CN108207581B - 一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，包括上下相铰接的悬架和行走机架，悬架和行走机架之间设置有复位机构；所述悬架的两侧对称设置有喷管组件，悬架的顶端设置有钢丝绳组件；所述行走机架底部的两侧对称设置两个行走轮组件，两个行走轮组件之间的行走机架上设置有吸水管组件；所述行走机架上还设置有为吸水管组件提供动力并将吸起的水输送至喷管组件的动力水泵组件以及用于控制动力水泵组件和行走轮组件运行状态的控制盒。本发明结构简单、操作方便，作业过程中无需配备高压水源，通过吸水管组件以及动力泵组件相配合，将位于水沟里的水抽起，并通过喷管组件完成喷灌作业，大大降低了能耗，提高了灌溉效率。

Description

一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机

技术领域

本发明涉及旱作农业喷灌设备技术领域，特别是一种喷灌机。

背景技术

随着农业机械化的快速发展，农业灌溉逐渐成为农业全程机械化的薄弱环节，相当一部分地区依然采用田间修畦漫灌的落后办法，不仅浪费土地和水资源，还会消耗大量人力。近些年，为提高灌溉效率，减轻作业人员劳动强度，指针式喷灌机、桁架式平移喷灌机、地埋式喷灌、滴灌、绞盘式喷灌机等多种灌溉机具得到了很大的发展，但是大多存在设备初始投入资金相对较大、不适宜中小型“方地块”、安装后就限制在固定地块无法移动、需预留作业道路、需配备高压水源等问题，这些问题限制了上述喷灌设备的推广使用。

在我国人口密集的平原地区推广像指针式喷灌机等大型喷灌设备，或推广初始投入较大且只能在固定农田使用的喷灌设备就显得较为困难。

中国专利CN201610192317.9公开了一种太阳平移式喷灌机，包括母梁，母梁的底端设置有行走机构，母梁的两侧对称设置有悬臂机构，悬臂机构通过牵引绳进行固定，悬臂机构下端设置喷水装置，其中一侧悬臂机构下方通过伸缩支架固定平衡万向轮，另一侧悬臂机构通过第二伸缩之间连接托槽。该技术通过平衡万向轮和托槽的配合，解决了由于地面不平而导致喷灌机平衡性差的缺点，但是结构复杂、牢固性差，作业过程中仍然存在需要预留作业道路、配备高压水源以及转向困难等缺点。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种结构简单的自走式平移悬臂喷灌机，作业过程中无需配备高压水源，且能够定向行走，自动避让障碍物，在实现自动喷灌的基础上，进一步降低能耗，提高灌溉效率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，包括通过第一铰接轴上下相铰接的悬架和行走机架，悬架和行走机架之间设置有用于复位悬架的复位机构；所述悬架的两侧对称设置有用于喷灌的喷管组件，悬架的顶端设置有用于稳定喷管组件的钢丝绳组件；所述行走机架底部的两侧对称设置两个行走轮组件，两个行走轮组件之间的行走机架上设置有伸向地面水沟里向上吸水的吸水管组件；所述行走机架上还设置有为吸水管组件提供动力并将吸起的水输送至喷管组件的动力水泵组件以及用于控制动力水泵组件和行走轮组件运行状态的控制盒。

上述一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，所述喷管组件由若干段不锈钢管组合而成，每段不锈钢管的两端分别焊接一法兰盘，相邻不锈钢管之间通过穿接在两法兰盘上的螺栓组件连接；所述不锈钢管的底端面上均布有若干喷头。

上述一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，所述喷管组件相对于地面形成上扬的弧形结构。

上述一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，所述悬架包括底部水平方形框架，方形框架的四个顶角分别固定设置一向外倾斜立柱，立柱的顶端设置有穿过钢丝绳组件中钢丝绳的安装孔，立柱的内侧顶端通过拉杆与水平方形框架中顺应钢丝绳走向的边框中部固定连接；所述方形框架的中部固定连接有两根相互平行且垂直钢丝绳走向的连杆，两根连杆的中部垂直连接有连接板，与方形框架的中心相吻合的连接板中心开设有穿过第一铰接轴的铰接孔。

上述一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，相对于连接板两侧的方形框架两边框中部分别设置一朝向连接板的拉簧，两拉簧自然状态下的中心轴线与连接板轴线相垂直；所述拉簧的自由端与行走机架连接。

上述一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，所述行走机架的顶部框架与悬架的底部方形框架结构相同，行走机架的顶部框架下方设置有放置动力水泵组件的托架，对应喷管组件的托架两侧底端面上分别通过支架连接行走轮组件。

上述一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，所述行走轮组件包括两个前后设置的行走轮，两行走轮之间通过中空结构的行走轮架体连接，行走轮架体的中部与支架的底端固定连接；所述行走轮架体内设置有驱动行走轮行进的驱动机构，驱动机构包括驱动电机、主动链轮以及与行走轮同轴设置的从动链轮，主动链轮和两个从动链轮之间通过链条连接；所述行走轮架体内还设置有用于张紧链条的张紧链轮。

上述一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，所述吸水管组件包括竖立的吸水管和底部的滤水管，滤水管设置在行走机架的后方；所述吸水管的顶端与动力水泵组件的进水口连通，吸水管的底端与滤水管的前端连通；所述滤水管的底部设置有起依附作用的滑靴，伸出滤水管后方的滑靴上固定设置有测量水沟内水位的水位传感器，水位传感器的输出端连接控制盒的信号输入端。

上述一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，所述行走机架上还设置有用于观测地面水沟走向的定向观测组件，所述定向观测组件包括设置在行走机架上的固定座，固定座的上方设置有顺应行走机架行走方向的定向观测架，定向观测架的前后两端分别设置一瞄准器件，瞄准器件的输出端连接控制盒的信号输入端。

上述一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，所述控制盒内置有对整机运行进行控制的控制器，控制器的输出端分别与动力水泵组件和行走轮组件的受控端连接；所述控制盒的表面设置有向控制器输入控制信号的开关按钮、内燃机启停按钮、自动/手动模式切换按钮、原地左转按钮、原地右转按钮、行走速度控制旋钮以及吸水量控制旋钮。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明结构简单、操作方便，作业过程中无需配备高压水源，通过吸水管组件以及动力泵组件相配合，将位于水沟里的水源抽起，并通过喷管组件完成喷灌作业，大大降低了能耗，提高了灌溉效率，促进了农业灌溉朝向机械自动化方向发展。

本发明通过设置对称的两套行走轮组件，并使其中一套行走轮组件与行走机架间通铰接接方式安装，来保证整机行走的稳定性，避免地面浮动而导致设备倾倒的现象发生；行走机架与悬架间通过第一铰接轴连接，并配合弹簧的设置，可以在设备受到外力阻碍时，悬架及其上的其他组件可相对于行走机架进行旋转，避免了零部件损坏现象的发生，且能够障碍消除后，悬架及其上的其它组件可以在弹簧作用下自动复位，实现了自动避障功能，提高了整机的使用寿命。

本发明通过在行走机架上设置定向观测组件，用来将远距离的物体作为参照物来进行行走方向的确定，通过设置在行走机架上的行走轮组件，并配合控制内设置的定向电子陀螺仪来实现设备的智能化定向行走。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为图1中A的局部放大图；

图3为本发明的轴侧视图a；

图4为图3中B的局部放大图；

图5为本发明的轴侧视图b；

图6为图5中C的局部放大图；

图7为本发明所述悬架的结构示意图；

图8为本发明所述行走轮组件的结构示意图；

图9为本发明所述吸水管组件的结构示意图；

图10为本发明所述定向观测组件的结构示意图；

图11为本发明所述控制盒的面板示意图。

其中：1.喷管组件，2.行走机架，3.钢丝绳组件；

4.悬架，41.安装孔，42.铰接孔，43.拉簧；

5.动力水泵组件；

6.行走轮组件，61.行走轮，62.架体，63.张紧链轮，64.从动链轮，65.主动链轮，66.驱动电机，67.链条；

7.吸水管组件，71.吸水管，72.滤水管，73.滑靴，74.水位传感器；

8.定向观测组件，81.瞄准器件，82.定向观测架，83.固定座，84.第二铰接轴；

9.控制盒，90.开关按钮，91.内燃机启停按钮，92.自动/手动模式切换按钮，93.原地左转按钮，94.原地右转按钮，95.行走速度控制旋钮，96.吸水量控制旋钮；

10.地面，11.第一铰接轴。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，其结构如图1至图6所示，包括喷管组件1、钢丝绳组件3、悬架4、行走机架2、动力水泵组件5、行走轮组件6、吸水管组件7、定向观测组件8以及控制盒9。其中，悬架4铰接在行走机架2上，悬架4和行走机架2之间设置有复位机构；喷管组件1设置有两套，对称设置在悬架的两侧，钢丝绳组件3连接在喷管组件和悬架之间；行走轮组件6设置有两套，对称设置在行走机架2底部的两侧；吸水管组件7位于两行走轮组件6之间，动力水泵组件5、定向观测组件8以及控制盒9安装在行走机架上。

喷管组件1用于在吸水管组件和动力水泵组件的配合下向田地里喷灌水；喷管组件的结构如图1、图3和图5所示，由若干段不锈钢管组合而成，本实施例中每个喷管组件均由十二段不锈钢管组合而成。每段不锈钢管的两端分别焊接一法兰盘，相邻不锈钢管之间通过穿接在两法兰盘上的螺栓组件连接；本实施例中，法兰盘与不锈钢管呈一夹角设置，从而使得喷管组件1相对于地面形成上扬的弧形结构，以增加整体喷灌组合的承重能力。不锈钢管的底端面上均布有若干朝向地面设置的喷头，本实施例中每段不锈钢管上均设置有三个喷头。

悬架4用于固定喷管组件，其结构如图7所示，包括底部水平方形框架，方形框架由四根矩形管焊接而成；方形框架的四个顶角分别固定设置一向外倾斜立柱，立柱也采用矩形管，立柱与方形框架之间同样采用焊接方式固定，立柱的内侧顶端通过拉杆与水平方形框架中顺应钢丝绳走向的边框中部固定连接，起到加强作用。每根立柱的顶端分别设置两个安装孔41，用于穿过钢丝绳组件中的钢丝绳。

方形框架的中部固定连接有两根连杆，两根连杆相互平行且垂直钢丝绳走向设置，两根连杆的中部垂直连接有连接板，连接板中心与方形框架的中心相吻合，连接板中心处开设有铰接孔42，用于穿过第一铰接轴11与行走机架活动连接，从而使悬架4及安装于其上的喷管组合1和钢丝绳组件3作为一个整体，可以绕第一铰接轴11相对于行走机架2转动。

本发明中，复位机构包括相对于连接板两侧的方形框架两边框中部设置的拉簧43，拉簧43的一端与方形框架边框固定连接，另一端朝向连接板设置，并向下倾斜与行走机架2连接；两拉簧自然状态下的中心轴线与连接板轴线相垂直。拉簧43一方面起到稳定悬架4的作用；另一方面能够缓冲悬架4及其上安装物受到的外力影响，避免零部件损坏，当影响消除时悬架4自动复位。例如，本发明在田间工作时，喷管组件1会受到风力影响而弯曲或晃动，还会遇见电线杆等障碍物，由于悬架4和行走机架之间采用带复位机构的铰接方式连接，便可以避免喷管组件1或其它部件受到损坏，并在外力消除或避开障碍物后自动复位；再例如，当喷灌机完成一次作业或行驶到地头时，可以调整或拆掉拉簧43，使行走机架2和悬架4相对转动90°，方便喷灌机移动或转移地块。

钢丝绳组件主要由钢丝绳构成，本实施例中，为保证喷管组件在作业过程中的平稳性，共设置八根钢丝绳，八根钢丝绳分别四组，每根钢丝绳的一端分别固定连接在立柱顶端的一个安装孔中；位于同侧的悬架前后立柱上钢丝绳分为两组，其中一组钢丝绳的另一端连接在喷管组件的中部，另一组钢丝绳的另一端连接喷管组件的尾部。

行走机架2用于连接行走轮组件和悬架，其结构如图2、图4和图6所示，行走机架的顶部框架与悬架的底部方形框架结构相同，行走机架的顶部框架下方设置有托架，托架也为方形结构，托架上设置有托板，用于放置动力水泵组件5、定向观测组件8以及控制盒9，对应喷管组件的托架两侧底端面上分别设置一支架，用于连接行走轮组件6。

行走轮组件的结构如图8所示，包括两个前后设置的行走轮61，两行走轮之间通过行走轮架体62连接，行走轮架体62为中空结构，行走轮架体的中部顶端面与支架的底端固定连接。行走轮架体62的前后两端分别设置有嵌装行走轮的U型槽口，行走轮通过转轴安装在U型槽口中。

行走轮架体62的内腔中设置有驱动行走轮行进的驱动机构，驱动机构包括驱动电机66、主动链轮65、主动链轮65、以及与行走轮同轴设置的从动链轮64，主动链轮和两个从动链轮之间通过链条67连接，其中主动链轮65安装在驱动电机的输出轴上，两从动链轮安装在行走轮架体的内侧壁上。为提高传动机构的传动效率，本发明在行走轮架体62的内腔中还设置了张紧链轮63，用于张紧链条67，张紧链轮63固定在行走轮架体的内侧壁上。工作时，驱动电机66驱动主动链轮65转动，主动链轮65通过链条67同时驱动两个从动链轮64转动，进一步带动行走轮转动，开始带动设备整体行走。当然，上述驱动机构还可以采用采取齿轮箱和传动轴结合的传动方式，或者其他驱动方式，只要能够控制行走轮61行走，并具备速度反馈和驻车功能即可。

本发明中，行走轮组件6中还安装有测速传感器和电控刹/驻车装置，其中测速传感器用于测量行走轮转速，并将测量的结果传输给控制盒；电控刹/驻车装置用于在控制盒的指令下进行行走轮的刹车控制。

为保证整机在行走过程中的平稳性，本发明的其中一个行走轮组件6与行走机架2通过铰接方式安装，从而是整机能够随着不平整地面浮动而进行机身调整，提高整机的稳定性。

吸水管组件7设置在两个行走轮组件6之间的行走机架上，用于伸向地面水沟里向上吸水；其结构如图9所示，包括竖立的吸水管71、滤水管72、滑靴73以及水位传感器74。其中，吸水管71竖向设置，并具有一定的柔性，遇阻力可弯曲，吸水管71的顶端与动力水泵组件的进水口连通，吸水管的底端与滤水管的前端连通。滤水管设置在行走机架的后方，其朝向与设备的行走方向相反，滑靴73设置在滤水管的底部，滑靴73的底部和给水沟底面接触，对滤水管起依附作用；本实施例中，滑靴73和滤水管72相对于给水沟底面成倾斜角度，避免水沟的湿泥堵塞滤水管的进水孔。水位传感器74设置在滑靴73伸出滤水管后方的一端，用于测量水沟内水位，水位传感器74的输出端连接控制盒的信号输入端，将采集的水位信号传输给控制盒，方便控制盒控制动力水泵组件进行工作。

动力水泵组件5主要由水泵、内燃机、发电机、蓄电池组成，内燃机直接为水泵提供动力，同时带动发电机发电；发电机和蓄电池连接，为蓄电池充电，用于为整机提供电力，主要用于行走轮组件6和控制盒9内控制电路的电力供应。其中水泵的进水口与吸水管组件中的吸水管顶端连通，用于将水沟里的水抽起，水泵的出水口通过耐压软管与喷管组件的内端连通，用于将抽起的水送入不锈钢管中，用于喷灌。

定向观测组件8设置行走机架的托板上，用于观测地面水沟走向，并传输给控制盒，其结构如图10所示，包括固定座83、定向观测架82和瞄准器件81。其中，固定座83固定在行走机架的托板上，定向观测架82顺应行走机架行走方向设置在固定座83上，且固定座83和定向观测架82支架之间通过第二铰接轴84相连接，以方便根据观测参照物的远近调节定向观测架的俯仰角度；定向观测架82的前后两端分别设置一瞄准器件81，瞄准器件81的输出端连接控制盒的信号输入端，通过瞄准器件81可以观察较远距离的参照物，用于确定整机的行走方向。

控制盒9用于对整机的工作状态进行操控，包括壳体，壳体内设置有对整机运行进行控制的控制器和电子陀螺仪，控制器的输入端分别连接水位传感器、测速传感器和电子陀螺仪的输出端，控制器的输出端分别与动力水泵组件和行走轮组件的受控端连接；控制盒的表面设置有向控制器输入控制信号的开关按钮90、内燃机启停按钮91、自动/手动模式切换按钮92、原地左转按钮93、原地右转按钮94、行走速度控制旋钮95以及吸水量控制旋钮96，如图11所示。其中，开关按钮90用于启动整机工作；内燃机启停按钮91用于控制内燃机启停；行走速度控制旋钮95用于控制行走轮组件6的行进速度；水量控制旋钮96通过控制内燃机的转速来实现吸水量的控制；自动/手动模式切换按钮92是针对吸水量控制设置的，其处于自动模式时，吸水量将根据水位传感器74的信号实现自动控制，动态保证地面10的给水沟中水位平稳，所述的吸水量自动控制，只针对给水沟除了水源外对外封闭的情况下使用；当按下原地左转按钮93或原地右转按钮94时，两个行走轮组件6将分别向相反反向行走，整机原地转向。原地左转按钮93或原地右转按钮94配合定向观测部件8使用，定向之后，整机将在电子陀螺仪和控制器的控制下顺应水沟方向自动行走。

本发明的使用方法为：在农田地面10开给水沟，给水沟方向误差或弯曲程度最高不得超过本机两个行走轮组件6之间的宽度；把水引入给水沟，本机横跨给水沟上方，吸水管组件7放入给水沟中；通过定向观测部件8、原地左转按钮93或原地右转按钮94，以给水沟远端为参照物，调整整机方向，并通过电子陀螺仪定向；通过行走速度控制旋钮95设置行进速度；然后整机可以开始工作。

当然，本发明不仅可以用于进行水的喷灌，还可以加装水肥一体化设备，在吸水管上分出管路吸取肥水，进行水肥同时喷灌。

Claims (7)

1.一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，其特征在于：包括通过第一铰接轴（11）上下相铰接的悬架（4）和行走机架（2），悬架（4）和行走机架（2）之间设置有用于复位悬架（4）的复位机构；所述悬架的两侧对称设置有用于喷灌的喷管组件（1），悬架的顶端设置有用于稳定喷管组件的钢丝绳组件（3）；所述行走机架（2）底部的两侧对称设置两个行走轮组件（6），两个行走轮组件（6）之间的行走机架上设置有伸向地面水沟里向上吸水的吸水管组件（7）；所述行走机架上还设置有为吸水管组件（7）提供动力并将吸起的水输送至喷管组件（1）的动力水泵组件（5）以及用于控制动力水泵组件（5）和行走轮组件（6）运行状态的控制盒（9）；所述行走机架上还设置有用于观测地面水沟走向的定向观测组件（8），所述定向观测组件（8）包括设置在行走机架上的固定座（83），固定座（83）的上方设置有顺应行走机架行走方向的定向观测架（82），定向观测架（82）的前后两端分别设置一瞄准器件（81），瞄准器件（81）的输出端连接控制盒的信号输入端；

所述悬架（4）包括底部水平方形框架，方形框架的四个顶角分别固定设置一向外倾斜立柱，立柱的顶端设置有穿过钢丝绳组件中钢丝绳的安装孔（41），立柱的内侧顶端通过拉杆与水平方形框架中顺应钢丝绳走向的边框中部固定连接；所述方形框架的中部固定连接有两根相互平行且垂直钢丝绳走向的连杆，两根连杆的中部垂直连接有连接板，与方形框架的中心相吻合的连接板中心开设有穿过第一铰接轴（11）的铰接孔（42）；

相对于连接板两侧的方形框架两边框中部分别设置一朝向连接板的拉簧（43），两拉簧自然状态下的中心轴线与连接板轴线相垂直；所述拉簧的自由端与行走机架（2）连接。

2.根据权利要求1所述的一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，其特征在于：所述喷管组件（1）由若干段不锈钢管组合而成，每段不锈钢管的两端分别焊接一法兰盘，相邻不锈钢管之间通过穿接在两法兰盘上的螺栓组件连接；所述不锈钢管的底端面上均布有若干喷头。

3.根据权利要求2所述的一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，其特征在于：所述喷管组件（1）相对于地面形成上扬的弧形结构。

4.根据权利要求1所述的一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，其特征在于：所述行走机架（2）的顶部框架与悬架的底部方形框架结构相同，行走机架的顶部框架下方设置有放置动力水泵组件（5）的托架，对应喷管组件的托架两侧底端面上分别通过支架连接行走轮组件。

5.根据权利要求4所述的一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，其特征在于：所述行走轮组件包括两个前后设置的行走轮（61），两行走轮之间通过中空结构的行走轮架体（62）连接，行走轮架体的中部与支架的底端固定连接；所述行走轮架体（62）内设置有驱动行走轮行进的驱动机构，驱动机构包括驱动电机（66）、主动链轮（65）以及与行走轮同轴设置的从动链轮（64），主动链轮和两个从动链轮之间通过链条（67）连接；所述行走轮架体（62）内还设置有用于张紧链条（67）的张紧链轮（63）。

6.根据权利要求1所述的一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，其特征在于：所述吸水管组件（7）包括竖立的吸水管（71）和底部的滤水管（72），滤水管设置在行走机架的后方；所述吸水管（71）的顶端与动力水泵组件的进水口连通，吸水管的底端与滤水管的前端连通；所述滤水管的底部设置有起依附作用的滑靴（73），伸出滤水管后方的滑靴上固定设置有测量水沟内水位的水位传感器（74），水位传感器（74）的输出端连接控制盒的信号输入端。

7.根据权利要求1所述的一种轻简化智能自走式平移悬臂喷灌机，其特征在于：所述控制盒（9）内置有对整机运行进行控制的控制器，控制器的输出端分别与动力水泵组件和行走轮组件的受控端连接；所述控制盒的表面设置有向控制器输入控制信号的开关按钮（90）、内燃机启停按钮（91）、自动/手动模式切换按钮（92）、原地左转按钮（93）、原地右转按钮（94）、行走速度控制旋钮（95）以及吸水量控制旋钮（96）。