便于借助外力，适应性强。

[0012] 进一步地，所述导向轮为截面逐渐缩小的圆柱台状，不与轮子发生接触。

[0013] 进一步地，该施肥机还包括牵引钩和把手，分别位于主体框架的A、B部分。

[0014] 本发明与现有技术比较具有全机由可循环利用的铁锂电池作为能源驱动，绿色环保，能源获得途径简单，无二氧化然排放。其结构简单，成本较低，挖坑深度深、均匀，肥料定量、精量穴施，操作简单、可自主导向定位，效率较高，适应于山地丘陵地形工作的特点。

附图说明

[0015] 附图1为挖孔施肥装置；

[0016] 附图2为自主导向装置；

[0017] 附图3为施肥机总装图；

[0018] 附图4铰接摆动装置正二侧视图；

[0019] 附图5铰接摆动装置剖视图；

[0020] 1光轴支撑座；2光轴；3减速箱；4升降平板；5直线轴承；6固定C型架；7压簧；8螺钉；9整料筒；10输料弹簧管；11分料装置；12分料电机；13挖孔螺旋钻；14联轴器；15螺母；16电动推杆；17推杆铰支座；18直流电机；19旋转阻尼器；20连接法兰轴；21驱动电机；22导轮固定架；23轮子；24导向轮；25牵引钩；26逆变器；27稳压直流电源；28挖孔施肥装置；29料斗；
30把手；31铰接摆动装置；32主体框架；33自主导向装置；34上铰接盘；35内六角螺钉；36双列圆锥滚子轴承；37轴承端盖；38下铰接盘。

具体实施方式

[0021] 下面结合图1～图5和具体的实施方法对本发明的一种适应于丘陵山地地形工作的施肥机作进一步的详细说明。

[0022] 如图3所示，本发明包括挖孔施肥装置28、自主导向装置33、铰接摆动装置31、电气设备、控制设备、相关附件和主体主体框架32。

[0023] 进一步地，如图1所示，所述挖孔施肥装置28由光轴支撑座1、光轴2、减速箱3、升降平板4、直线轴承5、固定C型架6、压簧7、螺钉8、整料筒9、输料弹簧管10、分料装置11、分料电机12、挖孔螺旋钻13、联轴器14、螺母15、电动推杆16、推杆铰支座17和直流电机18组成。所述的施肥装置28由旋转动力源、升降结构、分肥结构三部分组成。所述旋转动力源主要是由直流电机18、减速箱3、联轴器14、挖孔螺旋钻13组成，减速箱3与直流电机18的电机轴连接，直流电机18提供动力，从而带动减速箱3转动，减速箱3将旋转运动通过联轴器14传递到挖孔螺旋钻13上，从而带动挖孔螺旋钻13转动，可实现挖孔的功能。同时在挖孔螺旋钻13的下半段还配合着整料筒9，能在挖孔的时候避免肥料和土壤飞溅到垄沟之上。所述升降结构由电动推杆16、推杆铰支座17、直线轴承5、固定C型架6、压簧7、螺母15、螺钉8、光轴支撑座1、光轴2、升降平板4组成，光轴支撑座1安装在固定C型架6上，光轴2安装在上、下两个光轴支撑座中间，升降平板4与直线轴承5联接，升降平板4通过直线轴承5可沿着光轴2实现上下移动，电动推杆16一端固定在固定C型架6上，一端与升降平板4接触，推动升降平板4向下移动，与压簧7配合的轴一端通过蝶形螺母15联接在升降平板4上，一端通过螺钉8安装在整料筒9上，压簧7与压簧轴相配合安装，主要是实现和控制挖穴钻孔深度。所述分肥结构由输料弹簧10、分料装置11、分料电机12组成，输料弹簧管10与分料装置11相连接，分料电机12为分料装置11提供动力，用于配合间歇性钻孔之后，往孔穴内补给应量的肥料，从而达到精确施肥的目的。本发明结构上采用独特的挖孔螺旋钻头13，配合分料装置11的肥料补给实现间歇排肥，排肥位置的准确性靠整料筒9来保证。

[0024] 进一步地，如图2所示，所述自主导向装置33是由旋转阻尼器19、连接法兰轴20、驱动电机21、导轮固定架22、轮子23、导向轮24组成的。导向轮24、导轮固定架22、轮子23和驱动电机21固定连接在一起，驱动电机21通过连接法兰轴20与旋转阻尼器19相连。在车体的前后左右四个方位分别放置了4个自主导向机构，两两分布，当车前或者车后的一对自主导向装置33遇到垄沟壁时，对导向轮24产生一个向内的阻力，克服旋转阻尼器19的阻力，改变了导向轮组的方向，使之沿着垄沟壁顺向前进。直行时，由于导轮和轮组没有受到改变车方向的阻力，在旋转阻尼器19阻力的作用下，保持着直行的状态，所以本发明的自主导向装置33可以实现此目的，可以保证正常行走时保持直行的状态，在挖孔施肥的时，能够顺着或者沿着垄沟完成定向运动。

[0025] 进一步地，如图4和图5所示，所述铰接摆动装置31由上铰接盘34、内六角螺钉35、双列圆锥滚子轴承36、轴承端盖37、下铰接盘38组成，所述铰接摆动装置31设置在两个长方体中部镂空主体框架32之间，上铰接盘34与双列圆锥滚子轴承36外圈过渡配合连接，下铰接盘38上的轴与双列圆锥滚子轴承36内圈过渡配合连接，轴承端盖37与下铰接盘38通过螺纹连接，从而限制前后框架在铅垂方向上的自由度，在水平方向上可以实现摆动，便于转弯，同时可以实现可拆卸，适应范围广。

[0026] 进一步地，如图3所示，所述电气设备由稳压直流电源27，逆变器26和相应的元件组成强电系统；所述控制系统主要由单片机最小系统、信号转换电路、测速电路、检测回位电路、控制电路和电源模块组成，其作用是根据检测系统检测到的信号精确控制施肥机完成自动化定量穴施追肥。

[0027] 进一步地，如图3所示，所述主体框架32是由两个长方体中部镂空框架通过铰接摆动装置31连接而成，且用铝合金管材焊接而成，具有轻质和足够的强度，节省能源的特点。所述相关附件包括把手30和牵引钩25，能让劳作的人通过人力或者借助其他类似拖拉机的工具将施肥机运送到田地间，便于借助外力，适应性强，同时也符合人性化的设计。