本發(fā)明涉及一種精控智能化無機施肥機，屬于施肥設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著農(nóng)用機械的普及及推廣，各類農(nóng)耕用具已被農(nóng)民所接受?，F(xiàn)有的機械化用施肥機種類繁多，但其多為純機械控制其施肥量，最常見的施肥機控制結(jié)構(gòu)為，在肥料盛裝箱的出料口處設(shè)置一個出料口開口調(diào)節(jié)板，肥料量的多少由出料口大小來控制；這種施肥機結(jié)構(gòu)簡單、造價低、應(yīng)用面很廣，但隨著農(nóng)作物精細(xì)化程度的提高，這種施肥機的弊端也愈發(fā)突出，其主要體現(xiàn)在：1、因耕作后的大田不平整，農(nóng)機受顛簸后上下運動，導(dǎo)致每次的下肥量會出現(xiàn)明顯不均；2、現(xiàn)有施肥采用按畝均施，在施肥時沒有考慮該耕地的土壤肥力情況，這種施肥方法容易出現(xiàn)燒苗，即影響作物產(chǎn)量、又存在較大浪費。

同時現(xiàn)有無機肥也存過量施用、盲目施用等問題，帶來了成本的增加和環(huán)境的污染，為此，農(nóng)業(yè)部制訂《到2020年化肥使用量零增長行動方案》。故為應(yīng)對農(nóng)業(yè)部的零增長方案，又能保障生產(chǎn)、節(jié)本增效，無機肥的有效合理利用則為現(xiàn)有施肥機械著力要解決的問題?，F(xiàn)有進(jìn)行施肥調(diào)控的方法很多，如由北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心申請的專利號為02149019，名稱為“精準(zhǔn)變量施肥機“的專利公開了以下內(nèi)容“它是由拖拉機和懸掛的施肥機用GPS定位系統(tǒng)通過拖拉機固定的機載電腦為機械控制系統(tǒng)提供定位位置處的化肥施用量信息,通過調(diào)整排肥輪的轉(zhuǎn)速達(dá)到調(diào)整施肥量的目的。排肥輪由液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速來控制,排肥開始和停止可以通過施肥控制開關(guān)強制控制。根據(jù)預(yù)先確定整個地塊的處方進(jìn)行變量施肥,可提高肥料利用率40-50%,糧食產(chǎn)量提高30%,減少由于不合理施用化肥給環(huán)境造成的污染?！?，另有本申請在2012年申請的專利名稱為“精控智能化施肥機”，申請?zhí)枮?01210087751的專利公開了以下內(nèi)容“它包括智能控制器、調(diào)速電機和排肥裝置，智能控制器包括：GPS單元、土壤養(yǎng)分信息存儲模塊、施肥模型管理模塊、排肥控制模塊，排肥裝置包括殼體（1）、轉(zhuǎn)軸（2）和星輪（3），在星輪（3）的上端設(shè)有肥料盛裝斗（4），在星輪（3）的下端設(shè)有排肥口。本發(fā)明即可控制單位時間的排肥量，又能根據(jù)土壤自身的養(yǎng)分情況調(diào)節(jié)排肥量，這樣不僅給作物的生長帶來更好的生長環(huán)境，而且可提高農(nóng)民的收入，減少肥料的浪費?！保鲜鰞杉＠_了根據(jù)土壤肥效來實時調(diào)整排肥量的構(gòu)思，但具體如何實現(xiàn)高精度排肥并無公開，還需進(jìn)一步完善。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種控施肥器能根據(jù)土壤肥力精確控制排肥量的精控施肥器，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：精控智能化無機施肥機，它連接在農(nóng)用機械上，包括位于機架上的無機肥料斗和有機肥料斗，在機架上無機肥料斗的下方設(shè)有無機肥排肥機構(gòu)，在無機肥排肥機構(gòu)的出排肥口設(shè)有導(dǎo)肥管，在無機肥排肥機構(gòu)的驅(qū)動裝置上連接有精控施肥控制系統(tǒng)，在農(nóng)用機械的非驅(qū)動軸上連接有測速裝置，所述的無機肥排肥機構(gòu)它包括外腔和螺桿，在外腔的上端設(shè)有進(jìn)肥口，在外腔的下端設(shè)有排肥口，所述外腔具有左、右兩個裝配端面，左、右兩個裝配端面上分別設(shè)有安裝孔，所述螺桿通過左、右兩個軸承及軸承蓋組合件安裝在外腔內(nèi)，所述螺桿的一端伸出外腔外通過同步帶輪與驅(qū)動裝置相連接。

前述的精控智能化無機施肥機是，所述的精控施肥控制系統(tǒng)它包括以下模塊：

藍(lán)牙控制模塊，它將數(shù)據(jù)采集控制器接收到的各種傳感信息上傳主控制器，并接受主控制器發(fā)回的控制信息傳送至電機控制模塊；

信息采集模塊，收集需采集的傳感信息，并將收集的傳感信息傳至數(shù)據(jù)采集控制器；

電源控制模塊，給各種傳感器供電，給電機控制部分供電；

速度計算模塊，記錄測速傳感器上傳的脈沖信息，并根據(jù)預(yù)置的各種參數(shù)設(shè)定，計算農(nóng)機行進(jìn)速度，并通過藍(lán)牙控制模塊上傳主控制器；

電機控制模塊，將主控制器送達(dá)的轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)換為伺服電機脈沖信息控制伺服電機轉(zhuǎn)速，伺服電機驅(qū)動無機肥排肥機構(gòu)運轉(zhuǎn)；

主控制器，利用收集到的定位信息，速度信息，通過調(diào)取該位置坐標(biāo)的電子施肥配方模塊中的電子施肥配方圖，通過施肥量計算出伺服電機的軸轉(zhuǎn)速，并實時通過藍(lán)牙控制模塊發(fā)送給電機控制模塊，完成精準(zhǔn)控制施肥；同時通過互聯(lián)網(wǎng)將實時施肥數(shù)據(jù)上傳后臺服務(wù)器。

顯示器，顯示各種傳感器信息，利用觸屏進(jìn)行各種精控施肥需要的參數(shù)設(shè)定，并在數(shù)據(jù)異常時發(fā)布警報，展示精控施肥機的運作進(jìn)程；

施肥配方模塊，存儲不同坐標(biāo)位置信息下的電子施肥配方圖，并能通過通過互聯(lián)網(wǎng)自動獲取特定地域的電子施肥配方圖。

前述的精控智能化無機施肥機是，信息采集模塊所收集的傳感信息包括電壓，伺服電機狀態(tài)，外接定位模塊傳送的位置信息，測速傳感器信息。所述速度計算模塊中的需預(yù)制的各種參數(shù)為輪徑，轉(zhuǎn)速比。

前述的精控智能化無機施肥機是，所述螺桿的外徑與外腔之間的間隙為30絲。

前述的精控智能化無機施肥機是，所述螺桿的螺旋葉片為端部薄根部厚的漸變?nèi)~片。

前述的精控智能化無機施肥機是，所述軸承采用軸承蓋密封，軸承和軸承蓋之間的接觸間隙采用高粘度黃油作密封潤滑油。

前述的精控智能化無機施肥機是，所述的螺桿（2）的制作方法包括如下步驟：

a、選擇錫青銅作為螺桿的本體材料，按規(guī)格和長度備料；

b、將錫青銅材料裝夾在車床上，按三爪卡盤端伸出160mm打中心孔頂起加工；

c、將裝夾好的錫青銅材料進(jìn)行粗加工，至圖紙規(guī)格的外形留單邊余量0.2mm；粗車螺牙底徑留單邊余量為0.05mm，齒厚留單邊余量0.05mm；

d、先對齒尖進(jìn)行倒角，然后精加工螺牙至圖紙尺寸；

e、精加工所有外形尺寸，按圖尺寸車削小φ0.015mm；

f、在車床上面全檢后切斷出產(chǎn)品；

g、先去毛刺，再用專用夾具修兩端面清批鋒；

h、全檢保證工件尺寸統(tǒng)一后進(jìn)行真空化學(xué)鍍鎳。

上述的精控智能化無機施肥機是，所述的測速裝置它包括套接在農(nóng)機輪軸上且能隨軸轉(zhuǎn)動的小模數(shù)齒輪和固定在農(nóng)機機架上的編碼器安裝套，在編碼器安裝套內(nèi)安裝有齒輪軸和編碼器，小模數(shù)齒輪與的齒輪軸相互嚙合，編碼器連接在齒輪軸的轉(zhuǎn)軸上。

前述的精控智能化無機施肥機是，所述的農(nóng)機輪軸為農(nóng)機從動輪。

現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明涉及一種精控智能化無機施肥機，其通過在農(nóng)業(yè)機械上設(shè)置有無機肥排肥機構(gòu)，在作物栽i種前期可以根據(jù)要求進(jìn)行底肥的實施，且根據(jù)作物及農(nóng)田的自身肥力可自由調(diào)節(jié)施肥量，以滿足不同作物、地域甚至是每地塊的施肥要求。

本發(fā)明所提供的基準(zhǔn)排肥包括無機肥排肥機構(gòu)的精準(zhǔn)化和無機肥排肥控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)化，就無機肥排肥機構(gòu)而言，采用了高精度加工的螺桿輸送結(jié)構(gòu)，具有下肥穩(wěn)定均勻、排肥量精準(zhǔn)、自動化程度高的特性，適合精細(xì)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；合理設(shè)計螺桿與外腔的間隙，有效防止肥料積留在縫隙影響該精控?zé)o機肥排肥機構(gòu)正常運行；同時，對該精控?zé)o機肥排肥機構(gòu)的部件進(jìn)行表面處理，可以有效防止肥料的酸堿腐蝕。所述軸承采用軸承蓋密封，軸承和軸承蓋之間的接觸間隙采用高粘度黃油作密封潤滑油，這樣在使用過程中肥料粉末或粉塵與黃油接觸就會在軸承與端蓋集合處形成密封，所述螺桿的螺旋葉片為端部薄根部厚的漸變?nèi)~片，其結(jié)構(gòu)第一可以對結(jié)塊的肥料進(jìn)行切削，第二可進(jìn)一步提高排肥精度。

螺桿的制作采用了特殊的工藝，因常規(guī)的制作方法是采用螺紋車刀車削加工，因其所用螺桿屬于細(xì)桿件，在車削過程中極易產(chǎn)生徑向力造成螺桿變形，使得車削出來的螺桿同軸度、光潔度和精度都無法與殼體配合使用，采用本申請?zhí)岢龅姆椒▌t可很好的解決。同時傳統(tǒng)螺桿的本體材料一般為鋼材或者鋁材，在精控?zé)o機肥排肥機構(gòu)中的螺桿長徑比大，若選擇鋼材，雖然造價便宜，但是彈性過大，加工的軸應(yīng)力曲度達(dá)不到要求；若選擇鋁材，雖然軸應(yīng)力曲度很小，但是硬度卻達(dá)不到要求，不能很好的對結(jié)塊肥料進(jìn)行破碎，而且加工時拉絲現(xiàn)象明顯，無法批量生產(chǎn)，故本申請采用了不常用的錫青銅材料，很好的克服了材料不達(dá)標(biāo)、加工成品率低的問題。同時，由于肥料具有較強的酸堿性，一般應(yīng)在螺桿表面形成鍍層保護(hù)，傳統(tǒng)表面處理采用電鍍硬鉻，但是在精控?zé)o機肥排肥機構(gòu)中的螺桿由于造型奇特，電鍍時葉片和內(nèi)徑的鍍層厚度無法一致，而本申請?zhí)岢隽苏婵栈瘜W(xué)鍍鎳，很好的解決了腐蝕問題，為精控排肥提供了保證。

就控制系統(tǒng)而言其精準(zhǔn)包含以下幾個方面：一是根據(jù)所綁定的農(nóng)機行車速度實時調(diào)整無機肥排肥機構(gòu)的排肥量；而是根據(jù)農(nóng)田所處的地理位置實時調(diào)整無機肥排肥機構(gòu)的排肥量；三是根據(jù)肥料自身的特性調(diào)整無機肥排肥機構(gòu)的排肥量；為實現(xiàn)上述第一點，本申請采用了實時監(jiān)測農(nóng)機非驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速，并換算成行進(jìn)速度，進(jìn)行實時調(diào)控；為實現(xiàn)第二點，通過建立一個數(shù)學(xué)模型，在模型中匯編好土壤養(yǎng)分與所施肥量的公式，土壤養(yǎng)分由土壤養(yǎng)分信息存儲模塊提供，土壤養(yǎng)分信息存儲模塊中存儲有由操作人員定點采樣的土壤數(shù)據(jù)和坐標(biāo)，調(diào)取該那塊區(qū)域的土壤采集信息由GPS單元提供坐標(biāo)，得出該區(qū)域的施肥量后由排肥控制模塊生成單位時間電機的轉(zhuǎn)速信息，傳送給調(diào)速電機，完成區(qū)域區(qū)域施肥量的精確控制；其具體過程為，當(dāng)農(nóng)耕機械行駛到需施肥區(qū)域，打開本系統(tǒng)，GPS單元對區(qū)域定位，主控系統(tǒng)調(diào)取預(yù)先編制好施肥配方圖，并根據(jù)所采集的其它信息轉(zhuǎn)換成實時控制無機肥排肥機構(gòu)排肥量控制信號，實現(xiàn)坐標(biāo)區(qū)域的精控施肥。 通過連接在主控制器上的施肥因素測試模塊，可對裝入料斗的施用肥料進(jìn)行測試，得到肥料特性，比如比重等，可以進(jìn)一步增加精準(zhǔn)度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為精控施肥控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為圖1是本發(fā)明無機肥排肥機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本無機肥排肥機構(gòu)螺桿的三維圖。

圖5為本測速裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例1，如圖1-5所示，本申請設(shè)計的精控智能化無機施肥機大體包含以下幾個部分，a無機肥的排肥機構(gòu)；b有機肥排肥機構(gòu)的精控系統(tǒng)（該部分原理可以應(yīng)用至有機肥的精確控制）；c測速輔助機構(gòu)；上述幾個部分為方便描述，現(xiàn)逐一說明

a無機肥的排肥機構(gòu)，該部分為包含盛無機肥的料斗16，由不銹鋼制成，形狀為錐形，在料斗的下方連接有矩形的外腔1，外腔1上開設(shè)有貫通的柱形通孔，在外腔1的上端設(shè)有上端與料斗連接的進(jìn)肥口3，在外腔1的下端設(shè)有排肥口4，在外腔1的柱形通孔內(nèi)安裝有與之匹配的螺桿2，在外腔1的兩端分別安裝有左、右兩個裝配端面，在左、右兩個裝配端面上設(shè)有安裝孔，所述螺桿2通過左、右兩個軸承及軸承蓋組合件安裝在外腔1內(nèi)，所述螺桿2的一端伸出外腔1外，通過同步帶輪與調(diào)速電機相連接，為確保施肥的精確性，螺桿2的外徑與外腔1內(nèi)徑之間的間隙為30絲；所述軸承采用軸承蓋密封，軸承和軸承蓋之間的接觸間隙采用高粘度黃油作密封潤滑油。

因螺桿與外腔要求有較高的配合精度，故為要求有較高的同軸度要求，故申請人采用了獨特的加方法，其螺桿制作方法按如下步驟：

一、選擇錫青銅作為螺桿2的本體材料，按規(guī)格和長度備料；

二、將錫青銅材料裝夾在車床上，按三爪卡盤端伸出160mm打中心孔頂起加工；

三、將裝夾好的錫青銅材料進(jìn)行粗加工，至圖紙規(guī)格的外形留單邊余量0.2mm；粗車螺牙底徑留單邊余量為0.05mm，齒厚留單邊余量0.05mm；

四、先對齒尖進(jìn)行倒角，然后精加工螺牙至圖紙尺寸；

五、精加工所有外形尺寸，按圖尺寸車削小φ0.015mm；

六、在車床上面全檢后切斷出產(chǎn)品；

七、先去毛刺，再用專用夾具修兩端面清批鋒；

八、全檢保證工件尺寸統(tǒng)一后進(jìn)行真空化學(xué)鍍鎳形成真空化學(xué)鍍鎳層。

傳統(tǒng)排肥機構(gòu)采用聯(lián)軸器連接，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，但是影響整體結(jié)構(gòu)，而且扭力不可調(diào)整，肥料品種改變之后需要調(diào)整扭矩時只能更換電機。該精控排肥機構(gòu)采用同步帶輪與調(diào)速電機相連接，空間簡潔，保證轉(zhuǎn)速、扭力可通過調(diào)整減速比來調(diào)整。

外腔材料選擇航空鋁材化學(xué)鍍鎳，抗腐蝕性和耐用性增強。

螺桿軸運轉(zhuǎn)需要兩端軸承的正常工作，肥料酸堿性都有，腐蝕性極強，如果沾染軸承則整個精控排肥機構(gòu)就會失效，傳統(tǒng)密封采用橡膠密封環(huán)強度和耐久度在軸高速運轉(zhuǎn)時達(dá)不到要求。采用軸承蓋密封，合理控制軸承蓋和軸的接觸間隙，軸承蓋和軸承之間采用高粘度黃油，黃油可以阻止腐蝕性的肥料顆粒侵襲軸承。

合理設(shè)計螺桿的長度、螺距、內(nèi)外徑、葉片厚度，選擇錫青銅為材料車削加工后化學(xué)鍍鎳，在硬度，應(yīng)力曲度，加工難度方面均能達(dá)到使用要求，耐腐蝕，同時又能使精控排肥機構(gòu)準(zhǔn)確控制下肥量和下肥精度。

所述精控排肥機構(gòu)及其螺桿制作方法，通過同步帶輪與調(diào)速電機相連接，螺桿通過左、右兩個軸承及軸承蓋組合件安裝在外腔內(nèi)，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，具有下肥穩(wěn)定均勻、排肥量精準(zhǔn)、自動化程度高的特性，適合精細(xì)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；合理設(shè)計螺桿與外腔的間隙，有效防止肥料積留在縫隙影響該精控排肥機構(gòu)正常運行；同時，對該精控排肥機構(gòu)的部件進(jìn)行表面處理，可以有效防止肥料的酸堿腐蝕。使用該方法制作精控排肥機構(gòu)的螺桿，耐腐蝕，在硬度，應(yīng)力曲度，加工精度及難度都能達(dá)到生產(chǎn)要求。

b、有機肥排肥機構(gòu)的精控系統(tǒng)，該部分包括以下模塊：

藍(lán)牙控制模塊，采用藍(lán)牙4.0，它將數(shù)據(jù)采集控制器接收到的各種傳感信息上傳主控制器，并接受主控制器發(fā)回的控制信息傳送至電機控制模塊；

信息采集模塊，收集需采集的傳感信息，并將收集的傳感信息傳至數(shù)據(jù)采集控制器；

電源控制模塊，給各種傳感器供電，給電機控制部分供電；

速度計算模塊，記錄測速傳感器上傳的脈沖信息，并根據(jù)預(yù)置的各種參數(shù)設(shè)定，計算農(nóng)機行進(jìn)速度，并通過藍(lán)牙控制模塊上傳主控制器；

電機控制模塊，將主控制器送達(dá)的轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)換為伺服電機脈沖信息控制伺服電機轉(zhuǎn)速，伺服電機驅(qū)動無機肥排肥機構(gòu)運轉(zhuǎn)；

主控制器，利用收集到的定位信息，速度信息，通過調(diào)取該位置坐標(biāo)的電子施肥配方模塊中的電子施肥配方圖，通過施肥量計算出伺服電機的軸轉(zhuǎn)速，并實時通過藍(lán)牙控制模塊發(fā)送給電機控制模塊，完成精準(zhǔn)控制施肥；同時通過互聯(lián)網(wǎng)將實時施肥數(shù)據(jù)上傳后臺服務(wù)器。

顯示器，顯示各種傳感器信息，利用觸屏進(jìn)行各種精控施肥需要的參數(shù)設(shè)定，并在數(shù)據(jù)異常時發(fā)布警報，展示精控施肥機的運作進(jìn)程；

有機肥機械施用模塊，控制有機肥排肥機構(gòu)隨無機肥排肥機構(gòu)同步運轉(zhuǎn)；控制防空鼓旋轉(zhuǎn)輪和施肥輸送帶的運轉(zhuǎn)；

施肥配方模塊，存儲不同坐標(biāo)位置信息下的電子施肥配方圖，并能通過通過互聯(lián)網(wǎng)自動獲取特定地域的電子施肥配方圖。

上述機構(gòu)的硬件可以由安裝系統(tǒng)的智能手機代替。

c、測速輔助機構(gòu)，因農(nóng)用機械的速度對肥料的使用量至關(guān)重要，故需要精確采集農(nóng)機的前進(jìn)速度，其具體結(jié)構(gòu)及安裝是在農(nóng)機從動輪軸上且能隨軸轉(zhuǎn)動的小模數(shù)齒輪7和固定在農(nóng)機機架上的編碼器安裝套8，在編碼器安裝套8內(nèi)安裝有齒輪軸5和編碼器9，小模數(shù)齒輪7與的齒輪軸5相互嚙合，編碼器9連接在齒輪軸5的轉(zhuǎn)軸上，這樣在農(nóng)機從動輪轉(zhuǎn)動的過程中，編碼器就可將相關(guān)信息發(fā)送至速度計算模塊計算出農(nóng)機前進(jìn)速度。