一种双行开沟深度距离自动调节装置及方法与流程

本发明涉及一种双行开沟深度距离自动调节装置及方法，属于果园管理机械技术领域。

背景技术：

开沟是一项重要环节，肥料深施可以促进树势恢复，改善土壤养分。不同树龄、不同树种、不同土壤肥力的果园，其最佳开沟深度及开沟距离不同。目前，果园开沟施肥机多为单行开沟施肥，开沟施肥效率低；暂无开沟深度及开沟距离自动调节装置，无法实时检测和调节开沟深度及开沟距离。

专利内容

为解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种双行开沟深度距离自动调节装置及方法；能实现双行开沟，且实时检测并调节开沟深度及开沟距离。

一种双行开沟深度距离自动调节装置，包括开沟模块、液压模块和控制模块。

所述开沟模块包括左开沟架、右开沟架、左开沟传动箱、右开沟传动箱、左开沟刀盘、右开沟刀盘、左刀盘驱动轴、右刀盘驱动轴、开沟刀、左横向调节支架、右横向调节支架、左纵向调节支架和右纵向调节支架；所述左开沟架和右开沟架为可调节伸缩结构；所述左开沟传动箱输入端和右开沟传动箱输入端与外部动力输出端相连；所述左开沟传动箱输出端和右开沟传动箱输出端分别与所述左开沟刀盘驱动轴和右开沟刀盘驱动轴相连；所述左开沟刀盘驱动轴和右开沟刀盘驱动轴另一端分别与所述左开沟刀盘和右开沟刀盘相连；所述左横向调节支架和右横向调节支架分别安装在所述左开沟架和右开沟架的外端；所述左开沟刀盘和右开沟刀盘外缘分别均布安装开沟刀。

所述液压模块包括左横向液压缸、右横向液压缸、左纵向液压缸、右纵向液压缸和液压阀。所述液压阀进油口与外部液压机构相连，所述液压阀各出油口分别与所述左横向液压缸、右横向液压缸、左纵向液压缸、右纵向液压缸进油口相连，所述左横向液压缸及右横向液压缸活塞杆端分别与所述左横向调节支架及右横向调节支架相连，通过左横向液压缸及右横向液压缸活塞杆端的伸缩调节左右两侧开沟距离；所述左纵向液压缸和右纵向液压缸活塞杆端分别与所述左纵向调节支架和右纵向调节支架相连，通过左纵向液压缸及右纵向液压缸活塞杆端的伸缩调节左右两侧开沟深度；所述左横向液压缸一端与左横向调节支架相连，另一端与所述左开沟架相连，通过左横向液压缸的伸缩调节左侧开沟距离；所述左纵向调节支架与所述左开沟传动箱后上部铰接，所述左纵向液压缸一端与所述左纵向调节支架相连，另一端与所述左开沟传动箱后下部相连，通过左纵向液压缸的伸缩调节左侧开沟深度；所述右横向液压缸一端与右横向调节支架相连，另一端与所述机架中的右开沟架相连，通过右横向液压缸的伸缩调节右侧开沟距离；所述右纵向调节支架与所述右开沟传动箱后上部铰接，所述右纵向液压缸一端与所述右纵向调节支架相连，另一端与所述右开沟传动箱后下部相连，通过右纵向液压缸的伸缩调节右侧开沟深度；

所述控制机构包括左倾角传感器、右倾角传感器、左位移传感器、右位移传感器、单片机、继电器、液压阀和显示器；所述左倾角传感器安装在能绕左升降支点(即左开沟传动箱和左纵向调节支架连接点)转动的左开沟传动箱上；所述左倾角传感器输入端和输出端分别与所述单片机的第一输入端和输出端相连；所述右倾角传感器安装在能绕右升降支点(即右开沟传动箱和右纵向调节支架连接点)转动的右开沟传动箱上；所述右倾角传感器输入端和输出端分别与所述单片机的第二输入端和输出端相连；所述左位移传感器安装在所述左横向调节支架内侧，用于实时检测左横向调节支架的移动距离；所述左位移传感器输入端和输出端分别与所述单片机的第三输入端和输出端相连；所述右位移传感器安装在所述右横向调节支架内侧，用于实时检测右横向调节支架的移动距离；所述右位移传感器输入端和输出端分别与所述单片机的第四输入端和输出端相连；所述显示模块的输入端和输出端分别与所述单片机的第五输入端和输出端相连；所述单片机的第六输出端与继电器的输入端相连，继电器的输出端与所述液压阀输入端相连，所述液压阀输出端分别与所述左横向液压缸、右横向液压缸、左纵向液压缸、右纵向液压缸相连，单片机接收到左倾角传感器、右倾角传感器、左位移传感器和右位移传感器的信号一方面传递至显示器，实时显示开沟深度和开沟距离的调节，另一方面通过控制继电器控制各个液压缸完成开沟深度和开沟距离的调节。

本发明还涉及一种开沟深度及距离的自动调节方法，其步骤如下：

1、开沟作业前，先将开沟刀接触地面，对每个倾角传感器进行校零处理。以刀盘圆心距左升降支点或右升降支点的距离作为旋转轴,设旋转轴长度为l(单位:mm)；旋转轴与地面之间的初始夹角为θ1，左升降支点或右升降支点距水平面距离为h1；当倾角传感器自校零后转过角度θ时，旋转轴与地面的夹角为θ2，左升降支点或右升降支点距水平面距离为h2，开沟深度h＝h2-h1，其中h2＝l×sinθ2，h1＝l×sinθ1，θ2＝θ+θ1。根据倾角传感器的精度及使用要求设定h的上、下误差值,得到相对应的开沟深度范围h′，并将其作为预设开沟深度范围。

设开沟刀盘圆心距机架左右中线的垂直距离为c，位移传感器检测左横向调节支架或右横向调节支架水平移动距离为d(即所开沟中心线距机架中心线的垂直距离)，则d＝c+d，根据位移传感器及使用要求设定d的上、下误差值,得到相对应的开沟距离范围d′，并将其作为预设开沟距离范围。

2、开沟作业时，单片机实时接收开沟深度h"，若h"不在预设开沟深度范围h′内，单片机通过电磁阀控制各个液压缸推杆的伸缩改变开沟深度；若h"在预设开沟深度值h′内，开沟深度不变。

3、开沟作业时，根据果树行距及施肥位置，调节左横向液压缸、右横向液压缸，使之在伸长或收缩，以便在正确的施肥位置施肥；单片机实时接收开沟距离d"，若d"不在预设开沟距离范围d′内，单片机先通过电磁阀控制液压缸推杆的伸缩使开沟深度变为0，后控制液压缸推杆的伸缩，使开沟距离改变至合适的范围。若d"在预设开沟距离值d′内，开沟距离不变。

本发明能解决现有开沟施肥效率低的问题；能实现双行开沟，且实时检测并调节开沟深度及开沟距离。

附图说明

图1为开沟深度自动调节装置主视图。

图2为开沟模块结构图

图3为开沟深度自动调节原理图。

图4为开沟距离自动调节原理图。

图5为开沟深度计算方法示意图。

图中：1左开沟架2右开沟架3左开沟传动箱4右开沟传动箱5左开沟刀盘6右开沟刀盘7左刀盘驱动轴8右刀盘驱动轴9开沟刀10左横向调节支架11右横向调节支架12左纵向调节支架13右调节支架14左横向液压缸15右横向液压缸16左纵向液压缸17右纵向液压缸18液压阀19左倾角传感器20右倾角传感器21左位移传感器22右位移传感器23单片机24显示器25控制终端

具体实施方式

一种双行开沟深度距离自动调节装置，包括开沟模块、液压模块和控制模块。

所述开沟模块包括左开沟架1、右开沟架2、左开沟传动箱3、右开沟传动箱4、左开沟刀盘5、右开沟刀盘6、左刀盘驱动轴7、右刀盘驱动轴8、开沟刀9、左横向调节支架10、右横向调节支架11、左纵向调节支架12和右纵向调节支架13；所述左开沟架1和右开沟架2为可调节伸缩结构；所述左开沟传动箱3输入端和右开沟传动箱4输入端与外部动力输出端相连；所述左开沟传动箱3输出端和右开沟传动箱4输出端分别与所述左开沟刀盘5驱动轴和右开沟刀盘6驱动轴相连；所述左开沟刀盘5驱动轴和右开沟刀盘6驱动轴另一端分别与所述左开沟刀盘5和右开沟刀盘6相连；所述左开沟刀盘5和右开沟刀盘6外缘交错均布安装开沟刀；所述左横向调节支架10和右横向调节支架11分别安装在所述左开沟架1和右开沟架2的外端；

所述液压模块包括左横向液压缸14、右横向液压缸15、左纵向液压缸16、右纵向液压缸17和液压阀18。所述液压阀18进油口与外部液压机构相连，所述液压阀18各出油口分别与所述左横向液压缸14、右横向液压缸15、左纵向液压缸16、右纵向液压缸进油口17相连；所述左横向液压缸14及右横向液压缸15活塞杆端分别与所述左横向调节支10架及右横向调节支架11相连，通过左横向液压缸14及右横向液压缸15活塞杆端的伸缩调节左右两侧开沟距离；所述左纵向液压缸16和右纵向液压缸17活塞杆端分别与所述左纵向调节支架12和右纵向调节支架13相连，通过左纵向液压缸16及右纵向液压缸17活塞杆端的伸缩调节左右两侧开沟深度；所述左横向液压缸16一端与左横向调节支架12相连，另一端与所述左开沟架1相连，通过左横向液压缸15的伸缩调节左侧开沟距离；所述左纵向调节支架12与所述左开沟传动箱3后上部铰接，所述左纵向液压缸16一端与所述左纵向调节支架12相连，另一端与所述左开沟传动箱后下部相连，通过左纵向液压缸的伸缩调节左侧开沟深度；所述右开沟刀盘6驱动轴一端与所述右开沟传动箱4输出端相连，另一端与所述右开沟刀盘6相连；所述右横向液压缸17一端与右横向调节支架13相连，另一端与所述机架中的右开沟架2相连，通过右横向液压缸17的伸缩调节右侧开沟距离；所述右纵向调节支架13与所述右开沟传动箱4后上部铰接，所述右纵向液压缸4一端与所述右纵向调节支架13相连，另一端与所述右开沟传动箱4后下部相连，通过右纵向液压缸4的伸缩调节右侧开沟深度；所述左开沟刀盘5和右开沟刀盘6上分别均布安装开沟刀。

所述控制机构包括左倾角传感器19、右倾角传感器20、左位移传感器21、右位移传感器22、单片机23、继电器和显示器24；所述左倾角传感器19安装在能绕左升降支点(即左开沟传动箱3和左纵向调节支架12连接点)转动的左开沟传动箱3上；所述左倾角传感器19输入端和输出端分别与所述单片机23的第一输入端和输出端相连；所述右倾角传感器20安装在能绕右升降支点(即右开沟传动箱4和右纵向调节支架13连接点)转动的右开沟传动箱4上；所述右倾角传感器20输入端和输出端分别与所述单片机23的第二输入端和输出端相连；所述左位移传感器21安装在所述左横向调节支架10内侧，用于实时检测左横向调节支架10的移动距离；所述左位移传感器21输入端和输出端分别与所述单片机23的第三输入端和输出端相连；所述右位移传感器22安装在所述右横向调节支架11内侧，用于实时检测右横向调节支架11的移动距离；所述右位移传感器22输入端和输出端分别与所述单片机23的第四输入端和输出端相连；所述显示器24的输入端和输出端分别与所述单片机23的第五输入端和输出端相连；所述单片机23的第六输出端与继电器的输入端相连，继电器的输出端与所述液压阀输入端相连，所述液压阀输出端分别与所述左横向液压缸14、右横向液压缸15、左纵向液压缸16、右纵向液压缸17相连，单片机23接收到左倾角传感器19、右倾角传感器20、左位移传感器21和右位移传感器22的信号一方面传递至显示模块，实时显示开沟深度和开沟距离的调节，另一方面通过控制继电器控制各个液压缸完成开沟深度和开沟距离的调节。

使用时，将本发明安装在现有施肥机上，能实现施肥开沟深度及开沟距离的自动调节方法，步骤如下：

1、开沟作业前，先将开沟刀接触地面，对每个倾角传感器进行校零处理。以开沟刀盘圆心距左升降支点或右升降支点的距离作为旋转轴,设旋转轴长度为l；旋转轴与地面之间的初始夹角为θ1，左升降支点或右升降支点距水平面距离为h1；当倾角传感器自校零后转过角度θ时，旋转轴与地面的夹角为θ2，左升降支点或右升降支点距水平面距离为h2，开沟深度h＝h2-h1，其中h2＝l×sinθ2，h1＝l×sinθ1，θ2＝θ+θ1。根据倾角传感器的精度及使用要求设定h的上、下误差值,得到相对应的开沟深度范围h′，并将其作为预设开沟深度范围。

设开沟刀盘圆心距机架中线(即机架左右宽度沿前进方向的中心线)的垂直距离为c，位移传感器检测左横向调节支架或右横向调节支架水平移动距离为d(即所开沟的中心线距机架中心线的垂直距离)，则d＝c+d，根据位移传感器及使用要求设定d的上、下误差值,得到相对应的开沟距离范围d′，并将其作为预设开沟距离范围。

2、开沟作业时，单片机实时接收开沟深度h"，若h"不在预设开沟深度范围h′内，单片机通过电磁阀控制各个液压缸推杆的伸缩改变开沟深度；若h"在预设开沟深度值h′内，开沟深度不变。

3、开沟作业时，根据果树行距及施肥位置，调节左横向液压缸、右横向液压缸，使之在伸长或收缩，以便在正确的施肥位置施肥；单片机实时接收开沟距离d"，若d"不在预设开沟距离范围d′内，单片机先通过电磁阀控制液压缸推杆的伸缩使开沟深度变为0，后控制液压缸推杆的伸缩，使开沟距离改变至合适的范围。若d"在预设开沟距离值d′内，开沟距离不变。

上述各数值的单位均为：毫米(mm)。