果树施肥装置的制作方法

本发明属于农业机械领域，具体涉及一种果树施肥装置。

背景技术：

施肥是果树生产中关键作业环节，对果品质量、产量以及果树的生长起着至关重要的作用。有些地方果树施肥还采用人工挖沟撒肥方式，工作繁重、效率低。

随着果树的种植向大规模化，产业化方向发展，用于果树施肥的施肥机也相应出现；一般果园施肥绕果树为中心进行环施肥效为最佳；现有的施肥机多数为四轮结构，在转弯过程中内外轮存在转速差，需要依赖差速器实现差速，因而结构复杂，且控制较麻烦，不利于实现遥控操作。

此外，现有的施肥机一般体积比较大，但目前多数果园为密植型，且树形多为矮化品种，作业空间狭小，使用现有四轮结构底盘操作及作业极其困难，而且转弯半径大、难以实现环施作业，此外在转向、行走、作业等部件上不便于进行遥控操作开发。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种果树施肥装置，便于灵活转弯和施肥。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明技术方案如下：

一种果树施肥装置，包括，

支撑行走单元，所述支撑行走单元包括车架、安装在车架上的转向执行机构以及安装在车架下方的两个前轮和至少一个后轮，两个所述前轮相互独立，每个所述前轮分别通过一个转向支架安装在车架上，所述转向支架与车架能够相对转动，其中一个所述前轮上安装有轮毂电机；两个所述转向支架之间通过转向执行机构连接，使得两个前轮能够同步转向；

施肥单元，安装在所述车架上，包括储料斗以及与储料斗相连的排料机构；

开沟覆土单元，包括开沟机构和覆土机构，所述开沟机构位于施肥单元的排料机构的前方，用于铲起土壤；所述覆土机构位于开沟机构后方，用于将土壤覆盖到肥料上；

动力单元，用于为果树施肥装置的行走、施肥提供动力。

采用上述结构，由于两个前轮相互独立，轮毂电机只驱动其中一个前轮运动，其中一个前轮为主动轮，后轮和另一个前轮随动，不接入动力，在转弯时能够自动适应转弯半径和转速差，从而便于灵活转弯，且只需控制转向角度即可，不用分别调节各个前轮或后轮的转速，从而简化了结构和便于操作，为遥控创造了条件，利于施肥装置的小型化。

并且，在翻土后施肥，并将土返回覆盖至肥料上，实现回填，通过施肥装置完成、开沟、施肥和回填的整个过程，不用再人工回填，提高施肥效率。

可选地，所述转向执行机构包括电动推杆、推拉杆以及连接在推拉杆两端的两个传动组件，所述电动推杆安装在车架上，所述电动推杆的输出端与推拉杆连接，所述推拉杆的两端分别通过一个传动组件与两个转向支架连接，通过所述转向支架带动前轮偏转。

可选地，所述传动组件包括第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂的第一端与所述转向支架连接，同步转动；所述第一连接臂的第二端与所述第二连接臂的一端铰接，所述第二连接臂的另一端与所述推拉杆转动连接。

可选地，所述车架上还设置有用于推拉杆轴向运动的导向机构，所述推拉杆从导向机构中穿过，所述导向机构限制所述推拉杆的径向移动；所述车架上还设置有用于将推拉杆锁定在轴向指定位置的锁紧机构；所述推拉杆上沿轴向设置有刻度，所述车架上设置有用于指示刻度位置的指示块。

可选地，所述转向支架包括转向轴和与转向轴连接的u型架，所述u型架的两端与所述前轮的转轴的两端连接，所述转向轴通过轴承可沿自身轴线转动地安装在所述车架上。

可选地，所述开沟机构包括头部朝下倾斜地设置的开沟铲，所述开沟铲通过安装架安装在车架下方，所述覆土机构为连接在开沟铲后端的覆土板，所述排料机构的排料口位于覆土板下方，且覆土板的卸土位置位于排料口的后侧。

可选地，所述安装架上端与车架铰接，所述安装架与车架之间还连接有减震杆，所述减震杆位于安装架后侧。

可选地，所述覆土板水平设置或者向后下方倾斜设置，所述覆土板的中部相对于左右侧向下凹入，形成沿前后方向的凹槽。

可选地，所述储料斗下端设置有出料口，所述排料机构包括排料电机、排料轴、集料斗和排料管，所述排料电机与排料轴连接，所述排料轴位于排料口处用于放料；所述排料轴上开设有多个排料槽，所述集料斗位于排料轴下方，所述排料管上端与集料斗连接，所述排料管下端延伸至覆土机构下方。

可选地，所述果树施肥装置还包括安装在车架上的旋耕机构，所述旋耕机构位于开沟机构的前方，用于松土；所述车架上设置有用于将旋耕机构向上抬起至收纳位置以及下放至工作位置的收放机构，且所述收放机构能够使旋耕机构保持在工作位置或收纳位置。

可选地，所述收放机构包括收放驱动机构、一组第三连接臂和一组第四连接臂，所述第三连接臂下端与旋耕机构前部铰接，上端与车架连接；所述第四连接臂下端与旋耕机构后部铰接，上端与车架转动连接，所述车架、旋耕机构、第三连接臂和第四连接臂形成四连杆结构，所述收放驱动机构驱动第三连接臂或第四连接臂绕车架转动实现收纳和放下。

可选地，所述收放驱动机构为收放驱动电机，所述车架上水平安装有可沿自身轴线转动的轴套，所述第三连接臂上端与轴套固定连接，所述收放驱动电机的输出端连接有传动轴，所述传动轴位于轴套内，传动轴与轴套之间同步传动传递扭矩。

可选地，所述动力单元包括发动机、发电机和蓄电池，所述发动机分别连接至旋耕机构和发电机，所述发电机与蓄电池连接，所述蓄电池为收放机构、转向执行机构、排料机构和轮毂电机提供动力，所述发动机的输出端与旋耕机构的动力输入端之间还设置有离合器。

如上所述，本发明的有益效果在于：本发明，由于两个前轮相互独立，轮毂电机只驱动其中一个前轮运动，其中一个前轮为主动轮，后轮和另一个前轮随动，不接入动力，在转弯时能够自动适应转弯半径和转速差，从而便于灵活转弯，且只需控制转向角度即可，不用分别调节各个前轮或后轮的转速，从而简化了结构和便于操作，为遥控创造了条件，利于施肥装置的小型化。并且，在翻土后施肥，并将土返回覆盖至肥料上，实现回填，通过施肥装置完成、开沟、施肥和回填的整个过程，不用再人工回填，提高施肥效率。

附图说明

图1为本发明实施例的立体图；

图2为本发明实施例另一视角的轴测图；

图3为本发明实施例的俯视图；

图4为图3中的前轮转向一定角度的示意图；

图5和图6为本发明实施例的侧视图；

图7为本发明实施例的前视图；

图8为本发明实施例中动力单元与支撑行走单元的安装示意图；

图9为带有蓄电池的支撑行走单元的示意图；

图10为本发明实施例中是施肥单元和开沟覆土单元的安装示意图；

图11为图10另一视角的立体图；

图12为图10的侧视图；

图13为图10的后视图；

图14为排料座与排料轴的爆炸视图；

图15为本发明实施例中旋耕机构与支撑行走单元的安装示意图；

图16为旋耕机构安装在车架下的示意图；

图17为旋耕机构的结构示意图；

图18为施肥装置的转向示意图。

零件标号说明：

100-车架；101-前轮；102-轮毂电机；103-后轮；104-转向支架；104a-u型架；104b-转向轴；105-第一横梁；

200-转向执行机构；201-推拉杆；202-第一连接臂；203-第二连接臂；204-电动推杆；205-连接块；206-导向板；207-指示块；208-锁孔；

300-施肥单元；301-支撑座；302-储料斗；303-排料座；304-排料电机；305-排料管；306-排料口；307-排料轴；308-排料槽；

400-旋耕机构；401-第二横梁；402-旋耕座；403-旋耕刀；404-第二皮带轮；405-第三连接臂；406-第四连接臂；407-收放驱动机构；408-轴套；409-支耳；410-第一耳座；411-第二耳座；

500-动力单元；501-支撑板；502-发动机；503-离合器；504-第一皮带轮；505-发电机；506-蓄电池；507-第一皮带；

600-开沟机构；601-安装架；602-开沟铲；603-减震杆；700-覆土板。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

实施例

本例中所述前后方向，是以施肥时行进方向为前方。

如图1至图8所示，一种果树施肥装置，包括，

支撑行走单元(或称为底盘单元)，用于行走及支撑果树施肥装置的各个功能部件，支撑行走单元包括车架100(或称为底盘)、安装在车架100上的转向执行机构200以及安装在车架100下方的两个前轮101和至少一个后轮103，本例中为一个后轮103，两个前轮101相互独立，每个前轮101分别通过一个转向支架104安装在车架100上，转向支架104与车架100能够相对转动，即驱动转向支架104相对于车架100转动时，可使得前轮101转向；关键在于，只有其中一个前轮101上安装有轮毂电机102作为行走的唯一驱动部件，后轮103和另一个前轮101不连接驱动部件；并且，两个前轮101的两个转向支架104之间通过转向执行机构200连接，当操作转向执行机构200时，两个前轮101能够朝相同方向同步转向；

施肥单元300，安装在所述车架100上，包括用于储存肥料的储料斗以及与储料斗相连的排料机构，排料机构用于向土壤排料；

开沟覆土单元，包括开沟机构600和覆土机构，开沟机构600位于施肥单元300的排料机构的前方，用于将土壤铲起；所述覆土机构位于开沟机构600和排料机构的后方，在施肥完成后，将土壤覆盖到肥料上，实现土壤的回填；

动力单元500，用于为果树施肥装置的行走、施肥提供动力，即为轮毂电机102、排料机构等提供动力。

由于两个前轮101相互独立，轮毂电机102只驱动其中一个前轮101运动，其中一个前轮101为主动轮，后轮103和另一个前轮101随动，不接入动力，在转弯时能够自动适应转弯半径和转速差，从而便于灵活转弯，且只需控制转向角度即可，不用分别调节各个前轮101或后轮103的转速，从而简化了结构和便于操作，为遥控创造了条件，利于施肥装置的小型化。并且，在开沟后施肥，并将土返回覆盖至肥料上，实现回填，通过施肥装置完成开沟、施肥和回填的整个过程，不用再人工回填，提高施肥效率。

其中，动力单元500、施肥单元300、开沟覆土单元可分别为一个总成模块，通过横梁或者支架等可拆卸地安装在车架100上。模块化结构，结构简单，便于装配和拆卸，方便维修或更换等。

如图7所示，所述转向支架104包括转向轴104b和与转向轴104b连接的u型架104a，每个前轮101安装在一转轴上，所述u型架104a的两端与转轴的两端连接，转向轴104b通过轴承可沿自身轴线转动地安装在所述车架100上，转向轴104b竖向设置。后轮103也通过一后轮支架安装在车架100后部，后轮支架与车架100之间固定或可相对转动，其中后轮支架与转向支架104结构相似。

如图8和图9所示，所述转向执行机构200包括电动推杆204、推拉杆201以及连接在推拉杆201两端的两个传动组件，推拉杆201的每一端通过一个传动组件连接一个转向支架104，所述电动推杆204固定安装在车架100上，电动推杆204的输出端通过连接块205与推拉杆201固定连接，能够带动推拉杆201沿其轴向运动，即使推拉杆201左右运动，从而通过转向支架104带动前轮101左右偏转。

本例中，所述传动组件包括转动连接的第一连接臂202和第二连接臂203，所述第一连接臂202的第一端与转向支架104的转向轴104b固定连接，与转向轴104b同步转动；所述第一连接臂202的第二端与第二连接臂203的第一端铰接，所述第二连接臂203的第二端与推拉杆201转动连接，本例中各铰接点在水平面转动。

图4为前轮101偏转一定角度的示意图，此时电动推杆204推动推拉杆201向偏转的一侧运动。传动组件也可以采用现有技术中的其他连杆结构，本例中为简化动力，便于通过电驱动，转向执行机构200采用电动推杆204，其他实施方式中，可采用气动、液压等推杆结构。

在一个实施方式中，所述车架100上还设置有用于推拉杆201轴向运动的导向机构，所述推拉杆201从导向机构中穿过，导向机构限制所述推拉杆201的径向移动。

具体地，导向机构为通过螺栓安装在车架100上的导向板206，导向板206上开设有导向孔，本例中导向板206为间隔设置的两个，以保证支撑和导向的稳定性。

为保持转向角度，车架100上还设置有用于将推拉杆201的轴向位置锁定的锁紧机构，用于将推拉杆201锁定在指定位置，防止其回退；所述锁紧机构可以为插销等，导向板206和推拉杆201上对应设置有锁孔208，插销穿过导向板206后插入推拉杆201的锁孔208内实现推拉杆201的轴向锁定，其中推拉杆201上沿轴向间隔设置多个锁孔208。

为便于调整和了解转向角度，所述推拉杆201上沿轴向设置有刻度，车架100上安装有用于指示刻度位置的指示块207，其中刻度可以是线性尺寸，也可以是角度尺寸；即推拉杆201向左右运动的距离对应的前轮101偏转角度。

如图18所示，为前轮101偏转角度的关系图，图中：o为转弯中心点，r为转弯中心点距后轮103中心的距离，w为前轮101距，l为前轴与后轴距，ɑ为转向角度，则转向角度为：

根据上述公式，可设置不同转弯半径的转弯转向角度。

如图1和图10至图14所示，在一个实施方式中，施肥单元300通过一支撑座301安装在车架100后部，支撑座301与车架100可拆卸地连接，本例中通过螺栓连接；施肥单元300的储料斗302用于放置肥料，储料斗302下端设置有出料口，所述排料机构包括排料电机304、排料轴307、集料斗和排料管305，储料斗302下方安装有排料座303，所述排料轴307可转动地安装在排料座303内，位于出料口下方；排料电机304与排料轴307连接，带动排料轴307转动；所述排料轴307上开设有多个排料槽308，通过排料电机304带动排料轴307转动进行，定量放料，集料斗位于排料轴307下方，用于接收来自排料轴307的肥料，所述排料管305上端与集料斗连接，排料管305下端延伸至覆土机构下方；其中集料斗可与排料座303连接为一体，或者由排料管305上端扩张形成。

在一个实施方式中，开沟机构600包括头部朝下倾斜地设置的开沟铲602(朝前下方倾斜)，开沟铲602通过安装架601安装在车架100下方，覆土机构为连接在开沟铲602后端的覆土板700，排料管305的排料口306位于覆土板700下方，且覆土板700的卸土位置位于排料口的后侧，即覆土板700的后端位于排料口306后方。

本例中，排料管305为两根，向下延伸后末端弯折至覆土板700的下方。

通过开沟铲602将土壤翻起，再将肥料通过排料管305送至底层土壤中，翻起的土壤经过覆土板700后，从覆土板700后端自然落下，覆盖在肥料上，从而在施肥装置行走的过程中，完成翻土、施肥和回填土壤等一系列动作，提高了施肥效率；开沟覆土单元结构设计紧凑，未增加附加的动力结构。

其中，安装架601上端与车架100上设置的第一横梁105铰接，安装架601与车架100之间还连接有减震杆603，减震杆603倾斜设置在安装架601后侧，减震杆603上端与车架100连接，下端与安装架601连接；减震杆603也称减震器，可采用摩托车用减震器等。

在行进过程，通过减震杆603吸收震动，减小开沟铲602所受阻力对车架100的影响，并且，开沟铲602能够小幅度摆动，适应不同地形，具有仿形作用。

在一个实施方式中，覆土板700水平设置或者向后下方倾斜设置，覆土板700的中部相对于左右侧向下凹入，形成沿前后方向的凹槽，该结构便于开沟铲602的土壤顺利通过所述覆土板700，凹槽结构防止土壤从覆土板700两侧落下，保证对肥料的覆盖和土壤的回填。本例中，开沟铲602为条形结构，通过螺钉可拆卸地安装在安装架601下端，以便根据需求进行更换。

如图1至图6，图15至图17所示，在一个实施方式中，所述果树施肥装置还包括通过第二横梁401挂在车架100下方的旋耕机构400，旋耕机构400整体为一个单元，第二横梁401与车架100可拆卸地连接，其中旋耕机构400位于车架100前部；旋耕机构400位于开沟机构600的前方，用于松土；对于较硬的土壤，仅仅依靠开沟铲602无法将土壤翻起，因此在开沟机构600之前设置旋耕机构400进行松土，便于开沟铲602翻土。

其中，由于旋耕机构400工作时伸入土壤中，低于前轮101和后轮103的位置，在不需要松土的时候，会影响行走，且旋耕机构400不是一直工作的；因而在不需要松土时，需要将旋耕机构400向上抬起进行收折；所以车架100上设置有用于将旋耕机构400向上抬起至收纳位置以及下放至工作位置的收放机构，且收放机构能够使旋耕机构400保持在工作位置或收纳位置。

具体地，收放机构包括收放驱动机构407、一组第三连接臂405和一组第四连接臂406，第三连接臂405下端与旋耕机构400前部铰接，上端与车架100连接；第四连接臂406下端与旋耕机构400后部铰接，上端与车架100转动连接，所述车架100、旋耕机构400、第三连接臂405和第四连接臂406形成四连杆结构，收放驱动机构407驱动第三连接臂405或第四连接臂406绕车架100转动实现收纳和放下。

如图16和图17所示，旋耕机构400包括旋耕座402和旋耕刀403，旋耕刀403通过旋耕轴安装在旋耕座402下方，旋耕座402前后部分别设置有第一耳座410和第二耳座411，第三连接臂405下端与第一耳座410转动连接，第四连接臂406下端与第二耳座411转动连接；同样地，车架100上也设置用于连接第三连接臂405、第四连接臂406的耳座。

本例中，收放驱动机构407为收放驱动电机，车架100前端通过支耳409水平安装有可沿自身轴线转动的轴套408，第三连接臂405上端与轴套408固定连接，收放驱动电机的输出端连接有传动轴，传动轴位于轴套408内，传动轴与轴套408之间同步传动传递扭矩；其中传动轴与轴套408通过扁位配合传递扭矩，传动轴与轴套408可以为正六边形结构或其他扁方结构。收放驱动电机转动，通过传动轴和轴套带动第三连接臂405转动，从而将旋耕机构400抬起或放下(即实现升降)，电机停转时对传动轴进行锁定，从而将旋耕机构400锁定在工作位置或者收纳位置。

在其他实施方式中也可采用推杆机构，推动第三连接臂405绕其与车架的铰接点转动实现升降。

其中，旋耕座402上安装有用于接入动力的第二皮带轮404，以便于与动力单元500通过皮带传递动力，第二皮带轮404与旋耕轴之间通过齿轮组或者皮带传递动力。

在一个实施方式中，所述动力单元500包括蓄电池506，通过蓄电池506为上述各个机构供电。

在另一实施方式中，为保证动力足够，动力单元500还包括发动机502和发电机505，发动机502为小型的汽油或柴油发动机，所述发动机502的输出一路连接至发电机505，实现发电；另一路连接至旋耕机构400，为旋耕机构400提供动力。

所述发电机505与蓄电池506连接，将机械能转化为电能储存，所述蓄电池506为收放驱动电机、电动推杆204、排料电机304和轮毂电机102提供动力。

本例中，动力单元500集成在一支撑板501上形成总成，支撑板501可拆卸地安装在车架100上，便于模块化安装。

其中，动力单元500还包括第一皮带轮504，第一皮带轮504通过第一皮带507与旋耕机构400的第二皮带轮404连接，传递动力；发电机505连接有第三皮带轮，第一皮带轮504与第三皮带轮之间通过第二皮带连接，以便向发电机505传递动力。

为便于旋耕机构400工作状态的切换，发动机502的输出端与旋耕机构400的动力输入端之间还设置有离合器503，具体地，发动机502输出端与第一皮带轮504之间设置有离合器503，离合器503通过设置在支撑板501上的离合器座支撑；当旋耕机构400不工作时，离合器503分离，当旋耕机构400工作时离合器503结合；本例中离合器503为电磁离合器，便于控制。

本例中，车架100沿周向形成封闭的一圈，包括前梁和左右侧梁，可设置较短的后梁或者不设置后梁；车架100大致呈梯形或三角形结构，车架100前部高于后部，车架100上可设置多个安装位以便安装各个总成单元；其中，发动机502的安装位置与轮毂电机102的安装位置形成对角线关系，例如本例中，轮毂电机102安装在右前轮101上，发动机502在车架100上的位置靠左，以便重量的均衡分布，防止侧翻；旋耕机构400、动力单元500、施肥单元300沿前后方向依次设置，结构紧凑，且重量分布合理。

本发明，由于两个前轮101相互独立，轮毂电机102只驱动其中一个前轮101运动，其中一个前轮101为主动轮，后轮103和另一个前轮101随动，不接入动力，在转弯时能够自动适应转弯半径和转速差，从而便于灵活转弯，且只需控制转向角度即可，不用分别调节各个前轮101或后轮103的转速，从而简化了结构和便于操作，为遥控创造了条件，利于施肥装置的小型化。

在翻土后施肥，并将土返回覆盖至肥料上，实现回填，通过施肥装置完成、开沟、施肥和回填的整个过程，不用再人工回填，提高施肥效率。

除了旋耕机构400以外，蓄电池506为收放驱动电机、电动推杆204、排料电机304、轮毂电机102和电磁离合器等供电，通过对电机的控制，利于实现遥控操作。

任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。