自走式土壤蒸汽消毒和覆膜一体机

1.本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种自走式土壤蒸汽消毒和覆膜一体机。


背景技术：

2.连作障碍已逐渐成为制约我国设施园艺土壤资源持续高效利用的瓶颈，土壤蒸汽消毒是解决连作障碍的有效手段。现阶段土壤消毒设备主要有：一是通过搭载在动力部件上的施药装置对土壤进行表、里层施药，通过化学处理的手段达到土壤消毒的目的；二是通过利用搭载在动力部件上的燃气装置所产生的火焰对土壤进行高温烧熏，以起到杀毒的功效。以上土壤消毒方式，不管是作业效率还是环保方面都无法满足设施园艺土壤消毒的作业需求，尤其是对温室大棚的土壤消毒。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种自走式土壤蒸汽消毒和覆膜一体机，本自走式土壤蒸汽消毒和覆膜一体机作业的方式为在松土的同时对土壤进行蒸汽消毒，且进行及时覆膜保温，消毒功效显著，作业效率高，通过高温蒸汽对土壤进行消毒，绿色环保。
4.为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：一种自走式土壤蒸汽消毒和覆膜一体机，包括履带行走底盘、蒸汽发生装置、液压系统、松土装置和覆膜机构；所述液压系统包括液压站、液压缸和液压马达，所述液压站通过液压缸管道与液压缸连接，所述液压站通过液压马达管道与液压马达连接；所述履带行走底盘上设置有底盘机架，所述蒸汽发生装置和液压站均设置在底盘机架上，所述覆膜机构与底盘机架连接，所述覆膜机构位于松土装置后方；所述液压缸的一端与底盘机架铰接，另一端与连杆机构铰接，所述连杆机构与松土装置连接，所述液压缸用于通过连杆机构驱动松土装置升降；所述松土装置包括传动箱体、链轮传动结构、松土工作头和蒸汽释放针，所述松土工作头包括空心传动轴和带刃破土刀片，所述空心传动轴中下部的圆周方向上连接有多个带刃破土刀片，所述液压马达连接在传动箱体上，且液压马达的驱动轴通过链轮传动结构与空心传动轴连接，所述空心传动轴与传动箱体转动连接，所述蒸汽释放针位于空心传动轴的内孔中，所述蒸汽释放针的头端和头部侧面圆周方向上均设有蒸汽释放孔，所述蒸汽释放针的尾端从空心传动轴的内孔中向外伸出且蒸汽释放针的尾端与传动箱体连接；所述蒸汽发生装置的蒸汽出口通过蒸汽管道与蒸汽释放针的尾端连接。
5.作为本发明进一步改进的技术方案，所述连杆机构包括上铰链支撑板、松土装置固定板和下铰链支撑板，所述液压缸的一端与上铰链支撑板铰接，上铰链支撑板与松土装置固定板铰接，传动箱体固定连接在松土装置固定板上，松土装置固定板与下铰链支撑板
铰接，上铰链支撑板和下铰链支撑板均与底盘机架铰接。
6.作为本发明进一步改进的技术方案，所述松土工作头和蒸汽释放针均有三个，所述链轮传动结构有三个，分别为一级链轮传动组、二级链轮传动组和三级链轮传动组，所述液压马达连接在传动箱体的外壁上，所述液压马达的驱动轴从传动箱体上的预留通孔深入到传动箱体内侧，且驱动轴通过一级链轮传动组与第一个松土工作头连接，第一个松土工作头通过二级链轮传动组与第二个松土工作头连接，第二个松土工作头通过三级链轮传动组与第三个松土工作头连接，每个松土工作头的空心传动轴均通过轴承与传动箱体转动连接，所述一级链轮传动组、二级链轮传动组和三级链轮传动组均位于传动箱体内侧，每个松土工作头的空心传动轴内均设有蒸汽释放针，所述蒸汽释放针的尾端设置有蒸汽释放针固定架，蒸汽释放针固定架与传动箱体通过螺栓连接；所述蒸汽发生装置的蒸汽出口通过三个蒸汽管道分别与三个蒸汽释放针连接。
7.作为本发明进一步改进的技术方案，所述带刃破土刀片包括主刀体和入刀段，所述主刀体的外侧边设有刀刃，所述主刀体的头部设有凸起的入刀段。
8.作为本发明进一步改进的技术方案，所述覆膜机构包括覆膜支架、膜筒、压实轮和土壤拨盘，所述覆膜支架铰接在于底盘机架的后端且膜筒、压实轮和土壤拨盘均位于松土装置正后方，所述覆膜支架均通过螺栓连接有膜筒支架、压实轮支架和土壤拨盘支架，所述膜筒支架上转动连接有膜筒，所述压实轮支架上转动连接有压实轮，所述土壤拨盘支架的底端与土壤拨盘连接，所述膜筒、压实轮和土壤拨盘从前至后依次设置。
9.作为本发明进一步改进的技术方案，所述土壤拨盘支架包括连接筒和竖支架，所述连接筒包括方形筒和圆筒，所述方形筒和圆筒固定连接为一体结构，所述方形筒套在覆膜支架上且通过螺栓与覆膜支架连接，所述竖支架穿过圆筒且能在圆筒内转动，所述竖支架通过锁紧螺钉与圆筒连接，所述竖支架的底端与土壤拨盘固定连接。
10.作为本发明进一步改进的技术方案，所述蒸汽发生装置采用脉动燃烧蒸汽发生装置。
11.作为本发明进一步改进的技术方案，所述底盘机架上设置有控制箱，液压缸管道和液压马达管道上均设置有液压电磁阀，所述控制箱分别与蒸汽发生装置和液压电磁阀电连接，所述控制箱还用于控制履带行走底盘的启停和拐弯。
12.作为本发明进一步改进的技术方案，所述底盘机架上设置有发电机组，所述发电机组分别与控制箱、液压站、蒸汽发生装置和液压电磁阀电连接。
13.本发明的有益效果为：本发明适用于温室棚内或棚外土壤松土、消毒、覆膜工作；利用脉动燃烧蒸汽发生装置，使得高温蒸汽在短时间内剧增，大大缩短作业周期，作业效率高；根据土壤蒸汽消毒原理，高温蒸汽通过松土装置释放出蒸汽进入土壤之后，土壤温度升高，达到一定温度并保持一定时间，进而完成杀灭各种土传病虫害致病菌（虫）的任务；本发明在松土的同时对土壤进行蒸汽消毒，消毒功效显著，且绿色环保；机器尾部装有自动覆膜机构，有效实现了高温消毒后立即保温的工序，避免了土壤内部蒸汽热量的快速流失，进而创新性的解决了土壤消毒作业过程中的蒸汽及热量损失，并且该机具轻量化，作业高效化，可以满足设施园艺土壤消毒的作业需求。
附图说明
14.图1为本发明整体结构示意图。
15.图2为本发明未安装覆膜机构、蒸汽管道的结构示意图。
16.图3为本发明松土装置的结构示意图。
17.图4为本发明蒸汽释放针的结构示意图。
18.图5为本发明蒸汽释放针与松土工作头配合结构示意图。
19.图6为图5中的局部结构放大图。
20.图7为本发明松土工作头结构示意图。
21.图8为本发明覆膜机构的结构示意图。
具体实施方式
22.下面根据附图对本发明的具体实施方式作出进一步说明：如图1和图2所示，一种自走式土壤蒸汽消毒和覆膜一体机，包括履带行走底盘1、蒸汽发生装置4、液压系统、松土装置8和覆膜机构9。
23.所述液压系统包括液压站6，所述液压站6通过液压缸管道与液压缸8连接，所述液压站6通过液压马达管道与液压马达801连接。
24.所述履带行走底盘1上设置有底盘机架7，所述蒸汽发生装置4和液压站6均设置在底盘机架7上。所述覆膜机构9与底盘机架7连接，所述覆膜机构9位于松土装置8后方，实现消毒后及时覆膜保温。
25.所述液压缸5的一端与底盘机架7铰接，另一端与连杆机构铰接，所述连杆机构与松土装置8连接，所述液压缸5用于通过连杆机构驱动松土装置8升降进而实现入土和出土。
26.如图3所示，所述松土装置8包括传动箱体805、链轮传动结构、松土工作头807和蒸汽释放针806，如图5所示，所述松土工作头807包括空心传动轴8071和带刃破土刀片8072，所述空心传动轴8071中下部的外表面圆周方向上连接有多个带刃破土刀片8072，所述液压马达801连接在传动箱体805上，且液压马达801的驱动轴通过链轮传动结构与空心传动轴8071连接，所述空心传动轴8071与传动箱体805转动连接，所述蒸汽释放针806位于空心传动轴8071的内孔中，所述蒸汽释放针806的头端和头部侧面圆周方向上均设有蒸汽释放孔，且头端位于空心传动轴8071的内孔内侧，所述蒸汽释放针806的尾端从空心传动轴8071的内孔中向外伸出且蒸汽释放针806的尾端与传动箱体805连接。
27.如图1所示，所述蒸汽发生装置4的蒸汽出口通过蒸汽管道10与蒸汽释放针806的尾端连接。
28.本实施例中，如图2所示，所述连杆机构包括上铰链支撑板11、松土装置固定板12和下铰链支撑板13，所述液压缸5的一端与上铰链支撑板11铰接，上铰链支撑板11的结构形状如图2所示，类似z型结构。上铰链支撑板11与松土装置固定板12铰接，传动箱体805固定连接在松土装置固定板12上，松土装置固定板12与下铰链支撑板13铰接，上铰链支撑板11和下铰链支撑板13均与底盘机架7铰接。
29.本实施例中，如图3所示，所述松土工作头807和蒸汽释放针806均有三个，所述链轮传动结构有三个，分别为一级链轮传动组802、二级链轮传动组803和三级链轮传动组804，所述液压马达801连接在传动箱体805的外壁上，所述液压马达801的驱动轴从传动箱
体805上的预留通孔深入到传动箱体805内侧，且驱动轴通过一级链轮传动组802与第一个松土工作头807连接，第一个松土工作头807通过二级链轮传动组803与第二个松土工作头807连接，第二个松土工作头807通过三级链轮传动组804与第三个松土工作头807连接，每个松土工作头807的空心传动轴8071均通过轴承与传动箱体805转动连接，所述一级链轮传动组802、二级链轮传动组803和三级链轮传动组804均位于传动箱体805内侧，每个松土工作头807的空心传动轴8071内均设有蒸汽释放针806，如图4所示，所述蒸汽释放针806的尾端设置有蒸汽释放针固定架8061，蒸汽释放针固定架8061与传动箱体805通过螺栓连接；所述蒸汽发生装置4的蒸汽出口通过三个蒸汽管道10分别与三个蒸汽释放针806连接。
30.如图7所示，所述带刃破土刀片8072包括主刀体80721和入刀段80722，所述主刀体80721的外侧边设有刀刃，所述主刀体80721的头部设有凸起的入刀段80722。
31.如图1和图8所示，所述覆膜机构9包括覆膜支架901、膜筒902、压实轮903和土壤拨盘904，所述覆膜支架901铰接在于底盘机架7的后端且膜筒902、压实轮903和土壤拨盘904均位于松土装置8正后方，所述覆膜支架901均通过螺栓连接有膜筒支架905、压实轮支架906和土壤拨盘支架，所述膜筒支架905上转动连接有膜筒902，所述压实轮支架906上转动连接有压实轮903，所述土壤拨盘支架的底端与土壤拨盘904连接，所述膜筒902、压实轮903和土壤拨盘904从前至后依次设置。
32.本实施例中，如图1和图8所示，所述土壤拨盘支架包括连接筒和竖支架907，所述连接筒包括方形筒909和圆筒908，所述方形筒909和圆筒908固定连接为一体结构，所述方形筒909套在覆膜支架901上且通过螺栓与覆膜支架901连接，所述竖支架907穿过圆筒908且能在圆筒908内转动，所述竖支架907通过锁紧螺钉与圆筒908连接，所述竖支架907的底端与土壤拨盘904固定连接。土壤拨盘904的角度可根据实际需求调节，调节方式为：先松开锁紧螺钉，调节竖支架907与圆筒908的转动角度进而调节土壤拨盘904的角度。
33.本实施例中，如图1所示，所述蒸汽发生装置4采用脉动燃烧蒸汽发生装置。即可以采用cn201720261064.6 脉动燃烧蒸汽发生装置，具体包括内部有水的筒体、用于对水加热以产生蒸汽的脉动燃烧器，脉动燃烧器包括燃烧室、火花塞、汽油箱、化油器、螺纹管、去耦室等。但是本实施例使用的脉动燃烧蒸汽发生装置用气泵替代201720261064.6 脉动燃烧蒸汽发生装置中的打气筒，气泵工作时，产生的空气流入化油器的进气口以及汽油箱的增压孔，通过汽油箱的内外压差将汽油从汽油箱的出油口压出，经过连接电源的电磁阀流入化油器的进油口，化油器中的汽油与空气混合气体流入燃烧室，通过火花塞点燃后产生大量高温高压气体经过螺纹管、去耦室，经波纹管排出，热量传递给筒体内的水，对水进行加热至封腾，产生蒸汽，经蒸汽出口送出。
34.本实施例中，如图1所示，所述底盘机架7上还设置有控制箱2和发电机组3，液压站6通过液压缸管道与液压缸5连接，所述液压站6通过液压马达管道与液压马达801连接，液压缸管道和液压马达管道上均设置有液压电磁阀，所述发电机组3分别与控制箱2、液压站6、蒸汽发生装置4和液压电磁阀等零部件电连接，为各个零部件提供电能，所述控制箱2分别与蒸汽发生装置4和液压电磁阀等电连接，控制箱2用于控制蒸汽发生装置4中的气泵、电磁阀、火花塞通断电进而控制蒸汽发生装置4的启停，控制箱2用于控制液压电磁阀进而分别控制液压马达801停、转与液压缸5伸、缩，所述控制箱2还用于控制履带行走底盘1的启停与拐弯。本实施例的控制箱2内设置有信号接收机，该信号接收机远程连接有遥控装置，遥
控装置远程发送信号至信号接收机，控制箱2根据信号接收机接收的信号进而分别控制蒸汽发生装置4启停、液压电磁阀以及履带行走底盘1的启停与拐弯等。液压站6也可以与控制箱2电连接，控制箱2远程接收遥控装置的控制命令进而控制液压站6启停。
35.履带行走底盘1的发动机提供的动力是整部机器行走动力及牵引动力的来源。履带行走底盘1可采用柴油发动机，通过柴油发动机带动履带行走底盘1行走。本实施的发电机组3也可通过柴油发动机实现发电。
36.如图1所示，履带行走底盘1搭载控制箱2、发电机组3、蒸汽发生装置4、液压缸5、液压站6、松土装置8；覆膜机构9通过销定位的方式铰接在底盘机架7后方，可对消毒后的土壤进行实时覆膜，起到及时保温效果；蒸汽释放针806插入松土工作头807的空心旋转轴（即空心传动轴8071），尾端通过螺栓与传动箱体805壁面固定；上铰链支撑板11、松土装置固定板12、下铰链支撑板13和底盘机架7尾部形成四杆机构，液压缸5一端与底盘机架7上平板铰接，另一端与上铰链支撑板11铰接，整个四杆机构在液压缸5的驱动下实现自由升降。发电机组3为履带行走底盘1、控制箱2、蒸汽发生装置4、液压站6、液压电磁阀等提供电源；控制箱2可接收远程控制信号，实现履带行走底盘1启停、蒸汽发生装置4启停、液压站6启停、液压缸5的伸、缩与液压马达801停、转等；液压缸5与液压马达801分别连接液压站6的液压电磁阀，控制箱2接收遥控信号并控制液压电磁阀实现液压缸5的伸、缩与液压马达801停、转；液压缸5驱动松土装置8的松土工作头807进入土壤，液压马达801驱动松土工作头807旋转并进行松土。其中，履带行走底盘1的行走机构也可以是高地隙行走底盘机构，根据地形与土质可做选择。
37.本实施例蒸汽发生装置4采用脉动燃烧技术，具体是通过火花塞弱电点火，在化油器的作用下使燃烧室内的进油做脉动燃烧，从而瞬时产生高温，使得筒体内水液在极短时间内达到沸点，蒸汽发生装置4内部高温蒸汽通过蒸汽出口后经软性蒸汽管道10输送至松土装置8内的蒸汽释放针806，实现土壤消毒。
38.如图3松土装置8结构示意图所示，液压马达801驱动一级链轮传动组802转动，直至三级链轮传动组804被带动（传动方式可以为链轮传动和齿轮传动），其中三个空心传动轴8071通过配合轴承安装于传动箱体805两侧，轴向由轴端卡环定位，轴承由固定在传动箱体805外侧的轴承端盖环压实，其中松土工作头807根据作业需求设计成在传动箱体805横向布置上数量可增可减；轴上链轮由轴向固定件限制其轴向运动，由键限制其周向运动；松土工作头807由8片环轴分布的带刃破土刀片8072焊接于空心传动轴8071外表面而成，在空心传动轴8071低速旋转下可以起到松土的效果，带刃破土刀片8072采用金属材质，包括主刀体80721和入刀段80722，如图5-图7所示，相比较于铧式犁、圆盘犁、松土梨等松土装置，如图3的松土工作头807可以将土壤块和土壤中的板结块破碎的更加彻底，其中带刃破土刀片8072数量越多碎土效果越好。相比较于机械旋耕机作业方式及旋耕工作头，如图3的松土工作头807与地表非垂直入土作业方式可以避免破土过程中土壤对工作头的反作用力引起的机械振动，使得作业噪声大大降低及机械结构更加稳固可靠；蒸汽释放针806穿过轴承端盖环穿入空心传动轴8071内腔，如图4蒸汽释放针806结构示意图所示，由蒸汽释放针固定架8061与头部带有蒸汽释放孔的长针8062焊接而成，蒸汽释放针固定架8061与传动箱体805外壁面螺栓固定，其中，为增大土壤消毒作业时的蒸汽释放量，长针8062的直径及蒸汽释放孔的直径均可增加，在作业过程中为避免长针8062的头部被土壤堵塞或受到土壤破
坏，长针8062的头部不应露出空心传动轴8071头部，长针8062与空心传动轴8071配合的结构示意图如图5和图6所示。整个松土工作头807在液压缸5的驱动下可实现进土和出土的工作状态，在蒸汽对土壤消毒作业时，工作头一直处于入土状态，可很好的实现机器自行走连续消毒作业，当消毒完毕后工作人员远程遥控液压缸5所对应的液压电磁阀，实现工作头出土。
39.如图8覆膜机构9结构示意图所示，覆膜机构9整体结构紧凑，为使得土壤及时覆膜减少热量损失，将膜筒902设计成紧接于松土工作头807后方。覆膜机构9通过销定位的方式铰接在底盘机架7后方，在机器消毒作业过程中，履带行走底盘1带动松土装置8往前行走，膜筒902随之滚动，膜筒902上的膜将自动覆在经蒸汽处理过的土壤上表面，随后压实轮903将薄膜两侧压实，压实土壤时一侧会出现隆起土壤，土壤拨盘904将消毒区域两侧外隆起土壤拨到经压实轮903压实的薄膜两侧，起到及时压实保温的作用，可以有效避免蒸汽热量的瞬时散失，从而大大提高土壤消毒成效。更一般的，覆膜机构9的数量随自行走消毒部件数量的增加而增加。更一般的，当对土壤消毒要求不高的温室进行消毒作业时，可将覆膜机构9拆卸进行土壤消毒作业，如图2所示。
40.具体工作时，可根据实际情况分别遥控履带行走底盘1、液压站6、蒸汽发生装置4、各个液压电磁阀等，进而控制松土装置8完成土壤松土与消毒工作。具体是，先遥控履带行走底盘1行走至作业地点，遥控液压站6、蒸汽发生装置4通电工作，同时遥控液压电磁阀使得液压缸5和液压马达801动作，在履带行走底盘1匀速前进的过程中，液压缸5驱动松土装置8的松土工作头807入土，液压马达801驱动松土工作头807转动松土，蒸汽发生装置4的蒸汽出口为松土工作头807内的蒸汽释放针806提供蒸汽，实现松土、消毒工作，同时，覆膜机构9在履带行走底盘1前进的过程中实现覆膜。完成松土、消毒与覆膜工作后，分别遥控履带行走底盘1停止行走、蒸汽发生装置4断电、液压站6断电、液压电磁阀断电、松土工作头807出土等。
41.本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。