专利名称：开口转速双调节精确变量播种施肥机的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种农业机械技术领域的设备，特别涉及一种开口转速双调节精确变量播种施肥机。
背景技术：
化肥作为农业生产的一项革命，大大提高了农产品的产量，但是另一方面化肥的过量使用也会改变土壤结构，甚至对环境造成破坏。在同一地块中有的地方土壤养分高，有的地方土壤养分低，如果整个地块按照同一数量施肥就会造成有些地方施肥不足，有些地方施肥过量。过量使用的化肥一部分会被溶解渗入地下水，造成环境污染。随着人们环保意识的加强，对生产可的持续发展要求越来越高，因而提出了变量施肥的要求根据土壤营养情况、施肥器行进速度，根据施肥作业处方自动实时调整施肥量。国外的变量施肥几乎无一例外都是通过旋转圆盘实现均匀施肥，通过改变圆盘的转速实现变量施肥，通常情况下化肥的播撒范围为10-30米，适用于大地块作业，而且成本较高。而我国人口众多，以及现行的农业政策使得我国耕地单块面积小，国外的变量施肥机构不适合中国国情。我国目前状况是采用拖拉机可完成所有田间作业，而且拖拉机在我国拥有量大，因此变量施肥机械的研制开发应以能够与我国拖拉机配套使用的变量施肥机为重点。
经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利“精准变量施肥机”，申请号02149019，该专利公开了一种变量施肥机施肥机架装有液压马达，液压马达通过中间传动轴将动力传送到排肥轮。液压马达通过供油管、回油管和拖拉机液压连接。通过驾驶室内的操作手柄供油和停止供油，液压马达的转速控制通过调整节流阀开度实现。该施肥机存在以下不足(1)采用液压马达作为驱动元件，要求配套拖拉机必须提供容量较大液压驱动系统，而对一般中小型拖拉机，则需另外设计一套配套液压系统，限制了施肥机与拖拉机的配套能力，使其只能与部分拖拉机配套使用；(2)施肥量调节仅通过液压马达驱动施肥器的旋转速度调节，使得施肥量调节精度和变化范围小。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述不足，提供一种开口转速双调节精确变量播种施肥机。使其可与满足功率要求的任何拖拉机配套使用，无需对拖拉机做任何改动，同时通过施肥器开口和转速共同调节，来提高施肥量的变化范围和精度。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括机械传动部分和电气信息控制部分。
机械传动部分包括三点悬挂、方型输入转轴、万向节、输入转轴、发电机模块、转动轴、齿轮减速机构、施肥器模块、旋耕机模块、播种器模块以及机架、蓄电瓶。三点悬挂一端可通过销轴与外部拖拉机相连，另一端通过销轴与机架连接。方型输入转轴插入万向节相应方型槽中，将主动由外部拖拉机传入。万向节另一端与输入转轴通过销连接。输入转轴与发电机模块通过一个齿轮减速机构相连，输入转轴与转动轴之间通过锥齿轮联接，实现转动方向的垂直变换。转动轴与旋耕机模块通过齿轮减速机构相联接。旋耕机模块由旋耕转轴、旋耕转轮、旋耕刀片，旋耕转轴通过齿轮减速机构与转动轴相连，旋耕转轮焊接固定在旋耕转轴上，旋耕转轮上用螺母安装有若干旋耕刀片。施肥器模块与播种器模块结构相同，由储料仓、若干排料器、转动电机、齿轮减速机构、开口电机、滚珠丝杠、联接器、排料转轴以及排料器固定板、测速转盘组成。排料器位于储料仓下部，通过螺母与储料仓固联接。排料器通过螺母安装在排料器固定板上，排料器固定板通过焊接方式与机架固定在一起。排料器由排料漏斗、排料外槽轮以及用于固定的挡板、销钉组成。排料漏斗位于排料外槽轮上方、底部套在排料外槽轮外面。排料外槽轮内径轴向有滑槽，排料转轴相应位置有径向凸起，排料外槽轮套在排料转轴上，通过挡板、销钉与排料转轴固定在一起。施肥器模块、播种器模块的所有排料器分别通过排料转轴联在一起。转动电机安装在机架上，经齿轮减速后与排料转轴相联，开口电机为步进电机，安装在排料器固定板上，经滚珠丝杠、联接器与排料转轴相联。转动电机控制排料器的转速，开口电机控制排料器的开口。排料转轴的另一端装有测速转盘。施肥器模块、旋耕机模块、播种机模块通过机架联接在一起。蓄电瓶与发电机模块配合使用，发电机模块电源输出与蓄电瓶模块电源经导线联接，二者配合使用为转动电机，开口电机以及施肥机播种控制器提供动力。
电气信息部分包括GPS接收机、处方生成机、无线通讯模块、施肥播种机控制器。GPS接收机、无线通讯模块，施肥播种机控制器与处方生成机通过导线与电缆联接，进行信息传递。GPS接收机安装在拖拉机司机室顶部，接处作业电出的地理位置信息，并送到处方生成机。处方生成机为AgGPS170工控机，装在拖拉机司机室内，施肥播种处方有三种方式生成①通过GPRS无线网络从远程服务中心下载；②由预先写在工控机CF卡中的处方读出；③由农业工作人员在现场手动调整生成。各作业点位置信息通过GPS接收机获得。无线通讯模块为TC45模块，通过GPRS无线网络与远程服务中心进行处方下载及信息传递。无线施肥处方通过RS232串口由处方生成机下传施肥控制器，施肥控制器将处方信息转化为转动电机开口电机的动作量。
本发明为施肥、旋耕、播种一体机，增加了旋耕机模块和播种器模块，施肥器模块和播种器模块采用电动技术驱动，增加了无线通讯模块，采用无线通讯技术进行处方下载。本发明为一种模块化结构，只需拖拉机的一个转动输出即可工作，不需对拖拉机作任何改动，配套拖拉机适应性强，只要满足功率要求即可；施肥器模块、播种机模块、旋耕机模块为三个功能相互独立的模块，不同组合可有多种组合方式旋耕机模块+施肥器模块，旋耕机模块+播种机模块，旋耕机模块+施肥器模块+播种机模块，方便用户选择；通过转动电机控制施肥器、播种转速，开口步进电机控制施肥器、播种开口，采用转速和开口组合协调控制方法可大大提高施肥播种调节范围和精度。
图1本发明结构侧视图；图2与本发明结构俯视图；图3本发明施肥器模块及播种器模块结构示意图；图4本发明排料外槽轮与排料转轴连接示意图；图5本发明电气信息控制部分结构框图。
图中，方型输入转轴1、三点悬挂2、发电机模块3、齿轮减速机构4、施肥器模块5、旋耕机模块6、播种器模块7、储料仓8、若干排料器9、转动电机10、机架11、蓄电瓶模块12、开口电机13、滚珠丝杠14、联接器15、排料转轴16、旋耕转轮17、旋耕刀片18、旋耕转轴19、齿轮减速机构20、转动轴21、输入转轴22、万向节23、排料器固定板24、25、测速转盘26、排料漏斗27、排料外槽轮28、挡板29、销钉30、施肥播种机控制器31、GPS接收机32、处方生成机33、无线通讯模块34、齿轮减速机构35。
具体实施例方式
如图1、图2所示，本发明包括方型输入转轴1、三点悬挂2、发电机模块3、齿轮减速机构4、施肥器模块5、旋耕机模块6、播种器模块7、机架11、蓄电瓶模块12、齿轮减速机构20、转动轴21、输入转轴22、万向节23、施肥播种机控制器31、GPS接收机32、处方生成机33、无线通讯模块34。其中，方型输入转轴1、三点悬挂2、发电机模块3、齿轮减速机构4、施肥器模块5、旋耕机模块6、播种器模块7、机架11、蓄电瓶模块12、齿轮减速机构20、转动轴21、输入转轴22、万向节23组成机械传动部分，施肥播种机控制器31、GPS接收机32、处方生成机33、无线通讯模块34构成电气信息控制部分。
三点悬挂2一端通过销轴与外部拖拉机相连，另一端通过销轴与机架11连接。方型输入转轴1插入万向节23相应方型槽中，将转动由外部拖拉机传入。万向节23另一端与输入转轴22通过销连接。输入转轴22与发电机模块3通过一个齿轮减速机构4相连，输入转轴22与转动轴21之间通过锥齿轮联接，实现转动方向的垂直变换。转动轴21与旋耕机模块通过齿轮减速机构20相联接。旋耕机模块6通过齿轮减速机构20与转动轴21相连，施肥器模块5、旋耕机模块6、播种器模块7通过机架11联接在一起。发电机模块3电源输出与蓄电瓶模块12电源经导线联接。GPS接收机32接收作业点处的地理位置信息，并送到处方生成机33，无线通讯模块34通过GPRS无线网络从远程服务中心进行处方下载及信息传递，施肥播种处方通过RS232串口由处方生成机33下传施肥播种机控制器31，施肥播种机控制器31将处方信息转化为施肥器模块5与播种器模块7的动作量。
旋耕机模块6由旋耕转轮17、旋耕刀片18、旋耕转轴19组成，旋耕转轴19通过齿轮减速机构20与转动轴21相连，旋耕转轮17焊接固定在旋耕转轴19上，旋耕转轮17上用螺母设有若干旋耕刀片18。经齿轮减速机构20、转动轴21、输入转轴22、万向节23和方向输入转轴1，旋耕转轮可由外部拖拉机带动转动。
如图3所示，施肥器模块5与播种器模块7结构相同，均由储料仓8、若干排料器9、转动电机10、开口电机13、滚珠丝杠14、联接器15、排料转轴16以及排料器固定板24、25、测速转盘26、齿轮减速机构35组成。排料器9位于储料仓8下部，通过螺母与储料仓8固定联接。排料器9通过螺母设置在排料器固定板24、25上，排料器固定板24、25通过焊接方式与机架11固定在一起。施肥器模块5与播种器模块7中的所有排料器9分别通过排料转轴16联在一起。转动电机10设置在机架11上，经齿轮减速机构35后与排料转轴16相联，带动排料转轴16转动。开口电机13为步进电机，设置在排料器固定板24、25上，经滚珠丝杠14、联接器15与排料转轴16相联。转动电机10控制排料器9的转速，开口电机13控制排料器9的开口。排料转轴16的另一端设有测速转盘26，可用于检测转动速度与行进距离。
如图4所示，排料器9由排料漏斗27、排料外槽轮28以及用于固定的挡板29、销钉30组成。排料漏斗27位于排料外槽轮28上方、底部套在排料外槽轮28外面。排料外槽轮28内径轴向有滑槽，排料转轴28相应位置有径向凸起，排料外槽轮28套在排料转轴16上，通过挡板29、销钉30与排料转轴16固定在一起。
发电机模块3与蓄电瓶模块12配合使用，为转动电机10、开口电机13以及施肥机播种控制器31提供动力。
如图5所示，GPS接收机32、无线通讯模块34、施肥播种机控制器31与处方生成机33通过导线与电缆联接，进行信息传递。处方生成机33为AgGPS170工控机，设在配套拖拉机司机室内，施肥播种处方有三种方式生成①通过GPRS无线网络从远程服务中心下载；②由预先写在工控机CF卡中的处方读出；③由农业工作人员在现场手动调整生成。无线通讯模块34为TC45模块。
电气信息部分中的施肥播种控制器31与机械传动部分中的转动电机10、开口电机13通过电缆连接，实现电气信息部分对机械传动部分的控制与信息采集。
通过转动电机10的转速和开口电机13的开口量协调作用实现变量施肥及播种。转动电机10的转速通过测速转盘26检测获得，而开口电机13为步进电机，其开口量由施肥播种机控制器31所发脉冲控制。施肥器模块5的储料仓8内储放的为肥料，播种器模块7的储料仓8内储放的为种子，储料仓8内的肥料和种子经排料漏斗27引导至排料外槽轮28，在排料外槽轮28的转动拨动下实现排肥和排种。排料外槽轮28转动越快，排肥和排种越快。同时开口越大，排肥和排种也越快。旋耕转轮17在旋耕转轴19带动下，通过旋耕刀片18进行旋耕，同时实现施肥播种机前进。本发明为施肥、播种一体机，作业时首先由施肥器模块5的排料器9进行变量施肥，肥料经过旋耕转轮17及旋耕刀片18旋入泥土，然后由播种器模块7的排料器14实现变量播种。
权利要求
1.一种开口转速双调节精确变量播种施肥机，包括方型输入转轴(1)、三点悬挂(2)、发电机模块(3)、齿轮减速机构(4)、施肥器模块(5)、机架(11)、蓄电瓶模块(12)、齿轮减速机构(20)、转动轴(21)、输入转轴(22)、万向节(23)、施肥播种机控制器(31)、GPS接收机(32)、处方生成机(33)，其特征在于，还包括旋耕机模块(6)、播种器模块(7)、无线通讯模块(34)，三点悬挂(2)与机架(11)连接，方型输入转轴(1)插入万向节(23)相应方型槽中，万向节(23)另一端与输入转轴(22)连接，输入转轴(22)与发电机模块(3)通过齿轮减速机构(4)相连，输入转轴(22)与转动轴(21)之间通过锥齿轮联接，转动轴(21)与旋耕机模块(6)通过齿轮减速机构(20)相联接，旋耕机模块(6)通过齿轮减速机构(20)与转动轴(21)相连，施肥器模块(5)、旋耕机模块(6)、播种器模块(7)通过机架(11)联接在一起，发电机模块(3)电源输出与蓄电瓶模块(12)电源经导线联接，GPS接收机(32)接收作业点处的地理位置信息，并送到处方生成机(33)，无线通讯模块(34)通过GPRS无线网络从远程服务中心进行处方下载及信息传递，施肥播种处方通过RS 232串口由处方生成机(33)下传施肥播种机控制器(31)，施肥播种机控制器(31)将处方信息转化为施肥器模块(5)与播种器模块(7)的动作量。
2.根据权利要求1所述的开口转速双调节精确变量播种施肥机，其特征是，旋耕机模块(6)由旋耕转轮(17)、旋耕刀片(18)、旋耕转轴(19)组成，旋耕转轴(19)通过齿轮减速机构(20)与转动轴(21)相连，旋耕转轮(17)焊接固定在旋耕转轴(19)上，旋耕转轮(17)上设有若干旋耕刀片(18)。
3.根据权利要求1所述的开口转速双调节精确变量播种施肥机，其特征是，施肥器模块(5)与播种器模块(7)结构相同，均由储料仓(8)、若干排料器(9)、转动电机(10)、开口电机(13)、滚珠丝杠(14)、联接器(15)、排料转轴(16)以及排料器固定板(24)、(25)、测速转盘(26)、齿轮减速机构(35)组成，排料器(9)位于储料仓(8)下部，与储料仓(8)固定联接，排料器(9)设置在排料器固定板(24)、(25)上，转动电机(10)设置在机架(11)上，经齿轮减速机构(35)后与排料转轴(16)相联，开口电机(13)设置在排料器固定板(24)、(25)上，经滚珠丝杠(14)、联接器(15)与排料转轴(16)相联，排料转轴(16)的另一端设有测速转盘(26)。
4.根据权利要求3所述的开口转速双调节精确变量播种施肥机，其特征是，排料器(9)由排料漏斗(27)、排料外槽轮(28)以及用于固定的挡板(29)、销钉(30)组成，排料漏斗(27)位于排料外槽轮(28)上方、底部套在排料外槽轮(28)外面，排料外槽轮(28)内径轴向有滑槽，排料转轴(28)相应位置有径向凸起，排料外槽轮(28)套在排料转轴(16)上，通过挡板(29)、销钉(30)与排料转轴(16)固定在一起。
5.根据权利要求3或者4所述的开口转速双调节精确变量播种施肥机，其特征是，所有排料器(9)分别通过排料转轴(16)联在一起。
6.根据权利要求3所述的开口转速双调节精确变量播种施肥机，其特征是，排料器固定板(24、25)通过焊接方式与机架(11)固定在一起。
7.根据权利要求1所述的开口转速双调节精确变量播种施肥机，其特征是，GPS接收机(32)、无线通讯模块(34)、施肥播种机控制器(31)与处方生成机(33)通过导线与电缆联接，进行信息传递，施肥播种机控制器(31)将处方信息转化为转动电机(10)、开口电机(13)的动作量。
8.根据权利要求1或者7所述的开口转速双调节精确变量播种施肥机，其特征是，处方生成机(33)为工控机，设在配套拖拉机司机室内，施肥播种处方有三种方式生成①通过GPRS无线网络从远程服务中心下载；②由预先写在工控机CF卡中的处方读出；③由农业工作人员在现场手动调整生成。
9.根据权利要求1或者7所述的开口转速双调节精确变量播种施肥机，其特征是，无线通讯模块(34)为TC45模块。
10.根据权利要求1所述的开口转速双调节精确变量播种施肥机，其特征是，三点悬挂(2)一端通过销轴与外部拖拉机相连。
全文摘要
一种农业机械技术领域的开口转速双调节精确变量播种施肥机，三点悬挂与机架连接，方型输入转轴插入万向节相应方型槽中，万向节另一端与输入转轴连接，输入转轴与发电机模块通过齿轮减速机构相连，输入转轴与转动轴通过锥齿轮联接，转动轴与旋耕机模块通过齿轮减速机构相联，旋耕机模块通过齿轮减速机构与转动轴相连，施肥器模块、旋耕机模块、播种器模块通过机架联接，发电机模块电源输出与蓄电瓶模块电源联接，GPS接收机信息输出到处方生成机，无线通讯模块进行处方下载及信息传递，施肥播种处方由处方生成机下传施肥播种机控制器，施肥播种机控制器将处方信息转化为施肥器模块与播种器模块的动作量。本发明可大大提高施肥播种调节范围和精度。
文档编号A01C7/00GK1717973SQ20051002868
公开日2006年1月11日 申请日期2005年8月11日 优先权日2005年8月11日
发明者李彦明, 刘成良, 苗玉斌, 周俊 申请人:上海交通大学