CN109122235B - 一种智能反馈式水涡轮驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能反馈式水涡轮驱动装置，包括水涡轮箱（2）、变速箱（13）和反馈控制装置；水涡轮箱包括进水孔一（3）、输入接头（4）和进水孔二（5），输入接头分别与进水孔一和进水孔二连通并设置在水涡轮箱的输入端上；变速箱包括输入轴（8）、输出轴（10）和换挡拨叉，输入轴与水涡轮箱的输出轴连接；反馈控制装置包括电磁流量调节阀（6）和控制器（7）；电磁流量调节阀安装在水孔一和输入接头之间，控制器安装在水涡轮箱上，包括电源回路和流量控制回路。

Description

一种智能反馈式水涡轮驱动装置
技术领域
本发明涉及一种水涡轮驱动装置，具体是一种适用于卷盘式喷灌机的智能反馈式水涡轮驱动装置，属于喷灌设备装备技术领域。
背景技术
喷灌是利用喷头等专用设备把有压水喷洒到空中，形成水滴落到地喷灌面和作物表面的灌溉方法，喷灌机又称喷灌机具、喷灌机组，即喷灌所采用的专用设备。
卷盘式喷灌机是喷灌机中比较常见的一种，是将牵引PE管缠绕在绞盘上、利用喷灌压力水驱动变速箱带动绞盘旋转，并牵引喷头车自动移动和喷洒的灌溉机械，智能反馈式水涡轮驱动装置能够灌溉大面积的农田，也可以根据喷头控制喷水量的大小，以满足使用者对喷灌水量的不同要求，是农田节水灌溉通常选用的喷灌设备。
卷盘式喷灌机一般均采用水涡轮式动力驱动系统，通常主要包括底架、卷盘、PE管、水涡轮、变速箱、速度补偿装置和喷头车，喷灌压力水带动水涡轮旋转，从水涡轮轴传入到减速器中，降速后链条传动产生较大的扭矩力驱动绞盘转动，从而实现PE管的自动回收，虽然卷盘式喷灌机灌溉效率高、节水，但通常情况下随着喷灌作业的进行、PE管逐渐回卷到卷盘上的过程中，喷灌作业过程中，因卷盘缠绕PE管后，卷盘有效直径以及PE管与地面磨擦阻力发生变化，卷盘角速度也发生变化，而通常卷盘的回转速度是不变的，这势必会造成PE管的移动速度也发生改变，进而导致喷灌效果不理想，现有技术中通常采用设在安全缠绕装置上的拉杆机构、牵引钢丝绳、第二阀门组成的自动调速机构实现自动调速，具体是通过拉杆机构调节第二阀门的开度控制水涡轮流量来达到自动调速的目的，但结构较复杂，且纯机械结构的拉杆机构的制造误差和各级传动易造成操作不准确、无法实现精确控制PE管回收速度。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种智能反馈式水涡轮驱动装置，能够实现对卷盘回卷速度的自动调节、使PE管的回收速度始终保持恒定，进而实现较好的喷灌效果，且结构简单、精确度高、可靠性强、自动化程度高。
为实现上述目的，本智能反馈式水涡轮驱动装置包括水涡轮箱、变速箱和反馈控制装置；
所述的水涡轮箱包括水涡轮、进水孔一、输入接头和进水孔二；水涡轮架设在水涡轮箱内部；进水孔一和进水孔二分别对应水涡轮连通设置在水涡轮箱的输入端；输入接头分别与进水孔一和进水孔二连通并设置在水涡轮箱的输入端上；
所述的变速箱包括输入轴、输出轴和换挡拨叉；输入轴通过变速箱内部的多级变速副与输出轴连接，且输入轴与水涡轮箱的输出轴连接；换挡拨叉设置在变速箱表面、并与变速箱内的传动轴连接；
所述的反馈控制装置包括电磁流量调节阀和控制器；电磁流量调节阀安装在水孔一和输入接头之间；控制器安装在水涡轮箱上，包括电源回路和流量控制回路，控制器与电磁流量调节阀电连接；控制器内置有根据卷盘缠绕PE管的层数与变速箱不同速度配合的缠绕速度层间时间控制程序，控制器可以根据设定程序控制电磁流量调节阀的动作实现水孔一的压力水流量变化，实现控制变速箱的输出轴的转速、保持PE管的匀速回收；
所述的换挡拨叉包括换挡拨叉一和换挡拨叉二，换挡拨叉一和换挡拨叉二分别与变速箱内不同的传动轴连接；所述的变速箱的输出轴上还设有抱闸；所述的变速箱还包括快速回收轴，快速回收轴与变速箱内的传动轴同轴连接。
作为本发明的进一步改进方案，所述的反馈控制装置还包括层间数据采集部件，层间数据采集部件设置在卷盘式喷灌机对应卷盘的位置上；所述的控制器与层间数据采集部件电连接、且控制器还包括比较控制回路。
作为本发明的一种实施方式，所述的层间数据采集部件是编码器，编码器安装在卷盘回转轴位置。
作为本发明的进一步改进方案，所述的水涡轮箱上还设有排水口，排水口设置在水涡轮箱的最低端。
与现有技术相比，本智能反馈式水涡轮驱动装置的水涡轮箱由于设有进水孔一和进水孔二、输入接头分别与进水孔一和进水孔二连通并设置在水涡轮箱的输入端上，且水孔一和输入接头之间设有反馈控制装置的电磁流量调节阀、反馈控制装置的控制器安装在水涡轮箱上，由于控制器内置有根据卷盘缠绕PE管的层数与变速箱不同速度配合的缠绕速度时间控制程序，因此喷灌作业开始后压力水通过连接管路自输入接头经进水孔一和进水孔二进入水涡轮箱内部冲击水涡轮实现动力输出回转卷盘，控制器可以根据设定程序控制电磁流量调节阀的动作实现水孔一的压力水流量大小，进而实现控制变速箱的输出轴的转速、保持PE管的匀速回收；由于可设置层间数据采集部件，通过设定程序和层间数据采集部件反馈的PE管回收层间数据控制器可以实时准确控制电磁流量调节阀的动作实现控制变速箱的输出轴的转速、保持匀速回收PE管；同时，本智能反馈式水涡轮驱动装置结构简单、制造成本低、安装方便，特别适用于田间喷灌作业的卷盘式喷灌机。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明反馈原理示意图。
图中：1、排水口；2、水涡轮箱；3、进水孔一；4、输入接头；5、进水孔二；6、电磁流量调节阀；7、控制器；8、输入轴；9、换挡拨叉一；10、输出轴；11、抱闸；12、换挡拨叉二；13、变速箱；14、快速回收轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本智能反馈式水涡轮驱动装置包括水涡轮箱2、变速箱13和反馈控制装置。
所述的水涡轮箱2包括水涡轮、进水孔一3、输入接头4和进水孔二5；水涡轮架设在水涡轮箱2内部；进水孔一3和进水孔二5分别对应水涡轮连通设置在水涡轮箱2的输入端；输入接头4分别与进水孔一3和进水孔二5连通并设置在水涡轮箱2的输入端上；压力水通过连接管路自输入接头4经进水孔一3和进水孔二5进入水涡轮箱2内部冲击水涡轮实现动力输出。
所述的变速箱13包括输入轴8、输出轴10和换挡拨叉；输入轴8通过变速箱13内部的多级变速副与输出轴10连接，且输入轴8与水涡轮箱2的输出轴连接；换挡拨叉设置在变速箱13表面、并与变速箱13内的传动轴连接，通过拨动换挡拨叉可以实现连接变速箱13内部不同速比的传动副使输出轴10输出不同的传动速度。
所述的反馈控制装置包括电磁流量调节阀6和控制器7；电磁流量调节阀6安装在水孔一3和输入接头4之间；控制器7安装在水涡轮箱2上，包括电源回路和流量控制回路，控制器7与电磁流量调节阀6电连接；控制器7内置有根据卷盘缠绕PE管的层数与变速箱13不同速度配合的缠绕速度层间时间控制程序，控制器7可以根据设定程序控制电磁流量调节阀6的动作实现水孔一3的压力水流量变化。
将本智能反馈式水涡轮驱动装置整体安装在卷盘式喷灌机上，将输入接头4通过管路与压力水源连接，将变速箱13的输出轴10通过链传动与卷盘连接；放出PE管进行喷灌作业时，压力水自输入接头4经进水孔一3和进水孔二5同时进入水涡轮箱2内部冲击水涡轮，水涡轮旋转带动变速箱13的输入轴8及输出轴10旋转实现卷盘回转回收PE管；期间控制器7根据设定的时间控制程序控制电磁流量调节阀6动作，当PE管在卷盘上每缠绕一层，控制器7即控制电磁流量调节阀6打开至设定大小，则流经进水孔一3的压力水流量减小，冲击水涡轮的压力水力度减弱，进而降低输出轴10转速，从而实现匀速回收PE管、均匀喷灌，直至PE管完全回收、喷灌结束。
为了更准确反馈PE管回收层间数据，进而实现准确控制PE管回收速度，作为本发明的进一步改进方案，如图2所示，所述的反馈控制装置还包括层间数据采集部件，层间数据采集部件设置在卷盘式喷灌机对应卷盘的位置上；所述的控制器7与层间数据采集部件电连接、且控制器7还包括比较控制回路；喷灌过程中比较控制回路工作使控制器7根据层间数据采集部件反馈的PE管回收层间数据与设定的层间时间控制数据进行比较，若反馈的PE管回收层间数据已变化而还未到设定的层间时间，则控制器7控制电磁流量调节阀6的动作，若反馈的PE管回收层间数据还未变化而已到设定的层间时间，则控制器7暂停控制电磁流量调节阀6的动作直至反馈的PE管回收层间数据发生变化，进而进一步实现精确智能控制。
作为本发明的一种实施方式，所述的层间数据采集部件是编码器，编码器安装在卷盘回转轴位置。
为了在喷灌结束后锁死卷盘、防止卷盘回弹导致乱管，或者在水涡轮不工作时手动锁死卷盘、杜绝卷盘倒转产生的乱管现象，作为本发明的进一步改进方案，所述的变速箱13的输出轴10上还设有抱闸11，PE管完全回收后锁紧抱闸11即可锁死卷盘。
为了在设备故障等异常情况下实现回收PE管，作为本发明的进一步改进方案，所述的变速箱13还包括快速回收轴14，快速回收轴14与变速箱13内的传动轴同轴连接，通过旋转快速回收轴14可以实现设备故障等异常情况下回收PE管。
为了实现针对不同地区、不同季节、不同地块、不同农作物可以进行更多不同的回收PE管速度回收PE管，作为本发明的进一步改进方案，所述的换挡拨叉包括换挡拨叉一9和换挡拨叉二12，换挡拨叉一9和换挡拨叉二12分别与变速箱13内不同的传动轴连接，通过换挡拨叉一9和换挡拨叉二12的配合，可以使变速箱13的输出轴10输出更多种不同的传动速度。
为了在完成喷灌作业后实现快速排出水涡轮箱2内的水，作为本发明的进一步改进方案，所述的水涡轮箱2上还设有排水口1，排水口1设置在水涡轮箱2的最低端。
本智能反馈式水涡轮驱动装置的水涡轮箱2由于设有进水孔一3和进水孔二5、输入接头4分别与进水孔一3和进水孔二5连通并设置在水涡轮箱2的输入端上，且水孔一3和输入接头4之间设有反馈控制装置的电磁流量调节阀6、反馈控制装置的控制器7安装在水涡轮箱2上，由于控制器7内置有根据卷盘缠绕PE管的层数与变速箱13不同速度配合的缠绕速度时间控制程序，因此喷灌作业开始后压力水通过连接管路自输入接头4经进水孔一3和进水孔二5进入水涡轮箱2内部冲击水涡轮实现动力输出回转卷盘，控制器7可以根据设定程序控制电磁流量调节阀6的动作实现水孔一3的压力水流量大小，进而实现控制变速箱13的输出轴10的转速、保持PE管的匀速回收；由于可设置层间数据采集部件，通过设定程序和层间数据采集部件反馈的PE管回收层间数据控制器7可以实时准确控制电磁流量调节阀6的动作实现控制变速箱13的输出轴10的转速、保持匀速回收PE管；同时，本智能反馈式水涡轮驱动装置结构简单、制造成本低、安装方便，特别适用于田间喷灌作业的卷盘式喷灌机。

Claims (4)

1.一种智能反馈式水涡轮驱动装置，包括水涡轮箱(2)、变速箱(13)和反馈控制装置；
所述的水涡轮箱(2)包括水涡轮、进水孔一(3)、输入接头(4)和进水孔二(5)；水涡轮架设在水涡轮箱(2)内部；进水孔一(3)和进水孔二(5)分别对应水涡轮连通设置在水涡轮箱(2)的输入端；输入接头(4)分别与进水孔一(3)和进水孔二(5)连通并设置在水涡轮箱(2)的输入端上；
所述的变速箱(13)包括输入轴(8)、输出轴(10)和换挡拨叉；输入轴(8)通过变速箱(13)内部的多级变速副与输出轴(10)连接，且输入轴(8)与水涡轮箱(2)的输出轴连接；换挡拨叉设置在变速箱(13)表面、并与变速箱(13)内的传动轴连接；
其特征在于，所述的反馈控制装置包括电磁流量调节阀(6)和控制器(7)；电磁流量调节阀(6)安装在水孔一(3)和输入接头(4)之间；控制器(7)安装在水涡轮箱(2)上，包括电源回路和流量控制回路，控制器(7)与电磁流量调节阀(6)电连接；控制器(7)内置有根据卷盘缠绕PE管的层数与变速箱(13)不同速度配合的缠绕速度层间时间控制程序，控制器(7)可以根据设定程序控制电磁流量调节阀(6)的动作实现水孔一(3)的压力水流量变化，实现控制变速箱(13)的输出轴(10)的转速、保持PE管的匀速回收；
所述的换挡拨叉包括换挡拨叉一(9)和换挡拨叉二(12)，换挡拨叉一(9)和换挡拨叉二(12)分别与变速箱(13)内不同的传动轴连接；所述的变速箱(13)的输出轴(10)上还设有抱闸(11)；所述的变速箱(13)还包括快速回收轴(14)，快速回收轴(14)与变速箱(13)内的传动轴同轴连接。
2.根据权利要求1所述的智能反馈式水涡轮驱动装置，其特征在于，所述的反馈控制装置还包括层间数据采集部件，层间数据采集部件设置在卷盘式喷灌机对应卷盘的位置上；所述的控制器(7)与层间数据采集部件电连接、且控制器(7)还包括比较控制回路。
3.根据权利要求2所述的智能反馈式水涡轮驱动装置，其特征在于，所述的层间数据采集部件是编码器，编码器安装在卷盘回转轴位置。
4.根据权利要求1或2或3所述的智能反馈式水涡轮驱动装置，其特征在于，所述的水涡轮箱(2)上还设有排水口(1)，排水口(1)设置在水涡轮箱(2)的最低端。
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