一种基于精准施肥作业方式的固态粪肥撒施机的制作方法

1.本发明涉及农业机械技术领域，具体涉及一种基于精准施肥作业方式的固态粪肥撒施机，用于对固体粪肥进行还田作业。


背景技术：

2.近年来中国养殖业发展迅速，目前正处于一个由农户散养向规模化、现代化、集约化和标准化养殖转变的发展趋势，因而产生一定量度集中的有规模的畜禽粪尿。目前的农牧业粪肥全量还田普遍，堆沤方式无害化处理程度低，存在还田效果不理想和环境污染等风险。针对还田粗放、利用有效率低、技术装备适应性差和自动化程度低等问题，利用固态粪肥精准施用智控系统对肥料的类型、施肥的时间、施肥量和施肥深度及位置做出的识别信息，研制相应的牵引式旋施和条施装备，实现多场景适应的固态粪肥精准均衡施用与耕地土壤培肥。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中存在的还田粗放、利用有效率低、技术装备适应性差和自动化程度低等问题，本发明提供了一种基于精准施肥作业方式的固态粪肥撒施机，利用固态粪肥精准施用智控系统对肥料的类型、施肥的时间、施肥量和施肥深度及位置做出的识别信息，实现多场景适应的固态粪肥精准均衡施用与耕地土壤培肥。
4.所采用的技术方案如下：
5.一种基于精准施肥作业方式的固态粪肥撒施机，包括移动式车底盘和设置于所述移动式车底盘上的储肥箱、动力传输系统和控制系统，所述储肥箱的底部设有肥料输送装置，所述动力传输系统设置于所述移动式车底盘的一端，位于所述移动式车底盘另一端的所述储肥箱端部设有出肥口，所述储肥箱的出肥口处设有与所述动力传输系统连接的撒施装置，用以控制所述撒施装置的撒施范围或施肥量，所述撒施机上还设有与所述控制系统连接的北斗导航系统，用于对所述撒施机的施肥作业开展路径规划和地块边界识别，并回传到控制系统，控制各执行机构运行。
6.优选地，所述撒施装置包括呈竖直设置的至少四根螺旋抛送器和呈水平设置的驱动轴，所述驱动轴沿着所述肥料输送装置的出料端宽度方向设置，其通过成对设置的圆锥齿轮i与所述动力传输系统的万向轴形成驱动连接；所述驱动轴上间隔分布有成对设置的圆锥齿轮ii，所述螺旋抛送器的下端与所述驱动轴间通过对应的所述圆锥齿轮ii形成驱动连接，相邻两所述螺旋抛送器的旋向相反。
7.进一步地，所述螺旋抛送器包括立式旋转轴及呈断续螺旋式分布于所述立式旋转轴上的多个扇形螺旋叶片，相邻所述立式旋转轴上的螺旋叶片采用左旋和右旋对称布置。
8.进一步地，所述立式旋转轴上设有呈一倾角设置的叶片座板，各所述螺旋叶片通过紧固连接件固定于所述叶片座板上，各所述螺旋叶片的边缘处成型有若干个破碎刀齿。
9.更进一步地，所述撒施装置的上方设有保护罩，所述保护罩的一端与所述撒施装
置间形成铰接，其另一端延伸至所述撒施装置的后方，所述保护罩的侧面还安装有与所述控制系统连接的液压缸i，所述液压缸i的下端与所述撒施装置或移动式车底盘铰接；所述液压缸i动作时，带动所述保护罩沿着其一端的铰接轴旋转，用以调节所述撒施装置的抛撒范围。
10.或优选地，所述撒施装置为垂直于所述肥料输送装置设置的皮带输送设备，所述皮带输送设备的驱动端与所述动力传输系统形成直接驱动连接，所述皮带输送设备的出料端下方前侧设有犁体，其下方后侧设有覆土器，所述肥料输送装置将肥料输送至所述皮带输送设备上，肥料再经所述皮带输送设备输送至所述犁体开出的沟槽中，并通过所述覆土器将沟槽覆盖。
11.进一步地，所述皮带输送设备与所述肥料输送装置之间设有闸门，所述闸门的上端两侧分别安装一液压缸ii，所述液压缸ii与所述控制系统连接；所述储肥箱的后端下部两侧处分别设有竖直滑槽，所述闸门的下部插接于所述滑槽中，所述液压缸ii固定于所述储肥箱上；所述液压缸ii动作时，驱动所述闸门上下移动，用以调节所述闸门的开度。
12.进一步地，所述犁体上还设有控制其开沟深度的液压缸iii，所述液压缸iii与所述控制系统连接。
13.更进一步地，所述撒施机上还设有用于检测所述保护罩位置的位置传感器i、用于检测所述犁体入土深度的位置传感器iii、用于检测所述闸门开度的位置传感器ii以及用于检测撒施机上导向轮运行方向的角度传感器，所述肥料输送装置上还设有用于检测其马达运行速度的速度传感器，所述的位置传感器i、位置传感器ii、位置传感器iii、速度传感器及角度传感器分别与所述控制系统连接，所述控制系统根据所述北斗导航系统匹配的运行参数以及所采集到的各传感器参数，对相对应的执行机构做出调整。
14.本发明技术方案具有如下优点：
15.a、本发明提供的固态粪肥撒施机在储肥箱的后端出肥口位置设置了撒施装置，同时还设置了与控制系统连接的北斗导航系统，通过北斗导航系统对地块进行路径规划和边界识别，控制系统根据在北斗导航系统中所设定的运行参数控制相关执行机构进行调节，实现装备作业状态的实时监控与调控，从而能实现粪肥的精准施用，适宜堆肥、沼渣、商品有机肥等固态粪肥的施肥，能够适应市场需求促进产业化发展。
16.b.本发明通过建立两种撒施装置，分别通过位于出肥口处的至少四根并列竖直设置的螺旋抛送器，相邻螺旋抛送器间呈现左旋和右旋对称设置，且带有破碎刀齿的螺旋叶片既能提高粪肥破碎效果和抛撒均匀性，又能实现粪肥精准施用；具备路径规划、地块边界识别的北斗导航系统，实现装备作业状态的实时监测与调控。
17.c.本发明能够对固态粪肥进行表面旋施还田和犁式深施，通过控制系统控制相对应液压缸动作，控制保护罩或闸门开度，有效控制施肥范围或施肥量。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明提供的旋施功能结构示意总图；
20.图2为本发明提供的条施功能结构示意总图；
21.图3为图1中撒施装置为四根螺旋抛送器组成的结构示意图；
22.图4为图3中的螺旋抛送器结构示意图；
23.图5为图3中的四根螺旋抛送器与动力传输系统驱动结构简图；
24.图6为图2中撒施装置为条施结构的示意图；
25.图7为本发明所提供的整个智控系统的示意图。
26.图中所提供的标识符号说明如下：
27.1-移动式车底盘
28.2-储肥箱
29.21-滑槽
30.3-动力传输系统
31.31-万向轴
32.4-肥料输送装置；
33.5-撒施装置
34.51-螺旋抛送器
35.511-立式旋转轴，512-螺旋叶片，513-叶片座板
36.52-驱动轴，53-圆锥齿轮i，54-圆锥齿轮ii，55-壳体
37.6-保护罩；7-液压缸i；8-犁体；9-覆土器；10-闸门
38.20-液压缸ii；30-液压缸iii；40-液压传动联接阀组
39.a-破碎刀齿。
具体实施方式
40.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.如图1所示，本发明提供了一种基于精准施肥作业方式的固态粪肥撒施机，包括移动式车底盘1和设置于移动式车底盘1上的储肥箱2、动力传输系统3、控制系统和动力主机驾驶舱(图中未示出)等，储肥箱2的底部设有肥料输送装置4，优选刮板输送设备，动力传输系统3设置于移动式车底盘1的一端，位于移动式车底盘1另一端的储肥箱2端部设有出肥口，储肥箱2的出肥口处设有与动力传输系统3连接的撒施装置5，用以控制撒施装置5的撒施范围或施肥量，撒施机上还设有与控制系统连接的北斗导航系统，用于对撒施机的施肥作业开展路径规划和地块边界识别，这里的控制系统和北斗导航系统设置在动力主机驾驶舱内，供使用人进行作业参数设定、作业监控和管理等工作。
42.本发明中的撒施装置5可以为多轴旋施装置或犁式条施装置两种，与储肥箱出料端相连，分别如图1和图2所示。
43.若采用多轴旋施装置时，如图3所示，撒施装置5包括壳体55、呈竖直设置的至少四根螺旋抛送器51和呈水平设置的驱动轴52，驱动轴52沿着肥料输送装置4的出料端宽度方向设置，如图4所示，每根螺旋抛送器51包括立式旋转轴511及呈断续螺旋式分布于立式旋转轴511上的多个扇形螺旋叶片512，相邻立式旋转轴511上的螺旋叶片512采用左旋和右旋
对称布置。当然了，为了更便于对螺旋叶片512进行维护更换，本发明在立式旋转轴511上设有呈一定倾角和螺距设置的叶片座板513，各螺旋叶片512通过螺栓固定于叶片座板513上，各螺旋叶片512形成独立的扇形结构，在螺旋叶片的边缘处成型有若干个破碎刀齿a，这里的破碎刀齿a为双刃刀具结构，可以对出肥口处的固态物料进一步破碎，并将肥料旋撒到后方。
44.具体的驱动结构如图5所示，驱动轴52通过成对设置的圆锥齿轮i53与动力传输系统3的万向轴31形成驱动连接，驱动轴52上间隔分布有成对设置的圆锥齿轮ii54，螺旋抛送器51的下端与驱动轴52间通过对应的圆锥齿轮ii54形成驱动连接，相邻两螺旋抛送器51的旋向相反，对固态粪肥起到挤压切割和分散抛撒作用。
45.为了更好地控制撒肥范围和撒肥量，本发明还在撒施装置5的壳体55上方设有保护罩6，如图3所示，保护罩6的一端与撒施装置5间通过铰接轴形成铰接，其另一端延伸至撒施装置5的后方，保护罩6的侧面还安装有与控制系统连接的液压缸i7，液压缸i7的下端与撒施装置5或移动式车底盘1铰接；液压缸i7动作时，带动保护罩6沿着其一端的铰接轴上下旋转，用以调节撒施装置5的抛撒范围，当然可以对局部施肥量做出控制。
46.若采用犁式条施装置时，如图2和图6所示，撒施装置5为垂直于肥料输送装置4设置的皮带输送设备，皮带输送设备的驱动端与动力传输系统3形成直接驱动连接，皮带输送设备的出料端下方前侧设有犁体8，其下方后侧设有覆土器9，肥料输送装置4将肥料输送至皮带输送设备上，肥料再经皮带输送设备输送至犁体8开出的沟槽中，并通过覆土器9将沟槽覆盖。实现边开沟、边施肥覆土的效果。
47.为了进一步方便对施肥量做出调控，皮带输送设备与肥料输送装置4之间设有闸门10，闸门10的上端两侧分别安装一液压缸ii20，液压缸ii20与控制系统连接；储肥箱2的后端下部两侧处分别设有竖直滑槽21，闸门10的下部插接于滑槽21中，液压缸ii20固定于储肥箱2上；液压缸ii20动作时，驱动闸门10上下移动，用以调节闸门10的开度。
48.本发明还在犁体8上设有控制其开沟深度的液压缸iii30，液压缸iii30与所述控制系统连接，可以通过控制系统自动调节施肥深度。上述的各液压缸都集成在液压传动联接阀组40上。
49.另外，为了实现更精准施肥，撒施机上还设有用于检测保护罩6位置的位置传感器i、用于检测犁体8入土深度的位置传感器iii、用于检测闸门10开度的位置传感器ii以及用于检测撒施机上导向轮运行方向的角度传感器，肥料输送装置4上还设有用于检测其马达运行速度的速度传感器，位置传感器i、位置传感器ii、位置传感器iii、速度传感器及角度传感器分别与控制系统连接，控制系统根据北斗导航系统匹配的运行参数以及所采集到的各传感器参数，对相对应的执行机构做出调整。
50.本发明能够对固态粪肥进行犁式深施和表面旋施还田，具备路径规划、地块边界识别的北斗导航系统，实现装备作业状态的实时监测与调控，既能提高粪肥破碎效果和抛撒均匀性又能实现粪肥精准施用；适宜堆肥、沼渣、商品有机肥等固态粪肥的旋施与条施，能够适应市场需求促进产业化发展。
51.依据图7北斗导航系统信息，控制系统把作业位置及作业路径规划信号传递给电液控制阀及显示屏，并对控制阀发出指令，牵引主机依据控制器规划好的路径启动作业，肥料输送装置4在刮板输送马达的驱动下开始向出肥口端输送肥料，同时旋施装置或条施装
置配合执行施肥。旋施装置由牵引主机提供动力，通过万向轴把动力均匀分配给四根立式螺旋轴，螺旋轴旋转作用使肥料抛撒出去，完成农田表面旋撒施肥的过程，保护罩在撒施过程既可以约束抛撒范围，也有安全保护作用。若选择条施方式，则依据系统对田地施肥量的推荐值，控制出料闸门的液压缸按系统数据库匹配的参数运行动作完成出料闸门的开度大小控制。万向轴则直接驱动皮带输送设备，把肥料送到犁体开出的沟槽里，通过后面的覆土器把犁体开沟时分开的土聚拢并覆盖在施入垄沟的肥料上，完成条施过程。犁体开沟的深度由犁体入土液压缸iii控制，各检测传感器可实时把数据传回控制系统，并与控制系统内的数据专家进行比对，控制系统及时修订存在的偏差。本发明中的条施装置和旋施装置是同一主体下的两个不同的功能配置，各自独立完成作业。
52.本发明将多个螺旋叶片按一定螺距均匀的安装在一条螺旋线上，其中螺旋叶片可通过螺栓连接在叶片座板上，这种结构形式对有机肥的破碎能力明显增强，适应不同湿度不同性状的物料，抛撒均匀性高，螺旋叶片容易更换，螺旋叶片需要具有较好的耐磨性和耐腐蚀性能，因此，选用65mn为加工螺旋叶片的材料。
53.本发明中，多轴旋施装置的传动机构采用圆锥齿轮传动型式，拖拉机的后动力输出通过万向轴，然后经由一对圆锥齿轮i将动力传递至驱动轴中间位置，四根抛撒螺旋下方通过在同一驱动轴上的四对圆锥齿轮ii等速比传递动力，它具有结构紧凑、传动稳定、噪声和震动小、成本相对较低等优点
54.本发明所采用的犁体优选锄铲式开沟结构，它依靠自重、附加重量和牵引主机的牵引力，有自行入土趋势，直至与土壤阻力相平衡时为止，工作时将部分土壤升起，使底层土壤翻到上层，对前端及两边土壤有挤压作用，开沟后形成垄和沟。覆土器采用板式覆土结构，与地面的夹角和覆土板的长度均可以调节，能适应多种复杂工况，适合对锄铲式犁体开沟的覆盖，条施覆盖后可使肥料异味不扩散，也防止肥料养分流失，实现环境安全和智能化高效利用。
55.本发明未述及之处均适用于现有技术。
56.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

技术特征：
1.一种基于精准施肥作业方式的固态粪肥撒施机，包括移动式车底盘(1)和设置于所述移动式车底盘(1)上的储肥箱(2)、动力传输系统(3)和控制系统，所述储肥箱(2)的底部设有肥料输送装置(4)，所述动力传输系统(3)设置于所述移动式车底盘(1)的一端，位于所述移动式车底盘(1)另一端的所述储肥箱(2)端部设有出肥口，其特征在于，所述储肥箱(2)的出肥口处设有与所述动力传输系统(3)连接的撒施装置(5)，用以控制所述撒施装置(5)的撒施范围或施肥量，所述撒施机上还设有与所述控制系统连接的北斗导航系统，用于对所述撒施机的施肥作业开展路径规划和地块边界识别。2.根据权利要求1所述的基于精准施肥作业方式的固态粪肥撒施机，其特征在于，所述撒施装置(5)包括呈竖直设置的至少四根螺旋抛送器(51)和呈水平设置的驱动轴(52)，所述驱动轴(52)沿着所述肥料输送装置(4)的出料端宽度方向设置，其通过成对设置的圆锥齿轮i(53)与所述动力传输系统(3)的万向轴(31)形成驱动连接；所述驱动轴(52)上间隔分布有成对设置的圆锥齿轮ii(54)，所述螺旋抛送器(51)的下端与所述驱动轴(52)间通过对应的所述圆锥齿轮ii(54)形成驱动连接，相邻两所述螺旋抛送器(51)的旋向相反。3.根据权利要求2所述的基于精准施肥作业方式的固态粪肥撒施机，其特征在于，所述螺旋抛送器(51)包括立式旋转轴(511)及呈断续螺旋式分布于所述立式旋转轴(511)上的多个扇形螺旋叶片(512)，相邻所述立式旋转轴(511)上的螺旋叶片(512)采用左旋和右旋对称布置。4.根据权利要求3所述的基于精准施肥作业方式的固态粪肥撒施机，其特征在于，所述立式旋转轴(511)上设有呈一倾角设置的叶片座板(513)，各所述螺旋叶片(512)通过紧固连接件固定于所述叶片座板(513)上，各所述螺旋叶片(512)的边缘处成型有若干个破碎刀齿(a)。5.根据权利要求4所述的基于精准施肥作业方式的固态粪肥撒施机，其特征在于，所述撒施装置(5)的上方设有保护罩(6)，所述保护罩(6)的一端与所述撒施装置(5)间形成铰接，其另一端延伸至所述撒施装置(5)的后方，所述保护罩(6)的侧面还安装有与所述控制系统连接的液压缸i(7)，所述液压缸i(7)的下端与所述撒施装置(5)或移动式车底盘(1)铰接；所述液压缸i(7)动作时，带动所述保护罩(6)沿着其一端的铰接轴旋转，用以调节所述撒施装置(5)的抛撒范围。6.根据权利要求1所述的基于精准施肥作业方式的固态粪肥撒施机，其特征在于，所述撒施装置(5)为垂直于所述肥料输送装置(4)设置的皮带输送设备，所述皮带输送设备的驱动端与所述动力传输系统(3)形成直接驱动连接，所述皮带输送设备的出料端下方前侧设有犁体(8)，其下方后侧设有覆土器(9)，所述肥料输送装置(4)将肥料输送至所述皮带输送设备上，肥料再经所述皮带输送设备输送至所述犁体(8)开出的沟槽中，并通过所述覆土器(9)将沟槽覆盖。7.根据权利要求6所述的基于精准施肥作业方式的固态粪肥撒施机，其特征在于，所述皮带输送设备与所述肥料输送装置(4)之间设有闸门(10)，所述闸门(10)的上端两侧分别安装一液压缸ii(20)，所述液压缸ii(20)与所述控制系统连接；所述储肥箱(2)的后端下部两侧处分别设有竖直滑槽(21)，所述闸门(10)的下部插接于所述滑槽(21)中，所述液压缸ii(20)固定于所述储肥箱(2)上；所述液压缸ii(20)动作时，驱动所述闸门(10)上下移动，用以调节所述闸门(10)的开度。
8.根据权利要求7所述的基于精准施肥作业方式的固态粪肥撒施机，其特征在于，所述犁体(8)上还设有控制其开沟深度的液压缸iii(30)，所述液压缸iii(30)与所述控制系统连接。9.根据权利要求1-8任一项所述的基于精准施肥作业方式的固态粪肥撒施机，其特征在于，所述撒施机上还设有用于检测所述保护罩(6)位置的位置传感器i、用于检测所述犁体(8)入土深度的位置传感器iii、用于检测所述闸门(10)开度的位置传感器ii以及用于检测撒施机上导向轮运行方向的角度传感器，所述肥料输送装置(4)上还设有用于检测其马达运行速度的速度传感器，所述的位置传感器i、位置传感器ii、位置传感器iii、速度传感器及角度传感器分别与所述控制系统连接，所述控制系统根据所述北斗导航系统匹配的运行参数以及所采集到的各传感器参数，对相对应的执行机构做出调整。

技术总结
本发明公开了一种基于精准施肥作业方式的固态粪肥撒施机，包括移动式车底盘和储肥箱、动力传输系统和控制系统，储肥箱的底部设有肥料输送装置，动力传输系统设置于移动式车底盘的一端，位于移动式车底盘另一端的储肥箱端部设有出肥口，储肥箱的出肥口处设有与动力传输系统连接的撒施装置，用以控制撒施装置的撒施范围或施肥量，撒施机上还设有与控制系统连接的北斗导航系统，用于对撒施机的施肥作业开展路径规划和地块边界识别。本发明通过北斗导航系统对地块进行路径规划和边界识别，控制系统根据在北斗导航系统中所设定的运行参数控制相关执行机构进行调节，实现装备作业状态的实时监控与调控，从而能实现粪肥的精准施用。用。用。


技术研发人员：赵明杰 李辉 边远 丁旻 张嘉昊
受保护的技术使用者：中机华丰（北京）科技有限公司
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/10/7