一种振动可分离钻头式挖穴施肥器及使用方法与流程

本发明涉及果园管理机械领域，尤其涉及一种采用可分离式钻头的振动挖穴施肥器。

背景技术：

果园的管理包括种植、施肥、灌溉、整枝和病虫害的防治等多个生产环节，其中果树的施肥是一项非常重要也是必须进行的果园管理作业工序，目前我国的果树施肥方式主要采用传统的人工施肥方式，这种施肥方式由于施肥不均且施肥量难以控制，造成人力、物力的严重浪费；近年来出现的果园施肥机械多为立式钻头挖穴(沟)机和卧式锥形螺旋开沟机，这些施肥机在开沟或者挖坑操作时会出现土壤回填问题。原因是当挖穴结束后，施肥器需要把挖穴器提上来，才能把肥料施进洞穴里，但由于洞穴附近的泥土松软，挖穴器提出后部分泥土重新落入洞穴内，导致施肥时的洞穴深度已经不是实际的挖穴深度。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、使用成本低、有效解决土壤回填问题的振动可分离钻头式挖穴施肥器。

本发明的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于上述挖穴施肥器的使用方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种振动可分离钻头式挖穴施肥器，主要包括用于施肥和架设刀具的空心刀轴、用于切土和铲土的螺旋叶片、设计成与空心刀轴分离的钻头和拉杆。所述螺旋叶片安装在空心刀轴的外壁上，与空心刀轴焊接固定。所述空心刀轴的一端与动力输入轴连接，另一端与所述钻头连接。所述拉杆从空心刀轴的一端穿入，穿过空心刀轴的轴体与位于另一端的钻头固定连接。所述钻头上设有外齿轮，空心刀轴内设有内齿轮，钻头与空心刀轴之间通过外齿轮与内齿轮的啮合实现动力传动，通过外齿轮与内齿轮的分离实现施肥作业。

进一步的，由于螺旋叶片的厚度较薄、强度较弱，当土块较硬时容易弯曲、变形甚至损坏，为了提高挖穴、切土效率，延长挖穴施肥器的使用寿命，所述钻头上还设有切土刀，所述切土刀垂直于钻头安装在钻头刀部与外齿轮之间，钻头负责纵向深度的挖掘作业，切土刀负责横向平面的切土作业。所述钻头与空心刀轴连接后，切土刀的刀背与螺旋叶片的刀头抵接，在切土时，螺旋叶片对切土刀提供支撑作用，避免刀片在切土时发生变形。本发明对传统施肥器进行改良，增加了新部件切土刀，对土块进行水平方向的切断和切碎，使其成为碎土，最后由螺旋叶片将碎土翻出洞外。采用该设计不仅解决旋转叶片挖穴时容易变形的问题，降低了旋转叶片的负担，还可以根据需要随时更换切土刀和钻头，降低农民的使用成本。

进一步的，由于土地中包含各种硬度的泥土、石块和其他杂物，单靠旋转方式切土不足以将其快速切碎并清除出去，因此，本发明所述挖穴施肥器还包括用于加快挖土速度的震动源，所述震动源固定安装在空心刀轴上。挖穴时，震动源通过自身的振动带动整个挖穴施肥器共振，土块和石块在振动的切土刀作用下被切成小块并送出洞外。一般挖穴机，刀具无振动的情况下，土壤受刀具挤压力产生裂纹进而破碎，刀具与土壤之间力呈静摩擦状态，在外加振动的条件下，刀具切削土壤时呈动摩擦状态，而动摩擦远小于静摩擦力，因此切削阻力变小，所需切削力也变小。此外，刀具外加振动，土壤不仅受刀具挤压作用，还受刀具垂直进给方向的运动破碎作用，使切土刀上产生比较有利的切削条件，更有利地破破碎土壤。

作为本发明的优选方案，为了便于空心刀轴和钻头啮合传动，所述外齿轮和内齿轮均采用锥形设计，这样在提升钻头时，由于锥形本身具有导向定心作用，可保证钻头与空心轴的同轴度。另外，外齿轮和内齿轮的齿均采用斜齿，由于斜齿轮的啮合性好、齿与齿之间的重合度大，所以在挖穴过程中空心刀轴与钻头之间的传动十分平稳，噪音也很小，而且斜齿轮的承载力大，可以承受更大的切土阻力。

进一步的，由于施肥时需要将钻头与空心刀轴分离，两者之间需要留出一定空隙，肥料才能从空心刀轴经过空隙最后落到洞穴里。所以，本发明所述拉杆上还设有用于定位对中的导向块。所述导向块固定在拉杆上，其外缘与空心刀轴的内壁抵接。导向块在这里有两个作用，一是对拉杆进行限位对中，使拉杆位于空心刀轴的中心，从而避免旋转时出现重心与旋转中心不重合的问题，既影响了挖穴质量，又会加速旋转部件的磨损；二是施肥时拉杆需要向外将钻头推出一段距离，导向块作为拉杆顶推时的支点，确保拉杆的推力与空心刀轴的轴线重合，提高施肥效率。

作为本发明的优选方案，施肥时，肥料从空心刀轴的上端进入，下端流出，因此，所述导向块与空心刀轴的内壁之间留有用于肥料通过的空隙，使肥料可以从导向块中通过。

作为本发明的优选方案，为了提高泥土的输送量，本发明所述螺旋叶片采用双螺旋结构，由于双螺旋结构的导程角(螺旋角)比单螺旋大，因此在相同转速下，双螺旋叶片旋转一周比单螺旋叶片运送的泥土量大，使用该设计可以有效提高挖穴的速度和效率。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：

一种振动可分离钻头式挖穴施肥器的使用方法，该方法主要包括如下步骤：

步骤S1:驱动挖穴施肥器进行转动挖穴作业，钻头和切土刀将泥块切碎，双螺旋叶片将碎泥翻出洞外。

步骤S2:空心刀轴在挖穴深度达到设定值后停止转动，同时驱动拉杆将钻头顶出一段距离，使钻头与空心刀轴之间空出一段间隙，为后面施肥做准备。

步骤S3:将肥料从空心刀轴上端倒入，在重力作用下，肥料自上而下落到空心刀轴的下端并从间隙中流出，最后落到洞穴的最深处。

步骤S4:施肥结束后驱动拉杆使钻头与空心刀轴重新连接，同时将挖穴施肥器从洞穴中整体抽出，完成施肥作业，最后将土壤填回洞穴即可。

本发明的工作过程和原理是：本发明所提供的挖穴施肥器在工作时，由动力输入轴带动空心刀轴和钻头转动，砖头进行纵向深挖，钻头上的切土刀进行水平碎土，空心刀轴上的双螺旋叶片将碎土运送至洞外，挖穴完毕后，推动拉杆，将钻头与空心刀轴分开一段距离，在空心刀轴上端将肥料倒入，肥料便可以在重力作用下从空心刀轴的下端落入洞穴内，实现挖掘深度的施肥，很好地解决了传统施肥器土壤回填的问题。本发明的结构简单、操作方便、挖穴效率高、施肥速度快。

与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

(1)本发明采用可分离式钻头设计，在挖穴时空心刀轴与钻头传动连接，在施肥时将空心刀轴与钻头分离一小段距离，让肥料从间隙中流出到达洞穴最深处，明显降低了土壤回填对施肥深度的影响，不仅有效解决传统施肥器土壤回填的问题，还大大提高工作效率，降低劳动成本。

(2)本发明所提供的钻头与空心刀轴采用锥形斜齿轮啮合连接，传动效率更高、对中性更好。

(3)由于钻头和切土刀均属于易磨损部件，因此本发明的钻头采用可分离设计，可以随时更换，而且更换步骤简单，操作快捷，可以有效降低农民的使用成本，提高部件的互换性，同时也方便日后的维修和保养。

(4)本发明采用的震动源通过共振的方式可以有效提高钻头和切土刀的挖穴效率，适应不同硬度的土壤。

(5)本发明在钻头上安装切土刀，在螺旋叶片的支撑下可以高效、快速地切土。

(6)本发明采用双螺旋叶片结构，在同等条件下运送的土壤量更多、速度更快、效率更高。

附图说明

图1是本发明所提供的挖穴施肥器的立体图。

图2是本发明所提供的钻头部分的结构示意图。

图3是本发明所提供的空心刀轴部分的结构示意图。

图4是本发明所提供的空心刀轴下端的结构示意图。

图5是本发明所提供的空心刀轴的仰视图。

图6是本发明所提供的外齿轮的立体图。

图7是本发明所提供的外齿轮的俯视图。

图8是本发明所提供的外齿轮的主视图。

图9是本发明所提供的导向块的结构示意图。

上述附图中的标号说明：1-震动源，2-空心刀轴，3-螺旋叶片，4-钻头，41-拉杆，42-导向块，43-切土刀，44-外齿轮，45-内齿轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1和图2所示，本发明公开了一种振动可分离钻头4式挖穴施肥器，主要包括用于施肥和架设刀具的空心刀轴2、用于切土和铲土的螺旋叶片3、设计成与空心刀轴2分离的钻头4和拉杆41。所述螺旋叶片3安装在空心刀轴2的外壁上，与空心刀轴2焊接固定。所述空心刀轴2的一端与动力输入轴连接，另一端与所述钻头4连接。所述拉杆41从空心刀轴2的一端穿入，穿过空心刀轴2的轴体与位于另一端的钻头4固定连接。所述钻头4上设有外齿轮44，空心刀轴2内设有内齿轮45，钻头4与空心刀轴2之间通过外齿轮44与内齿轮45的啮合实现动力传动，通过外齿轮44与内齿轮45的分离实现施肥作业。

进一步的，结合图1、图2和图3所示，由于螺旋叶片3的厚度较薄、强度较弱，当土块较硬时容易弯曲、变形甚至损坏，为了提高挖穴、切土效率，延长挖穴施肥器的使用寿命，所述钻头4上还设有切土刀43，所述切土刀43垂直于钻头4安装在钻头4刀部与外齿轮44之间，钻头4负责纵向深度的挖掘作业，切土刀43负责横向平面的切土作业。所述钻头4与空心刀轴2连接后，切土刀43的刀背与螺旋叶片3的刀头抵接，在切土时，螺旋叶片3对切土刀43提供支撑作用，避免刀片在切土时发生变形。本发明对传统施肥器进行改良，增加了新部件切土刀43，对土块进行水平方向的切断和切碎，使其成为碎土，最后由螺旋叶片3将碎土翻出洞外。采用该设计不仅解决旋转叶片挖穴时容易变形的问题，降低了旋转叶片的负担，还可以根据需要随时更换切土刀43和钻头4，降低农民的使用成本。

进一步的，如图1所示，由于土地中包含各种硬度的泥土、石块和其他杂物，单靠旋转方式切土不足以将其快速切碎并清除出去，因此，本发明所述挖穴施肥器还包括用于加快挖土速度的震动源1，所述震动源1固定安装在空心刀轴2上。挖穴时，震动源1通过自身的振动带动整个挖穴施肥器共振，土块和石块在振动的切土刀43作用下被切成小块并送出洞外。一般挖穴机，刀具无振动的情况下，土壤受刀具挤压力产生裂纹进而破碎，刀具与土壤之间力呈静摩擦状态，在外加振动的条件下，刀具切削土壤时呈动摩擦状态，而动摩擦远小于静摩擦力，因此切削阻力变小，所需切削力也变小。此外，刀具外加振动，土壤不仅受刀具挤压作用，还受刀具垂直进给方向的运动破碎作用，使切土刀上产生比较有利的切削条件，更有利地破破碎土壤。

作为本发明的优选方案，结合图2、图4、图5、图6、图7和图8所示，为了便于空心刀轴2和钻头4啮合传动，所述外齿轮44和内齿轮45均采用锥形设计，这样在提升钻头4时，由于锥形本身具有导向定心作用，可保证钻头4与空心轴的同轴度。另外，外齿轮44和内齿轮45的齿均采用斜齿，由于斜齿轮的啮合性好、齿与齿之间的重合度大，所以在挖穴过程中空心刀轴2与钻头4之间的传动十分平稳，噪音也很小，而且斜齿轮的承载力大，可以承受更大的切土阻力。

进一步的，结合图2和图9所示，由于施肥时需要将钻头4与空心刀轴2分离，两者之间需要留出一定空隙，肥料才能从空心刀轴2经过空隙最后落到洞穴里。所以，本发明所述拉杆41上还设有用于定位对中的导向块42。所述导向块42固定在拉杆41上，其外缘与空心刀轴2的内壁抵接。导向块42在这里有两个作用，一是对拉杆41进行限位对中，使拉杆41位于空心刀轴2的中心，从而避免旋转时出现重心与旋转中心不重合的问题，既影响了挖穴质量，又会加速旋转部件的磨损；二是施肥时拉杆41需要向外将钻头4推出一段距离，导向块42作为拉杆41顶推时的支点，确保拉杆41的推力与空心刀轴2的轴线重合，提高施肥效率。

作为本发明的优选方案，施肥时，肥料从空心刀轴2的上端进入，下端流出，因此，如图9所示，所述导向块42与空心刀轴2的内壁之间留有用于肥料通过的空隙，使肥料可以从导向块42中通过。

作为本发明的优选方案，如图1和图3所示，为了提高泥土的输送量，本发明所述螺旋叶片3采用双螺旋结构，由于双螺旋结构的导程角(螺旋角)比单螺旋大，因此在相同转速下，双螺旋叶片3旋转一周比单螺旋叶片运送的泥土量大，使用该设计可以有效提高挖穴的速度和效率。

本发明还公开了一种振动可分离钻头式挖穴施肥器的使用方法，该方法主要包括如下步骤：

步骤S1:驱动挖穴施肥器进行转动挖穴作业，钻头4和切土刀43将泥块切碎，双螺旋叶片3将碎泥翻出洞外。

步骤S2:空心刀轴2在挖穴深度达到设定值后停止转动，同时驱动拉杆41将钻头4顶出一段距离，使钻头4与空心刀轴2之间空出一段间隙，为后面施肥做准备。

步骤S3:将肥料从空心刀轴2上端倒入，在重力作用下，肥料自上而下落到空心刀轴2的下端并从间隙中流出，最后落到洞穴的最深处。

步骤S4:施肥结束后驱动拉杆41使钻头4与空心刀轴2重新连接，同时将挖穴施肥器从洞穴中整体抽出，完成施肥作业，最后将土壤填回洞穴即可。

本发明的工作过程和原理是：本发明所提供的挖穴施肥器在工作时，由动力输入轴带动空心刀轴2和钻头4转动，砖头进行纵向深挖，钻头4上的切土刀43进行水平碎土，空心刀轴2上的双螺旋叶片3将碎土运送至洞外，挖穴完毕后，推动拉杆41，将钻头4与空心刀轴2分开一段距离，在空心刀轴2上端将肥料倒入，肥料便可以在重力作用下从空心刀轴2的下端落入洞穴内，实现挖掘深度的施肥，很好地解决了传统施肥器土壤回填的问题。本发明的结构简单、操作方便、挖穴效率高、施肥速度快。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。