一种坡地耕地设备及其控制系统
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN202410202201.3 | 申请日 | 2024-02-23 |
| 公开(公告)号 | CN117837309A | 公开(公告)日 | 2024-04-09 |
| 申请人 | 金华市农产品质量安全中心(金华市农业综合检验检测中心); | 申请人类型 | 其他 |
| 发明人 | 刘莉; 袁名安; 朱花芳; 朱文刚; 陈瑶; 刁银军; | 第一发明人 | 刘莉 |
| 权利人 | 金华市农产品质量安全中心(金华市农业综合检验检测中心) | 权利人类型 | 其他 |
| 当前权利人 | 金华市农产品质量安全中心(金华市农业综合检验检测中心) | 当前权利人类型 | 其他 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：浙江省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：浙江省金华市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：浙江省金华市婺城区苏孟乡志和路1158号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：321017 |
| 主IPC国际分类 | A01B49/02 | 所有IPC国际分类 | A01B49/02 ; A01B51/04 ; A01B63/14 |
| 专利引用数量 | 3 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 无锡华建知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 韩标; |
| 摘要 | 本 发明 涉及一种坡地耕地设备及其控制系统，包括耕地部，所述耕地部包括：安装底盘；活动框，相对安装底盘进行升降和旋转； 钢 板 弹簧 ，且在 钢板弹簧 的下端设置有：起笼部，其包括多个平行的起笼铲，以及带动起笼铲沿垂直于行进方向转动的 角 度调节机构，用于调节起笼角度。本发明结构紧凑、合理，操作方便，包括松土部、旋耕部、起笼部，通过上述结构的组合，能够实现顺坡和横坡进行作业，同时还能够根据不同坡面的角度进行自适应调节，同时还能形成不同的垄型，提高耕作效果和耕作面积。 | ||
| 权利要求 | 1.一种农业生产用耕地设备，包括耕地部(1000)，其特征在于，所述耕地部(1000)包括： |
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| 说明书全文 | 一种坡地耕地设备及其控制系统技术领域[0001] 本发明涉及农机领域，具体为一种坡地耕地设备及其控制系统。 背景技术[0002] 在丘陵区土层浅薄、抗蚀性差，结构松散易侵蚀，通常情况下浅薄的土层直接下伏母岩，由于这些坡耕地具有坡度大、坡长短、土层薄的特点，且耕作强度大，强烈的耕作侵蚀导致土区上坡部位土壤严重流失，土层变浅。实践中绝大多数土坡耕地上部始终维持10‑20cm的土层厚度，这个厚度基本上取决于耕作深度，多年连续耕作易导致耕层变浅、理化性质变劣，长期使用可导致土坡顶浅薄的土层进一步变薄，进而影响作物产量和土壤可持续利用。定期深耕对于维持土耕层深度至关重要，然而耕作深度的增加，将导致耕作位移量和耕作侵蚀速率增大。 [0004] 1、传统旋耕起垄机械均是按照与作业地表仿形作业，所起垄面与地表平行，所以在坡耕地(坡度大于5°以上)一般机具只能顺坡(作业方向沿着坡向)作业，起垄作业的垄向顺着坡向，在干旱半干旱地区需要尽可能保存自然降雨，防止降雨顺坡流失时，该机具无法满足农艺要求。 [0005] 2、而且传统旋耕起垄机械在顺坡作业时，由于坡耕地并非是连续均匀向上延伸的，会出现坡度大小的此起彼伏，而传统机械前后轮之间一般是刚性连接，导致旋耕设备在遇到陡峭的坡面或者坑洼时上出现悬空，无法维持耕层深度。 [0007] 为此我们提出一种坡地耕地设备及其控制系统。 发明内容[0009] 本发明所采用的技术方案如下： [0010] 一种农业生产用耕地设备，包括耕地部，所述耕地部包括： [0011] 安装底盘，其内壁中部转动连接有液压回转油缸； [0012] 活动框，其活动嵌套在安装底盘内，且液压回转油缸穿过活动框的一侧中间外壁并转动连接在活动框另一侧内壁上，用于驱动活动框的水平旋转，且安装底盘还连接有能够带动活动框以液压回转油缸的一端为支点进行转动的起升驱动液压缸； [0014] 起笼部，其位于钢板弹簧后部，其包括多个平行的起笼铲，以及带动起笼铲沿垂直于行进方向转动的角度调节机构，用于调节起笼角度。 [0015] 进一步的，还包括带动耕地部移动的行走驱动部，以及将耕地部和行走驱动部连接在一起的连接紧固部，所述连接紧固部上设置有测量坡面角度的角度仪。 [0016] 进一步的，所述耕地部和连接紧固部之间还连接有连接件，连接件包括： [0017] 减震器，其用于缓冲耕地部和连接紧固部之间的振动； [0018] 连接臂，其转动连接在耕地部和连接紧固部之间，实现垂直方面的摆动； [0019] 连接件，用于将连接臂与连接紧固部进行固定连接。 [0020] 进一步的，所述活动框的后侧中部开设有与安装底盘贯通的豁口，安装底盘上连接有延伸出豁口并与活动框内壁连接的液压回转油缸，控制活动框的转动； [0022] 进一步的，还包括松土部，所述松土部位于钢板弹簧前端，其结构包括多个深松铲，且多个深松铲通过旋转驱动机构二调节入土角度，用于松土以及剔除土壤中的石块；所述松土部上的多个深松铲沿中线向两侧倾斜排布，用于将碎石引导向两侧。 [0023] 更进一步的，还包括旋耕部，所述旋耕部位于钢板弹簧中部，其结构包括能够转动的辊轴，以及设置在辊轴上用于开垦的犁尖以及用于松土的旋耕刀；所述旋耕部上还包括安装架，辊轴转动在安装架的下端，且安装架上连接有带动辊轴转动的旋转驱动机构一，辊轴的中部设置有犁尖，且在犁尖的两侧分别设置有多组旋耕刀，且每组旋耕刀包括左右两种刀具。 [0024] 进一步的，所述起笼铲包括： [0026] 铲体，其连接在连接端的下端并呈弯曲设置； [0027] 铲尖，其位于铲体的底部，用于插入碎土中； [0029] 防滑锚，其数量为两个并向铲体后侧方延展，用于在溜车时嵌入到土层中，防止溜坡。 [0030] 进一步的，所述角度调节机构与钢板弹簧连接，钢板弹簧包括安装壳，安装壳内连接有伸缩缸，且伸缩缸的驱动轴上固接有滑动齿条，滑动齿条滑动在安装壳内设置的滑轨上，且滑动齿条与延伸至安装壳内的驱动齿轮啮合，从而带动驱动杆转动，继而调节起笼铲摆动角度。 [0033] 通过角度仪实时检测坡面情况，判断是顺坡作业还是横坡作业； [0034] 1、顺坡作业时，通过角度仪判断坡面角度； [0035] 起升驱动液压缸在带动活动框向下摆动时，其上设置的压力传感器也会实时反馈各个设备与地面之间的压力值； [0036] 当角度仪检测到陡峭坡面或凹坑时，会将信号反馈给起升驱动液压缸，根据行走驱动部的行进速度，开始自动提高起升驱动液压缸的行程，使活动框向下摆动，从而维持压力传感器反馈的压力值，满足耕作深度要求； [0037] 2、横坡作业时，通过角度仪判断坡面角度； [0038] 根据坡面角度情况，再通过液压回转油缸带动活动框转动，使得活动框能够趋向于水平设置，从而使得垄底趋向于水平； [0039] 3、也可以根据坡面角度情况，单独通过角度调节机构能够调节起笼铲的角度，使得起笼铲与水平面垂直设置，形成一侧垂直的垄部。 [0040] 本发明的有益效果如下： [0041] 本发明结构紧凑、合理，操作方便，包括安装底盘、活动框、钢板弹簧、松土部、旋耕部、起笼部，通过上述结构的组合，能够实现顺坡和横坡进行作业，同时还能够根据不同坡面的角度进行自适应调节，同时还能形成不同的垄型，提高耕作效果和耕作面积。 [0042] 同时，本发明还具备如下优点： [0043] (1).安装底盘上连接有延伸出豁口并与活动框内壁连接的液压回转油缸，控制活动框的转动，能够相对于坡面进行调节； [0044] (2).在安装底盘上连接有连接机架，且在连接机架上连接有起升驱动液压缸，起升驱动液压缸的驱动端连接在液压回转油缸的外壳上，控制活动框的上下摆动，使得各个设备能够耕地作业，同时在不需要耕作时将各设备提起，方便移动，同时在活动框上设置有压力传感器，能够实时检测各个设备与地面的压力值，控制耕地深度。 [0045] (3).为了方便实现多个设备协同作业，设置了至少两个钢板弹簧，且分别沿纵向固定于活动框的底部两侧，钢板弹簧的下端前中后处分别设置有松土部、旋耕部和起笼部，前中后位置以行走驱动部行进方向确定，钢板弹簧的中部设置有多层叠加的钢板，钢板的宽度自上而下先递增后递减，位于中间的钢板延伸至活动框的前后端并与活动框进行连接，且在前后端的钢板与活动框之间预留一定距离，使得钢板弹簧能够具备一定的弹性，使得松土部、旋耕部和起笼部之间呈柔性连接，方便对陡峭坡面和坑洼处进行作业，避免传统机械刚性太大，不适应坑洼处的作业。 [0046] (4).松土部其位于钢板弹簧前端其包括多个深松铲，且多个深松铲通过转动轴与旋转驱动机构二进行连接，旋转驱动机构二带动转动轴进行转动，从而调节旋转驱动机构二的入土角度，松土部上的多个深松铲沿中线向两侧倾斜排布，用于将碎石引导向两侧，用于松土以及剔除土壤中的石块。 [0047] (5).起笼铲能够实现对土渣的翻起，且翻起角度更大，特别是在顺坡向上作业时，向上大角度的翻起土渣，配合展开翼能够将下层的土壤尽可能的向上带动，减少土壤向下移动；同时还能配合防滑锚实现防止溜车的效果。 [0048] (6).通过伸缩缸的伸缩作用，能够驱动滑动齿条移动，随着滑动齿条的移动，带动啮合的驱动齿轮转动，从而实现对起笼铲的角度调节，形成新的垄型，通过对垄部一侧的坡面进行垂直挤压，使得坡面更缓，避免被雨水冲刷，导致水土过分流失，同时垄型更加紧密，提高耕作面积。 [0049] (7)还设置有PLC控制器，能够将角度仪、压力传感器、起升驱动液压缸、液压回转油缸、伸缩缸等电子元器件综合控制，实现智能化自动化的控制效果。 [0050] (8)顺坡作业时，通过角度仪判断坡面角度，并将该信号反馈给PLC控制器；同时启动起升驱动液压缸在带动活动框向下摆动时，其上设置的压力传感器也会实时反馈各个设备与地面之间的压力值，压力值变小则起升驱动液压缸的行程增大，反之则起升驱动液压缸的行程减小，以用于保持耕作深度控制；当角度仪检测到陡峭坡面或凹坑时，会将该信号反馈给起升驱动液压缸，根据行走驱动部的行进速度，开始自动提高起升驱动液压缸的行程，使活动框向下摆动，从而维持压力传感器反馈的压力值，满足耕作深度要求。附图说明 [0051] 图1为本发明的立体结构示意图。 [0052] 图2为本发明中耕地部的立体结构示意图。 [0053] 图3为本发明中耕地部的主视图。 [0054] 图4为本发明中耕地部的俯视图。 [0055] 图5为图4中A‑A的剖视示意图。 [0056] 图6为本发明中旋耕部的侧视图。 [0057] 图7为本发明中起笼铲的立体结构示意图。 [0058] 图8为本发明中角度调节机构的结构示意图。 [0059] 图9为本发明中实施例2中不同垄型的结构示意图。 [0060] 其中： [0061] 1000、耕地部；2000、行走驱动部；3000、连接紧固部； [0062] 100、安装底盘；200、活动框；300、起升驱动液压缸；400、连接机架；500、后轮；600、旋耕部；700、松土部；800、起笼部；900、钢板弹簧； [0063] 101、液压回转油缸； [0064] 601、安装架；602、旋转驱动机构一；603、辊轴；604、犁尖；605、旋耕刀； [0065] 701、深松铲；702、旋转驱动机构二； [0066] 801、起笼铲；802、角度调节机构；8011、连接端；8012、铲体；8013、铲尖；8014、展开翼；8015、加强龙骨；8016、防滑锚；8017、驱动杆；8018、驱动齿轮；8021、安装壳；8022、伸缩缸；8023、滑动齿条； [0067] 3100、连接件；3101、减震器；3102、连接臂；3103、对接件；3200、角度仪。 具体实施方式[0068] 下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。 [0069] 实施例1 [0070] 如图1‑图9所示，本实施例公开了一种农业生产用耕地设备，包括耕地部1000、行走驱动部和连接紧固部3000，行走驱动部为农用拖拉机，用于带动耕地部1000移动，连接紧固部3000用于将耕地部1000和行走驱动部连接在一起，本实施例中，连接紧固部3000在垂直方向采用柔性连接，使得耕地部1000在垂直方向移动时存在一定的自由度，能够更好的贴合坡面进行作业。 [0071] 如图2‑图5所示，体现了本实施例中耕地部1000的具体结构，其结构包括安装底盘100、活动框200、钢板弹簧900、松土部700、旋耕部600、起笼部800，通过上述结构的组合，能够实现顺坡和横坡进行作业，同时还能够根据不同坡面的角度进行自适应调节，同时还能形成不同的垄型，提高耕作效果和耕作面积。 [0072] 如图2‑图5所示，本实施例中的安装底盘100，其内壁中部转动连接有液压回转油缸101；安装底盘100作为整个耕地部1000的安装部用于连接其他各个设备，同时在安装底盘100上连接有后轮500，后轮500配合行走驱动部用于带动耕地部1000进行移动，实现移动作业； [0073] 如图2、图4‑图5所示，具体的，本实施例中的活动框200，其活动嵌套在安装底盘100内，且液压回转油缸101穿过活动框200的一侧中间外壁并转动连接在活动框200另一侧内壁上，用于驱动活动框200的水平旋转，且安装底盘100还连接有能够带动活动框200以液压回转油缸101的一端为支点进行转动的起升驱动液压缸300； [0074] 活动框200和安装底盘100之间预留有缝隙，方便活动框200在安装底盘100内进行旋转，且能够通过起升驱动液压缸300和液压回转油缸101进行驱动，使活动框200相对安装底盘100进行升降和旋转，实现活动框200的升降和旋转； [0075] 具体的，活动框200的后侧中间位置开设有与安装底盘100贯通的豁口，安装底盘100上转动连接有延伸出豁口并与活动框200内壁连接的液压回转油缸101，即液压回转油缸101通过轴承安装座与安装底盘100进行连接，且液压回转油缸101的输出轴通过销孔和销轴与活动框200进行连接，从而通过液压回转油缸101控制活动框200在安装底盘100内进行水平方向的转动，能够相对于坡面进行调节； [0076] 在安装底盘100上连接有连接机架400，且在连接机架400上连接有起升驱动液压缸300，起升驱动液压缸300的驱动端连接在液压回转油缸101的外壳上，通过起升驱动液压缸300的伸缩作用，使得活动框200能够以液压回转油缸101的轴承安装座为支点进行上下的转动，使得各个设备能够耕地作业，同时在不需要耕作时将各设备提起，方便移动，同时在活动框200上设置有压力传感器，能够实时检测各个设备与地面的压力值，控制耕地深度。 [0077] 本实施例中，还包括液压驱动机构(图中未画)，为各个液压设备提供驱动作用力。 [0078] 本实施例中，如图3和图5所示，为了方便实现多个设备协同作业，设置了至少两个钢板弹簧900，且分别沿纵向固定于活动框200的底部两侧，钢板弹簧900的下端前中后处分别设置有松土部700、旋耕部600和起笼部800，前中后位置以行走驱动部行进方向确定，钢板弹簧900的中部设置有多层叠加的钢板，钢板的宽度自上而下先递增后递减，位于中间的钢板延伸至活动框200的前后端并与活动框200进行连接，且在前后端的钢板与活动框200之间预留一定距离，使得钢板弹簧900能够具备一定的弹性，使得松土部700、旋耕部600和起笼部800之间呈柔性连接，方便对陡峭坡面和坑洼处进行作业，避免传统机械刚性太大，不适应坑洼处的作业。 [0079] 本实施例中，松土部700其位于钢板弹簧900前端其包括多个深松铲701，且多个深松铲701通过转动轴与旋转驱动机构二702进行连接，旋转驱动机构二702带动转动轴进行转动，从而调节旋转驱动机构二702的入土角度，用于松土以及剔除土壤中的石块，且根据土质的不同，更改入土的深度，避免阻力过大，同时，松土部700上的多个深松铲701沿中线向两侧倾斜排布，用于将碎石引导向两侧。 [0080] 本实施例中，如图6所示，旋耕部600其位于钢板弹簧900中部其包括能够转动的辊轴603，以及设置在辊轴603上用于开垦的犁尖604以及用于松土的旋耕刀605，旋耕部600上还包括安装架601，辊轴603转动在安装架601的下端，且安装架601上连接有带动辊轴603转动的旋转驱动机构一602，辊轴603的中部设置有犁尖604，且在犁尖604的两侧分别设置有多组旋耕刀605，且每组旋耕刀605包括左右两种刀具，能够将土层进行破碎。 [0081] 本实施例中，起笼部800为本实施例中另一个大的创新点，能够实现起笼部800其位于钢板弹簧900后部其包括多个平行的起笼铲801，以及带动起笼铲801沿垂直于行进方向转动的角度调节机构802，用于调节起笼角度。 [0082] 本实施例中，起笼铲801包括连接端8011、铲体8012、铲尖8013、展开翼8014和防滑锚8016，能够实现对土渣的翻起，且翻起角度更大，特别是在顺坡向上作业时，向上大角度的翻起土渣，配合展开翼8014能够将下层的土壤尽可能的向上带动，减少土壤向下移动；同时还能配合防滑锚8016实现防止溜车的效果，但是此种设计应避免从上向下起垄，会加剧水土流失。 [0083] 本实施例中，如图7所示，连接端8011用于起到连接效果，同时设置有多个槽孔，方便调节起笼铲801的高度； [0084] 铲体8012其连接在连接端8011的下端并呈弯曲设置，铲体8012呈山脊状，中间较高且两侧较低，配合下端的铲尖8013进行起垄； [0085] 铲尖8013其位于铲体8012的底部，用于插入碎土中； [0086] 展开翼8014，其分布于铲体8012的两侧并向外延展，用于将碎土翻起，且在展开翼8014的表面设置有向上倾斜的加强龙骨8015，用于提高强度以及提高摩擦力，能够将更多的土翻向上层，缓解水土流失； [0087] 防滑锚8016其数量为两个并向铲体8012后侧方延展，用于在溜车时嵌入到土层中，防止溜坡。 [0088] 本实施例中，如图8所示，为本实施例中另一创新点，连接端8011与角度调节机构802进行连接，连接端8011上连接有驱动杆8017，且在驱动杆8017的另一端连接有驱动齿轮 8018，角度调节机构802与钢板弹簧900连接，钢板弹簧900包括安装壳8021，安装壳8021内连接有伸缩缸8022，且伸缩缸8022的驱动轴上固接有滑动齿条8023，滑动齿条8023滑动在安装壳8021内设置的滑轨上，且滑动齿条8023与延伸至安装壳8021内的驱动齿轮8018啮合，从而带动驱动杆8017转动，继而调节起笼铲801摆动角度，通过伸缩缸8022的伸缩作用，能够驱动滑动齿条8023移动，随着滑动齿条8023的移动，带动啮合的驱动齿轮8018转动，从而实现对起笼铲801的角度调节，形成图9中S3的垄型，通过对垄部一侧的坡面进行垂直挤压，使得坡面更缓，避免被雨水冲刷，导致水土过分流失，同时垄型更加紧密，提高耕作面积。 [0089] 实施例中，如图，还包括带动耕地部1000移动的行走驱动部，以及将耕地部1000和行走驱动部连接在一起的连接紧固部3000，连接紧固部3000上设置有测量坡面角度的角度仪3200，。 [0090] 本实施例中，如图1‑图5所示，耕地部1000和连接紧固部3000之间还连接有连接件3100，连接件3100包括：减震器3101，其用于缓冲耕地部1000和连接紧固部3000之间的振动，实现耕地部1000和连接紧固部3000之间的柔性连接，方便配合坡面进行作业；连接臂 3102，其转动连接在耕地部1000和连接紧固部3000之间，实现垂直方面的摆动；连接件 3103，用于将连接臂3102与连接紧固部3000进行固定连接。 [0091] 实施例2 [0092] 本实施例公开了一种农业生产用耕地设备的控制系统，包括，本实施例中，还设置有PLC控制器，能够将角度仪3200、压力传感器、起升驱动液压缸300、液压回转油缸101、伸缩缸等电子元器件综合控制，实现智能化自动化的控制效果。 [0093] 通过角度仪3200实时检测坡面情况，并将该信号反馈给PLC控制器，判断是顺坡作业还是横坡作业； [0094] 1、顺坡作业时，通过角度仪3200判断坡面角度，并将该信号反馈给PLC控制器； [0095] 同时启动起升驱动液压缸300在带动活动框200向下摆动时，其上设置的压力传感器也会实时反馈各个设备与地面之间的压力值，压力值变小则起升驱动液压缸300的行程增大，反之则起升驱动液压缸300的行程减小，以用于保持耕作深度控制； [0096] 当角度仪3200检测到陡峭坡面或凹坑时，会将该信号反馈给起升驱动液压缸300，根据行走驱动部的行进速度，开始自动提高起升驱动液压缸300的行程，使活动框200向下摆动，从而维持压力传感器反馈的压力值，满足耕作深度要求。 [0097] 2、横坡作业时，通过角度仪3200判断坡面角度，并将该信号反馈给PLC控制器； [0098] PLC控制器根据坡面角度情况，启动液压回转油缸101带动活动框200转动，使得活动框200能够趋向于水平设置，从而使得垄底趋向于水平，该垄型的特点是垄面和垄沟地表与理论水平面平行，垄型侧面坡下高，坡上低，增加垄型的挡水能力，可以满足坡耕地横坡起垄蓄水保墒，防止水土流失，满足垄沟平整种植的要求； [0099] 3、也可以根据坡面角度情况，单独通过角度调节机构802能够调节起笼铲801的角度，使得起笼铲801与水平面垂直设置，形成一侧垂直的垄部。 [0100] 如图9所示，S1、S2、S3分别是在同一种坡面上采用不同耕地起垄方式产生的垄型； [0101] 其中S1为背景技术中常规机械设备作业形成的，该垄型的特点是垄型与坡面垂直，垄底不平或保留坡度，垄型的侧面挡水能力差，无法满足自然降雨蓄水保墒； [0102] S2为调整耕地部1000耕地角度形成的垄型，该垄型的特点是垄面和垄沟地表与理论水平面平行，垄型侧面坡下高，坡上低，增加垄型的挡水能力，可以满足坡耕地横坡起垄蓄水保墒，防止水土流失，满足垄沟平整种植的要求。 [0103] S3为垂直起笼铲801后形成的垄型，通过对垄部一侧的坡面进行垂直挤压，使得坡面更缓，避免被雨水冲刷，导致水土过分流失，同时垄型更加紧密，提高耕作面积。 |
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