一种具备肥土掺混回填灌溉功能的果树栽植机及工作方法与流程

本发明属于农业机械领域，涉及一种具备肥土掺混回填灌溉功能的果树栽植机及工作方法，实现了果树栽植过程中挖坑、排肥、混肥、回填、浇灌的自动化作业。

技术背景

我国林果产业发展势头迅猛，但是果树重茬、换茬等栽培面临的土传病害日益突出，造成巨大经济损失。为此，果树种植前，树穴土须施入菌肥并与其掺混均匀，从而极大地改善土壤质量，有效抑制土传病害发生，提高果树产量。再者，随着果园规模化发展和规范化管理的要求日益提高，果园栽植机械化、自动化重要性日益突显。我国果园栽植机械研究起步较晚，特别是果园管理农艺需求发生了新变化，高效、省力的果园栽植装备与技术缺乏，导致该环节用工量多、劳动强度大，作业效率低。

经对现有技术文献检索发现，中国发明专利“一种挖坑装置”，申请号201710415386.6，该机器以挖坑作业为主，不具备排肥、混肥、回填、浇灌作业功能，功能单一，效率较低；中国发明专利“一种原位挖坑混肥回填一体机及其工作方法”，申请号201710178197.1，该机器虽然实现了挖坑、混肥、回填等多个作业功能，但是需要人工移动，多次启动发动机，不能实现自动排肥、自动浇灌，机器较为笨重，自动化水平不高。

因此针对果树栽植过程中作业模式单一，自动化程度低等问题，迫切需要发明一种具备肥土掺混回填灌溉功能的果树栽植机及工作方法，以实现自动化挖坑、排肥、混肥、回填、浇灌等多元化作业，节省果树栽植过程中的大量劳动力，提高果树成活率。

技术实现要素：

针对现有果树栽植机器功能单一、移动笨重、自动化水平低等问题，发明了一种具备肥土掺混回填灌溉功能的果树栽植机及工作方法，以实现自动化挖坑、排肥、混肥、回填、浇灌等多元化作业，节省劳动力，提高果树成活率，促进林果产业发展。

本发明一种具备肥土掺混回填灌溉功能的果树栽植机所采用的技术方案：包括履带式移动平台、平行四边形升降装置、作业装置和浇灌装置。所述的履带式移动平台作为机器的移动载体，用于固定其他装置以及减少机器行进中的颠簸振动；所述的平行四边形升降装置对不同工位下的作业装置进行横向和纵向上的位移，切换不同的工作状态；所述的作业装置悬置于履带式移动平台末端，实现挖坑、排肥、混肥、回填作业；所述的浇灌装置用于对果树进行定量浇灌作业。

所述的履带式移动平台，包括操纵箱、发动机、电源、液压泵、减速箱、机架；所述的操纵箱布置在移动平台的外边缘，便于作业人员控制履带式移动平台的换挡、启停、转向以及作业装置和浇灌装置的运行；所述的发动机固定在移动平台机架最前端，为履带式移动平台的行进和液压泵提供源动力；所述的电源固定在机架前侧右部，为电机与水泵提供电能；所述的液压泵固定在机架前侧左部，其输入轴通过皮带与发动机输出轴连接，将发动机提供的机械能转换为液压缸、液压马达等液压执行元件所需的液体压力能；所述的减速箱固定在机架前侧中部，其输入轴通过皮带与发动机输出轴连接，将发动机转轴的转速和扭矩进行匹配和传递，保障了履带式移动平台的行进需求；所述的机架用于固定平行四边形升降装置和浇灌装置以及对树苗、肥料的放置。

所述的平行四边形升降装置，包括运动连杆、固定连杆、同步液压缸；所述的运动连杆为两对，与固定连杆、下套筒机架依据平行四边形结构连接；所述的固定连杆为两个，均固定于机架上，作为平行四边形的固定边；所述的同步液压缸包含两个相同参数的液压缸，缸体端固定于机架上，活塞杆端固定在运动连杆上，在同步液压缸伸缩过程中利用平行四边形对边始终平行的特征可以保证作业装置始终与地面相垂直，当同步液压缸伸长时，下套筒与地面接触，此工位进行挖坑、排肥、混肥作业，当同步液压缸收缩时，下套筒离开地面，导流管道恰好位于坑穴上方，此工位进行回填、浇灌作业。

所述的作业装置，包括排肥机构、挖坑混肥回填机构、钻头升降机构；所述的排肥机构包括电机、肥料箱、外槽轮和肥料导管，电机带动外槽轮转动，使肥料箱中的肥料经外槽轮由肥料导管输送至上套筒内，实现排肥过程；所述的挖坑混肥回填机构包括上套筒、下套筒、下套筒机架、挖坑混肥螺旋钻头、液压马达、导流管道和挡板；所述的上套筒同轴嵌套于下套筒内，上套筒可以在下套筒内沿中心轴线移动；所述的下套筒与下套筒机架焊接在一起，下套筒底部开有出料口，用于土壤和肥料的排出；所述的下套筒机架平行固定于与固定连杆平行的运动连杆上，保证了作业装置与地面的垂直度，通过对下套筒机架的移动可以实现对整个作业装置的移动；所述的挖坑混肥螺旋钻头包括螺杆、切削刀片、升土螺旋、混料螺旋和定位钻头；所述的螺杆与液压马达同轴心，传递由液压马达输出的转速和转矩；所述的切削刀片、升土螺旋、混料螺旋焊接在螺杆上，切削后的土壤经升土螺旋实现螺旋上升运动，肥料与土壤初步混合后经混料螺旋掺混作用在由坑穴、上套筒、下套筒、升土螺旋组成的密闭空间内达到混肥均匀；所述的定位钻头为锥形麻花钻头，其焊接在螺杆底部，一方面使挖坑混肥螺旋钻头在作业时减少横向振动，另一方面对于坑穴中心处土壤起破碎输送作用；所述的液压马达固定在升降机架上，提供挖坑混肥螺旋钻头的转速和转矩；所述的导流管道焊接在下套筒出料口处，土壤和肥料在挖坑混肥螺旋钻头的螺旋抛掷作用下经过导流管道的导向作用顺利回填至坑穴中将处于导流管道中心槽内的树苗进行填埋；所述的挡板起到封闭下套筒出料口的作用，在回填作业状态时拿去挡板，土壤和肥料经过导流管道回填至坑穴中；所述的钻头升降机构由升降机架、升降液压缸、直线滑轨等组成；所述的升降机架固定在上套筒的上方，通过对升降机架的移动可以实现对挖坑混肥螺旋钻头的上下移动；所述的升降液压缸固定于下套筒机架和升降机架之间，升降液压缸的伸缩实现了对升降机架的移动；所述的直线滑台包括滑轨、滑块、支架，滑轨固定于两端的支架之间，滑块与升降机架焊接在一起，支架焊接在下套筒机架上，直线滑台作为升降机架的滑动载体。

所述的浇灌装置，包括水箱、水泵、水管；所述的水箱固定在机架前半部，实现对水源的储存作用；所述的水泵固定在水箱上，水泵将水源从水箱抽出，水泵的工作与否决定了浇灌作业的工作状态；所述的水管沿程固定，出水处固定在导流管道中心槽一侧，水流沿中心槽流入坑穴中。

本发明一种具备肥土掺混回填灌溉功能果树栽植机的工作方法，包括如下工作步骤：

1)机器到达作业地点后，切换操纵箱上的手柄使机器停止行进，按下操纵箱上的控制按钮，机器做出流程化的动作。

2)四边形升降装置中的同步液压缸伸长使下套筒与地面接触，升降液压缸收缩至挖坑混肥螺旋钻头的定位钻头插入土壤后停止，起到固定挖坑混肥螺旋钻头的作用。液压马达启动，挖坑混肥螺旋钻头开始空转，可以在挖坑作业之前获得一定的转动惯量。

3)升降液压缸持续收缩带动挖坑混肥螺旋钻头下降，同时外槽轮在电机带动下进行排肥，挖坑混肥作业同步进行。当挖坑混肥螺旋钻头挖至指定深度时，升降液压缸停止收缩，电机停止转动，液压马达持续转动，此时由坑穴、上套筒、下套筒和升土螺旋组成的密闭空间达到最小，土壤和肥料可以与混料螺旋进行充分接触，在液压马达的转动下得以均匀混肥。混肥均匀后，升降液压缸伸长使升土螺旋底部恰好与排料口底部在同一平面。

4)同步液压缸收缩，使作业装置上升至回填作业状态，导流管道恰好位于坑穴上方，作业人员将树苗放于导流管道的中心槽位置，拿去挡板，混合均匀的肥料与土壤在升土螺旋的抛掷作用下经导流管道回填至坑穴对树苗进行填埋，同时水泵开启，水流随着导流管道的中心槽流下，浇灌一定量的水后水泵关闭，回填作业完成后液压马达停止转动，至此完成了挖坑、排肥、混肥、回填、浇灌作业。

5)切换操纵箱上的手柄使机器开始行进，向前行进至下一个作业地点。

本发明的有益效果：

1、实现了果树栽植过程中的快速挖坑、自动排肥、均匀混肥、精准回填、定量浇灌的多功能自动化作业模式，使作业效率大幅提高，人工劳动强度减小，提高了果树成活率。

2、平行四边形升降装置使挖坑、排肥、混肥作业状态与回填、浇灌作业状态得以方便地进行切换，保证了作业装置始终与地面相垂直，提高了作业精度。

3、履带式移动平台在果园中行进平稳，可以适应恶劣工作环境，减少振动对机器带来的损伤，提高机器使用寿命。

附图说明

图1为一种具备肥土掺混回填灌溉功能的果树栽植机的轴测图；

图2为一种具备肥土掺混回填灌溉功能的果树栽植机的俯视图；

图3为一种具备肥土掺混回填灌溉功能的果树栽植机的挖坑、混肥作业状态示意图；

图4为一种具备肥土掺混回填灌溉功能的果树栽植机的回填、浇灌作业状态示意图；

图5为平行四边形升降装置轴测图；

图6为作业装置轴测图；

图7为作业装置左视图；

图中：1、同步液压缸2、水箱3、发动机4、机架5、下套筒机架6、下套筒7、上套筒8、液压马达9、导流管道10、水管11、肥料箱12、升降机架13、操纵箱14、水泵15、液压泵16、减速箱17、电源18、螺杆19、混料螺旋20、升土螺旋21、运动连杆22、固定连杆23、肥料导管24、电机25、外槽轮26、支架27、滑块28、滑轨29、升降液压缸30、切削刀片31、定位钻头32、挡板

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。本发明提供了一种具备肥土掺混回填灌溉功能的果树栽植机及工作方法，如图1、2所示，所述的履带式移动平台，包括操纵箱(13)、发动机(3)、电源(17)、液压泵(15)、减速箱(16)、机架(4)；所述的操纵箱(13)布置在移动平台的外边缘，便于作业人员控制履带式移动平台的换挡、启停、转向以及作业装置和浇灌装置的运行；所述的发动机(3)固定在移动平台机架最前端，为履带式移动平台的行进和液压泵(15)提供源动力；所述的电源(17)固定在机架前侧右部，为电机(24)与水泵(14)提供电能；所述的液压泵(15)固定在机架前侧左部，其输入轴通过皮带与发动机输出轴连接，将发动机(3)提供的机械能转换为液压缸、液压马达等液压执行元件所需的液体压力能；所述的减速箱(16)固定在机架前侧中部，其输入轴通过皮带与发动机输出轴连接，将发动机转轴的转速和扭矩进行匹配和传递，保障了履带式移动平台的行进需求；所述的机架(4)用于固定平行四边形升降装置和浇灌装置以及对树苗、肥料的放置。

如图3、4、5所示，所述的平行四边形升降装置，包括运动连杆(21)、固定连杆(22)、同步液压缸(1)；所述的运动连杆(21)为两对，与固定连杆(22)、下套筒机架(5)依据平行四边形结构连接；所述的固定连杆(22)为两个，均固定于机架(4)上，作为平行四边形的固定边；所述的同步液压缸(1)包含两个相同参数的液压缸，缸体端固定于机架(4)上，活塞杆端固定在运动连杆(21)上，在同步液压缸(1)伸缩过程中利用平行四边形对边始终平行的特征可以保证作业装置始终与地面相垂直，当同步液压缸(1)伸长时，下套筒(6)与地面接触，此工位进行挖坑、排肥、混肥作业，当同步液压缸(1)收缩时，下套筒(6)离开地面，导流管道(9)恰好位于坑穴上方，此工位进行回填、浇灌作业。

如图6、7所示，所述的作业装置，包括排肥机构、挖坑混肥回填机构、钻头升降机构；所述的排肥机构包括电机(24)、肥料箱(11)、外槽轮(25)和肥料导管(23)，电机(24)带动外槽轮(25)转动，使肥料箱(11)中的肥料经外槽轮(25)由肥料导管(23)输送至上套筒(7)内，实现排肥过程；所述的挖坑混肥回填机构包括上套筒(7)、下套筒(6)、下套筒机架(5)、挖坑混肥螺旋钻头、液压马达(8)、导流管道(9)和挡板(32)；所述的上套筒(7)同轴嵌套于下套筒(6)内，上套筒(7)可以在下套筒(6)内沿中心轴线移动；所述的下套筒(6)与下套筒机架(5)焊接在一起，下套筒(6)底部开有出料口，用于土壤和肥料的排出；所述的下套筒机架(5)平行固定于与固定连杆(22)平行的运动连杆(21)上，保证了作业装置与地面的垂直度，通过对下套筒机架(5)的移动可以实现对整个作业装置的移动；所述的挖坑混肥螺旋钻头包括螺杆(18)、切削刀片(30)、升土螺旋(20)、混料螺旋(19)和定位钻头(31)；所述的螺杆(18)与液压马达(8)同轴心，传递由液压马达输出的转速和转矩；所述的切削刀片(30)、升土螺旋(20)、混料螺旋(19)焊接在螺杆(18)上，切削后的土壤经升土螺旋(20)实现螺旋上升运动，肥料与土壤初步混合后经混料螺旋(19)掺混作用在由坑穴、上套筒(7)、下套筒(6)、升土螺旋(20)组成的密闭空间内达到混肥均匀；所述的定位钻头(31)为锥形麻花钻头，其焊接在螺杆(18)底部，一方面使挖坑混肥螺旋钻头在作业时减少横向振动，另一方面对于坑穴中心处土壤起破碎输送作用；所述的液压马达(8)固定在升降机架(12)上，提供挖坑混肥螺旋钻头的转速和转矩；所述的导流管道(9)焊接在下套筒(6)出料口处，土壤和肥料在挖坑混肥螺旋钻头的螺旋抛掷作用下经过导流管道(9)的导向作用顺利回填至坑穴中将处于导流管道中心槽内的树苗进行填埋；所述的挡板(32)起到封闭下套筒出料口的作用，在回填作业状态时拿去挡板(32)，土壤和肥料经过导流管道(9)回填至坑穴中；所述的钻头升降机构由升降机架(12)、升降液压缸(29)、直线滑轨等组成；所述的升降机架(12)固定在上套筒(7)的上方，通过对升降机架(12)的移动可以实现对挖坑混肥螺旋钻头的上下移动；所述的升降液压缸(29)固定于下套筒机架(5)和升降机架(12)之间，升降液压缸(29)的伸缩实现了对升降机架(12)的移动；所述的直线滑台包括滑轨(28)、滑块(27)、支架(26)，滑轨(28)固定于两端的支架(26)之间，滑块(27)与升降机架(12)焊接在一起，支架(26)焊接在下套筒机架(5)上，直线滑台作为升降机架(12)的滑动载体。

如图1、2、4所示，所述的浇灌装置，包括水箱(2)、水泵(14)、水管(10)；所述的水箱(2)固定在机架(4)前半部，实现对水源的储存作用；所述的水泵(14)固定在水箱(2)上，水泵(14)将水源从水箱(2)抽出，水泵(14)的工作与否决定了浇灌作业的工作状态；所述的水管(10)沿程固定，出水处固定在导流管道(9)中心槽一侧，水流沿中心槽流入坑穴中。

本发明一种具备肥土掺混回填灌溉功能果树栽植机的工作方法，包括如下工作步骤：

1)机器到达作业地点后，切换操纵箱(13)上的手柄使机器停止行进，按下操纵箱(13)上的控制按钮，机器做出流程化的动作。

2)四边形升降装置中的同步液压缸(1)伸长使下套筒(6)与地面接触，升降液压缸(29)收缩至挖坑混肥螺旋钻头的定位钻头(31)插入土壤后停止，起到固定挖坑混肥螺旋钻头的作用。液压马达(8)启动，挖坑混肥螺旋钻头开始空转，可以在挖坑作业之前获得一定的转动惯量。

3)升降液压缸(29)持续收缩带动挖坑混肥螺旋钻头下降，同时外槽轮(25)在电机(24)带动下进行排肥，挖坑混肥作业同步进行。当挖坑混肥螺旋钻头挖至指定深度时，升降液压缸(29)停止收缩，电机(24)停止转动，液压马达(8)持续转动，此时由坑穴、上套筒(7)、下套筒(6)和升土螺旋(20)组成的密闭空间达到最小，土壤和肥料可以与混料螺旋(19)进行充分接触，在液压马达(8)的转动下得以均匀混肥。混肥均匀后，升降液压缸(29)伸长使升土螺旋(20)底部恰好与排料口底部在同一平面。

4)同步液压缸(1)收缩，使作业装置上升至回填作业状态，导流管道(9)恰好位于坑穴上方，作业人员将树苗放于导流管道(9)的中心槽位置，拿去挡板(32)，混合均匀的肥料与土壤在升土螺旋(20)的抛掷作用下经导流管道(9)回填至坑穴对树苗进行填埋，同时水泵(14)开启，水流随着导流管道(9)的中心槽流下，浇灌一定量的水后水泵(14)关闭，回填作业完成后液压马达(8)停止转动，至此完成了挖坑、排肥、混肥、回填、浇灌作业。

5)切换操纵箱(13)上的手柄使机器开始行进，向前行进至下一个作业地点。