一种复合式智能葡萄起藤清土装置的制作方法

本发明属于农业机械研究领域，涉及一种葡萄生产过程中起藤阶段的复合式清土装置。

技术背景

在我国的西北地区，因气候和地域问题，冬季干燥且寒冷。因为越冬时葡萄藤会被风干或者冻伤，在收获之后冬天来临之前，葡萄的种植户采用土埋的方式来保证葡萄藤不被冻坏或风干致死，在来年春天的时候起藤，继续开始葡萄的生产。春天到来的时候，葡萄藤已经长出萌芽，起藤晚会影响葡萄藤的生长，因此清土的时间紧迫，只有7到10天，并且清土量较大。在葡萄种植规模较大的情况下，清土起藤是一项劳动强度较大的工作，而且靠人工清土起藤效率较低、成本较高，在一定程度上还影响了葡萄藤的生长。现有的清土起藤装置清土效果不佳，且最关键的是不能保证在葡萄藤的创伤限制范围内完成作业，很大程度上降低了植株的存活率。本发明装置很大程度上降低对葡萄藤的损伤，综合考虑了污染问题，采用了防尘装置，很大程度上减小了扬尘的污染，且把清走的土壤控制在了有效的范围之内。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明设计了一种复合式清土装置，

本起藤清土装置是通过以下技术方案实现的：一种复合式葡萄起藤清土装置，包括机架、上层土清土装置、内侧土清土装置、风力清土装置、动力系统、限位系统。

所述机架前端安装三根牵引杆，一个安装在机架前端中间，两根安装在机架前端两侧。机架表面下方设有前侧安装腔和后侧安装腔，对应后侧安装腔的机架表面上开有两个矩形通孔。

所述上层土清土装置包括上清土刮板、杆机构、第一液压装置、控制器、第一电磁阀、第一传感器。所述杆机构和第一液压装置安装于机架前侧安装腔内；第一液压装置的推杆与杆机构相连接，上清土刮板位于杆机构的右侧，并与杆机构相连接，上清土刮板能够回转，第一液压装置推杆推动杆机构，从而推动上清土刮板运动，实现上清土刮板避障和清土状态的调节；第一传感器安装于右端牵引杆的末端，控制器、第一电磁阀安装于机架表面上。第一传感器采集到障碍物的信号后，传输给控制器，控制器判断后控制第一电磁阀，从而控制第一液压装置缩回，拉动杆机构实现上清土刮板避障；当第一传感器返回值为空时，说明没有障碍物，控制器控制第一电磁阀，从而控制第一液压装置伸出，推动杆机构实现上清土刮板继续清土的状态。

所述内侧土清土装置包括控制器、滑动导轨、导轮、内侧土清土刮板、第二液压装置、第二电磁阀、第二传感器、柔性挠动件和刮板连接杆；内侧土清土刮板由一次清土刮板和二次清土刮板组成；所述导轮为四个，由螺栓固定在机架后侧安装腔内；所述滑动导轨，与导轮相配合安装；所述第二液压装置，其缸体固定于机架上，其推杆与滑动导轨相连接，推杆伸缩带动滑动导轨左右滑动；所述传第二传感器，安装于右端牵引杆的中端，高度与第一传感器一致；所述第一刮板连接杆，焊接于导轨下方并与导轨垂直；所述二次清土刮板，用螺栓固定于第一刮板连接杆上，与前进的方向呈30°；所述第二刮板连接杆，焊接于二次清土刮板上；所述一次清土刮板，依靠第二刮板连接杆与二次清土刮板相连接，平行于二次清土刮板；所述柔性挠动件，焊接于一次清土刮板外侧；所述第二电磁阀装于机架表面上。第二传感器的信号传输给控制器，控制器判断后控制第二电磁阀，从而控制第二液压装置，实现滑动导轨的左右滑动，从而调节内侧土清土装置的横向清土量。

所述风力清土装置由变频器、控制器、电动机、风机、风管、角度调节杆、角度调节旋钮、风口、抑尘帘和防尘罩组成。所述电动机，安装于机架表面上，位于机架表面大矩形通孔后方，电动机的输出轴与位于机架表面大矩形上方的风机连接，风机的出风口与风管连接，风管从机架表面小矩形通孔伸入并穿过后侧安装腔与风口的初始端连接，风口的中部与角度调节杆连接，角度调节杆依靠螺纹安装于两导轨中间的连接杆上，角度调节旋钮安装于角度调节杆上方，所述防尘罩，焊接于机架的中部，其限尘范围以风口为中心分布；所述抑尘帘，用环夹安装于风口的末端；所述变频器安装于机架表面上，位于电动机左侧；软件控制端向控制器发送指令，控制器根据软件控制端发送的指令控制变频器，从而改变电动机的转速，实现风压和风量的调节。

所述动力系统由液压泵、内燃机、液压油箱组成，均安装于机架表面上。所述液压泵位于风机的前方，所述内燃机安装于液压泵的右侧，所述液压油箱，安装于电动机的右侧。内燃机带动液压泵，液压泵为第一液压装置、第二液压装置和第三液压装置提供调节动力。

所述限位系统由第三液压装置、第三传感器、第三电磁阀、地轮和控制器组成。所述第三液压装置，其顶端与机架末端固定连接，其末端与支撑杆固定连接；所述地轮，安装在支撑杆下方的型腔内；所述第三传感器，安装于机架的末端中位。第三传感器把采集到的信息发送给控制器，控制器根据第三传感器所反馈的信息控制第三电磁阀，从而实现控制第三液压装置的伸缩。当第三传感器向控制器反馈的距离信息过小时，控制器控制第三电磁阀，使第三液压装置升高，配合拖拉机的液压提升装置使底盘往上升，从而刮板的纵向清土量减小。反之控制器控制第三液压装置缩回，拖拉机的液压提升装置下降，底盘就下降，致使纵向清土增加。

所述控制器，安装于机架表面上，位于内燃机的右侧；所述电源，安装于机架表面上，置于控制器的前方。所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀安装于机架表面上，并列置于控制器后方。所述控制器，传感器和电磁阀由电源供电。

本发明采用复合式清土，清土的效果得到了很大的提高，起藤基本实现了无人化和机械化。

本发明用接触式清土方式一次清土，上清土刮板去除一定量的上层土，内侧土清土刮板清理内侧土，土垄的宽度和高度均有缩减，后续的非接触式清土清土量大大减小，风力清土得到了保证。

本发明内侧土清土装置采用导轨式，滑动导轨可以通过导轮相对滑动。对于外形尺寸不同的土垄，控制器通过控制第二液压装置可以控制内侧土清土装置的伸缩量，实现清土量的调节，使预留土量达到预先设定的标准，清土效果更好。

本发明内侧土清土刮板上装有柔性挠动件，柔性挠动件可以起到对土壤剪切的作用，减小土壤的粒度和凝聚力，使土壤松动，降低非接触式清土阶段的清土难度。

本发明采用风力清土进行非接触式清土，风力清土作为最后一道清土过程，对藤的损伤较小，且留下的土量较小，几乎不需要人工进行辅助清土。

对于解决环境的污染问题，本发明装置的抑尘帘采用空隙间断分布的特殊结构有效的改变了出风口的风量集中的位置和冲击的发散范围，对减小尘土飞扬有很好的效果；在风力清土时土壤的发散点设有防尘罩，土壤发散弹射出时，基本处于防尘罩内，相对于飞散的土壤，防尘罩就是一个封闭的型腔，土壤的动能在在防尘罩内衰减，最后堆积在可控区域内，对减小本装置运行时对环境带来的污染具有重要影响。

本发明装置给风机配有变频器，根据不同的土况，工作人员可以调节变频器改变电动机的转速，从而调节风机的出风量和风压，这样既减小了能源的消耗，也减小了在疏松土质下尘土飞扬造成的污染。

本装置设有限位系统。针对在田间运行行走状况恶劣，纵向清土量不稳定的状况，本装置的限位系统可以很好地控制底盘与地面的距离，使纵向清土量处于一个相对稳定的状态。

与现有的技术相比，本发明有以下优点：1、可适应不同葡萄园的种植行距；2、一次性完成清土；3、考虑并解决了风力清土所带来的污染问题。

附图说明

图1为本发明实施装置的正等轴测图示意图；

图2为本发明实施装置的侧视图；

图3为本发明实施装置的内侧清土装置的示意图；

图4为机架的示意图；

图中：1-风机、2-电动机、3-液压油箱、4-第三传感器、5-导轮、6-滑动导轨、7-第三液压装置、8-地轮、9-防尘罩、10-电源、11-第一传感器、12-第二传感器、13-杆机构、14-上清土刮板、15-内侧土清土刮板(包括一次清土刮板和二次清土刮板)、16-第一电磁阀、17-第二电磁阀、18-第三电磁阀、19-液压泵、20-调节推杆、21-第二液压装置、22-变频器、23-风管、24-内燃机、25-控制器、26-内侧清土装置支撑座、27-第一液压装置、28-第二刮板连接杆、29-一次清土刮板、30-柔性挠动件、31-角度调节旋钮、32-第一刮板连接杆、33-角度调节杆、34-风口、35-抑尘帘、36-二次清土刮板、37-机架。

具体实施方式

下面详细描述本发明的具体使用机理。所有的附图均为示意图，目的在于描述本专利的运行原理。本发明装置运作时靠拖拉机进行牵引，拖拉机的室内设有操作屏，在所编辑的操作软件上可以达到既可以自动控制，也可以手动控制的目的，使该设备具有很好的智能化水平得以体现，更好地适应作业环境。

图1为本发明的一种实施装置的示意图；

在本发明中，除非有特殊规定，原器件的连接没有特殊的要求(控制器、变频器、电磁阀等)；传感器所采集的数据通过数据线输送至控制器，再由控制器发出控制指令(所有的数据传输均采用数据线)，软件控制端设于驾驶室内。

实例1。

优选的，所述上层土清土装置包括上清土刮板14、杆机构13、第一液压装置27、控制器25、第一电磁阀16、第一传感器11。所述杆机构13和第一液压装置27安装于机架前侧安装腔内；第一液压装置27的推杆与杆机构相连接，上清土刮板14位于杆机构的右侧，并与杆机构13相连接，上清土刮板14能够回转，第一液压装置27推杆推动杆机构13，从而推动上清土刮板14运动，实现上清土刮板14避障和清土状态的调节；第一传感器11安装于右端牵引杆的末端，控制器25、第一电磁阀27安装于机架表面上。本设备靠拖拉机牵引前进，作业时，在没有遇到障碍物的时候，上层土清土刮板14与前进方向成135°，开始清土。在前进的过程中会遇障碍物，当遇到障碍物的时候，第一传感器11采集障碍物的信息，然后将信息传给控制器25，控制器25控制第一电磁阀16，从而控制第一液压装置27缩回，使上清土刮板14执行避障命令。通过障碍物以后，控制器25再次通过判断第一传感器11所采集的信息，控制第一电磁阀16，使第一液压装置伸出，上清土刮板14再次处于清土状态，依次重复。

优选的，所述内侧土清土装置包括控制器25、滑动导轨6、导轮5、内侧土清土刮板15、第二液压装置21、第二电磁阀17、第二传感器12、柔性挠动件30、第一刮板连接杆32和第二刮板连接杆28；内侧土清土刮板15由一次清土刮板29和二次清土刮板36组成；所述导轮5为四个，由螺栓固定在机架后侧安装腔内；所述滑动导轨6，与导轮5相配合安装；所述第二液压装置21，其缸体固定于机架上，其推杆与导轨6相连接，推杆伸缩带动滑动导轨6左右滑动；所述第二传感器12，安装于右端牵引杆的中端，高度与第一传11感器一致；所述第一刮板连接杆32，焊接于滑动导轨6的下方并与滑动导轨垂直；所述二次清土刮板36，用螺栓固定于第一刮板连接杆32的下方，与前进的方向呈30°；所述第二刮板连接杆28，焊接于二次清土刮板36上；所述一次清土刮板29，依靠第二刮板连接杆28与二次清土刮板36相连接，平行于二次清土刮板36；所述柔性挠动件30，焊接于一次清土刮板29的外侧；所述第二电磁阀17装于机架37表面上。内侧土清土刮板15处于清土状态时，柔性挠动件30深入土垄，柔性挠动件30中间的间距大于5cm，目的在于避开葡萄藤，避免柔性挠动件30直接伤藤；柔性挠动件30采用弹簧钢，其弹力小于当地土垄18cm左右的沉积硬块土壤的抗剪切力，防止有石块等硬性物件造成内侧土壤积压，间接损害葡萄藤。内侧一次清土完成后，土垄开始坍塌，随后二次清土刮板36清出坍塌的土壤，将土壤导向左侧。

优选的，在拖拉机牵引前进的过程中，如果牵引方向偏离土垄，在一定的范围内，控制器25控制第二电磁阀17，使第二液压装置21推动内侧土清土装置清土量调节推杆20，内侧土清土装置围绕4个导轮5进行滑动，进行清土量调节；如果偏离位置较大，控制器25会自动报警，提醒驾驶员控拖拉机偏离土垄，让其调整拖拉机前进方向，避免清土装置空载或者清土较少而达不到清土标准。

优选的，所述风力清土装置由变频器22、控制器25、电动机2、风机1、风管23、角度调节杆33、角度调节旋钮31、风口34、抑尘帘35和防尘罩9组成。所述电动机2，安装于机架37表面上，位于机架表面大矩形通孔后方，电动机2的输出轴与位于机架表面大矩形上方的风机1连接，风机1的出风口与风管23连接，风管23从机架37表面小矩形通孔伸入并穿过后侧安装腔与风口34的初始端连接，风口34的中部与角度调节杆连接31，角度调节杆33依靠螺纹安装于两滑动导轨中间的连接杆上，角度调节旋钮31，安装于角度调节杆33上方，所述防尘罩9，焊接于机架37的中部，其限尘范围以风口34为中心分布；所述抑尘帘35，用环形夹安装于风口34的末端，伸入到防尘罩内；所述变频器22安装于机架37表面上，位于电动机2左侧。当土壤的凝聚力较大时，工作人员可以通过软件端进行调节，控制器25接受到软件端的指令后，控制变频器22从而增大电动机的转速，加大风量和风压；反之土壤内聚力较小时，控制器25控制变频器22调节电动机2的转速，从而调节风机1的出风量和风压。这样既减小了能源的消耗，也减小了在疏松土质下尘土飞扬造成的污染。风机1启动后，风由风管23输送至风口34，风管不易过长，减小风流动力的损失，风口34为偏平状，宽5cm，高20cm，这样的结构减小了出风口风流场的扩散度；抑尘帘35空隙间隔分布，目的在于导流和减小土壤被清除后飞溅时产生的动能。防尘罩9焊接于机架上，其限尘范围以风口34为中心分布，尘土飞扬的发散场基本位于防尘罩9所在位置，粒度相对较大的土壤的动能在防尘罩内基本衰减至零，随而沉积。粒度较小土壤漂浮于空中，随防尘罩前进，这些微粒逐渐积累变大随后降落。

优选的，所述限位系统由第三液压装置7、第三传感器4、第三电磁阀18、地轮8和控制器25组成。所述第三液压装置7，其顶端与机架末端固定连接，其末端与支撑杆固定连接；所述地轮8，安装在支撑杆下方的型腔内；所述第三传感器4，安装于机架37的末端中位。第三传感器4检测底盘离地面的距离，当第三传感器4向控制器反馈的距离信息太小时，控制器25控制第三电磁阀18，使第三液压装置7升高，配合拖拉机的液压提升装置使底盘往上升，从而刮板的纵向清土量减小。反之控制器25控制第三液压装置7缩回，拖拉机的液压提升装置下降，底盘就下降，致使纵向清土增加。

优选的，所述动力系统由液压泵19、内燃机24、液压油箱组3成，均安装于机架表面上。所述液压泵19位于风机1的前方；所述内燃机24安装于液压泵19的右侧，所述液压油箱3，安装于电动机2的右侧。内燃机24带动液压泵19，液压泵19为第一液压装置16、第二液压装置17和第三液压装置18提供调节动力。

本发明的工作原理：

该复合式智能葡萄起藤清土装置前端有三点悬挂牵引杆，未工作的时候利用拖拉机的液压提升装置实现悬空脱离地面，工作的时候配合所述限位系统可以很好地调节纵向高度。所述第二传感器12为红外传感器，第一传感器11和第三传感器4为距离传感器。传感器、电磁阀和控制器25由电源10供电。

所述上层土清土装置主要工作部件为上清土刮板14，避障由上清土装置的杆机构13、第一传感器11、控制器25和第一液压装置27实现，可以达到既能连续清土又能自动避障的效果，且不受障碍物之间的间距影响。为了保证在恶劣的运行路况上上层土清土量的稳定，所述限位系统主要由第三液压装置7、第三电磁阀18、控制器25组成，很好地实现了纵向清土量的调节。

所述内侧土清土装置，其滑动导轨6与导轮5连接，由第二液压装置21、第二电磁阀17和控制器25实现内侧清土量的调节，同时柔性挠动件30实现对土壤的松动。

所述非接触式清土，根据不同的土况，软件端输入指令后，控制器25控制变频器22调节电动机2的转速，达到控制风量和风压的目的。风机1启动后，风由风管23输送至风口34，抑尘帘35初步对风场的发散度进行控制，防尘罩9对扬尘进行二次控制，扬尘被防尘罩限制于一个相对密闭的空间内，随时间推移，动能耗尽粒度大的沉积下来，粒度小的随防尘罩前进，当粒度积累至足够大时沉积。

该装置进行清土时具体包括以下步骤：

初始时，上清土刮板14处于避障位置，第一传感器11检测障碍物，当障碍物与本装置的距离超过设定的控制距离时，控制器25控制第一电磁阀16，使第一液压装置27推动杆机构13，上清土刮板14开始清土，以此重复；随后内侧土清土装置开始工作，第二传感器12检测清土装置与土垄的距离，控制器接收到第二传感器12信号之后，控制第二电磁阀17，调整第二液压装置21的伸缩量，进行清土量的调控，开始内侧清土，柔性挠动件30插入土垄内部，进行松土，使后续风力清土变得相对容易，随后二次清土刮板36清出坍塌后的土壤。风机1启动后，风从风口34排出，经过抑尘帘35并与土壤产生相互作用，土壤被清除露出葡萄藤，四散的土壤大部分由防尘罩9控制在预定区域内。至此，整个过程完成。