一种可定量导料的林业种植用施肥装置的制作方法

本发明涉及林业种植施肥，具体涉及一种可定量导料的林业种植用施肥装置。

背景技术：

1、林木幼苗、经济林和坡地补植作业常需要在植株根区形成施肥孔，并将预定质量的颗粒肥料送至土层内部。与平整农田相比，林地常存在坡面、腐殖覆盖层、树根、石块以及松散或起伏的地表，便携式施肥装置在插土、计量和导料过程中受到的姿态和阻力变化较大。

2、转盘式或容积式定量机构通常以计量腔的几何容积代表单次剂量。当料斗内颗粒形成架桥、计量机构随整机倾斜或计量腔局部未被填满时，机构仍可能完成分度动作，从而出现几何容积确定但实际取料不足的情况。仅设置持续搅拌件会增加阻力和颗粒破碎，也不能直接证明待排计量腔已经充满。

3、一些插土施肥装置以操纵杆行程或单个触地件判断施肥深度。在具有落叶层、松散腐殖层或局部凸起物的地面上，机架位移并不等同于施肥端相对真实土面的深入量，单点触地还可能被树枝或石块误触。另一方面，现有的弹簧退让结构多用于保护开沟件，退让动作与排肥动力路径之间缺少强制联锁，操作者继续施力时仍可能在石块表面或粗根附近释放肥料。

4、便携装置为减轻重量通常采用柔性导肥管。颗粒可能停留在弯曲段、波纹段或接口处；如果机构仅确认定量转子已经排出而不确认肥料已经到达施肥嘴，第一次残留的剂量可能与下一次剂量叠加后集中落出，对幼苗根系造成局部肥害。

5、因此，需要一种不依赖电子传感器和持续风机、能够将计量完整性、实际深度、过载退让以及实际过料结果共同转化为排肥许可条件的机械装置，使操作者只提供动力而不能越过未满足的作业条件强制排肥。

6、为此，提出一种可定量导料的林业种植用施肥装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可定量导料的林业种植用施肥装置，以解决坡地姿态导致装填率波动、计量腔欠料仍被分度、地面基准失真、遇根或石块时仍可能排肥、导肥管残料以及未完成上一循环即再次排肥的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：装置以主机架为承载基础，储肥箱和锥形集料斗向定量组件供料，定量转子的多个定量腔依次经过装料工位、充满检测工位和排料工位；排出的肥料经排料隔板、缓冲转接腔、柔性导肥管和伸缩施肥管送至开合式施肥嘴。

3、在排肥动力传递路径上设置多条件机械许可组件。计量完整性检测机构、入土深度检测机构、过载退让机构和过料确认机构分别改变对应许可件的位置；只有充满许可部、深度许可部、过载许可部和循环复位许可部共同形成连续驱动通道时，贯穿驱动销才能将主传动杆的行程传递给驱动棘爪。由此，操作者的按压动作仅作为能量输入，定量转子是否分度由装置实际状态共同决定。

4、优选地，多条件机械许可组件采用四层同轴许可套。充满许可套能够转动，深度许可套和过载许可套能够沿轴向作方向相反或行程不同的移动，循环复位许可套受排空确认锁保持或释放。四个套筒的窗口在许可状态下沿贯穿驱动销的运动方向重合；任一窗口错位均形成实体挡止面。

5、优选地，定量组件由外万向环、内万向托架、两组交叉万向转轴和下置重力配重块支承，柔性进料波纹套为定量组件相对主机架的二维摆动留出自由度。在排肥动作开始前，调平锁叉先夹持调平锁止锥套，将已经通过重力找平的定量组件锁定，再允许定量转子承受分度转矩。

6、优选地，三点充满探针组检测定量腔不同区域的填料高度，三根探针共同作用于充满差动板。任一局部出现明显空洞时，差动板偏转并维持欠料锁止；同时释放一次预先储能的破拱摆耙，促使肥料重新坍落后复检，复检仍欠料则保持锁止并给出故障指示。

7、优选地，三点触地基准环设置三根独立伸缩的触地探针，利用可倾斜的浮动传力件对至少两点有效接触作机械判定，避免单点凸起建立错误零点。深度基准套建立零点之后，以伸缩施肥管相对深度基准套的位移作为实际入土深度。

8、优选地，过载伸缩套通过过载弹簧支承在伸缩施肥管下部。开合式施肥嘴遇树根或石块而不能继续下降时，过载伸缩套回缩并带动失能楔块，使过载许可套的窗口错位，从而把保护性的退让位移同时转换为排肥禁止状态。

9、优选地，延时凸轮槽依次设置开嘴段、保持段和排肥触发段，使开嘴锥体先将嘴瓣撑开，嘴瓣保持规定开口后定量转子才进入排料工位。入土行程还对清管储能弹簧储能，排肥后释放清管活塞产生单次气脉冲；肥料通过下端时推动过料确认联动件的感应摆片，排空确认锁由此允许循环复位许可套复位。

10、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

11、1. 多个分别响应真实机械状态的许可件共同控制同一排肥动力通路，能够在欠料、深度不足、遇障退让或上一剂未确认通过时形成实体挡止，减少操作者强制触发造成的欠施、浅施、错位施肥和重复过量施肥。

12、2. 三点充满探针组检测的是计量腔内不同区域的实际填料状态；欠料时先锁止排肥并只触发一次破拱，再次检测仍欠料则维持锁止，既避免空腔或半腔排肥，又减少正常状态下持续搅拌造成的颗粒粉化；且三点触地基准以不少于两点稳定接触建立地面零点，并用施肥管相对该零点的位移判断深度，可降低落叶层、枝条、石块或局部凸起对深度判断的影响。

13、5. 过载伸缩套的退让位移直接驱动过载许可件失能，在保护施肥嘴的同时切断排肥动力，避免向粗根或石块附近释放肥料，开嘴、保持开启和排肥触发具有确定的先后关系，能够减少肥料先到而施肥嘴尚未充分打开所导致的堆积和堵塞。

1.一种可定量导料的林业种植用施肥装置，包括主机架（1）、储肥组件、定量组件、导料组件、入土施肥组件和向所述定量组件提供驱动力的主传动杆（53），所述储肥组件包括储肥箱（2）和锥形集料斗（4），所述定量组件包括定量壳体（12）以及可转动地设置于所述定量壳体（12）内的定量转子（13），所述定量转子（13）设有多个定量腔（14），所述导料组件包括依次连通的柔性导肥管（31）和伸缩施肥管（32），所述入土施肥组件包括设置于所述伸缩施肥管（32）下端的开合式施肥嘴（39），其特征在于：还包括计量完整性检测机构、入土深度检测机构、过载退让机构、过料确认机构和设置在所述主传动杆（53）与所述定量转子（13）之间的排肥驱动路径上的多条件机械许可组件（28），所述排肥驱动路径包括能够沿设定方向移动的排肥驱动件；所述多条件机械许可组件（28）包括充满许可件、深度许可件、过载许可件和循环复位许可件；所述循环复位许可件在初始循环中预置于许可位置，并在后续循环中仅于所述过料确认机构确认肥料实际通过后复位至许可位置；各许可件均具有供所述排肥驱动件通过的许可部；当所述计量完整性检测机构确认位于充满检测工位的定量腔（14）的各检测区域均达到预设充满判定条件、所述伸缩施肥管（32）相对于由所述入土深度检测机构建立的地面基准达到设定入土深度、所述过载退让机构未产生超过设定值的退让位移、且所述循环复位许可件位于许可位置时，各所述许可部形成连续驱动通道，使所述排肥驱动件通过所述连续驱动通道并驱动所述定量转子（13）转过一个分度工位；任一条件不满足时，至少一个许可部偏离所述连续驱动通道，以阻断所述排肥驱动路径。

2.根据权利要求1所述的施肥装置，其特征在于：所述多条件机械许可组件（28）包括同轴套设的充满许可套（28a）、深度许可套（28b）、过载许可套（28c）和循环复位许可套（28d），以及与驱动棘爪（26）传动连接的贯穿驱动销（28e）；所述充满许可套（28a）、深度许可套（28b）、过载许可套（28c）和循环复位许可套（28d）分别设有许可窗口，并能够在对应检测机构的驱动下转动或轴向移动；四个许可窗口重合时构成所述连续驱动通道，任一许可窗口错位时限制所述贯穿驱动销（28e）通过。

3.根据权利要求1所述的施肥装置，其特征在于：所述计量完整性检测机构包括沿所述定量转子（13）的转动方向设置于装料工位下游的三点充满探针组（19）、共同承接三根探针位移的充满差动板（20）以及与所述充满差动板（20）联动的欠料锁止销（21），所述三点充满探针组（19）的三根探针分别对应位于充满检测工位的定量腔（14）的三个区域；任一探针因对应区域欠料而下移超过允许值时，所述充满差动板（20）发生偏转并使所述欠料锁止销（21）保持锁止；所述充满差动板（20）还经欠料补救释放杆（22）与破拱储能扭簧（24）联动，以在欠料时释放所述破拱储能扭簧（24），驱动破拱摆耙（23）在锥形集料斗（4）内完成一次往复摆动，并由所述三点充满探针组（19）复检；复检仍欠料时，所述欠料锁止销（21）保持锁止。

4.根据权利要求1所述的施肥装置，其特征在于：所述定量壳体（12）安装于内万向托架（6），所述内万向托架（6）通过两组轴线相互垂直的万向转轴（8）支承于外万向环（5），所述内万向托架（6）的下部设有重力配重块（7），所述锥形集料斗（4）经柔性进料波纹套（9）与所述定量壳体（12）连通；所述定量壳体（12）设有调平锁止锥套（10），所述主传动杆（53）传动连接有调平锁叉（11），以使所述定量组件在非排肥阶段依靠重力找平，并在所述定量转子（13）转动前由所述调平锁叉（11）夹持所述调平锁止锥套（10）而锁定找平姿态。

5.根据权利要求1所述的施肥装置，其特征在于：所述入土深度检测机构包括套设于所述伸缩施肥管（32）外的三点触地基准环（33）、沿周向间隔分布并能够独立伸缩的三根触地探针（34）以及深度基准套（35）；三根触地探针（34）的上端共同支承一能够相对所述三点触地基准环（33）倾斜的浮动传力件，单根触地探针（34）受压时所述浮动传力件倾斜而不驱动所述深度基准套（35）建立零点，不少于两根触地探针（34）达到规定压缩量时所述浮动传力件沿轴向推动所述深度基准套（35），并以所述伸缩施肥管（32）相对于所述深度基准套（35）的继续位移作为实际入土深度。

6.根据权利要求1所述的施肥装置，其特征在于：所述过载退让机构包括可伸缩地设置于所述伸缩施肥管（32）下部的过载伸缩套（36）、设置于所述过载伸缩套（36）与所述伸缩施肥管（32）之间的过载弹簧（37）以及由所述过载伸缩套（36）带动的失能楔块（38）；当所述开合式施肥嘴（39）受到树根或石块阻挡而使所述过载伸缩套（36）的回缩位移超过设定值时，所述失能楔块（38）驱动所述过载许可件偏离许可位置，以在所述开合式施肥嘴（39）退让的同时阻断所述排肥驱动路径。

7.根据权利要求1所述的施肥装置，其特征在于：所述开合式施肥嘴（39）包括由弹性件保持闭合的至少三个嘴瓣，所述嘴瓣内侧设有开嘴锥体（40），所述主传动杆（53）通过具有开嘴段、保持段和排肥触发段的延时凸轮槽（41）与开嘴连杆（42）传动连接；所述开嘴段使所述开嘴连杆（42）先驱动所述开嘴锥体（40）撑开各嘴瓣，所述保持段保持嘴瓣的开启状态，所述排肥触发段随后使所述排肥驱动件驱动所述定量转子（13），以使开合式施肥嘴（39）先开启至规定开口面积后再释放肥料。

8.根据权利要求7所述的施肥装置，其特征在于：还包括脉冲气缸（43）、设置于所述脉冲气缸（43）内的清管活塞（44）、清管储能弹簧（45）、单向进气阀（46）、脉冲输气管（47）以及设置在导肥路径内并具有向下倾斜喷气孔的环形喷气环（48）；所述主传动杆（53）在入土行程中使所述清管储能弹簧（45）储能，并在所述开合式施肥嘴（39）开启且排料隔板（29）允许定量肥料进入缓冲转接腔（30）之后释放所述清管活塞（44），使所述脉冲气缸（43）产生的单次气脉冲经所述脉冲输气管（47）和环形喷气环（48）沿导肥方向进入所述柔性导肥管（31）。

9.根据权利要求8所述的施肥装置，其特征在于：所述过料确认机构包括设置于所述伸缩施肥管（32）下部且位于所述环形喷气环（48）和所述开合式施肥嘴（39）之间的过料确认联动件（49）、与所述过料确认联动件（49）联动的排空确认锁（50）以及故障指示杆（51）；所述过料确认联动件（49）包括导肥路径内的感应摆片和与其联动的外部传力臂，所述感应摆片由偏心配重复位，其启动力矩大于无肥料时所述单次气脉冲产生的最大作用力矩且小于肥料随所述单次气脉冲通过时产生的合成作用力矩；肥料随所述单次气脉冲通过时驱动所述感应摆片摆动，并由所述传力臂将所述排空确认锁（50）置于已过料位置，以允许所述循环复位许可件复位；未检测到肥料通过时，所述排空确认锁（50）阻止所述循环复位许可件复位并使所述故障指示杆（51）伸出。

10.根据权利要求1所述的施肥装置，其特征在于：每个定量腔（14）的底部均设有容积调节滑块（15），多个容积调节滑块（15）共同与同步调容凸轮套（16）配合，剂量调节轴（17）用于驱动所述同步调容凸轮套（16）移动以同步改变多个定量腔（14）的有效容积；所述定量转子（13）同轴连接分度棘轮（25），所述分度棘轮（25）分别与驱动棘爪（26）和防倒转棘爪（27）配合，使所述贯穿驱动销（28e）每获得一次通过权限时仅推动所述定量转子（13）转过一个定量腔（14）对应的分度角。