CN109287448B - 一种智能桁架式卷盘喷灌机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能桁架式卷盘喷灌机，包括机架、卷盘、PE管、卷盘驱动变速箱、桁架式喷头车和电控装置；桁架式喷头车的摆动桁架包括中桁架、左右对称设置在中桁架左右两侧的左桁架和右桁架，左桁架和右桁架均包括一节可通过基节摆动旋转驱动机构自动控制摆动的摆动桁架基节、多节可通过驱动齿轮滚动驱动机构和下输水管管端升降控制机构进行自动伸缩控制的伸缩桁架节，多节伸缩桁架节依次伸缩插接设置。本智能桁架式卷盘喷灌机能够在保证桁架整体强度的前提下实现降低桁架的整体重量、进而实现降低功耗，能够实现桁架的快速自动展开与收纳、进而实现快速转场操作，能够实现根据农作物的喷灌需求进行智能控制，特别适用于大型农场的喷灌作业。

Description

一种智能桁架式卷盘喷灌机

技术领域

本发明涉及一种卷盘喷灌机，具体是一种具有智能化操作的桁架式卷盘喷灌机，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力水喷洒到空中，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。

卷盘式喷灌机是行喷式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，卷盘式喷灌机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。卷盘式喷灌机通常主要包括底架、卷盘、PE管、变速箱和喷头车，变速箱降速后带动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，同时高压水流经PE管直送到喷头车的喷头处，喷头均匀地将高压水流喷洒到作物上空、散成细小的水滴均匀降落，并随着PE管的移动而不间歇地进行喷洒作业。

桁架式卷盘喷灌机是将桁架安装在喷头车上、并通过安装在桁架上的多个喷头来取代喷枪完成喷灌作业的卷盘喷灌机，桁架式卷盘喷灌机相对于传统的喷枪式卷盘喷灌机可以实现较低的喷灌高度、贴近作物进行喷灌，而且桁架式卷盘喷灌机工作时喷灌水压力相对较低、能源消耗相对较小，同时喷灌水对农作物和土壤的打击强度较小，另外，多个喷头的喷洒水滴小、水分布均匀度相对高、受风力影响小，因此对于小麦、大豆、蔬菜等低矮大田作物的喷灌具有更好的适用性。

但现有的小型的桁架式卷盘喷灌机的桁架总长度通常为10～20米、中型的桁架式卷盘喷灌机的桁架总长度通常为20～30米、大型的桁架式卷盘喷灌机的桁架总长度通常为30～45米，为保证较长的桁架的整体强度，往往采用钢丝牵拉的、纵截面为三角形或矩形的框架结构，但框架结构整体重量较大，且框架结构的桁架通常通过大体积大重量的支架支撑固定在喷头车上。一方面，由于喷头车通常是回退牵引力来自PE管的两轮结构，且喷头车的回退牵引力受地面平整度的影响、牵引力不均匀，因此大体积大重量的桁架会使喷头车整车的重量增大、稳定性降低，不仅需要更大的牵引力、功耗增加，而且行走时还易造成对农作物的过分碾压；另一方面，为了便于运输，现有的桁架式卷盘喷灌机的钢丝牵拉框架结构的桁架多为多节拆装结构，然而拆装钢丝牵拉框架结构的桁架及喷灌管道不仅劳动强度大、而且拆装效率低，无法实现桁架式卷盘喷灌机的快速转场操作；再一方面，现有的桁架式卷盘喷灌机的喷灌高度通常是根据农作物的高矮在喷灌作业前人为进行调节桁架距离地面的高度，而喷灌过程中无法实现调节，针对农田不同区域内栽种不同高度的农作物的情况，则无法实现自动调节，进而会影响喷灌效果。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种智能桁架式卷盘喷灌机，能够在保证桁架整体强度的前提下实现降低桁架的整体重量、进而实现降低功耗，能够实现桁架的快速自动展开与收纳、进而实现桁架式卷盘喷灌机的快速转场操作，能够实现根据农作物的喷灌需求进行智能控制，特别适用于大型农场的喷灌作业。

为实现上述目的，本智能桁架式卷盘喷灌机包括机架、卷盘、PE管、卷盘驱动变速箱、桁架式喷头车和电控装置；

所述的卷盘和卷盘驱动变速箱均安装在包括托载轮和副车架的机架上，卷盘驱动变速箱设有卷盘驱动变速箱驱动机构；

所述的PE管缠绕在卷盘上，PE管的输入端上设有电磁控制阀；

所述的桁架式喷头车包括主支撑底架和摆动桁架；

主支撑底架的底部设有包括支撑轮架的支撑轮，支撑轮设置为多个，至少包括一组同轴方向设置的、左右两个主动轮，主动轮上设有与动力源连接的主动轮驱动；

摆动桁架包括左桁架、中桁架和右桁架，中桁架固定安装在主支撑底架上，中桁架上设有与PE管的输出端连通连接的喷灌水输入主管路，左桁架和右桁架左右对称设置在中桁架的左右两侧；

左桁架和右桁架均包括一节摆动桁架基节、多节伸缩桁架节和一节尾节输水管；

摆动桁架基节包括基节上支撑管、基节下输水管、基节管端外支撑板、基节管间支撑板和基节管端内支撑管；基节上支撑管水平设置；竖直设置的基节管端外支撑板的顶端固定设置在基节上支撑管的外侧端，基节管端外支撑板的底端与基节下输水管的外侧端固定连接；基节管间支撑板的上下两端分别与基节上支撑管和基节下输水管固定连接，基节上支撑管、基节下输水管、基节管端外支撑板和基节管间支撑板共同围成固定的框形结构；基节下输水管的内侧端通过软管管路与中桁架上的喷灌水输入主管路连通连接，基节下输水管的外侧端设有可压接配合的端面密封结构，基节下输水管上还设有与基节下输水管内腔连通设置的喷灌喷头；竖直设置的基节管端内支撑管的上部和下部分别与基节上支撑管和基节下输水管安装连接，基节管端内支撑管与中桁架的外侧端通过竖直方向设置的铰接轴铰接安装连接、且铰接位置设有基节摆动旋转驱动机构；

伸缩桁架节包括伸缩节上支撑管、伸缩节下输水管和伸缩节管端外支撑板；伸缩节上支撑管水平设置；竖直设置的伸缩节管端外支撑板的顶端固定设置在伸缩节上支撑管的外侧端，伸缩节管端外支撑板的底端设有与其铰接安装的伸缩节下输水管铰接安装部件，伸缩节下输水管铰接安装部件与伸缩节下输水管的外侧端部固定安装连接，伸缩节下输水管可以沿伸缩节下输水管铰接安装部件的铰接中心进行摆动；伸缩节下输水管是外端高、内端低的倾斜设置结构，且伸缩节下输水管的外端高于内端至少一个伸缩节下输水管的外径管径尺寸，伸缩节下输水管的两端均设有可压接配合的端面密封结构，伸缩节下输水管上还设有与伸缩节下输水管内腔连通设置的喷灌喷头；多节伸缩桁架节的伸缩节上支撑管的管径尺寸在摆动桁架自内向外的方向上依次缩小，多节伸缩桁架节在摆动桁架自内向外的方向上依次套接安装、且最内侧的伸缩桁架节的伸缩节上支撑管的管径尺寸小于基节上支撑管的管径尺寸，多节伸缩桁架节通过最内侧的伸缩桁架节的伸缩节上支撑管穿入基节上支撑管内与摆动桁架基节安装连接；伸缩节上支撑管的底部固定设有沿伸缩节上支撑管的长度方向设置的驱动齿条，基节管端外支撑板和伸缩节管端外支撑板上对应伸缩节上支撑管底部的驱动齿条的位置设有沿内外方向滚动设置的驱动齿轮、且驱动齿轮上设有驱动齿轮滚动驱动机构；基节管端外支撑板和伸缩节管端外支撑板的底部对应伸缩节下输水管的对接位置设有下输水管管端升降控制机构，下输水管管端升降控制机构包括升降控制部件和的夹持部件，竖直设置的升降控制部件的基体固定安装在基节管端外支撑板和伸缩节管端外支撑板的底部，夹持部件设置在升降控制部件的伸缩端的顶端，夹持部件夹持安装在伸缩节下输水管上、且夹持部件与伸缩节下输水管的管体支架滑移配合；

尾节输水管的内侧端通过快速连接结构与最外侧的伸缩节下输水管的外侧端连通连接，尾节输水管上还设有与尾节输水管内腔连通设置的喷灌喷头；

所述的电控装置包括控制器、控制面板、喷头车自行走控制回路、喷头车展开控制回路、喷灌控制回路、卷盘回卷控制回路、喷头车收纳控制回路，控制器分别与主动轮的动力源、基节摆动旋转驱动机构、驱动齿轮滚动驱动机构、下输水管管端升降控制机构、PE管输入端的电磁控制阀、卷盘驱动变速箱驱动机构电连接。

作为本发明的进一步改进方案，基节管端内支撑管的上部与基节上支撑管通过水平方向设置的铰接轴铰接连接，基节管端内支撑管的下部通过幅度调节机构与基节下输水管安装连接，幅度调节机构是具有幅度调节驱动的长度调节结构；电控装置还包括桁架幅度调节回路，电控装置的控制器与幅度调节驱动电连接。

作为本发明的进一步改进方案，支撑轮的支撑轮架上设有包括高度调节驱动的高度调节机构；电控装置还包括桁架高度调节回路，电控装置的控制器与高度调节驱动电连接。

作为本发明的进一步改进方案，主支撑底架上设有通过液压管路连接的液压泵站和液压控制阀组，液压泵站和液压控制阀组分别与电控装置的控制器电连接；主动轮的主动轮驱动是液压马达，液压马达通过液压管路与液压控制阀组连接；基节摆动旋转驱动机构是回转液压马达，回转液压马达通过液压管路与液压控制阀组连接；幅度调节机构是幅度调节液压缸，幅度调节液压缸通过液压管路与液压控制阀组连接；支撑轮架上的高度调节驱动是高度调节液压缸，高度调节液压缸通过液压管路与液压控制阀组连接。

作为本发明的进一步改进方案，桁架式喷头车在后退方向上设有模式识别传感器，电控装置还包括喷灌高度识别判断回路，电控装置的控制器与模式识别传感器电连接、且控制器内置有模式识别控制程序。

作为本发明的进一步改进方案，喷灌喷头上均设有流量控制阀，流量控制阀与电控装置的控制器电连接；电控装置还包括喷灌流量控制回路，控制器还包括数据输入输出端口。

作为本发明的进一步改进方案，同轴方向设置的、左右两个主动轮上分别设有与动力源连接的主动轮驱动；电控装置的控制器分别与两套主动轮驱动电连接，电控装置还包括喷头车转向控制回路。

作为本发明的进一步改进方案，下输水管管端升降控制机构夹持部件包括沿内外方向滚动设置的上夹持辊和下夹持辊，上夹持辊和下夹持辊的辊面上设有与伸缩节下输水管的外径尺寸配合的弧形辊道，伸缩节下输水管通过弧形辊道夹持安装在上夹持辊和下夹持辊之间。

作为本发明的进一步改进方案，基节管端外支撑板和多节伸缩节管端外支撑板上的套接滑移位置还设有抽拉限位结构。

作为本发明的进一步改进方案，基节管端外支撑板和伸缩节管端外支撑板的下部均固定设有伸缩节下输水管定位托载部件；基节管端外支撑板和伸缩节管端外支撑板的底部均设有下输水管摆动限位托载部件，下输水管摆动限位托载部件的托载位置与伸缩节下输水管的对接位置平齐设置。

与现有技术相比，本智能桁架式卷盘喷灌机的桁架式喷头车由于设有包括主动轮驱动的主动轮，因此可以实现收纳状态的桁架式喷头车自行走至喷灌设定位置，避免如拖拉机等牵引设置对农作物的碾压；摆动桁架采用摆动桁架基节自动摆动、伸缩桁架节自动伸缩、伸缩节下输水管自动对接或搭接的方式，完全收纳状态时左桁架和右桁架均处于向后翻折收纳呈翼状的结构，左桁架和右桁架可贴靠在卷盘式喷灌机的卷盘的左右两侧、不影响卷盘式喷灌机的转场，完全展开的左桁架和右桁架在自身重力的作用下，伸缩桁架节产生向下弯曲的弯矩可使最内侧的伸缩节下输水管的内侧端面与基节下输水管的外侧端面之间、及相邻的伸缩节下输水管的端面之间通过端面密封结构稳固压接密封；框形抽拉结构的摆动桁架基节和伸缩桁架节不仅便于快速展开和收纳操作，而且靠自身重力产生向下弯曲的弯矩使各下输水管的端面之间压接密封的方式，桁架伸出越长、则弯曲弯矩越大、压接密封效果越好，在相同桁架总长度的前提下、本智能桁架式卷盘喷灌机的摆动桁架较传统的框架结构的桁架具有更轻的整体重量、更低的功耗；由于桁架式喷头车上设有幅度调节机构和高度调节机构，且桁架式喷头车在后退方向上设有模式识别传感器、电控装置包括喷灌高度识别判断回路，因此在喷灌过程中可以根据农作物的高度反馈进行实时智能调节喷灌高度；由于喷灌喷头上均设有流量控制阀、电控装置包括喷灌流量控制回路和数据输入输出端口，因此根据输入的农田喷灌数据可以实现定制喷灌作业，在定制喷灌作业过程中控制器还可根据实时农田喷灌数据反馈控制喷灌喷头的喷灌水喷出流量、实现智能控制、进一步节约水资源，特别适用于大型农场的喷灌作业。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明桁架式喷头车完全展开状态时的三维结构示意图；

图3是本发明桁架式喷头车完全展开状态时的主视图；

图4是图3的俯视图；

图5是图3的左视图；

图6是本发明桁架式喷头车完全收纳状态时的三维结构示意图；

图7是本发明桁架式喷头车完全收纳状态时的主视图；

图8是图7的俯视图；

图9是图7的左视图；

图10是本发明桁架式喷头车的中桁架与摆动桁架基节的安装结构示意图；

图11是本发明桁架式喷头车的摆动桁架基节与伸缩桁架节的安装结构示意图；

图12是图3的I向局部放大视图；

图13是本发明桁架式喷头车的相邻的伸缩节下输水管对接状态时的结构示意图；

图14是本发明桁架式喷头车的相邻的伸缩节下输水管分离状态时的结构示意图。

图中：1、机架，2、卷盘，3、PE管，4、卷盘驱动变速箱，5、桁架式喷头车，51、主支撑底架，511、主动轮，52、摆动桁架基节，521、基节上支撑管，522、基节下输水管，523、基节管端外支撑板，524、基节管间支撑板，525、基节管端内支撑管，526、幅度调节机构，53、伸缩桁架节，531、伸缩节上支撑管，532、伸缩节下输水管，533、伸缩节管端外支撑板，534、伸缩节下输水管铰接安装部件，535、伸缩节下输水管定位托载部件，536、下输水管摆动限位托载部件，54、尾节输水管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明(以下以桁架式喷头车5的自行走方向为前方进行描述，以伸缩桁架节53伸出的方向为外侧方向、以伸缩桁架节53缩入的方向为内侧方向进行描述)。

如图1所示，本智能桁架式卷盘喷灌机包括机架1、卷盘2、PE管3、卷盘驱动变速箱4、桁架式喷头车5和电控装置。

所述的卷盘2和卷盘驱动变速箱4均安装在包括托载轮和副车架的机架1上，卷盘驱动变速箱4设有卷盘驱动变速箱驱动机构，卷盘驱动变速箱驱动机构可以是水涡轮箱、也可以是电动机。

所述的PE管3缠绕在卷盘2上，PE管3的输入端通过电磁控制阀与压力水源的给水栓连接。

如图2至图9所示，所述的桁架式喷头车5包括主支撑底架51和摆动桁架；

所述的主支撑底架51的底部设有包括支撑轮架的支撑轮，支撑轮设置为多个，至少包括一组同轴方向设置的、左右两个主动轮511，主动轮511上设有与动力源连接的主动轮驱动，动力源可以选用发动机，也可以选用电池带动的直流电动机，由于后者在使用过程中更加环保，因此优选后者，即，动力源包括直流电动机、蓄电池或锂电池，直流电动机与蓄电池或锂电池电连接。

所述的摆动桁架包括左桁架、中桁架和右桁架，中桁架固定安装在主支撑底架51上，中桁架上设有与PE管3的输出端连通连接的喷灌水输入主管路，左桁架和右桁架左右对称设置在中桁架的左右两侧；左桁架和右桁架均包括一节摆动桁架基节52、多节伸缩桁架节53和一节尾节输水管54；

如图10所示，摆动桁架基节52包括基节上支撑管521、基节下输水管522、基节管端外支撑板523、基节管间支撑板524和基节管端内支撑管525；基节上支撑管521水平设置；竖直设置的基节管端外支撑板523的顶端固定设置在基节上支撑管521的外侧端，基节管端外支撑板523的底端与基节下输水管522的外侧端固定连接；基节管间支撑板524的上下两端分别与基节上支撑管521和基节下输水管522固定连接，基节上支撑管521、基节下输水管522、基节管端外支撑板523和基节管间支撑板524共同围成固定的框形结构；基节下输水管522的内侧端通过软管管路与中桁架上的喷灌水输入主管路连通连接，基节下输水管522的外侧端设有可压接配合的端面密封结构，基节下输水管522上还设有与基节下输水管522内腔连通设置的喷灌喷头；竖直设置的基节管端内支撑管525的上部和下部分别与基节上支撑管521和基节下输水管522安装连接，基节管端内支撑管525与中桁架的外侧端通过竖直方向设置的铰接轴铰接安装连接、且铰接位置设有基节摆动旋转驱动机构，基节摆动旋转驱动机构可以是伺服电机结构、也可以是液压马达等其他旋转驱动结构，通过控制基节摆动旋转驱动机构的动作可以实现通过基节管端内支撑管525带动摆动桁架基节52沿基节管端内支撑管525的铰接轴旋转、进而实现摆动桁架基节52的摆动；

如图11所示，伸缩桁架节53包括伸缩节上支撑管531、伸缩节下输水管532和伸缩节管端外支撑板533；伸缩节上支撑管531水平设置；竖直设置的伸缩节管端外支撑板533的顶端固定设置在伸缩节上支撑管531的外侧端，伸缩节管端外支撑板533的底端设有与其铰接安装的伸缩节下输水管铰接安装部件534，伸缩节下输水管铰接安装部件534与伸缩节下输水管532的外侧端部固定安装连接，伸缩节下输水管532可以沿伸缩节下输水管铰接安装部件534的铰接中心进行摆动；伸缩节下输水管532是外端高、内端低的倾斜设置结构，且伸缩节下输水管532的外端高于内端至少一个伸缩节下输水管532的外径管径尺寸，伸缩节下输水管532的两端均设有可压接配合的端面密封结构，伸缩节下输水管532上还设有与伸缩节下输水管532内腔连通设置的喷灌喷头；多节伸缩桁架节53的伸缩节上支撑管531的管径尺寸在摆动桁架自内向外的方向上依次缩小，多节伸缩桁架节53在摆动桁架自内向外的方向上依次套接安装、且最内侧的伸缩桁架节53的伸缩节上支撑管531的管径尺寸小于基节上支撑管521的管径尺寸，多节伸缩桁架节53通过最内侧的伸缩桁架节53的伸缩节上支撑管531穿入基节上支撑管521内与摆动桁架基节52安装连接；为了防止各个伸缩桁架节53及最内侧的伸缩桁架节53与摆动桁架基节52在抽拉伸出过程中的脱落，基节管端外支撑板523和多节伸缩节管端外支撑板533上的套接滑移位置还设有抽拉限位结构，抽拉限位结构可以是配合的限位销和限位销孔结构、也可以是配合的限位棘块和限位卡槽结构；伸缩桁架节53完全伸出状态时，基节下输水管522的外侧端与伸缩桁架节53最内侧的伸缩节下输水管532的内侧端之间、相邻的多节伸缩桁架节53的伸缩节下输水管532的端面之间均通过可压接配合的端面密封结构进行压接密闭连接；伸缩桁架节53完全缩入状态时，相邻的两节伸缩节下输水管532中，位于外侧方向的伸缩节下输水管532可向上摆动后搭接在位于内侧方向的伸缩节下输水管532上，最内侧的伸缩节下输水管532可向上摆动后搭接在基节下输水管522上，进而实现不影响伸缩节上支撑管531的缩入；为了便于伸缩节下输水管532在伸缩桁架节53缩入状态时的定位、防止其滑落，基节管端外支撑板523和伸缩节管端外支撑板533的下部均固定设有伸缩节下输水管定位托载部件535，伸缩节下输水管定位托载部件535可以是管型结构、也可以是向上开口的托爪或托管结构，为了减少摩擦，伸缩节下输水管定位托载部件535内还设有沿内外方向滚动设置的托辊；伸缩节上支撑管531的底部固定设有沿伸缩节上支撑管531的长度方向设置的驱动齿条，基节管端外支撑板523和伸缩节管端外支撑板533上对应伸缩节上支撑管531底部的驱动齿条的位置设有沿内外方向滚动设置的驱动齿轮、且驱动齿轮上设有驱动齿轮滚动驱动机构，驱动齿轮滚动驱动机构可以是伺服电机、也可以是液压马达等其他旋转驱动结构，通过控制驱动齿轮滚动驱动机构的正反转可以实现驱动齿轮通过驱动齿条带动伸缩节上支撑管531的伸出或缩入；基节管端外支撑板523和伸缩节管端外支撑板533的底部对应伸缩节下输水管532的对接位置设有下输水管管端升降控制机构，下输水管管端升降控制机构包括升降控制部件和的夹持部件，升降控制部件可以是液压缸或气缸结构、也可以是电动螺旋杆结构等其他升降控制结构，竖直设置的升降控制部件的基体固定安装在基节管端外支撑板523和伸缩节管端外支撑板533的底部，夹持部件设置在升降控制部件的伸缩端的顶端，夹持部件夹持安装在伸缩节下输水管532上、且夹持部件与伸缩节下输水管532的管体支架滑移配合，夹持部件可以采用上下夹持弧面的滑动摩擦配合结构、也可以采用如图12所示的上下夹持辊轮的滚动摩擦配合结构，通过控制升降控制部件的伸缩可以通过夹持部件实现伸缩节下输水管532的管端升起分离、或降下对接。为了进一步保证伸缩节下输水管532的准确翻转脱离和翻转对接，作为本发明的进一步改进方案，如图13、图14所示，相邻的伸缩节下输水管532中，位于外侧方向的伸缩节下输水管532的内侧端面底部位置和位于内侧方向的伸缩节下输水管532的外侧端面顶部位置设有配合的导向斜面结构；最内侧的伸缩节下输水管532与基节下输水管522中，最内侧的伸缩节下输水管532的内侧端面底部位置和基节下输水管522的外侧端面顶部位置设有配合的导向斜面结构。下输水管管端升降控制机构升降动作过程中，伸缩节下输水管532翻转过程中可以在导向斜面结构的导向作用下实现准确翻转脱离和翻转对接；

尾节输水管54的外侧端封闭、内侧端通过快速连接结构与最外侧的伸缩节下输水管532的外侧端连通连接，快速连接结构可以是配合的卡扣结构、也可以是配合的螺纹连接结构，尾节输水管54上还设有与尾节输水管54内腔连通设置的喷灌喷头。

所述的电控装置包括控制器、控制面板、喷头车自行走控制回路、喷头车展开控制回路、喷灌控制回路、卷盘回卷控制回路、喷头车收纳控制回路，控制器分别与主动轮511的动力源、基节摆动旋转驱动机构、驱动齿轮滚动驱动机构、下输水管管端升降控制机构、PE管3输入端的电磁控制阀、卷盘驱动变速箱驱动机构电连接。

本智能桁架式卷盘喷灌机处于转场状态时，桁架式喷头车5在喷头车托举机构和完全收纳在卷盘2上的PE管3的牵拉作用下处于支撑轮脱离地面的悬空状态，如图6至图9所示，此时左桁架和右桁架均处于向后翻折收纳呈翼状的结构，且多节伸缩桁架节53的伸缩节上支撑管531依次缩入位于基节上支撑管521内、多节伸缩桁架节53的相邻伸缩节下输水管532依次搭接，完全缩入收纳的左桁架和右桁架贴靠在卷盘2的左右两侧、不影响本智能桁架式卷盘喷灌机的转场。

本智能桁架式卷盘喷灌机被牵引拖至农田地头进行喷灌作业使用时，旋转副车架使卷盘2绕副车架的中轴线旋转至桁架式喷头车5正对需喷灌的农田后定位副车架，然后控制伸出伸缩前支撑稳固支撑于地面，然后控制降下喷头车托举机构使桁架式喷头车5落至地面的初始位置；

启动喷头车自行走控制回路，控制器即发出指令控制主动轮511向前旋转带动桁架式喷头车5整体牵引着PE管3向前移动至喷灌位置，主动轮511停止旋转；

启动喷头车展开控制回路，控制器首先发出指令控制左桁架和右桁架的基节摆动旋转驱动机构动作使左桁架和右桁架的摆动桁架基节52分别沿其基节管端内支撑管525的铰接中心向前翻转至设定角度、并定位，然后控制器先控制驱动齿轮滚动驱动机构的滚动动作使驱动齿轮通过驱动齿条带动位于内侧方向的伸缩桁架节53的伸缩节上支撑管531向外伸出至限位极限位置、再控制对应该伸缩桁架节53的伸缩节下输水管532的下输水管管端升降控制机构进行降下动作使夹持部件拉动该伸缩节下输水管532向下摆动至少设定位置，在导向斜面结构的导向作用下该伸缩节下输水管532与相邻内侧方向的基节下输水管522或伸缩节下输水管532的管端进行对接，直至伸缩桁架节53自内向外依次抽出、伸缩节下输水管532依次对接完成自动展开，如图2至图5所示，在自身重力的作用下，伸缩桁架节53产生向下弯曲的弯矩使最内侧的伸缩节下输水管532的内侧端面与基节下输水管522的外侧端面之间、及相邻的伸缩节下输水管532的端面之间通过端面密封结构稳固压接密封；

启动喷灌控制回路，控制器控制打开PE管3输入端的电磁控制阀，压力水即经PE管3进入中桁架上的喷灌水输入主管路，依次进入基节下输水管522、伸缩节下输水管532和尾节输水管54，并自喷灌喷头喷出实现喷灌；

启动卷盘回卷控制回路，控制器控制卷盘驱动变速箱驱动机构动作使卷盘2回卷，通过PE管3牵拉桁架式喷头车5向后方移动，直至桁架式喷头车5回退至初始位置，即完成该农田的喷灌；

启动喷头车收纳控制回路，控制器先控制位于外侧方向的伸缩桁架节53的伸缩节下输水管532的下输水管管端升降控制机构进行升起动作使夹持部件托举该伸缩节下输水管532向上摆动至设定位置，在导向斜面结构的导向作用下该伸缩节下输水管532与相邻的基节下输水管522或伸缩节下输水管532的管端发生分离，控制器再控制对应该伸缩桁架节53的伸缩节上支撑管531的驱动齿轮滚动驱动机构的滚动动作使驱动齿轮通过驱动齿条带动该伸缩节上支撑管531向内缩入至限位极限位置，该伸缩桁架节53缩入的同时、该伸缩桁架节53的伸缩节下输水管532搭接在相邻内侧方向的伸缩节下输水管532上方，直至伸缩桁架节53自外向内依次缩入、伸缩节下输水管532依次分离并搭接在相邻内侧方向的伸缩节下输水管532或基节下输水管522的上方，然后控制器控制基节摆动旋转驱动机构的旋转动作使左桁架和右桁架的摆动桁架基节52分别沿其基节管端内支撑管525的铰接中心向后翻转至设定角度、并定位，完成自动收纳；

依次控制升起喷头车托举机构使桁架式喷头车5提升脱离地面、控制缩入伸缩前支撑、复位旋转副车架后，即可进行本智能桁架式卷盘喷灌机的转场。

为了便于调节左桁架和右桁架的喷灌高度，作为本发明的进一步改进方案，如图10所示，基节管端内支撑管525的上部与基节上支撑管521通过水平方向设置的铰接轴铰接连接，基节管端内支撑管525的下部通过幅度调节机构526与基节下输水管522安装连接，幅度调节机构526是具有幅度调节驱动的长度调节结构，长度调节结构可以是配合的螺旋杆和螺旋套结构、也可以是液压缸结构；电控装置还包括桁架幅度调节回路，电控装置的控制器与幅度调节驱动电连接。通过控制器控制幅度调节驱动可以实现调节幅度调节机构526的不同长度、进而实现左桁架或右桁架围绕基节上支撑管521的铰接轴心上下摆动的幅度，从而实现调节左桁架和右桁架的喷灌高度。

为了便于调节摆动桁架整体的喷灌高度，作为本发明的进一步改进方案，支撑轮的支撑轮架上设有包括高度调节驱动的高度调节机构，高度调节机构可以是配合的螺旋杆和螺旋套结构、也可以是液压缸结构；电控装置还包括桁架高度调节回路，电控装置的控制器与高度调节驱动电连接。

为了能够在喷灌过程中根据农作物的不同喷灌高度实现喷灌高度自适应的智能化喷灌，作为本发明的进一步改进方案，桁架式喷头车5在后退方向上设有模式识别传感器，电控装置还包括喷灌高度识别判断回路，电控装置的控制器与模式识别传感器电连接、且控制器内置有模式识别控制程序。喷灌作业时，桁架式喷头车5在后退的过程中喷灌高度识别判断回路启动，模式识别传感器向控制器实时反馈需要喷灌的农作物的高度，控制器先将模式识别传感器反馈的农作物高度信息与内置的模式识别控制程序中农作物的类型及喷灌高度标准信息进行比、对并输出比较结果，然后根据比较结果发出指令控制幅度调节驱动和/或高度调节驱动进行动作调节桁架的幅度和/或高度，实现实时智能调节喷灌高度。

针对农田内设有土壤湿度传感器的大型智能农场，为了能够根据土壤的湿度信息进行智能化喷灌，作为本发明的进一步改进方案，喷灌喷头上均设有流量控制阀，流量控制阀与电控装置的控制器电连接；电控装置还包括喷灌流量控制回路，控制器还包括数据输入输出端口。控制器可以通过数据输入输出端口与智能农场的中央控制机房电连接，喷灌作业前，控制器先通过数据输入输出端口接收农田喷灌数据，然后启动喷灌流量控制回路，控制器根据农田喷灌数据控制喷灌喷头的喷灌水喷出流量，实现定制喷灌作业。智能喷灌过程中农田内的土壤湿度传感器实时通过中央控制机房、数据输入输出端口向控制器反馈土壤湿度，控制器可根据实时反馈控制喷灌喷头的喷灌水喷出流量，进而实现智能控制，从而实现进一步节约水资源。

为了实现在桁架式喷头车5自行走过程中发生偏移方向后进行纠偏，作为本发明的进一步改进方案，同轴方向设置的、左右两个主动轮511上分别设有与动力源连接的主动轮驱动；电控装置的控制器分别与两套主动轮驱动电连接，电控装置还包括喷头车转向控制回路。桁架式喷头车5正常自行走移动时，控制器控制两套主动轮驱动同步动作，当桁架式喷头车5自行走移动过程中偏移方向时，操作人员可通过电控装置的控制面板控制喷头车转向控制回路工作，控制器根据操作人员的控制指令使两套主动轮驱动一个动作、一个不动作，进而实现桁架式喷头车5的转向以纠正其运行方向。

由于液压传动可输出较高的动力、且动力输出稳定，因此为了实现桁架式喷头车5更好的自行走效果、基节摆动旋转驱动机构更好的回转效果、幅度调节机构526更好的幅度调节效果、摆动桁架整体的高度调节效果，作为本发明的进一步改进方案，主支撑底架51上设有通过液压管路连接的液压泵站和液压控制阀组，液压泵站和液压控制阀组分别与电控装置的控制器电连接；主动轮511的主动轮驱动是液压马达，液压马达通过液压管路与液压控制阀组连接；基节摆动旋转驱动机构是回转液压马达，回转液压马达通过液压管路与液压控制阀组连接；幅度调节机构526是幅度调节液压缸，幅度调节液压缸通过液压管路与液压控制阀组连接；支撑轮架上的高度调节驱动是高度调节液压缸，高度调节液压缸通过液压管路与液压控制阀组连接。

在桁架式喷头车5自动展开过程中，为了避免伸缩节下输水管532过分向下摆动造成端面错位，作为本发明的进一步改进方案，如图11所示，基节管端外支撑板523和伸缩节管端外支撑板533的底部均设有下输水管摆动限位托载部件536，下输水管摆动限位托载部件536的托载位置与伸缩节下输水管532的对接位置平齐设置，下输水管摆动限位托载部件536可以是钩形结构、也可以是弧形托载板结构。

在喷灌使用过程中，本智能桁架式卷盘喷灌机可根据田间地头的实际情况调整摆动桁架基节52的摆动展开角度，特别是针对有障碍物的作业工况，可以通过调整摆动桁架基节52的摆动展开角度实现避开障碍物，甚至可以实现非对称喷灌。

本智能桁架式卷盘喷灌机的桁架式喷头车5由于设有包括主动轮驱动的主动轮511，因此可以实现收纳状态的桁架式喷头车5自行走至喷灌设定位置，避免如拖拉机等牵引设置对农作物的碾压；摆动桁架采用摆动桁架基节52自动摆动、伸缩桁架节53自动伸缩、伸缩节下输水管532自动对接或搭接的方式，完全收纳状态时左桁架和右桁架均处于向后翻折收纳呈翼状的结构，左桁架和右桁架可贴靠在卷盘式喷灌机的卷盘的左右两侧、不影响卷盘式喷灌机的转场，完全展开的左桁架和右桁架在自身重力的作用下，伸缩桁架节53产生向下弯曲的弯矩可使最内侧的伸缩节下输水管532的内侧端面与基节下输水管522的外侧端面之间、及相邻的伸缩节下输水管532的端面之间通过端面密封结构稳固压接密封；框形抽拉结构的摆动桁架基节52和伸缩桁架节53不仅便于快速展开和收纳操作，而且靠自身重力产生向下弯曲的弯矩使各下输水管的端面之间压接密封的方式，桁架伸出越长、则弯曲弯矩越大、压接密封效果越好，在相同桁架总长度的前提下、本智能桁架式卷盘喷灌机的摆动桁架较传统的框架结构的桁架具有更轻的整体重量、更低的功耗；由于桁架式喷头车5上设有幅度调节机构526和高度调节机构，且桁架式喷头车5在后退方向上设有模式识别传感器、电控装置包括喷灌高度识别判断回路，因此在喷灌过程中可以根据农作物的高度反馈进行实时智能调节喷灌高度；由于喷灌喷头上均设有流量控制阀、电控装置包括喷灌流量控制回路和数据输入输出端口，因此根据输入的农田喷灌数据可以实现定制喷灌作业，在定制喷灌作业过程中控制器还可根据实时农田喷灌数据反馈控制喷灌喷头的喷灌水喷出流量、实现智能控制、进一步节约水资源，特别适用于大型农场的喷灌作业。

Claims (10)

1.一种智能桁架式卷盘喷灌机，包括机架（1）、卷盘（2）、PE管（3）、卷盘驱动变速箱（4）、桁架式喷头车（5）和电控装置；卷盘（2）和卷盘驱动变速箱（4）均安装在包括托载轮和副车架的机架（1）上，卷盘驱动变速箱（4）设有卷盘驱动变速箱驱动机构；PE管（3）缠绕在卷盘（2）上，PE管（3）的输入端上设有电磁控制阀；其特征在于，

所述的桁架式喷头车（5）包括主支撑底架（51）和摆动桁架；

主支撑底架（51）的底部设有包括支撑轮架的支撑轮，支撑轮设置为多个，至少包括一组同轴方向设置的、左右两个主动轮（511），主动轮（511）上设有与动力源连接的主动轮驱动；

摆动桁架包括左桁架、中桁架和右桁架，中桁架固定安装在主支撑底架（51）上，中桁架上设有与PE管（3）的输出端连通连接的喷灌水输入主管路，左桁架和右桁架左右对称设置在中桁架的左右两侧；

左桁架和右桁架均包括一节摆动桁架基节（52）、多节伸缩桁架节（53）和一节尾节输水管（54）；

摆动桁架基节（52）包括基节上支撑管（521）、基节下输水管（522）、基节管端外支撑板（523）、基节管间支撑板（524）和基节管端内支撑管（525）；基节上支撑管（521）水平设置；竖直设置的基节管端外支撑板（523）的顶端固定设置在基节上支撑管（521）的外侧端，基节管端外支撑板（523）的底端与基节下输水管（522）的外侧端固定连接；基节管间支撑板（524）的上下两端分别与基节上支撑管（521）和基节下输水管（522）固定连接，基节上支撑管（521）、基节下输水管（522）、基节管端外支撑板（523）和基节管间支撑板（524）共同围成固定的框形结构；基节下输水管（522）的内侧端通过软管管路与中桁架上的喷灌水输入主管路连通连接，基节下输水管（522）的外侧端设有可压接配合的端面密封结构，基节下输水管（522）上还设有与基节下输水管（522）内腔连通设置的喷灌喷头；竖直设置的基节管端内支撑管（525）的上部和下部分别与基节上支撑管（521）和基节下输水管（522）安装连接，基节管端内支撑管（525）与中桁架的外侧端通过竖直方向设置的铰接轴铰接安装连接、且铰接位置设有基节摆动旋转驱动机构；

伸缩桁架节（53）包括伸缩节上支撑管（531）、伸缩节下输水管（532）和伸缩节管端外支撑板（533）；伸缩节上支撑管（531）水平设置；竖直设置的伸缩节管端外支撑板（533）的顶端固定设置在伸缩节上支撑管（531）的外侧端，伸缩节管端外支撑板（533）的底端设有与其铰接安装的伸缩节下输水管铰接安装部件（534），伸缩节下输水管铰接安装部件（534）与伸缩节下输水管（532）的外侧端部固定安装连接，伸缩节下输水管（532）可以沿伸缩节下输水管铰接安装部件（534）的铰接中心进行摆动；伸缩节下输水管（532）是外端高、内端低的倾斜设置结构，且伸缩节下输水管（532）的外端高于内端至少一个伸缩节下输水管（532）的外径管径尺寸，伸缩节下输水管（532）的两端均设有可压接配合的端面密封结构，伸缩节下输水管（532）上还设有与伸缩节下输水管（532）内腔连通设置的喷灌喷头；多节伸缩桁架节（53）的伸缩节上支撑管（531）的管径尺寸在摆动桁架自内向外的方向上依次缩小，多节伸缩桁架节（53）在摆动桁架自内向外的方向上依次套接安装、且最内侧的伸缩桁架节（53）的伸缩节上支撑管（531）的管径尺寸小于基节上支撑管（521）的管径尺寸，多节伸缩桁架节（53）通过最内侧的伸缩桁架节（53）的伸缩节上支撑管（531）穿入基节上支撑管（521）内与摆动桁架基节（52）安装连接；伸缩节上支撑管（531）的底部固定设有沿伸缩节上支撑管（531）的长度方向设置的驱动齿条，基节管端外支撑板（523）和伸缩节管端外支撑板（533）上对应伸缩节上支撑管（531）底部的驱动齿条的位置设有沿内外方向滚动设置的驱动齿轮、且驱动齿轮上设有驱动齿轮滚动驱动机构；基节管端外支撑板（523）和伸缩节管端外支撑板（533）的底部对应伸缩节下输水管（532）的对接位置设有下输水管管端升降控制机构，下输水管管端升降控制机构包括升降控制部件和的夹持部件，竖直设置的升降控制部件的基体固定安装在基节管端外支撑板（523）和伸缩节管端外支撑板（533）的底部，夹持部件设置在升降控制部件的伸缩端的顶端，夹持部件夹持安装在伸缩节下输水管（532）上、且夹持部件与伸缩节下输水管（532）的管体支架滑移配合；

尾节输水管（54）的内侧端通过快速连接结构与最外侧的伸缩节下输水管（532）的外侧端连通连接，尾节输水管（54）上还设有与尾节输水管（54）内腔连通设置的喷灌喷头；

所述的电控装置包括控制器、控制面板、喷头车自行走控制回路、喷头车展开控制回路、喷灌控制回路、卷盘回卷控制回路、喷头车收纳控制回路，控制器分别与主动轮（511）的动力源、基节摆动旋转驱动机构、驱动齿轮滚动驱动机构、下输水管管端升降控制机构、PE管（3）输入端的电磁控制阀、卷盘驱动变速箱驱动机构电连接。

2.根据权利要求1所述的智能桁架式卷盘喷灌机，其特征在于，基节管端内支撑管（525）的上部与基节上支撑管（521）通过水平方向设置的铰接轴铰接连接，基节管端内支撑管（525）的下部通过幅度调节机构（526）与基节下输水管（522）安装连接，幅度调节机构（526）是具有幅度调节驱动的长度调节结构；电控装置还包括桁架幅度调节回路，电控装置的控制器与幅度调节驱动电连接。

3.根据权利要求2所述的智能桁架式卷盘喷灌机，其特征在于，支撑轮的支撑轮架上设有包括高度调节驱动的高度调节机构，高度调节机构是配合的螺旋杆和螺旋套结构、或者是液压缸结构；电控装置还包括桁架高度调节回路，电控装置的控制器与高度调节驱动电连接。

4.根据权利要求3所述的智能桁架式卷盘喷灌机，其特征在于，主支撑底架（51）上设有通过液压管路连接的液压泵站和液压控制阀组，液压泵站和液压控制阀组分别与电控装置的控制器电连接；主动轮（511）的主动轮驱动是液压马达，液压马达通过液压管路与液压控制阀组连接；基节摆动旋转驱动机构是回转液压马达，回转液压马达通过液压管路与液压控制阀组连接；幅度调节机构（526）是幅度调节液压缸，幅度调节液压缸通过液压管路与液压控制阀组连接；支撑轮架上的高度调节驱动是高度调节液压缸，高度调节液压缸通过液压管路与液压控制阀组连接。

5.根据权利要求3所述的智能桁架式卷盘喷灌机，其特征在于，桁架式喷头车（5）在后退方向上设有模式识别传感器，电控装置还包括喷灌高度识别判断回路，电控装置的控制器与模式识别传感器电连接、且控制器内置有模式识别控制程序。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的智能桁架式卷盘喷灌机，其特征在于，喷灌喷头上均设有流量控制阀，流量控制阀与电控装置的控制器电连接；电控装置还包括喷灌流量控制回路，控制器还包括数据输入输出端口。

7.根据权利要求1至5任一权利要求所述的智能桁架式卷盘喷灌机，其特征在于，同轴方向设置的、左右两个主动轮（511）上分别设有与动力源连接的主动轮驱动；电控装置的控制器分别与两套主动轮驱动电连接，电控装置还包括喷头车转向控制回路。

8.根据权利要求1至5任一权利要求所述的智能桁架式卷盘喷灌机，其特征在于，下输水管管端升降控制机构的夹持部件包括沿内外方向滚动设置的上夹持辊和下夹持辊，上夹持辊和下夹持辊的辊面上设有与伸缩节下输水管（532）的外径尺寸配合的弧形辊道，伸缩节下输水管（532）通过弧形辊道夹持安装在上夹持辊和下夹持辊之间。

9.根据权利要求1至5任一权利要求所述的智能桁架式卷盘喷灌机，其特征在于，基节管端外支撑板（523）和多节伸缩节管端外支撑板（533）上的套接滑移位置还设有抽拉限位结构。

10.根据权利要求1至5任一权利要求所述的智能桁架式卷盘喷灌机，其特征在于，基节管端外支撑板（523）和伸缩节管端外支撑板（533）的下部均固定设有伸缩节下输水管定位托载部件（535）；基节管端外支撑板（523）和伸缩节管端外支撑板（533）的底部均设有下输水管摆动限位托载部件（536），下输水管摆动限位托载部件（536）的托载位置与伸缩节下输水管（532）的对接位置平齐设置。

Images