CN112219517A - 一种螺旋提覆土果树穴施肥原理及施肥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋提覆土果树穴施肥原理及施肥装置，装置部分包括排肥装置、动力升降装置、螺旋提覆土装置、机架和控制***，核心工作部件为一种多功能螺旋提覆土施肥钻。其中，钻头采用空心钻杆结构，通过钻头低速作业模式和空心钻杆落肥的方式可以实现果树穴施肥，通过动力升降装置可以调节施肥深度，通过肥量调节器可以调节施肥量，采取钻头低速反转的方式，配合固土板可以实现土壤自动回填。本发明适用于土壤较为疏松的果园，可连续一次性实现挖穴、施肥、覆土等作业，且施肥深度可调、施肥量可控；本发明提高了果树穴施肥的效率，自动化程度较高，节约了人力，降低了劳动强度，为果树高效施肥提供了一种新的原理及施肥装置。

Description

一种螺旋提覆土果树穴施肥原理及施肥装置

本申请要求于2020年9月11日提交中国专利局、申请号为202010953392.9、发明名称为“一种螺旋提覆土果树穴施肥原理及施肥装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明属于农业果树施肥自动化技术领域，尤其涉及一种螺旋提覆土果树穴施肥原理及施肥装置。

背景技术

目前，我国水果种植面积和产量均已居世界前列。水果的产量和质量对果农来说是至关重要的，而影响水果产量和质量的一个重要因素就果树的施肥。

由于我国果树施肥技术处于刚刚起步阶段，机械化水平很低，在大多数果园，果树的施肥几乎都是靠人工完成的，不仅劳动强度大，效率低，还易造成肥料使用混乱，施肥深度不一，施肥量不均匀等问题，严重影响水果的产量和品质。而少数机械化施肥的果园，所采用的施肥机械，自动化程度低，功能单一，肥料控制不精准，甚至不能连续完成挖穴、施肥、覆土等作业，效率低下，操作繁琐，很难达到预期的施肥效果，不适于大范围内进行推广。因此针对以上问题，探索一种对土壤扰动小的果树自动施肥方式具有实际应用价值。

发明内容

本发明为了解决上述背景技术中存在的问题，提供了一种螺旋提覆土果树穴施肥原理及施肥装置；螺旋提覆土果树穴施肥原理是针对现有果园穴施存在对土壤扰动大、功耗高以及自动化程度低等问题所提出的一种新的果树穴施肥原理。该原理采用多功能螺旋提覆土施肥钻作为核心工作部件，利用低速钻进的方式，可连续进行螺旋钻进、携土提升、钻杆落肥、反转覆土四个工作过程，最终实现果树穴施肥。其中多功能螺旋提覆土施肥钻结构特殊，钻杆为一空心钻杆，上下分别设有进肥口和落肥口，可以实现钻杆落肥，钻杆周围焊有螺旋叶片，通过正转反转，可以实现钻进土壤和土壤回填。

为达到上述目的，本发明采取如下技术方案：一种果树自动施肥原理及其装置，装置包括排肥装置、动力升降装置、螺旋提覆土装置、机架和控制***。

所述排肥装置由肥料箱、驱动力Ⅲ、肥量调节器、伸缩输肥管以及螺旋提覆土施肥钻的空心钻杆组成，所述肥料箱固定于机架最上端，肥料箱下方设置有肥量调节器，所述肥量调节器由驱动力Ⅲ驱动，通过伸缩输肥管与正下方的空心钻杆进行连通，所述空心钻杆为一空心阶梯轴，特别之处在于空心钻杆上下两端分别设置有空心钻杆进肥口和空心钻杆落肥口，空心钻杆进肥口开在钻杆上端的轴截面上，用于连通伸缩输肥管，实现肥料垂直输送到空心钻杆内部，空心钻杆落肥口开在空心钻杆下端两对称侧面，当切削土壤时，土壤沿Γ型水平切土刀片向上方流动，可有效避免土壤堵塞空心钻杆落肥口。

所述动力升降装置由驱动力Ⅰ、升降平台组成，目的在于控制螺旋提覆土施肥钻的上升与下降，调节施肥深度；所述升降平台连接在两侧固定的机架上，可以通过驱动力Ⅰ进行驱动而在机架上垂直上下移动。

所述螺旋提覆土装置由驱动力Ⅱ、螺旋提覆土施肥钻、固土板组成，驱动力Ⅱ驱动螺旋提覆土施肥钻进行水平旋转，螺旋提覆土施肥钻在垂直方向不能移动，以竖直姿态固定于升降平台上，螺旋提覆土施肥钻位于肥料箱正下方，下端则隐藏在固土板中。

进一步，所述螺旋提覆土施肥钻由空心钻杆、螺旋叶片、钻尖、Γ型切土刀片组成，其中Γ型切土刀片包括水平切土刀片、竖直切土刀片；螺旋叶片焊接在空心钻杆圆柱面上，螺旋叶片末端部分连接有Γ型切土刀片，用于切削土壤，便于钻头钻进和提升；空心钻杆最下端焊有钻尖，钻进土壤时起定心作用。

进一步，固土板为一圆筒，圆筒筒壁焊有矩形金属板，矩形金属板固定在机架上；固土板主要有两个作用，一是保护作用，二是固定土壤的形状，避免土壤撒落四周。

所述机架由金属板材焊接而成，机架用于安装在不同动力底盘的作业平台上，实现不同地形的施肥作业。

本发明的果树自动施肥原理及其装置，有益之处在于：主要采取螺旋提覆土施肥钻低速作业模式和空心钻杆落肥的方式对果树进行穴施肥，可一次性连续实现挖穴、施肥、覆土一体化等作业，自动化程度高，穴施肥效率高，劳动强度小，节约了人力，且钻头对土壤扰动小，功耗低，降低了土壤对钻头的磨损程度，提高了钻头的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的果树自动施肥装置的结构简图；

图2为多功能螺旋提覆土施肥钻的结构示意图；

图3为空心钻杆落肥示意图；

图4为果树自动施肥装置的工作过程示意图；

图中，1：机架；2：螺旋提覆土施肥钻:；3：固土板；4：升降平台；5：伸缩输肥管；6：肥量调节器；7：肥料箱；8：驱动力Ⅲ；9：驱动力Ⅱ；10：驱动力Ⅰ；11：空心钻杆进肥口；12：空心钻杆；13：螺旋叶片；14：空心钻杆落肥口；15：Γ型水平切土刀片；16：Γ型竖直切土刀片；17：钻尖。

具体实施方式

下面结合附图与实施例，对本发明的具体实施方式作进一步说明

如图1～3所示，一种果树自动施肥装置由排肥装置、动力升降装置、挖穴覆土装置、机架和控制***组成。

所示排肥装置包括肥料箱(7)、驱动力Ⅲ(8)、肥量调节器(6)、伸缩输肥管(5)、空心钻杆(12)，其中肥料箱(7)位于最上端，肥料箱(7)下半部分设置有肥量调节器(6)，所述肥量调节器(6)由驱动力Ⅲ(8)驱动，根据肥料用量所需，通过数学计算，得到驱动力Ⅲ(8)所需驱动肥量调节器(6)转过的角度，并利用驱动力Ⅲ(8)驱动肥量调节器(6)转过相同的角度，所排下的肥量即为需求量。所示肥量调节器(6)的下方，通过伸缩输肥管(5)将肥料箱(7)与正下方的空心钻杆(12)连通，空心钻杆(12)，为一空心阶梯轴，特别之处在于空心钻杆上下两端分别设置有空心钻杆进肥口(11)和空心钻杆落肥口(14)，其中空心钻杆进肥口(11)开在钻杆上端的轴截面上，用于连通伸缩输肥管，实现肥料垂直输送到空心钻杆内部，空心钻杆落肥口(14)开在空心钻杆下端两对称侧面，当Γ型水平切土刀片(15)切削土壤时，切掉的土壤沿Γ型水平切土刀片(15)上方进行流动，此设计可有效避免土壤堵塞空心钻杆落肥口(14)，且使空心钻杆内部的肥料从空心钻杆落肥口(14)顺利落下(如图3所示)。

所述动力升降装置由驱动力Ⅰ(10)、升降平台(4)组成，目的在于控制螺旋提覆土施肥钻(2)的上升与下降，调节施肥深度，其中升降平台(4)连接在两侧固定的机架(1)上，可以通过驱动力Ⅰ(10)进行驱动而在机架(1)上垂直上下移动。

所述挖穴覆土装置由驱动力Ⅱ(9)、螺旋提覆土施肥钻(2)、固土板(3)组成，驱动力Ⅱ(9)驱动螺旋提覆土施肥钻(2)进行水平旋转，螺旋提覆土施肥钻(2)在垂直方向不能移动，以竖直姿态固定于升降平台(4)上，螺旋提覆土施肥钻(2)位于肥料箱(7)正下方，下端则隐藏在固土板(3)中。

进一步，所述螺旋提覆土施肥钻(2)由空心钻杆(12)、螺旋叶片(13)、钻尖(17)、Γ型水平切土刀片(15)、Γ型竖直切土刀片(16)构成，螺旋叶片(13)焊接在空心钻杆(12)圆柱面上，螺旋叶片(13)末端部分连接有Γ型水平切土刀片(15)和Γ型竖直切土刀片(16)，空心钻杆(12)最下端，焊有钻尖(17)，用于定心。特别之处在于，空心钻杆上下两端分别设置有空心钻杆进肥口(11)和空心钻杆落肥口(14)，进肥口开在钻杆上端的轴截面上，用于连通伸缩输肥管，实现肥料垂直输送到空心钻杆内部，落肥口开在空心钻杆下端两对称侧面，当切削土壤时，土壤沿Γ型水平切土刀片(15)向上方流动，可有效避免土壤堵塞空心钻杆落肥口(14)。

进一步，固土板(3)为一圆筒，圆筒筒壁焊有矩形金属板，矩形金属板固定在机架(1)上。固土板主要有两个作用，一是保护作用，二是固定土壤的形状，避免土壤撒落四周。

所述机架(1)由金属板材焊接而成，机架(1)用于安装在不同动力底盘的作业平台上，实现不同地形的施肥作业。

结合图3和图4所示，本发明的果树自动施肥装置的具体工作过程为：将果树自动施肥装置通过机架固定在动力底盘的作业平台上，当动力底盘驱动此装置运动至果树周围施肥位置时，由驱动力Ⅰ(10)驱动动力升降装置开始工作，螺旋提覆土施肥钻(2)开始下降，当螺旋提覆土施肥钻(2)到达地面时，再由驱动力Ⅱ(9)带动螺旋提覆土施肥钻(2)进行正向旋转，在驱动力Ⅰ(10)和驱动力Ⅱ(9)的同时作用下，螺旋提覆土施肥钻(2)在转动的同时并向下作进给运动，实现挖穴作业；挖穴作业完成后，关闭驱动力Ⅱ(9)，由驱动力Ⅰ(10)带动螺旋提覆土施肥钻(2)开始携土上升，当螺旋提覆土施肥钻(2)上升一定距离时，关闭驱动力Ⅰ(10)，钻头(1)停止运动；然后进行排肥作业，启动驱动力Ⅲ(8)，由驱动力Ⅲ(8)带动驱动肥量调节器(6)，根据设定排下一定量的肥料后，关闭驱动力Ⅲ(8)，排下的肥料从肥料箱(7)落下，经伸缩输肥管(5)输送至空心钻杆进肥口(11)，再进入空心钻杆(1)内部，最后经空心钻杆落肥口(14)流出，落至穴底，当排下的肥料全部落至穴底时，排肥作业完成；最后进行覆土作业，启动驱动力Ⅰ(10)和驱动力Ⅱ(9)，驱动力Ⅰ(10)和驱动力Ⅱ(9)同时反转，驱动螺旋提覆土施肥钻(2)逆向转动的同时使其向上运动，在螺旋提覆土施肥钻逆向转动的作用下，螺旋提覆土施肥钻(2)所携带的土壤沿螺旋叶片(13)滑落，进行土壤回填，当螺旋提覆土施肥钻(2)上升至离开地面时，土壤回填结束，覆土作业完成。动力底盘驱动果树自动施肥装置运动至下一施肥位置，继续进行果树施肥。

Claims (4)

1.一种螺旋提覆土果树穴施肥原理及施肥装置，其特征在于，采用多功能螺旋提覆土施肥钻作为核心工作部件，利用低速钻进的方式，可连续进行螺旋钻进、携土提升、钻杆落肥、反转覆土四个工作过程，最终实现果树穴施肥。

2.根据权利要求1所述的多功能螺旋提覆土施肥钻，其特征在于，该钻头由空心钻杆、螺旋叶片、Γ型切土刀片、钻尖组成，其中空心钻杆为一空心阶梯轴，特别之处在于钻杆上下两端分别设有空心钻杆进肥口和空心钻杆落肥口，空心钻杆进肥口开在钻杆上端的轴截面上，用于连通伸缩输肥管，实现肥料垂直输送到空心钻杆内部，空心钻杆落肥口开在空心钻杆下端圆周面上，呈对称布置，用于将钻杆内部的肥料落至穴底；空心钻杆周围焊有螺旋叶片，叶片通过正转反转，可以实现钻进土壤和土壤回填；螺旋叶片末端焊有Γ型切土刀片，该刀片包括水平切土刀片和竖直切土刀片，水平切土刀片沿叶片方向切削土壤，便于钻头钻进土壤，且该刀片切削土壤时，土壤沿刀片向上方流动，可有效避免土壤堵塞空心钻杆落肥口；竖直切削刀片沿叶片圆周切断土壤，为钻头携土提升提供条件；另外，空心钻杆最下端焊有钻尖钻进土壤时起定心作用。

3.根据权利要求1所述的果树自动施肥装置，其特征在于，装置包括排肥装置、动力升降装置、螺旋提覆土装置、机架和控制***；所述排肥装置由肥料箱、驱动力Ⅲ、肥量调节器、伸缩输肥管以及螺旋提覆土施肥钻的空心钻杆组成；所述动力升降装置由驱动力Ⅰ、升降平台组成，目的在于控制螺旋提覆土施肥钻的上升与下降，调节施肥深度；所述升降平台连接在两侧固定的机架上，可以通过驱动力Ⅰ进行驱动而在机架上垂直上下移动；所述螺旋提覆土装置由驱动力Ⅱ、螺旋提覆土施肥钻、固土板组成，驱动力Ⅱ驱动螺旋提覆土施肥钻进行水平旋转，螺旋提覆土施肥钻在垂直方向不能移动，以竖直姿态固定于升降平台上，螺旋提覆土施肥钻位于肥料箱正下方，下端则隐藏在固土板中；所述机架由金属板材焊接而成，机架用于安装在不同动力底盘的作业平台上，实现不同地形的施肥作业。

4.根据权利要求1所述的螺旋提覆土果树穴施原理，其特征在于，实现果树穴施肥需要经过螺旋钻进、携土提升、钻杆落肥、反转覆土等四个工作过程，具体包括：

(1)螺旋钻进：将果树自动施肥装置通过机架固定在动力底盘的作业平台上，驱动底盘到达施肥位置，由驱动力Ⅰ驱动动力升降装置开始工作，螺旋提覆土施肥钻开始下降，当螺旋提覆土施肥钻到达地面时，再由驱动力Ⅱ带动螺旋提覆土施肥钻进行正向旋转，在驱动力Ⅰ和驱动力Ⅱ的同时作用下，螺旋提覆土施肥钻在转动的同时并向下作进给运动，到达一定深度时，螺旋钻进完成；

(2)携土提升：螺旋钻进完成后，关闭驱动力Ⅱ，由驱动力Ⅰ带动螺旋提覆土施肥钻开始携土上升，当螺旋提覆土施肥钻上升一定距离时，关闭驱动力Ⅰ，钻头停止运动，携土提升完成；

(3)钻杆落肥：携土提升完成后，启动驱动力Ⅲ，由驱动力Ⅲ带动驱动肥量调节器，根据设定开始排肥，排下的肥料从肥料箱出料口落下，经伸缩输肥管输送至空心钻杆进料口，再进入空心钻杆内部，最后经空心钻杆落肥口流出，落至穴底，当排下合适肥料，待肥料落完，钻杆落肥完成；

(4)反转覆土：钻杆落肥完成后，启动驱动力Ⅰ和驱动力Ⅱ，驱动力Ⅰ和驱动力Ⅱ同时反转，驱动螺旋提覆土施肥钻逆向转动的同时使其向上运动，在螺旋提覆土施肥钻逆向转动的作用下，螺旋提覆土施肥钻所携带的土壤沿螺旋叶片滑落，开始进行反转覆土，当螺旋提覆土施肥钻上升至离开地面时，土壤全部回填，反转覆土完成；动力底盘驱动果树自动施肥装置运动至下一施肥位置，继续进行果树施肥。

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