CN105475097B - 一种卷盘式喷灌机的动力传动系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卷盘式喷灌机的动力传动系统及其工作方法，该动力传动系统包括控制器，控制器输出端与驱动器输入端相连，驱动器输出端与步进电机输入端相连，步进电机输出轴与减速器输入轴相连，减速器输出轴与电磁离合器一端内孔相连，电磁离合器另一端法兰与小链轮相连，小链轮通过链条与大链圈相连，大链圈固定在卷盘上，喷头车被拖至工作地点前，电磁离合器先断电离合，回收PE管和喷头车时，电磁离合器通电闭合，控制器产生脉冲信号，并通过驱动器驱动步进电机运转，步进电机通过传动结构带动大链圈转动，大链圈带动卷盘回转回收PE管和喷头车。本发明能够精确调速，降低能量损耗，减少机械结构使用，降低成本，可靠性高，自动化程度高。

Description

一种卷盘式喷灌机的动力传动系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及农田节水灌溉领域，尤其是一种适用于农田节水灌溉的卷盘式喷灌机的动力传动系统及其工作方法。
背景技术
随着现代农业技术的快速发展，卷盘式喷灌机已成为广泛使用的农田灌排设备。现有的卷盘式喷灌机主要通过水泵产生压力水来驱动水涡轮产生动力，然后经传动装置驱动卷盘运转，牵引PE管缠绕在绞盘上，并牵引喷头车自动移动和喷洒。
目前使用的水涡轮造成的压降大，能耗高，效率低，需要选用大功率水泵做动力源；同时现有的卷盘式喷灌机调速系统为一套连杆机构，通过连杆机构控制水涡轮隔舌的开启度来控制水涡轮转速，结构复杂，控制精度低；并且通过变速箱中的脱档机构来控制滑移齿轮啮合与断开，控制动力的切断和闭合，方便喷头车的放出和回收，但这使得变速箱结构复杂，造价高，整体尺寸大；虽然现有喷灌机利用一套连杆机构能够实现调速和脱档，但整体结构复杂，长期使用后影响机构动作的精确性，可靠性差。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单紧凑，造价低、使用方便，可靠性高，节约能量的卷盘式喷灌机的动力传动系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种卷盘式喷灌机的动力传动系统，所述卷盘式喷灌机包括车架，车架上设有卷盘支架，卷盘支架上设有卷盘，卷盘上缠绕PE管，PE管一端与喷头车相连，该动力传动系统包括步进电机、减速器、电磁离合器、小链轮、大链圈、控制器和驱动器，控制器的输出端与驱动器的输入端相连，驱动器的输出端与步进电机的输入端相连，步进电机的输出轴与减速器的输入轴相连，减速器的输出轴通过键与电磁离合器一端的内孔相连，电磁离合器另一端的法兰与小链轮相连，小链轮通过链条与大链圈相连，大链圈通过螺栓固定在卷盘上。
进一步的，还包括蓄电池，所述蓄电池分别连接步进电机、电磁离合器、控制器和驱动器。
进一步的，所述步进电机和减速器固定在卷盘支架上，控制器、驱动器安装在电控箱中，电控箱固定在卷盘支架上，蓄电池安装在车架上。
上述动力传动系统的工作方法，包括以下步骤：
a、喷灌机准备工作，将喷头车快速拖至工作地点：用拖拉机将喷头车和PE管拖至喷灌起点，拖行时PE管带动卷盘反转，此时使电磁离合器断电离合，即减速器输出轴与小链轮脱开，断开扭矩的传递，防止卷盘反转时带动步进电机和减速器反转；
b、喷灌机工作，回收PE管和喷头车：电磁离合器通电闭合，然后启动控制器产生驱动脉冲信号，该脉冲信号输入至驱动器以驱动步进电机运转，步进电机通过减速器和电磁离合器带动小链轮转动，小链轮通过链条带动大链圈转动，大链圈带动卷盘回转回收PE管和喷头车。
进一步的，步骤b中，根据步进电机的工作转速与单位时间内控制器发出的脉冲数之间的比例关系来计算出回收PE管的长度，当计算长度达到PE管缠满卷盘第一层的长度时，控制器改变单位时间内发出的脉冲数，即改变步进电机的转速，保证PE管在缠绕第二层时，回收速度不变，同样在计算长度达到缠满卷盘第二、三、四层的长度时，都相应改变控制器单位时间内发出的脉冲数，改变步进电机的转速，直至完成回收工作，避免PE管缠绕层数的改变导致回收速度变化，保证喷灌均匀度。
进一步的，步骤b中，通过安装在车架上的蓄电池给步进电机、电磁离合器、控制器和驱动器供电。
有益效果：本发明与现有的喷灌机相比，利用步进电机代替水涡轮驱动装置，去除了因驱动水涡轮造成的水压降，降低水泵的选型功率，节约能量；同时通过控制器单位时间发出脉冲数可精确控制步进电机的转速，来控制回收PE管的速度，取消了现有的复杂连杆调速机构，可靠性高；在减速器输出轴端安装电磁离合器，利用电磁离合器通电闭合、断电离合的特性来实现动力的闭合和切断，避免在减速器中添加脱档机构，使得减速器结构简单紧凑，无需手动脱档；利用步进电机低速大扭矩的机械特性，能很大程度降低减速器的传动比，减小减速器整体结构尺寸。综上，本发明能够精确调速，降低能量损耗，减少机械结构的使用，降低成本，可靠性高，自动化程度高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是步进电机、减速器、电磁离合器和小链轮的连接示意图。
图中：1、步进电机；2、减速器；3、电磁离合器；4、小链轮；5、大链圈；6、蓄电池；7、控制器；8、驱动器；9、卷盘支架；10、卷盘；11、电控箱；12、车架。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1和2所示，本发明的一种卷盘式喷灌机的动力传动系统，所述卷盘式喷灌机包括车架12，车架12上设有卷盘支架9，卷盘支架9上设有卷盘10，卷盘10上缠绕PE管，PE管一端与喷头车相连。该动力传动系统包括步进电机1、减速器2、电磁离合器3、小链轮4、大链圈5、蓄电池6、控制器7和驱动器8，控制器7的输出端与驱动器8的输入端相连，驱动器8的输出端与步进电机1的输入端相连，步进电机1的输出轴与减速器2的输入轴相连，减速器2的输出轴通过键与电磁离合器3一端的内孔相连，电磁离合器3另一端的法兰与小链轮4相连，小链轮4通过链条与大链圈5相连，大链圈5通过螺栓固定在卷盘10上。所述蓄电池6分别连接步进电机1、电磁离合器3、控制器7和驱动器8。其中，所述步进电机1和减速器2固定在卷盘支架9上，控制器7、驱动器8安装在电控箱11中，电控箱11固定在卷盘支架9上，蓄电池6安装在车架12上。
上述动力传动系统的工作方法，包括以下步骤：
a、喷灌机准备工作，将喷头车快速拖至工作地点：用拖拉机将喷头车和PE管拖至喷灌起点，拖行时PE管带动卷盘反转，此时使电磁离合器3断电离合，即减速器2输出轴与小链轮4脱开，断开扭矩的传递，防止卷盘10反转时带动步进电机1和减速器2反转；
b、喷灌机工作，回收PE管和喷头车：电磁离合器3通电闭合，然后启动控制器7产生驱动脉冲信号，该脉冲信号输入至驱动器8以驱动步进电机1运转，步进电机1通过减速器2和电磁离合器3带动小链轮4转动，小链轮4通过链条带动大链圈5转动，大链圈5带动卷盘10回转回收PE管和喷头车。该步骤中，根据步进电机1的工作转速与单位时间内控制器7发出的脉冲数之间的比例关系来计算出回收PE管的长度，当计算长度达到PE管缠满卷盘10第一层的长度时，控制器7改变单位时间内发出的脉冲数，即改变步进电机1的转速，保证PE管在缠绕第二层时，回收速度不变，同样在计算长度达到缠满卷盘10第二、三、四层的长度时，都相应改变控制器7单位时间内发出的脉冲数，改变步进电机1的转速，直至完成回收工作，避免PE管缠绕层数的改变导致回收速度变化，保证喷灌均匀度；并且在回收PE管和喷头车过程中，通过安装在车架12上的蓄电池6给步进电机1、电磁离合器3、控制器7和驱动器8供电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种卷盘式喷灌机的动力传动系统工作方法，所述卷盘式喷灌机包括车架(12)，车架(12)上设有卷盘支架(9)，卷盘支架(9)上设有卷盘(10)，卷盘(10)上缠绕PE管，PE管一端与喷头车相连，该动力传动系统包括步进电机(1)、减速器(2)、电磁离合器(3)、小链轮(4)、大链圈(5)、控制器(7)和驱动器(8)，控制器(7)的输出端与驱动器(8)的输入端相连，驱动器(8)的输出端与步进电机(1)的输入端相连，步进电机(1)的输出轴与减速器(2)的输入轴相连，减速器(2)的输出轴通过键与电磁离合器(3)一端的内孔相连，电磁离合器(3)另一端的法兰与小链轮(4)相连，小链轮(4)通过链条与大链圈(5)相连，大链圈(5)通过螺栓固定在卷盘(10)上，其特征在于，该工作方法包括以下步骤：
a、喷灌机准备工作，将喷头车快速拖至工作地点：用拖拉机将喷头车和PE管拖至喷灌起点，拖行时PE管带动卷盘反转，此时使电磁离合器(3)断电离合，即减速器(2)输出轴与小链轮(4)脱开，断开扭矩的传递，防止卷盘(10)反转时带动步进电机(1)和减速器(2)反转；
b、喷灌机工作，回收PE管和喷头车：电磁离合器(3)通电闭合，然后启动控制器(7)产生驱动脉冲信号，该脉冲信号输入至驱动器(8)以驱动步进电机(1)运转，步进电机(1)通过减速器(2)和电磁离合器(3)带动小链轮(4)转动，小链轮(4)通过链条带动大链圈(5)转动，大链圈(5)带动卷盘(10)回转回收PE管和喷头车，根据步进电机(1)的工作转速与单位时间内控制器(7)发出的脉冲数之间的比例关系来计算出回收PE管的长度，当计算长度达到PE管缠满卷盘(10)第一层的长度时，控制器(7)改变单位时间内发出的脉冲数，即改变步进电机(1)的转速，保证PE管在缠绕第二层时，回收速度不变，同样在计算长度达到缠满卷盘(10)第二、三、四层的长度时，都相应改变控制器(7)单位时间内发出的脉冲数，改变步进电机(1)的转速，直至完成回收工作，避免PE管缠绕层数的改变导致回收速度变化，保证喷灌均匀度。
2.根据权利要求1所述的一种卷盘式喷灌机的动力传动系统工作方法，其特征在于：步骤b中，通过安装在车架(12)上的蓄电池(6)给步进电机(1)、电磁离合器(3)、控制器(7)和驱动器(8)供电。
3.根据权利要求1所述的一种卷盘式喷灌机的动力传动系统工作方法，其特征在于：所述动力传动系统还包括蓄电池(6)，所述蓄电池(6)分别连接步进电机(1)、电磁离合器(3)、控制器(7)和驱动器(8)。
4.根据权利要求1所述的一种卷盘式喷灌机的动力传动系统工作方法，其特征在于：所述步进电机(1)和减速器(2)固定在卷盘支架(9)上，控制器(7)、驱动器(8)安装在电控箱(11)中，电控箱(11)固定在卷盘支架(9)上，蓄电池(6)安装在车架(12)上。
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