CN106962141B - 一种自动分度旋转喷头装置 - Google Patents

Abstract

一种自动分度旋转喷头装置，包括喷头机构、传动机构、动力机构、分度机构、控制机构、外壳；传动机构上安装有喷头机构、测量传动机构转动角度的分度机构，动力机构将动力传给传动机构，分度机构、喷头机构随着传动机构一起转动；动力机构、分度机构均和控制机构相连，控制机构根据分度机构传递的转角信号来控制动力机构的状态，从而实现喷头机构的自动分度旋转。本发明具有喷灌稳定、效率高，能自动精准进行分度，从而完成定点或定角度自动喷灌的任务。本发明属于喷灌技术领域。

Description

一种自动分度旋转喷头装置

技术领域

本发明属于喷灌技术领域，尤其涉及一种自动分度旋转喷头装置。

背景技术

目前，灌溉技术往节水和精准灌溉方向发展，喷灌作为较为节水的灌溉方式获得较大关注。喷灌是借助水泵和管道系统或利用自然水源的落差，把具有一定压力的水喷到空中，散成小水滴或形成弥雾降落到植物上和地面上的灌溉方式。喷灌具有节水、省工、提高土地利用率、增产、适应性强等优点。喷灌系统一般由喷头、管网、首部和水源组成。其中，喷头的结构形式和产品质量直接影响灌溉的效果和经济效益，因此喷头对于喷灌系统来讲相当重要。

目前，为实现节水和自动化喷灌，采用旋转式喷头较为普遍。旋转式喷头是使压力水流通过喷管及喷嘴形成一股汇合的水舌射出,由于水舌内存在蜗流且在粉碎机构及空气阻力的作用下水舌被粉碎成细小的水滴,转动机构使喷嘴慢慢地旋转,水滴平均地喷洒在喷头的四周。常见的旋转式喷头包括摇臂式喷头、叶轮式喷头反作用式喷头等，它们都能实现自动旋转的功能，但是它们都没有分度功能，更不能通过分度功能实现定点、定角度喷灌，也不能控制喷头旋转的速度，进而达到更高效、更节水的喷灌效果。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种能实现定点、定角度喷灌且能控制喷头旋转速度的自动分度旋转喷头装置。

一种自动分度旋转喷头装置，包括喷头机构、传动机构、动力机构、分度机构、控制机构、外壳；传动机构上安装有喷头机构、测量传动机构转动角度的分度机构，动力机构将动力传给传动机构，分度机构、喷头机构随着传动机构一起转动；动力机构、分度机构均和控制机构相连，控制机构根据分度机构传递的转角信号来控制动力机构的状态，从而实现喷头机构的自动分度旋转。动力机构的状态包括启动、停止、改变转速等。

传动机构包括一级传动组件、二级传动组件，动力机构、一级传动组件、二级传动组件依次连接，动力机构将动力传给一级传动组件，一级传动组件带动二级传动组件的转动。

一级传动组件包括蜗轮、蜗杆、分度轴，蜗杆和动力机构相连，蜗杆和安装在分度轴上的蜗轮相啮合，分度轴转动式安装在外壳中；二级传动组件包括齿轮一、齿轮二、传动轴，齿轮一安装在分度轴上，齿轮一和安装在传动轴上的齿轮二相啮合，传动轴转动式安装在外壳中；分度轴、蜗轮、齿轮一、分度机构同步转动，传动轴、齿轮二、喷头机构同步转动。

分度轴为实心的阶梯轴，分度轴的一端伸出外壳，分度机构安装于分度轴的伸出于外壳的一端。

传动轴为空心的阶梯轴，传动轴的一端伸出外壳，喷头机构安装于传动轴的伸出于外壳的一端；传动轴兼当水管，水流经传动轴进入喷头机构后由喷头机构喷射出去。

喷头机构包括安装在传动机构上喷头和安装在喷头上的喷嘴。

喷头呈圆柱形，喷头内开设水流通道，水流通道从圆柱形的端面起且止于圆柱形的侧面，喷头通过水流通道于圆柱形的端面的一端螺纹安装于传动机构，喷嘴通过螺钉安装在水流通道于圆柱形的侧面的一端。

分度机构包括安装在传动机构上的分度盘和安装在分度盘上的传感器，传感器和控制机构相连。

分度盘为圆盘状，中心开设带有螺纹的圆形通孔，螺钉穿过分度盘的圆形通孔并将分度盘固定在传动机构上；环绕分度盘的圆形通孔均匀开设若干个矩形凹槽，凹槽内装有和控制机构相连的传感器。

控制机构包括微型主机，微型主机内装有控制程序，控制程序根据分度机构传递的转角信号对动力机构做出指令从而控制动力机构的状态；动力机构为减速马达。选用微型直流齿轮减速电机，选定减速马达的型号为GA12-N20减速马达，主要性能：额定功率2.4W，负载转速40r/min。

本发明的优点：(1)本发明通过动力机构和传动机构来驱动喷头机构自动旋转，因此，喷头机构的自动旋转更稳定、喷灌效率更高。(2)本发明的传动机构采用两级传动机构，包括蜗轮蜗杆传动、齿轮传动，传动稳定、可靠，且可通过调整传动机构的传动比来调整喷头机构的旋转速度，从而达到更好的喷灌效果。(3)本发明采用分度机构分度，并通过和分度机构、动力机构均相连的控制机构以及分度机构采集的信号来控制动力机构的启动和停止、转动速度，从而实现控制喷头机构的定点、定角度喷灌。(4)本发明的传动轴采用空心轴，因此传动轴可以兼当水管，一物两用，既节省了成本又简化了设计。(5)本发明的喷头机构呈圆柱状，水流通道一端开设在圆柱端面，另一端开设在圆柱面上，不但结构简单、易于安装，且能满足定点、定角度喷灌的需求。

附图说明

图1为一种自动分度旋转喷头装置的立体图。

图2为一种自动分度旋转喷头装置的俯视图。

图3为图2中A-A的剖视图。

图4为图3中B-B的剖视图。

图5为一种自动分度旋转喷头装置的右视图。

图6为分度盘的俯视图。

图7为喷头机构的结构示意图。

其中，1为外壳，2为喷头，3为喷嘴，4为传动轴，5为端盖四，6为角接触球轴承，7为平键，8为齿轮二，9为套筒，10为端盖三，11为分度盘，12为分度轴，13为端盖一，14为涡轮，15为齿轮一，16为端盖二，17为蜗杆。

具体实施方式

一种自动分度旋转喷头装置，包括喷头机构、传动机构、动力机构、分度机构、控制机构、外壳；传动机构上安装有喷头机构、测量传动机构转动角度的分度机构，动力机构将动力传给传动机构，分度机构、喷头机构随着传动机构一起转动；动力机构、分度机构均和控制机构相连，控制机构根据分度机构传递的转角信号来控制动力机构的状态，从而实现喷头机构的自动分度旋转。

控制机构包括微型主机，微型主机内装有控制程序，控制程序根据分度机构传递的转角信号对动力机构做出指令从而控制动力机构的状态；动力机构为减速马达。动力机构和控制机构，附图中未显示。

传动机构包括一级传动组件、二级传动组件，动力机构、一级传动组件、二级传动组件依次连接，动力机构将动力传给一级传动组件，一级传动组件带动二级传动组件的转动。

一级传动组件包括蜗轮、蜗杆、分度轴，蜗杆和动力机构相连，蜗杆和安装在分度轴上的蜗轮相啮合，分度轴转动式安装在外壳中；二级传动组件包括齿轮一、齿轮二、传动轴，齿轮一安装在分度轴上，齿轮一和安装在传动轴上的齿轮二相啮合，传动轴转动式安装在外壳中；分度轴、蜗轮、齿轮一、分度机构同步转动，传动轴、齿轮二、喷头机构同步转动。

分度轴为实心的阶梯轴，分度轴的一端伸出外壳，分度机构安装于分度轴的伸出于外壳的一端。

传动轴为空心的阶梯轴，传动轴的一端伸出外壳，喷头机构安装于传动轴的伸出于外壳的一端；传动轴兼当水管，水流经传动轴进入喷头机构后由喷头机构喷射出去。和蜗杆相啮合传动的蜗轮通过平键安装在分度轴的中部，齿轮一通过平键安装分度轴的下部，齿轮一和蜗轮之间相隔一定的距离，二者之间安装隔板，隔板使得涡轮和齿轮一在运行时不相互干扰；蜗轮的上部安装有套筒，套筒的上部装有角接触球轴承，角接触球轴承的上部安装有端盖一，端盖一穿过分度轴安装在外壳上，使用螺钉将端盖一固定在外壳上，端盖一的另一端安装在角接触球轴承上，分度轴伸出端盖一的一端上安装有分度机构，分度机构随着分度轴的转动而转动；齿轮一的下部安装有套筒，套筒的下部安装有角接触球轴承，端盖二的一端安装在角接触球轴承上，另一端通过螺钉安装固定在外壳上，这一端的分度轴被端盖二封住在外壳内。和齿轮一相啮合传动的齿轮二通过平键安装在传动轴上，位于传动轴上的位置和齿轮一在分度轴上的位置相对应；齿轮二的上端通过传动轴的轴肩卡住，齿轮二的下端安装有套筒，套筒的下端安装有角接触球轴承，端盖三的一端安装在角接触球轴承上，另一端通过螺钉安装固定在外壳上，传动轴的下端被端盖三封住在外壳里面；传动轴的上端通过角接触球轴承和端盖四安装外壳上，传动轴的上端伸出端盖四，喷头呈圆柱形，喷头内设有水流通道，水流通道自圆柱形的一端起，止于圆柱形的圆柱面上；水流通道在圆柱形的一端的孔径和传动轴的上端的轴径相匹配且二者开设相匹配的螺纹；喷头通过喷头具有螺纹的一端螺纹安装于传动轴的上端，喷嘴安装在喷头上水流通道在圆柱面上的一端，且喷嘴通过螺钉固定。喷头机构跟随传动轴的转动一起转动。外部的水管和传动轴相接通，水流经外部的水管进入传动轴，水流从传动轴流过，进入喷头并经喷嘴喷射出去。

蜗轮和齿轮一之间用隔板隔开，隔板上设有垂直于隔板的隔板一，隔板一在隔板靠近传动轴的一端；蜗杆的一端安装于隔板一上，另一端安装在电机上。传动机构被安装在外壳中，由于传动机构所涉及的零部件基本都为精细部件，需要较好的保养，及无尘、润滑的工作环境，因此，将传动机构都置于封闭的外壳中。

喷头机构包括安装在传动机构上喷头和安装在喷头上的喷嘴。

喷头呈圆柱形，喷头内开设水流通道，水流通道从圆柱形的端面起且止于圆柱形的侧面，喷头通过水流通道于圆柱形的端面的一端螺纹安装于传动机构，喷嘴通过螺钉安装在水流通道于圆柱形的侧面的一端。

分度机构包括安装在传动机构上的分度盘和安装在分度盘上的传感器，传感器和控制机构相连。

分度盘为圆盘状，中心开设带有螺纹的圆形通孔，螺钉穿过分度盘的圆形通孔并将分度盘固定在传动机构上；环绕分度盘的圆形通孔均匀开设若干个矩形凹槽，凹槽内装有和控制机构相连的传感器。本实施例中，分度盘上开设八个矩形凹槽。

本发明的工作过程和原理：启动动力机构，电机开始运转。和电机相连的蜗杆开始转动，蜗杆带动相啮合的蜗轮转动，从而带动分度轴转动，安装在分度轴上的分度盘、齿轮一也跟随分度轴一起转动；齿轮一带动相啮合的齿轮二转动，安装有齿轮二的传动轴也转动起来，从而带动安装在传动轴上的喷头旋转。水流经过空心的传动轴，进入喷头，由喷嘴喷射，完成喷灌。分度盘上的矩形凹槽之间相隔45度，每个凹槽内都安装有和控制机构相连的传感器。分度盘每转过一个凹槽，传感器就会发送信号给控制机构，此时，喷头转过一个角度记为α，控制机构接收一次信号便记录分度盘转动45度。控制机构根据实际需求对动力机构作出指令，例如，设二级传动机构为平级传动，则α也为45度，实际需求为喷头在均相隔90度的四个点定点喷灌，则分度机构每转过两个凹槽，即控制机构每接收两次分度盘传过来的信号就会对动力机构做出停止指令，动力机构停止，传动机构、分度机构、喷头机构都不再旋转，此时喷头进行定点喷灌；喷灌一定时间后，水流停止，控制机构对动力机构做出启动指令，此时动力机构启动，传动机构、分度机构、喷头机构再次旋转，当分度机构再次转过两个凹槽时，控制机构再次对动力机构做出停止指令，继续重复上述过程，此处不再赘述。以上的举例只是对本发明的定点、定角度喷灌的过程和原理的一个简单示例，实际操作中可根据实际需求对装置做相应的调整(如改变凹槽的数量和间距等)，从而达到所需求的定点或定角度喷灌，但工作原理都是相同的。如只需要达到某个指定点喷灌的目的，则可以先取下分度盘，将喷头机构旋转到指定喷灌的方向，关闭动力机构，直接将外部的水管的水流通入传动轴来进行喷灌。本发明亦可根据调整传动机构的传动比来达到调整喷头旋转速度的目的，由于调整传动机构的传动比属于本领域的普通技术人员应知晓的技术，具体过程，本发明不再赘述。

除了本实施例提及的方式外，上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动分度旋转喷头装置，其特征在于：包括喷头机构、传动机构、动力机构、分度机构、控制机构、外壳；传动机构上安装有喷头机构、测量传动机构转动角度的分度机构，动力机构将动力传给传动机构，分度机构、喷头机构随着传动机构一起转动；动力机构、分度机构均和控制机构相连，控制机构根据分度机构传递的转角信号来控制动力机构的状态，从而实现喷头机构的自动分度旋转；

传动机构包括一级传动组件、二级传动组件，动力机构、一级传动组件、二级传动组件依次连接，动力机构将动力传给一级传动组件，一级传动组件带动二级传动组件的转动；

一级传动组件包括蜗轮、蜗杆、分度轴，蜗杆和动力机构相连，蜗杆和安装在分度轴上的蜗轮相啮合，分度轴转动式安装在外壳中；二级传动组件包括齿轮一、齿轮二、传动轴，齿轮一安装在分度轴上，齿轮一和安装在传动轴上的齿轮二相啮合，传动轴转动式安装在外壳中；分度轴、蜗轮、齿轮一、分度机构同步转动，传动轴、齿轮二、喷头机构同步转动。

2.如权利要求1所述一种自动分度旋转喷头装置，其特征在于：分度轴为实心的阶梯轴，分度轴的一端伸出外壳，分度机构安装于分度轴的伸出于外壳的一端。

3.如权利要求2所述一种自动分度旋转喷头装置，其特征在于：传动轴为空心的阶梯轴，传动轴的一端伸出外壳，喷头机构安装于传动轴的伸出于外壳的一端；传动轴兼当水管，水流经传动轴进入喷头机构后由喷头机构喷射出去。

4.如权利要求1所述一种自动分度旋转喷头装置，其特征在于：喷头机构包括安装在传动机构上喷头和安装在喷头上的喷嘴。

5.如权利要求4所述一种自动分度旋转喷头装置，其特征在于：喷头呈圆柱形，喷头内开设水流通道，水流通道从圆柱形的端面起且止于圆柱形的侧面，喷头通过水流通道于圆柱形的端面的一端螺纹安装于传动机构，喷嘴通过螺钉安装在水流通道于圆柱形的侧面的一端。

6.如权利要求1所述一种自动分度旋转喷头装置，其特征在于：分度机构包括安装在传动机构上的分度盘和安装在分度盘上的传感器，传感器和控制机构相连。

7.如权利要求6所述一种自动分度旋转喷头装置，其特征在于：分度盘为圆盘状，中心开设带有螺纹的圆形通孔，螺钉穿过分度盘的圆形通孔并将分度盘固定在传动机构上；环绕分度盘的圆形通孔均匀开设若干个矩形凹槽，矩形凹槽内装有和控制机构相连的传感器。

8.如权利要求1所述一种自动分度旋转喷头装置，其特征在于：控制机构包括微型主机，微型主机内装有控制程序，控制程序根据分度机构传递的转角信号对动力机构做出指令从而控制动力机构的状态；动力机构为减速马达。