一种一体式播种施肥复合作业装置及方法与流程

本发明属于农业机械技术领域，特别涉及一种一体式播种施肥复合作业装置及方法。

背景技术

传统的农作物播种施肥一般是通过人工进行，随着技术的发展，目前，农作物播种施肥已广泛实现机械作业，播种前先开沟，在开沟处播种，播完种再施肥。现有技术中，公开了一个专利名称为“一种播种施肥机”的中国发明专利，其申请日为216.10.25，公布日为2018.05.01，该发明包括机架，机架一端连接有手柄，机架底部前后侧分别设置有主动轮和镇压轮，主动轮和镇压轮之间设置有播种轮，播种轮上方连接有播种箱，播种轮的前后侧还设置有开沟器和覆土装置，主动轮、镇压轮上包裹有海绵包覆层，施肥装置设置在播种箱后侧，开沟器进行开沟，播种箱内的种子落到沟内，同时，种子也会落到沟外的土壤上，无法保证种子落到沟内，造成种子浪费的同时，也无法保证播种深度；施肥箱内的肥料直接落到种子上，种子与肥料直接接触，很容易造成种子的养分过足反而不利于种子的生长；也无法保证肥料均落到沟内，造成肥料的浪费；另外，在不需要播种施肥作业时，得将施肥箱和播种箱内的剩余料清除干净，否则，种子和肥料会落下，污染环境。

技术实现要素：

本发明的目的在于，克服现有技术中的不足之处，提供一种一体式播种施肥复合作业装置及方法，解决了现有技术中不利于种子生长的技术难题，使用本发明播种施肥时，保证种子养分的同时，肥料又不与种子直接接触，有利于种子的生长肥料。

本发明的目的是这样实现的：一种一体式播种施肥复合作业装置，包括升降机构，所述升降机构固连在旋耕机的机架后端，升降机构的升降端固连有种肥固定架，所述种肥固定架的前部可转动地连接有转动轴，所述转动轴上排布有若干开沟组件，所述开沟组件由间隔设置的开种沟部和开肥沟部组成，开种沟部和开肥沟部的间距为8-12cm，开沟组件后方的种肥固定架上固连有播种施肥箱，所述播种施肥箱的底部排布有若干播种口和施肥口，在长度方向上，播种口的两侧与开种沟部的两侧齐平，施肥口的两侧与开肥沟部的两侧齐平，所述播种施肥箱内设有施肥机构，施肥机构包括水平设置在播种施肥箱内的水平隔板，水平隔板下方的播种施肥箱的后侧开有便于放入种子的放种口，水平隔板下方与播种施肥箱内壁形成用于放置种子的种腔，水平隔板上方、播种施肥箱内壁和播种施肥箱的播种施肥盖形成用于放置肥料的肥料腔，播种肥料箱盖在左右方向上的两端均开有一个进料口，水平隔板上排布有若干与肥料腔连通的落肥口，水平隔板的底侧排布有若干与落肥口对应的导料座，导料座上开有刚好与施肥口、落肥口连通的导料孔，导料座的底侧抵触在播种施肥箱内壁上。

为了进一步提高播种动作的可控性，所述播种箱的底部排布有若干与播种口数量相同的电动排种器，排种器的进种口与播种口的位置对应。

为了进一步提高施肥动作的可控性，所述水平隔板底侧还排布有若干组气动开关组件，所述导料座顶部开有安装槽，所述气动开关组件包括设置在落肥口两侧的具有容纳腔且结构相同的挡料座一和挡料座二，所述挡料座一和挡料座二经安装槽与导料座连接，挡料座一包括支撑部，支撑部的一侧设有具有弹性的挡料部，支撑部与挡料部内侧之间形成所述容纳腔，支撑部的另一端开有连接槽，连接槽对应的支撑部上开有与容纳腔连通的通气孔，支撑部经连接槽连接有单向阀，所述单向阀的进气口与外部连通，单向阀的出气口经通气孔与容纳腔连通；所述挡料座一和挡料座二上的挡料部正对设置，挡料部被撑开时，两个挡料部覆盖落肥口；挡料部处于完全缩回状态时，挡料部在落肥口的边缘外；此设计中，不需要施肥时，向容纳腔内充气，施肥口两侧的挡料部均向施肥口伸出，挡料部将施肥口覆盖住，施肥口闭合，肥料无法落下；需要施肥时，停止向容纳腔内充气，容纳腔内的气压降低，挡料部缩回，肥料落下；当再次需要闭合施肥口时，再次向容纳腔内充气，挡料部迅速被撑开，粘在挡料部上湿润的肥料或已经干了的肥料在挡料部的张力下被弹出，进一步提高正对设置的两个挡料部封闭时的密封性。

为了进一步加快挡料部的缩回，还包括气压机，所述气压机的输出口连接若干电磁阀一的进气口，所述电磁阀一的出气口连接一组气动开关组件中两个单向阀的进气口，电磁阀一的数量与施肥口的数量相同，支撑部连接电磁阀二的进气口，所述电磁阀二的进气口与容纳腔连通，电磁阀二的出气口连接储气罐的进气口。

为了使肥料更顺利地从施肥口落入肥沟内，所述播种施肥箱盖的顶部排布有若干直线驱动器，所述直线驱动器上设有可做往复直线运动的伸缩杆，所述伸缩杆的底部设有与落肥口对应的挤压杆，所述挤压杆可刚好伸进导料孔内；此设计中，定时通过挤压杆将粘在导料座内壁上的肥料挤压落下，使肥料更加顺利地从导料孔落下。

为了实现贴地播种和贴地施肥，所述转动轴前方的种肥固定架上可转动地连接有支撑辊，所述支撑辊的底侧低于电动排种器排种器的最低侧1-5cm。

作为本发明的进一步改进，所述开种沟部的最低侧低于支撑辊的最低侧2-8cm，开肥沟部的下部呈v型，开肥沟部的底部低于开种沟部的底部2-8cm；此设计中，开沟肥部下部呈v型结构，肥沟的下部通过倾斜面将肥料养分更快地渗入种沟下方的土壤内。

为了实现种肥固定架的升降，所述升降机构包括两个前连接座和后连接座，所述前连接座的顶部铰接升降驱动器的固定端，升降驱动器的固定端下方的前连接座上铰接上活动杆一端，所述上活动杆另一端与后连接座的顶部铰接，前连接座的下部铰接下活动杆一端，所述下活动杆的另一端与后连接座铰接，升降驱动器上连接有可做往复直线运动的推拉杆，所述推拉杆的伸出端与上活动杆铰接，两个后连接座经支撑架连接在一起，后连接座与种肥固定架的前侧固连；所述上活动杆、后连接座、下活动杆和前连接座构成平行四边形结构。

为了实现种肥开沟刀的开沟，所述种肥固定架的顶侧连接有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上连接有主动轮，所述转动轴的一端连接有从动轮，所述主动轮经传动带与从动轮传动连接。

使用所述一体式播种施肥复合作业装置进行施肥播种的方法，包括以下步骤：

（1）控制各个电磁阀一得电，打开气压机，气压机将压缩气体依次经过电磁阀一、单向阀和支撑部的连通孔送入容纳腔内，容纳腔内的气压逐渐增大，使挡料部撑开，挡料部完全撑开时，挡料部覆盖住施肥口，将种子经过放种口将种子放到种腔内，使用外部的抽肥泵将具有粘性的料浆肥料从储肥罐内抽出，并依次经输肥管和进料口输送至肥料腔内，待肥料在长度方向上布满且肥料深度达到需要的高度后，关闭抽肥泵，取回输肥管；

（2）使用升降机构先将种肥固定架降下，使支撑辊刚好与田地的地面接触，支撑辊先对旋耕后的田地镇压平整，驱动电机动作，开种沟部和开肥沟部分别对平整后的田地进行开种沟和开肥沟，根据实际作业宽度需要控制各个电动排种器的开关，播种箱内的种子从播种口落入电动排种器的进种口，上电的电动排种器使种子落入种沟内；

（3）控制与通电的电动排种器处对应的气动开关组件连接的电磁阀一断电，与断电的电磁阀一连接的单向阀处的支撑部内不再通入压缩空气，控制电磁阀二得电，容纳腔内的压缩空气迅速进入储气罐内，挡料部迅速缩回，肥料依次经落肥口、导料孔和施肥口落至肥沟内；

（4）驾驶员驾驶旋耕机在需要作业的作业区行走，判断工作时间是否等于设定的时间点，若工作时间等于设定的时间点，则控制直线驱动器动作，伸缩杆向下伸出，伸缩杆带动挤压杆向下运动，挤压杆将导料座内壁上的肥料向下挤压，使肥料顺利从施肥口落下，伸缩杆刚好与水平隔板接触时，直线驱动器反向动作，挤压杆提升至设定的高度时，直线驱动器停止动作，否则直线驱动器不动作；当需要作业的田地区域均完成播种施肥时，控制驱动电机断电、所有电磁阀一得电、所有电磁阀二断电及电动排种器断电，播种施肥结束，否则返回步骤（2）中的播种步骤；

（5）农作人员对播种施肥处覆盖上土，待所有播种施肥区覆土结束，使用平整机对播种施肥区进行平整，则播种施肥结束；

其中，步骤（2）和步骤（3）同步进行。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明中使用种肥开沟刀同步完成开种沟和开肥沟的动作，肥沟靠近种沟，肥料落入呈肥沟内后，肥料经过肥沟渗入种沟下方的土壤内，肥料的养分渗透到种子上，有利于种子的生长；将实现播种和施肥功能的结构设为一体，结构更加紧凑；播种和施肥的动作可控，其中，不需要施肥时，向容纳腔内充气，施肥口两侧的挡料部均向施肥口伸出，挡料部将施肥口覆盖住，施肥口闭合，肥料无法落下；需要施肥时，停止向容纳腔内充气，容纳腔内的气压降低，挡料部缩回，肥料落下；当再次需要闭合施肥口时，再次向容纳腔内充气，挡料部迅速被撑开，粘在挡料部上湿润的肥料或已经干了的肥料在挡料部的张力下被弹出，进一步提高正对设置的两个挡料部封闭时的密封性，不作业时，肥料不会向下落；定时通过挤压杆将粘在导料座内壁上的肥料挤压落下，使肥料更加顺利地从导料孔落下，作业更加可靠；播种施肥动作同步进行，效率高，播种和施肥基本贴地进行，种子和肥料分别准确地落入种沟和肥沟内，保证播种和施肥的深度；通过播种施肥方法的设计，播种施肥有序进行，肥料不直接施在种子上，肥料的养分逐渐渗透到种沟下方的土壤内，给种子生长提供养分的同时，有利于种子的生长；根据预先设定的时间点，定时清理掉粘在导料座内壁上的肥料，使肥料更加顺利地从导料孔落下；可应用于农作物种植时的播种施肥工作中。

附图说明

图1为本发明的立体结构图一。

图2为本发明的立体结构图二。

图3为本发明的立体结构图三。

图4为本发明的立体结构图四。

图5为本发明中施肥机构的立体结构图。

图6为本发明中施肥机构隐藏掉导料座后的立体结构图。

图7为图6中a处的局部放大图。

图8为本发明中挡料座一和单向阀连接的结构示意图。

图9为本发明中气路结构的连接示意图。

图10为本发明中沟穴的结构示意图。

图11为本发明中导料座的立体结构示意图。

图12为本发明中气动开关组件处于闭合状态时的结构示意图。

其中，1进料口，2种肥固定架，3开沟组件，301开种沟部，302开肥沟部，4升降机构，401支撑架，402下活动杆，403上活动杆，404前连接座，405升降驱动器，406推拉杆，407后连接座，5支撑辊，6传动带，7驱动电机，8主动轮，9直线驱动器，10播种施肥箱，11电动排种器，12施肥机构，1201导料孔，1202落肥口，1203水平隔板，1204导料座，1205挡料座一，1205a支撑部，1205b挡料部，1206挡料座二，1207单向阀，1208连接槽，1209容纳腔，1210通气孔，1211安装槽，13施肥口，14电磁阀一，15气压机，16电磁阀二，17储气罐，18肥沟，19种沟，20转动轴，21从动轮，22放种口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

如图1~12所示的一种一体式播种施肥复合作业装置，包括升降机构4，升降机构4固连在旋耕机的机架后端，升降机构4的升降端固连有种肥固定架22，种肥固定架22的前部可转动地连接有转动轴20，转动轴20上排布有若干开沟组件3，开沟组件3由间隔设置的开种沟部301和开肥沟部302组成，开种沟部301和开肥沟部302的间距为10cm，此间距为开种沟部301的中心和开肥沟部302的中心之间的距离，开种沟部301的宽度为10cm，开肥沟部302的宽度为5cm，开沟组件3后方的种肥固定架22上固连有播种施肥箱10，播种施肥箱10的底部排布有若干播种口和施肥口13，在长度方向上，播种口的两侧与开种沟部301的两侧齐平，施肥口13的两侧与开肥沟部302的两侧齐平，播种施肥箱10内设有施肥机构12，施肥机构12包括水平设置在播种施肥箱10内的水平隔板1203，水平隔板1203下方的播种施肥箱10的后侧开有便于放入种子的放种口22，水平隔板1203下方与播种施肥箱10内壁形成用于放置种子的种腔，水平隔板1203上方、播种施肥箱10内壁和播种施肥箱10的播种施肥盖形成用于放置肥料的肥料腔，播种肥料箱盖在左右方向上的两端均开有一个进料口1，水平隔板1203上排布有若干与肥料腔连通的落肥口1202，水平隔板1203的底侧排布有若干与落肥口1202对应的导料座1204，导料座1204上开有刚好与施肥口13、落肥口1202连通的导料孔1201，导料座1204的底侧抵触在播种施肥箱10内壁上；转动轴20前方的种肥固定架22上可转动地连接有支撑辊5，支撑辊5的底侧低于电动排种器11排种器的最低侧4cm；开种沟部301的最低侧低于支撑辊5的最低侧8cm，开肥沟部302的下部呈v型，开肥沟部302的底部低于开种沟部301的底部4cm。

为了进一步提高播种动作的可控性，播种箱的底部排布有与播种口数量相同的电动排种器11，排种器的进种口与播种口的位置对应。

为了进一步提高施肥动作的可控性，水平隔板1203底侧还排布有若干组气动开关组件，所述导料座1204顶部开有安装槽1211，所述气动开关组件包括设置在落肥口1202两侧的具有容纳腔1209且结构相同的挡料座一1205和挡料座二1206，所述挡料座一1205和挡料座二1206经安装槽1211与导料座1204连接，挡料座一1205包括支撑部1205a，支撑部1205a的一侧设有具有弹性的挡料部1205b，支撑部1205a与挡料部1205b内侧之间形成所述容纳腔1209，支撑部1205a的另一端开有连接槽1208，连接槽1208对应的支撑部1205a上开有与容纳腔1209连通的通气孔1210，支撑部1205a经连接槽1208连接有单向阀1207，所述单向阀1207的进气口与外部连通，单向阀1207的出气口经通气孔1210与容纳腔1209连通；所述挡料座一1205和挡料座二1206上的挡料部1205b正对设置，挡料部1205b被撑开时，两个挡料部1205b覆盖落肥口1202；挡料部1205b处于完全缩回状态时，挡料部1205b在落肥口1202的边缘外。

为了进一步加快挡料部1205b的缩回，还包括气压机15，气压机15的输出口连接若干电磁阀一14的进气口，电磁阀一14的出气口连接一组气动开关组件中两个单向阀1207的进气口，电磁阀一14的数量与施肥口13的数量相同，支撑部1205a连接电磁阀二16的进气口，电磁阀二16的进气口与容纳腔1209连通，电磁阀二16的出气口连接储气罐17的进气口。

为了实现贴地播种和贴地施肥，所述转动轴20前方的种肥固定架22上可转动地连接有支撑辊5，所述支撑辊5的底侧低于电动排种器11排种器的最低侧5cm。

为了实现种肥固定架22的升降，升降机构4包括两个前连接座404和后连接座407，前连接座404的顶部铰接升降驱动器405的固定端，升降驱动器405的固定端下方的前连接座404上铰接上活动杆403一端，上活动杆403另一端与后连接座407的顶部铰接，前连接座404的下部铰接下活动杆402一端，下活动杆402的另一端与后连接座407铰接，升降驱动器405上连接有可做往复直线运动的推拉杆406，推拉杆406的伸出端与上活动杆403铰接，两个后连接座407经支撑架401连接在一起，后连接座407与种肥固定架22的前侧固连；上活动杆403、后连接座407、下活动杆402和前连接座404构成平行四边形结构。

为了实现种肥开沟刀的开沟，种肥固定架22的顶侧连接有驱动电机7，驱动电机7的输出轴上连接有主动轮8，转动轴20的一端连接有从动轮21，主动轮8经传动带6与从动轮21传动连接。

使用一体式播种施肥复合作业装置进行施肥播种的方法，包括以下步骤：

（1）控制各个电磁阀一14得电，打开气压机15，气压机15将压缩气体依次经过电磁阀一14、单向阀1207和支撑部1205a的连通孔送入容纳腔1209内，容纳腔1209内的气压逐渐增大，使挡料部1205b撑开，挡料部1205b完全撑开时，挡料部1205b覆盖住施肥口13，将种子经过放种口22将种子放到种腔内，使用外部的抽肥泵将具有粘性的料浆肥料从储肥罐内抽出，并依次经输肥管和进料口1输送至肥料腔内，待肥料在长度方向上布满且肥料深度达到需要的高度后，关闭抽肥泵，取回输肥管；

（2）使用升降机构4先将种肥固定架22降下，使支撑辊5刚好与田地的地面接触，支撑辊5先对旋耕后的田地镇压平整，驱动电机7动作，开种沟部301和开肥沟部302分别对平整后的田地进行开种沟19和开肥沟18，根据实际作业宽度需要控制各个电动排种器11的开关，播种箱内的种子从播种口落入电动排种器11的进种口，上电的电动排种器11使种子落入种沟19内；

（3）控制与通电的电动排种器11处对应的气动开关组件连接的电磁阀一14断电，与断电的电磁阀一14连接的单向阀1207处的支撑部1205a内不再通入压缩空气，控制电磁阀二16得电，容纳腔1209内的压缩空气迅速进入储气罐17内，挡料部1205b迅速缩回，肥料依次经落肥口1202、导料孔1201和施肥口13落至肥沟18内；

（4）驾驶员驾驶旋耕机在需要作业的作业区行走，判断工作时间是否等于设定的时间点，若工作时间等于设定的时间点，则控制直线驱动器9动作，伸缩杆向下伸出，伸缩杆带动挤压杆向下运动，挤压杆将导料座1204内壁上的肥料向下挤压，使肥料顺利从施肥口13落下，伸缩杆刚好与水平隔板1203接触时，直线驱动器9反向动作，挤压杆提升至设定的高度时，直线驱动器9停止动作，否则直线驱动器9不动作；当需要作业的田地区域均完成播种施肥时，控制驱动电机7断电、所有电磁阀一14得电、所有电磁阀二16断电及电动排种器11断电，播种施肥结束，否则返回步骤（2）中的播种步骤；

（5）农作人员对播种施肥处覆盖上土，待所有播种施肥区覆土结束，使用平整机对播种施肥区进行平整，则播种施肥结束；

其中，步骤（2）和步骤（3）同步进行。

本实施例中，直线驱动器9优选为气缸，直线驱动器9开始动作后，可快速地推动挤压杆下降或上升；升降驱动器405优选为液压油缸；旋耕机上设有控制液压油缸动作的液压系统、控制气缸动作的气动系统；另外，气路上的连接均使用现有技术的管路连接，在图1-图8任一图或图10或图11中均没有给出涉及到管路的连接结构图，图9中给出了气路连接的结构示意图，以便公众理解；驾驶室内设置有控制器，控制器用来控制电磁阀一14、电磁阀二16、气压机15和电动排种器11的开关，经气动系统控制直线驱动器9的动作，并通过液压系统控制液压油缸的动作。

其中，使用升降机构4将种肥固定架22下降时，具体动作为，控制液压油缸动作，使推拉杆406伸出，推拉杆406推动上活动杆403向下转动，上活动杆403带动后连接座407和下活动杆402向下转动，后连接座407带动种肥固定架22向下转动，当支撑辊5与地面接触时，液压油缸停止动作；播种施肥结束后，控制液压油缸反向动作，使支撑辊5提升离开地面。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明中使用种肥开沟刀同步完成开种沟19和开肥沟18的动作，肥沟18靠近种沟19，肥料落入呈肥沟18内后，肥料经过肥沟18渗入种沟19下方的土壤内，肥料的养分渗透到种子上，有利于种子的生长；将实现播种和施肥功能的结构设为一体，结构更加紧凑；播种和施肥的动作可控，其中，不需要施肥时，向容纳腔1209内充气，施肥口13两侧的挡料部1205b均向施肥口13伸出，挡料部1205b将施肥口13覆盖住，施肥口13闭合，肥料无法落下；需要施肥时，停止向容纳腔1209内充气，容纳腔1209内的气压降低，挡料部1205b缩回，肥料落下；当再次需要闭合施肥口13时，再次向容纳腔1209内充气，挡料部1205b迅速被撑开，粘在挡料部1205b上湿润的肥料或已经干了的肥料在挡料部1205b的张力下被弹出，进一步提高正对设置的两个挡料部1205b封闭时的密封性，不作业时，肥料不会向下落；定时通过挤压杆将粘在导料座1204内壁上的肥料挤压落下，使肥料更加顺利地从导料孔1201落下，作业更加可靠；播种施肥动作同步进行，效率高，播种和施肥基本贴地进行，种子和肥料分别准确地落入种沟19和肥沟18内，保证播种和施肥的深度；通过播种施肥方法的设计，播种施肥有序进行，肥料不直接施在种子上，肥料的养分逐渐渗透到种沟19下方的土壤内，给种子生长提供养分的同时，有利于种子的生长；根据预先设定的时间点，定时清理掉粘在导料座1204内壁上的肥料，使肥料更加顺利地从导料孔1201落下；可应用于农作物种植时的播种施肥工作中；可应用于农作物种植时的播种施肥工作中。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。