一种固态肥深施肥机

技术领域

本申请涉及农业机械，尤其是涉及一种固态肥深施肥机。

背景技术

目前，我国大部分农村地区的林果园仍然采用效率低下的人工撒肥方式施肥，这种施肥方式不仅造成了肥料的浪费，而且造成了大面积的农村面源污染。且传统的施肥机械往往只能完成整个施肥作业环节的一部分，需要人工以辅助施肥。因此，急需研制一款新型果园施肥机以解决上述问题。

在市面上，常见的果园深施肥作业主要有两种方式，一种是利用挖穴装置将土壤挖一个孔状穴，并将肥料施入孔穴中；第二种是利用开沟装置在果树根系附近开一条条状深沟，将肥料施入沟中。

现有果园施肥小型机具主要为开沟机，虽然实现了机械化，但易损坏果树水平根系，且效率较低；小开沟机因其固有的机械特性，开沟深度一般在150mm以下，深度不够导致颗粒肥易挥发，利用率低且污染环境。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种固态肥深施肥机，以解决现有开沟机易损坏果树水平根系，且效率较低、开沟深度小，导致颗粒肥易挥发，利用率低且污染环境的问题。

根据本申请实施例，提供一种固态肥深施肥机，包括：

机架；

挖穴装置，设置在所述机架上，包括螺旋钻头和旋转升降装置，所述旋转升降装置带动所述螺旋钻头转动和升降；

施肥装置，设置在所述机架上，包括肥料箱、用于恒定投肥量的量肥机构、施肥管，所述肥料箱的出口与所述量肥机构的入口相连，所述量肥机构的出口与所述施肥管的入口相连；及

覆土装置，包括可升缩的集土箱、第一连接件、连杆，所述第一连接件转动连接在所述螺旋钻头的后端，所述连杆的一端与所述第一连接件铰接，另一端与所述集土箱内壁铰接，所述集土箱套装在所述螺旋钻头外。

进一步地，所述机架上安装有可行走的底盘。

进一步地，所述旋转升降装置包括：

驱动机构和液压泵；

花键轴，所述花键轴与所述驱动机构的输出端相耦合，所述花键轴的下端与所述螺旋钻头固定连接；及

液压缸，所述液压缸的缸体与所述液压泵的出入口相连通，液压缸的推杆驱动所述花键轴上下移动。

进一步地，所述驱动机构包括：

动力源；及

减速箱，所述减速箱的输入端与所述动力源的输出端相连，所述减速箱的输出端与所述花键轴相耦合。

进一步地，所述减速箱包括：

箱体；

输入轴，所述输入轴支承在所述箱体内，由所述动力源驱动转动；

第一锥齿轮，所述第一锥齿轮固定在所述输入轴上；及

第二锥齿轮，所述第二锥齿轮套装在所述花键轴上，所述第二锥齿轮用于与所述第一锥齿轮相啮合。

进一步地，所述减速箱包括：

第三锥齿轮，所述第三锥齿轮套装在所述花键轴上且与所述第二锥齿轮固定连接，所述第三锥齿轮用于与所述第一锥齿轮相啮合，所述第一锥齿轮只能和所述第二锥齿轮、第三锥齿轮中的一个相啮合。

进一步地，所述量肥机构包括：

容器，所述容器上下两端均开口；

上导套，固定在所述容器上端的储肥口；

下导套，固定在所述容器下端的排肥口；

上舌板，可滑动地设置在所述上导套中，其上有第一开口和第一遮挡部；

下舌板，可滑动地设置在所述下导套中，其上有第二开口和第二遮挡部；及

第二连接件，两端分别与所述上舌板和下舌板固定连接；

当所述第一开口与所述容器的储肥口相通时，所述第二遮挡部挡住所述述容器的排肥口，当所述第一遮挡部挡住所述容器的排肥口时，所述第二开口与所述述容器的储肥口相通。

进一步地，所述量肥机构还包括：

弹簧，所述弹簧的一端与所述容器相连，另一端与所述第二连接件相连。

进一步地，所述液压泵采用双向变量泵。

进一步地，所述双向变量泵的第一出入口与所述液压缸的有杆端相连通，第二出入口与所述液压缸的无杆端相连通。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

由上述实施例可知，采用螺旋钻头和旋转升降装置，进行挖穴作业和控制升降，可以轻松开穴，为施肥提供通道。采用量肥机构，可以固定施肥量，精准控制肥料的填充和释放，满足定量施肥的农艺要求；覆土装置的结构设计可以克服集土台壁上土壤粘结的问题，高效完成覆土操作。本发明实施例提供的方案解决了果园颗粒深施肥的缺点，具有结构简单，控制精准，工作过程完整，植被土壤破坏小等优点；可以在果园内出色完成颗粒深施肥工作，减少人工成本，工作效率高。本发明解决了果园颗粒深施肥的缺点，具有结构简单，控制精准，工作过程完整，植被土壤破坏小等优点；可以在果园内出色完成颗粒深施肥工作，减少人工成本，工作效率高。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种固态肥深施肥机的主视结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种固态肥深施肥机的左视结构示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的螺旋钻头示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的减速器结构示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的液压换向回路示意图。

图6是根据一示例性实施例示出的施肥装置结构示意图。

图7是根据一示例性实施例示出的量肥机构结构示意图。

图8是根据一示例性实施例示出的覆土装置结构示意图。

图9是根据一示例性实施例示出的覆土装置工作原理示意图。

图中的附图标记有：

100、机架；

200、挖穴装置；

210、螺旋钻头；211、切土刀片；212、定位钻尖；213、主轴；214、螺旋叶片；

220、旋转升降装置；221、动力源；222、减速器；2221、箱体；2222、输入轴；2223、第一锥齿轮；2224、第二锥齿轮；2225、第三锥齿轮；2226、固定件；2227、第一连杆；2228、驱动件；223、花键轴；224、液压泵；225、液压缸；226、第一溢流阀；227、第二溢流阀；228、第三溢流阀；229、二位二通液控换向阀；230、第一单向阀；231、第二单向阀；232、第三单向阀；233、第四单向阀；234、辅助泵；235、第三连接件；

300、施肥装置；310、肥料箱；320、量肥机构；321、容器；322、上导套；323、下导套；324、上舌板；325、下舌板；326、第二连接件；327、弹簧；328、储肥口；329、排肥口；330、施肥管；331、楔形块；332、拨动件；333、第四连接件；

400、覆土装置；410、集土箱；420、第一连接件；430、连杆；

500、底盘。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

参考图1-图8，本发明实施例提供一种固态肥深施肥机，可以包括：机架100、挖穴装置200、施肥装置300和覆土装置400，所述挖穴装置200设置在所述机架100上，包括螺旋钻头210和旋转升降装置220，所述旋转升降装置220带动所述螺旋钻头210转动和升降；所述施肥装置300设置在所述机架100上，包括肥料箱310、用于恒定投肥量的量肥机构320、施肥管330，所述肥料箱310的出口与所述量肥机构320的入口相连，所述量肥机构320的出口与所述施肥管330的入口相连；所述覆土装置400包括可升缩的集土箱410、第一连接件420、第二连杆430，所述第一连接件420转动连接在所述螺旋钻头210的后端，所述第二连杆430的一端与所述第一连接件420铰接，另一端与所述集土箱410内壁铰接，所述集土箱410套装在所述螺旋钻头210外。

先通过所述旋转升降装置220带动所述螺旋钻头210转动和下降，螺旋钻头210载指定作业点向下挖坑，集土箱410随螺旋钻头210下降逐渐张开以收集螺旋钻头210抛出的土壤，当挖到设定的深度时，螺旋钻头210停止钻坑，再使螺旋钻头210反转且上升，当螺旋钻头210被提到规定高度的同时，肥料箱310向量肥机构320投料，再由施肥管330流入挖好的坑中，施肥动作完成后，螺旋钻头210继续上升，带动集土箱410逐渐闭合并将收集的土壤全部推入坑中，完成深施肥料。

由上述实施例可知，采用螺旋钻头210和旋转升降装置220，进行挖穴作业和控制升降，可以轻松开穴，为施肥提供通道。采用量肥机构320，可以固定施肥量，精准控制肥料的填充和释放，满足定量施肥的农艺要求；覆土装置400的结构设计可以克服集土台壁上土壤粘结的问题，高效完成覆土操作。本发明实施例提供的方案解决了果园颗粒深施肥的缺点，具有结构简单，控制精准，工作过程完整，植被土壤破坏小等优点；可以在果园内出色完成颗粒深施肥工作，减少人工成本，工作效率高。

在本发明一实施例中，所述机架100上安装有可行走的底盘，这样可方便再作业区域移动。

在本发明一实施例中，如图3所示，所述螺旋钻头210包括切土刀片211、定位钻尖212、主轴213、螺旋叶片214，螺旋叶片214固定在主轴213，螺旋叶片214底部连接切土刀片211，定位钻尖212固定在主轴213底部截面中心。相较于双头式螺旋钻头单头式螺旋钻头机构更加简单，质量更轻，在挖穴作业的过程中更加节能。

在本发明一实施例中，所述旋转升降装置220包括：驱动机构、花键轴223、液压泵224、液压缸225，所述花键轴223与所述驱动机构的输出端相耦合，所述花键轴223的下端与所述螺旋钻头210固定连接；所述液压缸225的缸体与所述液压泵224的出入口相连通，液压缸225的推杆驱动所述花键轴223上下移动。具体地，

液压缸225的推杆可通过第三连接件235套装在花键轴223的上端，第三连接件235和花键轴223之间可通过轴承转动连接，螺旋钻头210在驱动机构的作用下转动，虽然螺旋钻头210具有自攻的作用，但是缺少纵向驱动力，因此通过液压泵224来驱动液压缸225的推杆伸出，再通过第三连接件235作用到花键轴223的上端，给花键轴223的上端施加一个向下的力，从而使螺旋钻头210同步向下移动。旋转升降装置220采用液压控制，可以输出稳定功率，可以平稳控制花键轴223上下移动。

进一步地，所述驱动机构包括：动力源221和减速箱，所述减速箱的输入端与所述动力源221的输出端相连，所述减速箱的输出端与所述花键轴223相耦合。所述动力源221可以为汽油机，汽油机经过减速箱带动花键轴223的旋转。花键轴223带动液压泵224的运转，通过液压泵224的吸油压油，带动液压缸225的运动，从而推动花键轴223做升降运动，实现螺旋钻头210的升降运动。

在本发明一实施例中，如图4所示，所述减速箱包括：箱体2221、输入轴2222、第一锥齿轮2223、第二锥齿轮2224，所述输入轴2222支承在所述箱体2221内，由所述动力源221驱动转动；所述第一锥齿轮2223固定在所述输入轴2222上；所述第二锥齿轮2224套装在所述花键轴223上，所述第二锥齿轮2224用于与所述第一锥齿轮2223相啮合。通过第一锥齿轮2223和第二锥齿轮2224相啮合，可以将输入轴2222力矩稳定传递，拥有稳定的传动比。

进一步地，所述减速箱包括：第三锥齿轮2225，所述第三锥齿轮2225套装在所述花键轴223上且与所述第二锥齿轮2224固定连接，所述第三锥齿轮2225用于与所述第一锥齿轮2223相啮合，所述第一锥齿轮2223只能和所述第二锥齿轮2224、第三锥齿轮2225中的一个相啮合。可以自由切换升降模式，控制所述花键轴223上下移动。

进一步地，所述减速箱还包括离合器，所述离合器驱动所述第二锥齿轮2224和第三锥齿轮2225上下移动，实现其中一个锥齿轮和所述第一锥齿轮2223相啮合。第二锥齿轮2224和第三锥齿轮2225的齿数不同，第二锥齿轮2224齿数少，第三锥齿轮2225齿数多，当第二锥齿轮2224与所述第一锥齿轮2223相啮合时，实现高速旋转，可带动螺旋钻头210下降进给；当第三锥齿轮2225与所述第一锥齿轮2223相啮合时，实现低速旋转，可带动螺旋钻头210上升退回。所述螺旋钻头210高速旋转下降可以减少挖穴时间，提高工作效率，螺旋钻头210低速旋转上升，减少钻头损坏，延长寿命。

具体地，所述离合器可以包括固定件2226、第一连杆2227、驱动件2228，所述固定件2226分别与所述第二锥齿轮2224和第三锥齿轮2225固定连接，所述第一连杆2227的一端与所述固定件2226铰接，另一端与所述驱动件2228铰接，所述驱动件2228铰接在所述箱体2221上，通过驱动所述驱动件2228的转动实现所述第二锥齿轮2224和第三锥齿轮2225在所述花键轴223上的滑动，从而可实现啮合切换，实现离合功能。

在本发明一实施例中，如图5所示，在所述液压泵224和液压缸225构成的液压油路中，还可以包括第一溢流阀226、第二溢流阀227、第三溢流阀228、二位二通液控换向阀229、第一单向阀230、第二单向阀231、第三单向阀232、第四单向阀233、辅助泵234，所述液压泵224采用双向变量泵，所述液压缸225与双向变量泵形成流体主回路，所述第二溢流阀227与第一单向阀230、第二单向阀231、第三单向阀232、第四单向阀233形成定向流通回路，并联流体主回路。所述第三溢流阀228与二位二通液控换向阀229形成单向流通，与液压缸225连接。所述第一溢流阀226和辅助泵234并联在第二溢流阀227形成的定向流通回路。

所述液压缸225与双向变量泵形成流体主回路，所述螺旋钻头高速旋转，双向变量泵正向旋转。通过液压缸225进油大于排油，产生压力差，产生正向运动。反之螺旋钻头反向旋转时，带动双向变量泵反转，液压缸225的排油量大于进油量，产生反向运动。所述第二溢流阀227与第一单向阀230、第二单向阀231、第三单向阀232、第四单向阀233形成定向流通回路与第一溢流阀226和辅助泵234，通过第二溢流阀227控制流量，防止系统过载，通过辅助泵234和一溢流阀226实现回路补油以及防止泵吸空。所述第三溢流阀228与二位二通液控换向阀229形成单向流动，是将双向变量泵吸油侧多余的油液排回油箱。当螺旋钻头210由汽油机带动高速旋转时，双向变量泵由钻头带动正向旋转，液压油经由左侧油路被注入液压缸225无杆腔内，此时，液压缸225的进油大于排油，产生了压力差，推动活塞向外运动，钻头在活塞的带动下稳定向下钻进进行挖穴作业。螺旋钻头210反向旋转时，带动双向变量泵反转，此时供油方向被改变，液压油通过右侧油路，被注入液压缸225的有杆腔中，双作用缸的排油量大于进油量，将活塞向内推回，带动钻头回升。

所述液压缸225与双向变量泵形成流体主回路，产生压力，控制升降。通过所述第一溢流阀226、第二溢流阀227、第三溢流阀228，增强液压回路流动稳定性，再通过辅助泵234，实现回路补油。可以使液压装置快速稳定的控制钻头的方向和移动。

为了防止泵吸空和使液压缸225运动平稳，液压油路中还设置了第一溢流阀226和第二溢流阀2267，

在本发明一实施例中，如图6和图7，所述量肥机构320包括：容器321、上导套322、下导套323、上舌板324、下舌板325、第二连接件326，所述容器321上下两端均开口；上导套322固定在所述容器321上端的储肥口328；下导套323固定在所述容器321下端的排肥口329；上舌板324可滑动地设置在所述上导套322中，其上有第一开口和第一遮挡部；下舌板325可滑动地设置在所述下导套323中，其上有第二开口和第二遮挡部；第二连接件326两端分别与所述上舌板324和下舌板325固定连接；当所述第一开口与所述容器321的储肥口328相通时，所述第二遮挡部挡住所述述容器321的排肥口329，当所述第一遮挡部挡住所述容器321的储肥口328时，所述第二开口与所述述容器321的排肥口329相通，保证每次的施肥量等于容器321的体积，使施肥顺利进行。

进一步地，所述量肥机构320还包括：弹簧327和伸缩驱动组件，所述弹簧327的一端与所述容器321相连，另一端与所述第二连接件326相连。伸缩驱动组件施加推力将第二连接件326推向容器321，此时弹簧327被压缩，当伸缩驱动组件断开推力后，弹簧327将其推回原位，所述容器321与肥料箱310相连通，与施肥管330断开，肥料箱310中的肥料流入容器321中，用于下一次施肥。

进一步地，所述缩驱动组件包括楔形块331、拨动件332、第四连接件333，所述楔形块331固定在所述第二连接件326上，所述第四连接件333固定在所述第三连接件235上，所述拨动件332安装在所述第四连接件333上，楔形块331和拨动件332相配合，拨动件332跟随第三连接件235实现升降运动，在上升过程中，拨动件332和楔形块331接触时，在拨动件332继续上移的运动中，楔形块331受到推力，带动第二连接件326压缩弹簧327，储肥口328开始逐渐关闭，排肥口329开始逐渐打开，将容器321内的肥料排出到施肥管330；在下降过程中，在拨动件332下移的运动中，楔形块331受到推力逐渐减小，压缩的弹簧327开始逐渐恢复，储肥口328开始逐渐打开，排肥口329开始逐渐关闭，肥料逐渐进入容器321内。

为了减少楔形块331和拨动件332接触造成的磨损，可以在拨动件332上安装滚轮。

需要说明的是，上面的上升过程和下降过程中，楔形块331和拨动件332一直相接触，当然拨动件332在上升到最顶端后也可以越过楔形块331，此时的拨动件332则需要枢接在所述第四连接件333上且需要一个限位件限制拨动件332的转动范围，以使得拨动件332和楔形块331接触时，能提供给拨动件332一个支撑力，在越过楔形块331后，当拨动件332要跟随第四连接件333下降时，又由于枢接，可以转动绕回到楔形块331下面。

在本发明一实施例中，如图8和图9所示，所述覆土装置400包括可升缩的集土箱410、第一连接件420、第二连杆430，所述第一连接件420转动连接在所述螺旋钻头210的后端，使集土箱410和螺旋钻头210产生同步位移，所述第二连杆430的一端与所述第一连接件420铰接，另一端与所述集土箱410内壁铰接，所述集土箱410套装在所述螺旋钻头210外。在螺旋钻头210在花键轴223的带动下下降，第一连接件420随同钻轴向下运动，通过铰链带动推第二连杆430向下运动，同时带动集土箱410向外滑动，使集土箱410呈水平张开，挖穴抛出的土壤(黑色实心圆圈表示)在集土箱410内不断被收集。挖穴结束后，钻头的螺旋叶片214带土上升，并在钻头离开土面以后量肥机构320进行排肥(白色空心圆圈表示施肥颗粒)。第一连接件420跟随螺旋钻头210上升，迫使第二连杆430拉动集土箱410向穴内推土，集土箱410能随着螺旋钻头210的运动而水平张开合拢，施肥结束后能将收集的土壤推回挖好的穴中。

作业时，由驾驶员行驶本深施肥机至指定作业点，汽油机启动，通过减速箱降低输出转速，并通过减速箱内的锥齿轮传动将拖拉机输出轴的横向传动变为纵向传动，当第一锥齿轮2223与第一锥齿轮2223啮合，花键轴223高速旋转，带动液压泵224工作，使液压缸225收缩推动螺旋钻头210下降，集土箱410随螺旋钻头210下降逐渐张开以收集抛出的土壤。当挖到设定的深度时，转动驱动件2228，将第二锥齿轮2224与第一锥齿轮2223相啮合切换到第三锥齿轮2225和第一锥齿轮2223相啮合(即换档)，螺旋钻头210反转，液压泵224也反转，使液压缸225反向推出并上拉螺旋钻头210。当螺旋钻头210被提到预定高度的同时，排肥口329打开，储肥口328同时关闭，肥料顺着排肥管流入挖好的穴中。施肥动作完成后，螺旋钻头210继续上升，容器321被弹簧327拉回，此时排肥口329关闭，储肥口328开启，为下一次施肥做准备。随着螺旋钻头210上升，带动集土箱410逐渐闭合并将抬升的土壤全部推入穴中。当螺旋钻头210继续升至最高点时，驱动件2228旋转，使锥齿轮啮合脱开，钻头停止旋转上升。随后驾驶员行驶小车至下一施肥点，车尾的压土装置会将疏松的土壤压实，挖穴施肥覆土过程至此结束。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。