CN109122217B - 一种可抗风的喷灌机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可抗风的喷灌机，属于农业节水灌溉技术领域。该可抗风的喷灌机，包括主喷头部分、主喷头角度调整部分、旋转部分、支架部分和控制结构部分，所述主喷头部分包括主喷头、喷管、软管喷头连接口、软水管和腔体，所述主喷头角度调整部分包括橡胶片、喷头架总成、铰链Ⅰ、滑移件、铰链Ⅱ、丝杆、铰链Ⅲ、光杆、齿轮机构Ⅰ、齿轮机构Ⅱ、齿轮轴、轴承、轴承安装架、步进电机和喷口调节杆，所述旋转部分包括旋转台、储水桶、阀门和进水口，所述支架部分包括支撑平台、高度调节杆、夹紧旋钮、T型架和万向轮，所述控制结构部分包括风速传感器和单片机控制系统。该可抗风的喷灌机结构稳定可靠，机动灵活，可以根据风速和风向自动调节射程。

Description

一种可抗风的喷灌机
技术领域
本发明涉及一种可抗风的喷灌机，属于农业节水灌溉技术领域。
背景技术
喷灌技术在我国的应用已经比较广泛，它具有灌水均匀、省时省力、适应性强等诸多优点。了解到喷灌均匀度高是在无风条件下的情形，而室外环境复杂，风速和风向对喷头射程影响比较大，故而会造成均匀性不好。因此研究出一种可抗风的喷灌机对于提高用水效率具有重要意义。
近年来，对于可抗风喷灌机的专利比较少，如一种射程可调的喷头（CN105363583A），一种具有抗风功能的射程可调控喷头（CN107409960A）等。其中第一种喷头是安装在大棚里的装置，它不能根据风速和风向来实时调节射程。第二种是通过喷头开口大小的改变进而调节射程远近，具有一定的抗风作用，但面对不同风速的时候射程不容易控制，且电机安装在喷头的位置，因重量增加导致喷头旋转困难。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种可抗风的喷灌机。本可抗风的喷灌机结构稳定可靠，机动灵活，可以根据风速和风向自动调节射程，具有可抗风作用的喷灌机。本发明根据风速的大小来调控步进电机转速，再通过齿轮啮合和连杆机构调节主喷头仰角角度，顺风时降低仰角角度，逆风时升高仰角角度，进而补偿风速造成喷灌均匀度不均。本发明通过以下技术方案实现。
一种可抗风的喷灌机，包括主喷头部分、主喷头角度调整部分、旋转部分、支架部分和控制结构部分，所述主喷头部分包括主喷头1、喷管2、软管喷头连接口9、软水管10和腔体11，所述主喷头角度调整部分包括橡胶片3、喷头架总成4、铰链Ⅰ5、滑移件6、铰链Ⅱ7、丝杆8、铰链Ⅲ12、光杆13、齿轮机构Ⅰ14、齿轮机构Ⅱ15、齿轮轴16、轴承17、轴承安装架18、步进电机19和喷口调节杆32，所述旋转部分包括旋转台22、储水桶、阀门25和进水口26，所述支架部分包括支撑平台27、高度调节杆28、夹紧旋钮29、T型架30和万向轮31，所述控制结构部分包括风速传感器23和单片机控制系统24；
所述支架部分中T型架30底部设有万向轮31，T型架30顶部通过夹紧旋钮29安装高度调节杆28，高度调节杆28顶部设有支撑平台27；
所述旋转部中支架部分的支撑平台27顶面设有储水桶，储水桶顶部与内部中空的旋转台22相通，储水桶侧部设有进水口26，进水口26上设有阀门25，进水口26与高压水枪连接，旋转台22与外部的驱动装置连接能带动旋转台22相对于储水桶顶部转动；
所述旋转台22顶部两侧设有与旋转台22内部相通的水柱，所述主喷头部分中旋转台22水柱均通过软管喷头连接口9连接软水管10，软水管10顶部依次连接喷管2的腔体11底部，喷管2的腔体11顶部连通主喷头1，旋转台22两侧各设有一个喷管2；
所述主喷头角度调整部分中每个喷管2的腔体11中间位置通过铰链Ⅲ12连接喷头架总成4上部，喷头架总成4底部安装在所述旋转台22表面上，所述每个喷管2的腔体11中间位置通过喷口调节杆32和铰链Ⅰ5连接滑移件6，滑移件6底部通过铰链Ⅱ7连接光杆13，光杆13顶部连接丝杆8，丝杆8下部穿过带螺纹的齿轮机构Ⅱ15，丝杆8底部连接齿轮轴16，齿轮轴16通过轴承17安装在轴承安装架18，轴承安装架18安装在旋转台22表面上，两个喷管2对应的主喷头角度调整部分中的两个齿轮机构Ⅱ15与位于中间位置的齿轮机构Ⅰ14两侧啮合，齿轮机构Ⅰ14与步进电机19输出轴连接，在步进电机19带动下相应的丝杆8上升或下降；
所述控制结构部分中风速传感器23均安装在主喷头部分的喷管2上，风速传感器23与单片机控制系统24连接，单片机控制系统24与步进电机19连接。
所述旋转台22表面上设有与旋转台22相通的补偿喷头21。
所述补偿喷头21上设有补偿喷头出水口20。
该可抗风的喷灌机的工作原理为：
使用时，首先将可抗风的喷灌机固定在某一点，通过夹紧旋钮29使得高度调节杆28固定在某一高度上，将高压水管接通与进水口26，打开阀门25，打开外部的驱动装置，旋转台22开始缓慢旋转，喷灌机进行正常的旋转喷灌过程。
当有风时，喷管2上风速传感器23检测到风速和风向，将数据以电信号的形式传输给单片机控制系统24，若此时任何一侧喷头主喷头1与风向夹角小于30度，则认为处于顺风或逆风状态，假设此时一侧主喷头处于逆风，单片机控制系统24控制步进电机19，确定步进电机19旋转圈数，带动齿轮机构Ⅰ14转动，齿轮机构Ⅱ15在齿轮机构Ⅰ14啮合的作用下也发生转动，由于丝杆8与齿轮机构Ⅱ15的内部螺纹配合，处于逆风一侧的丝杆8向下运动，丝杆8与光杆13为一体，它们带动滑移件6向下运动，铰链Ⅰ5和铰链Ⅱ7发生转动，喷口调节杆32向下倾斜，以铰链Ⅲ12为支点，主喷头1向上倾斜，此时射程应变远，但由于处于逆风状态，使其喷洒距离不变；而另一侧主喷头1处于顺风状态，由于这一侧丝杆8螺纹旋向与对面一侧相反，重复以上过程时，丝杆8会向上运动，导致主喷头1向下倾斜，由于是顺风，本来变短的射程会拉长，故喷洒距离不变。若此时任何一侧主喷头1与风向夹角大于30度且小于60度，单片机控制系统24控制步进电机19旋转圈数减半，其余重复以上过程，此时主喷头1倾斜角度较小些，由于此时风向与喷射方向大于30度小于60，对射程影响减弱，故此时喷洒区域在一定程度上无风状态喷洒区域重合。若此时任何一侧喷头主喷头与风向夹角大于60度且小于90度，认为此时风向处在喷头侧面，对喷洒区域无影响，不进行任何调整。
由于旋转台22是不断缓慢旋转的，即主喷头1的喷洒域是一个圆形。当有风状态时，判断主喷头与风向处于哪个角度范围，执行以上步骤。
本单片机控制系统24中单片机的型号为89C51系列。
上述没有提及具体结构的部件如旋转台结构均为能实现结构功能的现有结构，本领域技术人员通过公知常识均能获的。
本发明的有益效果是：
1、利用单片机系统控制，操作简单，方便，节省工时和人力；
2、无风状态时，由于仰角可以调节，可喷洒大小不同的圆区域，适用性强；
3、通过升高一侧仰角应对逆风，降低对称一侧主喷头仰角应对顺风，使得射程不变，喷洒区域保持不变，保证喷灌均匀度；
4、机械传动部分采用齿轮传动，螺纹传动，连杆机构，保证稳定可靠；
5、设置了主喷头与风向夹角角度改变的处理步骤，改变了以往抗风喷头只考虑顺风，逆风状态的理想模型；
6、设置了补偿喷头，保证近端喷洒的均匀性；本装置结构简单易操作，运行安全稳定，造价低廉，便于大众使用与推广。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图；
图2是本发明主喷头部分的结构示意图；
图3是本发明主喷头角度调整部分中啮合部分结构示意图；
图4是本发明主喷头角度调整部分结构示意图；
图5是本发明风速传感器结构示意图；
图6是本发明补偿喷头结构示意图。
图中：1-主喷头，2-喷管，3-橡胶片，4-喷头架总成，5-铰链Ⅰ，6-滑移件，7-铰链Ⅱ，8-丝杆，9-软管喷头连接口，10-软水管，11-腔体，12-铰链Ⅲ，13-光杆，14-齿轮机构Ⅰ，15-齿轮机构Ⅱ，16-齿轮轴，17-轴承，18-轴承安装架，19-步进电机，20-补偿喷头出水口，21-补偿喷头，22-旋转台，23-风速传感器，24-单片机控制系统，25-阀门，26-进水口，27-支撑平台，28-高度调节杆，29-夹紧旋钮，30-T型架，31-万向轮，32-喷口调节杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1至6所示，该可抗风的喷灌机，包括主喷头部分、主喷头角度调整部分、旋转部分、支架部分和控制结构部分，所述主喷头部分包括主喷头1、喷管2、软管喷头连接口9、软水管10和腔体11，所述主喷头角度调整部分包括橡胶片3、喷头架总成4、铰链Ⅰ5、滑移件6、铰链Ⅱ7、丝杆8、铰链Ⅲ12、光杆13、齿轮机构Ⅰ14、齿轮机构Ⅱ15、齿轮轴16、轴承17、轴承安装架18、步进电机19和喷口调节杆32，所述旋转部分包括旋转台22、储水桶、阀门25和进水口26，所述支架部分包括支撑平台27、高度调节杆28、夹紧旋钮29、T型架30和万向轮31，所述控制结构部分包括风速传感器23和单片机控制系统24；
所述支架部分中T型架30底部设有万向轮31，T型架30顶部通过夹紧旋钮29安装高度调节杆28，高度调节杆28顶部设有支撑平台27；
所述旋转部中支架部分的支撑平台27顶面设有储水桶，储水桶顶部与内部中空的旋转台22相通，储水桶侧部设有进水口26，进水口26上设有阀门25，进水口26与高压水枪连接，旋转台22与外部的驱动装置连接能带动旋转台22相对于储水桶顶部转动；
所述旋转台22顶部两侧设有与旋转台22内部相通的水柱，所述主喷头部分中旋转台22水柱均通过软管喷头连接口9连接软水管10，软水管10顶部依次连接喷管2的腔体11底部，喷管2的腔体11顶部连通主喷头1，旋转台22两侧各设有一个喷管2；
所述主喷头角度调整部分中每个喷管2的腔体11中间位置通过铰链Ⅲ12连接喷头架总成4上部，喷头架总成4底部安装在所述旋转台22表面上，所述每个喷管2的腔体11中间位置通过喷口调节杆32和铰链Ⅰ5连接滑移件6，滑移件6底部通过铰链Ⅱ7连接光杆13，光杆13顶部连接丝杆8，丝杆8下部穿过带螺纹的齿轮机构Ⅱ15，丝杆8底部连接齿轮轴16，齿轮轴16通过轴承17安装在轴承安装架18，轴承安装架18安装在旋转台22表面上，两个喷管2对应的主喷头角度调整部分中的两个齿轮机构Ⅱ15与位于中间位置的齿轮机构Ⅰ14两侧啮合，齿轮机构Ⅰ14与步进电机19输出轴连接，在步进电机19带动下相应的丝杆8上升或下降；
所述控制结构部分中风速传感器23均安装在主喷头部分的喷管2上，风速传感器23与单片机控制系统24连接，单片机控制系统24与步进电机19连接。
其中旋转台22表面上设有与旋转台22相通的补偿喷头21；所述补偿喷头21上设有补偿喷头出水口20。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种可抗风的喷灌机，其特征在于：包括主喷头部分、主喷头角度调整部分、旋转部分、支架部分和控制结构部分，所述主喷头部分包括主喷头(1)、喷管(2)、软管喷头连接口(9)、软水管(10)和腔体(11)，所述主喷头角度调整部分包括橡胶片(3)、喷头架总成(4)、铰链Ⅰ(5)、滑移件(6)、铰链Ⅱ(7)、丝杆(8)、铰链Ⅲ(12)、光杆(13)、齿轮机构Ⅰ(14)、齿轮机构Ⅱ(15)、齿轮轴(16)、轴承(17)、轴承安装架(18)、步进电机(19)和喷口调节杆(32)，所述旋转部分包括旋转台(22)、储水桶、阀门(25)和进水口(26)，所述支架部分包括支撑平台(27)、高度调节杆(28)、夹紧旋钮(29)、T型架(30)和万向轮(31)，所述控制结构部分包括风速传感器(23)和单片机控制系统(24)；
所述支架部分中T型架(30)底部设有万向轮(31)，T型架(30)顶部通过夹紧旋钮(29)安装高度调节杆(28)，高度调节杆(28)顶部设有支撑平台(27)；
所述支架部分的支撑平台(27)顶面设有储水桶，储水桶顶部与内部中空的旋转台(22)相通，储水桶侧部设有进水口(26)，进水口(26)上设有阀门(25)，进水口(26)与高压水枪连接，旋转台(22)与外部的驱动装置连接能带动旋转台(22)相对于储水桶顶部转动；
所述旋转台(22)顶部两侧设有与旋转台(22)内部相通的水柱，所述主喷头部分中旋转台(22)水柱均通过软管喷头连接口(9)连接软水管(10)，软水管(10)顶部依次连接喷管(2)的腔体(11)底部，喷管(2)的腔体(11)顶部连通主喷头(1)，旋转台(22)两侧各设有一个喷管(2)；
所述每个喷管(2)的腔体(11)中间位置通过铰链Ⅲ(12)连接喷头架总成(4)上部，喷头架总成(4)底部安装在所述旋转台(22)表面上，所述每个喷管(2)的腔体(11)中间位置通过喷口调节杆(32)和铰链Ⅰ(5)连接滑移件(6)，滑移件(6)底部通过铰链Ⅱ(7)连接光杆(13)，光杆(13)顶部连接丝杆(8)，丝杆(8)下部穿过带螺纹的齿轮机构Ⅱ(15)，丝杆(8)底部连接齿轮轴(16)，齿轮轴(16)通过轴承(17)安装在轴承安装架(18)，轴承安装架(18)安装在旋转台(22)表面上，两个喷管(2)对应的主喷头角度调整部分中的两个齿轮机构Ⅱ(15)与位于中间位置的齿轮机构Ⅰ(14)两侧啮合，齿轮机构Ⅰ(14)与步进电机(19)输出轴连接，在步进电机(19)带动下相应的丝杆(8)上升或下降；
所述控制结构部分中风速传感器(23)均安装在主喷头部分的喷管(2)上，风速传感器(23)与单片机控制系统(24)连接，单片机控制系统(24)与步进电机(19)连接。
2.根据权利要求1所述的可抗风的喷灌机，其特征在于：所述旋转台(22)表面上设有与旋转台(22)相通的补偿喷头(21)。
3.根据权利要求2所述的可抗风的喷灌机，其特征在于：所述补偿喷头(21)上设有补偿喷头出水口(20)。
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