一种开沟深度自动调节的全液压果园施肥机的制作方法

本发明涉及一种开沟深度自动调节的全液压果园施肥机，属于果园管理机械技术领域。

背景技术：

开沟施肥是果园土肥管理中一种常用的施肥方式，主要方法有环状沟施肥法、放射沟施肥法、条状沟施肥法。其中，条状沟施肥法适用于规模化果园的机械作业。此施肥方法要求顺着果树行向，在行间开一条深、宽约30～40厘米的条状沟，并把肥料施入沟内，最后覆土作业。

目前，果园开沟、施肥、覆土仍以人工作业为主。现有的果园开沟施肥机功能单一，不能一次完成开沟、施肥、覆土作业，工作效率低；传动方式多为机械传动，机构结构复杂、调速范围窄、传动不平稳；且现有的果园开沟施肥机暂无开沟深度自动调节装置，无法实时检测和调节开沟深度。

专利内容

为解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种开沟深度自动调节的全液压果园施肥机。本发明结构简单、调速范围广、传动平稳，实现开沟、施肥、覆土一体化作业，可实时检测和调节开沟深度，避免过深或过浅的开沟作业，提高树体对肥料的利用率。

一种开沟深度自动调节的全液压果园施肥机，包括机架、测距系统、控制系统、液压系统、开沟系统、施肥系统和覆土系统。测距系统输出端与控制系统输入端相连，控制系统输出端与液压系统输入端相连，液压系统输出端分别与开沟系统、施肥系统、覆土系统相连。

所述机架包括悬挂架、支撑架、第一前架、第二前架、中间架和小支架。所述悬挂架、第一前架、第二前架、中间架固接在支撑架上；所述悬挂架安装在所述支撑架前端中心；所述第一前架和第二前架并排安装在支撑架前端顶部中心；所述小支架两端分别连接第一前架和第二前架的前端；所述中间架连接所述支撑架与所述小支架一端。所述悬挂架与现有动力装置的悬挂机构相连。

所述测距系统包括中央平台、连接轴和测距模块；所述中央平台与连接轴一端固接，连接轴另一端与所述的小支架连接。所述中央平台保持水平状态。所述中央平台左右中轴线与所述机架左右中轴线重合。

所述测距模块包括柱形铅块、红外发射对管、红外接收对管、PSD(位置敏感传感器)和计算电路。所述柱形铅块装在中央平台底部重心处；所述柱形铅块和中央平台重心在一条竖立直线上，增加所述测距系统平衡性。所述PSD、计算电路、红外发射对管集成为一个整体安装在所述中央平台底部，所述红外发射对管与红外接收对管分别位于柱形铅块两侧；调节开沟深度时，由于所述柱形铅块的平衡作用，中央平台始终保持水平状态。开沟时，所述红外发射对管实时发射红外检测信号，用于检测红外发射对管与所开沟底的距离信号，距离信号遇到沟底反射回来落到所述PSD上；所述计算电路计算发射对管与所开沟底的距离值，并将其实时传递至控制系统输入端。

所述控制系统包括单片机、输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端和指示灯。所述单片机安装在所述中央平台上表面中心，增加所述测距系统稳定性。所述单片机输入口与所述输入端相连。所述第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端分别与单片机输出口相连。所述指示灯为数据传输显示信号，每进行一次数据传输，指示灯闪烁一次；

所述控制系统实时接收测距系统发送的距离信号，确定输出控制信号并控制所述第一电磁比例换向阀、第二电磁比例换向阀、第三电磁比例换向阀、第四电磁比例换向阀的动作；所述第一电磁比例换向阀、第二电磁比例换向阀、第三电磁比例换向阀、第四电磁比例换向阀分别与第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端相连。

所述液压系统包括油箱、过滤器、液压泵、第一单向节流阀、第二单向节流阀、第三单向节流阀、第四单向节流阀、第一电磁比例换向阀、第二电磁比例换向阀、第三电磁比例换向阀、第四电磁比例换向阀、液压缸、热交换器和温度计构成。所述油箱通过液压油路与所述过滤器相连。所述过滤器通过液压油路与所述液压泵相连。所述液压泵一端通过液压油路从油箱吸油提供动力。所述液压泵另一端通过液压油路分别与所述第一单向节流阀、第二单向节流阀、第三单向节流阀、第四单向节流阀相连。所述第一电磁比例换向阀、第二电磁比例换向阀、第三电磁比例换向阀、第四电磁比例换向阀通过液压油路分别与所述第一单向节流阀、第二单向节流阀、第三单向节流阀、第四单向节流阀相连。所述第一液压马达、第二液压马达、第三液压马达分别与所述第一单向节流阀、第二单向节流阀、第三单向节流阀相连。所述液压缸与所述第四单向节流阀相连。所述液压缸的推杆伸出端铰接在所述支撑架上。所述热交换器安装在油箱后表面，所述热交换器进出油口通过液压油路与油箱相连。所述温度计安装在油箱前表面。所述热交换器与温度计用于保证油温稳定，防止油温过高损坏液压系统。

所述第四电磁比例换向阀动作，液压缸伸缩，驱动所述支撑架旋转，进而改变开沟深度。

所述第一电磁比例换向阀、第二电磁比例换向阀、第三电磁比例换向阀动作，液压马达转速改变，进而改变开沟速度。

所述开沟系统包括由第一传动轴、第二传动轴、第一传动链轮、第二传动链轮、第一液压马达、传动链条、螺旋排土器和链式开沟刀。所述第一传动轴通过轴承与所述支撑架前端相连。所述第一液压马达输出端通过联轴器与所述第一传动轴连接。所述螺旋排土器和第一传动链轮固接；所述第一传动链轮通过花键与所述第一传动轴连接；所述第二传动轴通过轴承与所述支撑架后端相连。所述第二传动链轮固接在所述第二传动轴上。所述第一传动链轮、第二传动链轮通过传动链条连接。所述链式开沟刀均匀固接在所述传动链条上。

所述第一传动轴在所述第一液压马达的驱动下转动，所述第一传动链轮转动带动所述传动链条与所述第二链轮转动，进而带动所述链式开沟刀旋转作业。与此同时，所述螺旋排土器在所述第一传动轴的带动下旋转，将土及时排除。

所述施肥系统包括木肥箱、第二液压马达、第三传动轴、蛟笼、排肥筒和导肥板。所述肥箱放置在第一前架和第二前架上。所述肥箱的下肥口与排肥筒的进肥口相连。所述排肥筒的出肥口与导肥板一端相连。所述导肥板另一端延伸至所述中间架处。所述第二液压马达输出端通过联轴器与所述第三传动轴相连。所述第三传动轴通过轴承与支撑架相连。所述蛟笼固接在第三传动轴上。所述蛟笼和第三传动轴安装在排肥筒内，所述蛟笼直径与所述排肥筒直径相等。

肥料进入所述排肥筒，所述第三传动轴在所述第二液压马达的驱动下转动，带动所述蛟笼转动，进而带动肥料进入导肥板，肥料沿着导肥板落入所开沟内。

所述覆土系统包括第三液压马达、第四传动轴和螺旋回土器。所述第三液压马达输出端通过联轴器与所述第四传动轴相连。所述第四传动轴通过轴承与中间架相连。所述螺旋回土器固接在第四传动轴上。所述覆土系统中的螺旋回土器与所述的螺旋排土器旋向相反且位于同一水平位置。所述第二液压马达与所述第三液压马达转向相同。

开完沟后，所述第四传动轴在所述第三液压马达的驱动下转动，带动螺旋回土器旋转，将土及时回填。

本发明还涉及开沟深度的调整方法，步骤如下：

开沟作业之前，中央平台保持水平，测距系统测量其与地面的相对距离S1。设所需开沟深度为S2，则测距系统与所开沟底的相对距离为S＝S1+S2。开沟作业时，中央平台仍保持水平状态，测距系统实时测量其与所开沟底的相对距离S′，并将其值传递至控制系统。控制系统将其与预设值S进行比较，若S′大于S，控制系统处理信息并控制液压系统中的第四电磁比例换向阀动作，液压缸推杆缩短，开沟深度变浅；若S′小于S，控制系统处理信息并控制液压系统中的第四电磁比例换向阀动作，液压缸推杆伸长，开沟深度变深；若S′等于S，液压缸的推杆不动作，开沟深度不变。

本发明的有益效果：

本发明结构简单、调速范围广、传动平稳，既可实现开沟、施肥、覆土一体化作业，又可实时检测和调节开沟深度，避免过深或过浅的开沟作业，提高树体对肥料的利用率。

附图说明

图1为全液压果园开沟施肥机主视图。

图2为全液压果园开沟施肥机整体结构简图。

图3为全液压果园开沟施肥机液压系统原理图。

图4为开沟深度调节原理流程图。

图中：1悬挂架 2支撑架 3第一前架 4第二前架 5中间架 6小支架 7中央平台 8连接轴 9柱形铅块 10测距模块 11单片机 12指示灯 13油箱 14过滤器 15液压泵 16第一单向节流阀 17第二单向节流阀 18第三单向节流阀 19第四单向节流阀 20第一电磁比例换向阀 21第二电磁比例换向阀 22第三电磁比例换向阀 23第四电磁比例换向阀 24液压缸 25热交换器 26温度计 27第一传动轴 28第二传动轴 29第一传动链轮 30第二传动链轮 31第一液压马达 32传动链条 33螺旋排土器 34链式开沟刀 35肥箱 36第二液压马达 37第三传动轴 38蛟笼 39排肥筒 40导肥板 41第三液压马达 42第四传动轴 43螺旋回土器

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本专利作进一步说明与描述。

一种带有开沟深度自动调节装置的全液压果园开沟施肥机，包括机架、测距系统、控制系统、液压系统、开沟系统、施肥系统、覆土系统。

如图1、2所示，机架由由悬挂架1、支撑架2、第一前架3、第二前架4、中间架5、小支架6构成。悬挂架1、第一前架3、第二前架4、中间架5固接在支撑架2上。小支架6通过螺栓安装在第一前架3、第二前架4的前端。

如图1、2所示，测距系统包括中央平台7、连接轴8、柱形铅块9、测距模块10。中央平台7与连接轴8固接。连接轴8与小支架6相连。中央平台7保持水平状态。测距模块10安装在中央平台7下表面。柱形铅块9连接在中央平台7下表面。柱形铅块9、测距模块10与中央平台7的重心在一条竖直线上，增加测距系统平衡。中央平台7中轴线与机架中轴线重合。开沟作业时，测距模块实时测量其与沟底的距离，并将检测信号发送至控制系统。

如图1、2所示，控制系统包括单片机11、指示灯12、输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端。单片机11安装在中央平台7上表面。单片机11输入口与输入端相连。第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端分别与单片机11输出口相连。指示灯12为数据传输显示信号，每进行一次数据传输。控制系统实时测距系统发送的距离信号，对其进行采集、模糊化处理，确定输出控制信号并控制第一电磁比例换向阀20、第二电磁比例换向阀21、第三电磁比例换向阀22、第四电磁比例换向阀23的换位操作。

如图3所示，液压系统包括油箱13、过滤器14、液压泵15、第一单向节流阀16、第二单向节流阀17、第三单向节流阀18、第四单向节流阀19、第一电磁比例换向阀20、第二电磁比例换向阀21、第三电磁比例换向阀22、第四电磁比例换向阀23、液压缸24、热交换器25和温度计26。油箱13通过液压油路与过滤器14相连。过滤器14通过液压油路与液压泵15相连。液压泵15一端通过液压油路从油箱13吸油提供动力。液压泵15另一端通过液压油路分别与第一单向节流阀16、第二单向节流阀17、第三单向节流阀18、第四单向节流阀19一端相连。第一单向节流阀16、第二单向节流阀17、第三单向节流阀18、第四单向节流阀19另一端分别与第一电磁比例换向阀20、第二电磁比例换向阀21、第三电磁比例换向阀22、第四电磁比例换向阀23相连。第一液压马达31、第二液压马达36、第三液压马达41分别与第一电磁比例换向阀20、第二电磁比例换向阀21、第三电磁比例换向阀22相连。液压缸24与第四电磁比例换向阀相连。液压缸24的推杆伸出端铰接在支撑架2上。热交换器25与温度计26保证油温稳定，防止油温过高损坏液压系统。第四电磁比例换向阀23换位，液压缸伸缩，驱动支撑架2旋转，进而改变开沟深度。

如图1、2所示，开沟系统包括第一传动轴27、第二传动轴28、第一传动链轮29、第二传动链轮30、第一液压马达31、传动链条32、螺旋排土器33、链式开沟刀34。第一传动轴27通过轴承与支撑架2前端相连。第一液压马达31输出端通过联轴器与第一传动轴27连接。螺旋排土器33、第一传动链轮29固接在第一传动轴27上。第二传动轴28通过轴承与支撑架2后端相连。第二传动链轮29固接在第二传动轴28上。第一传动链轮29、第二传动链轮30与传动链条32互相啮合。链式开沟刀34固接在传动链条32上。第一传动轴27在第一液压马达31的驱动下转动，第一传动链轮29转动带动传动链条32与第二链轮30转动，进而带动链式开沟刀34旋转作业。与此同时，螺旋排土器33在第一传动轴27的带动下旋转，将土及时排除。

如图1、2所示，施肥系统包括肥箱35、第二液压马达36、第三传动轴37、蛟笼38、排肥筒39、导肥板40。肥箱35固接在第一前架3、第二前架4后端。肥箱35的下肥口与排肥筒39的进肥口相连。排肥筒39的出肥口与导肥板40一端相连。导肥板40另一端延伸至中架5处。第二液压马达36输出端通过联轴器与第三传动轴37相连。第三传动轴37通过轴承与支撑架2相连。蛟笼38固接在第三传动轴37上。蛟笼38安装在排肥筒39内。肥料进入肥箱35，进入排肥筒39，第三传动轴37在第二液压马达36的驱动下转动，带动蛟笼38转动，进而带动肥料进入导肥板40，肥料沿着导肥板40落入所开沟内。

如图1、2所示，覆土系统包括第三液压马达41、第四传动轴42、螺旋回土器43。第三液压马达41输出端通过联轴器与所述第四传动轴42相连。第四传动轴42通过轴承与中架5相连。螺旋回土器43固接在第四传动轴42上。覆土系统中的螺旋回土器43与开沟系统中的螺旋排土器33旋向相反且位于同一水平位置。第二液压马达36与第三液压马达41转向相同。施入肥料后，第四传动轴42在第三液压马达41的驱动下转动，带动螺旋回土器43旋转，将土及时回填。

如图4所示，所述全液压果园开沟施肥机的工作原理：开沟作业之前，中央平台7保持水平，测距系统测量其与地面的相对距离S1。设所需开沟深度为S2，则测距系统与所开沟底的相对距离为S＝S1+S2。开沟作业时，中央平台7仍保持水平状态，测距系统实时测量其与所开沟底的相对距离S′，并将其值传递至控制系统。控制系统将其与预设值S进行比较，若S′大于S，控制系统处理信息并控制液压系统中的第四电磁比例换向阀23动作，液压缸24推杆缩短，开沟深度变浅；若S′小于S，控制系统处理信息并控制液压系统中的第四电磁比例换向阀23动作，液压缸24推杆伸长，开沟深度变深；若S′等于S，液压缸的推杆不动作，开沟深度不变。

使用时，先预定开沟深度，测量测距系统与地面的相对距离。开沟作业，测距系统实时将距离信号传递至控制系统，若测距系统与所开沟底的距离小于预设值，控制系统第四输出端输出控制信号控制第四电磁比例换向阀动作，液压缸的推杆伸长。控制系统第一输出端输出控制信号控制第一电磁比例换向阀动作，第一液压马达转动，开沟刀转动，螺旋排土器旋转，土排除沟外。控制系统第二输出端输出控制信号控制第二电磁比例换向阀动作，第二液压马达转动，蛟笼转动，肥料从排肥筒下落。控制系统第三输出端输出控制信号控制第三电磁比例换向阀动作，第三液压马达转动，螺旋回土器旋转，土回填至沟内；若测距系统与所开沟底的距离小于预设值，控制系统第四输出端输出控制信号控制第四电磁比例换向阀动作，液压缸的推杆缩短。控制系统第一输出端、第二输出端、第三输出端分别输出控制信号控制第一电磁比例换向阀、第二电磁比例换向阀、第三电磁比例换向阀动作，第一液压马达、第二液压马达、第三液压马达停止转动，开沟刀、螺旋排土器、蛟笼、螺旋回土器停止旋转。