CN217284351U - 一种双摇臂式果园仿形喷雾作业装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于果园植保机械技术领域，具体是一种双摇臂式果园仿形喷雾作业装置。包括左右对称设置并依次连接的仿形喷雾机构、水平调节机构、高度调节机构以及悬挂架；其中仿形喷雾机构包括顶臂角度调节液压缸、顶臂、喷头、侧臂伸缩杆、侧臂长度调节液压缸、侧臂、侧臂角度调节液压缸、主臂、主臂角度调节液压缸；顶臂与侧臂伸缩杆、侧臂与主臂、主臂与水平伸缩杆分别以转动副连接；侧臂与侧臂伸缩杆以移动副连接，喷头设置在顶臂、侧臂、主臂上；悬挂架为矩形框架，其前侧与拖拉机固定连接，后侧与高度调节机构连接，高度调节机构与水平调节机构连接；高度调节机构优选设计为平行四边形结构。本装置适用范围更广、仿形精度更高、作业效率更高。

Description

一种双摇臂式果园仿形喷雾作业装置

技术领域

本实用新型属于果园植保机械技术领域，具体是一种双摇臂式果园仿形喷雾作业装置。

背景技术

近年来，我国林木业迅速发展，各种林木的种植面积和生产量逐年增长，比如果树、行道树、景观树等林木。为了应对林木病虫害问题，采样精确喷雾施药技术对树木施药，既能防治病虫害，又能减少农药残留对环境污染。

目前，喷雾机主要有三种喷雾方式，分别是喷杆式、隧道式、和仿形式。喷杆式喷雾机主要用于大田作物防治病虫害；隧道式喷雾机(倒U形喷雾机)主要用于篱架型植物喷洒农药；仿形喷雾机主要用于林木的仿形喷雾。仿形喷雾机根据树木冠层轮廓，调整喷雾机机臂上喷头组以匹配树木冠层轮廓形状，进行对靶喷雾作业，以提高雾滴在树木冠层分布的均匀性和农药施用效率。

随着环保要求的越来越高，植保机械的智能化水平也要求越来越高。为了实现高效率、精确对靶、喷量低、污染少，在果园植保方面涌现出一些新的仿形喷雾设计。

学位论文《多关节树木仿形喷雾机及其关键部件研究》[D](遇宝俊，南京林业大学，2014)中公开了一种仿形喷雾机设计，有足够的自由度。但该仿形喷雾装置体积较大，多处形成了悬臂梁结构，如仿形喷雾机构与机架之间采用水平调节液压缸调节仿形喷雾机构的水平距离，导致其稳定性差。此外，该装置的仿形喷雾机构变形范围较小，通用性低。

学位论文《三位一体多功能喷雾机研制与试验研究》[D](张疼，山东农业大学,2016)中公开了一种仿形喷雾机设计，具有质量轻的特点，变形范围较大，可以在仿形式、隧道式、喷杆式之间转换。但喷杆尺寸固定，且高度无法调节，不能适应不同高度的果树。

学位论文《智能型果树仿形施药系统研究》[D](房开拓，江南大学,2012)和中国专利申请《基于树冠表型特征的仿形变量喷雾机及仿形控制方法》(公开号CN111972380A,2020-11-24)中公开的两种双摇臂式仿形装置，在减小体积与重量的情况下，保证了仿形功能的实现，避免了悬臂梁的产生，结构设计优于以上两种。但还存在仿形喷杆尺寸固定，不能适应不同高度果树的问题。

综上所述，现有的果园仿形喷雾装置中，主要存在以下问题：

(1)仿形装置体积大、重量大，较为笨重，导致作业过程能耗大，结构设计有待优化。

(2)大多数仿形装置的尺寸相对固定，无法根据不同品种、不同规格的果树调节其尺寸，不能适用于不同果园种植模式与果树的生长状况，适用范围较小，通用性低。

(3)现有仿形装置由于其仿形喷杆旋转自由度较低，变形范围较小，导致仿形精度较低，导致农药浪费量大。

发明内容

本实用新型针对现有技术中的上述缺陷和不足，提供了一种双摇臂式果园仿形喷雾作业装置，通过提高仿形作业臂的自由度以提高仿形精度，从而提高农药利用率。

本实用新型的技术方案是：如图1～2所示，一种双摇臂式果园仿形喷雾作业装置，包括左右两侧对称设置的仿形喷雾机构1、水平调节机构2、高度调节机构3和用于连接拖动设备的悬挂架4。

所述仿形喷雾机构1包括顶臂角度调节液压缸101、顶臂102、喷头103、侧臂伸缩杆104、侧臂长度调节液压缸105、侧臂106、侧臂角度调节液压缸107、主臂108、主臂角度调节液压缸109；喷头103固定在顶臂102、侧臂106、主臂108上；侧臂106与侧臂伸缩杆104通过移动副连接；顶臂102与侧臂伸缩杆104、侧臂106与主臂108、主臂108与水平调节机构2的移动端分别通过转动副连接，以实现对仿形喷雾机构1水平位置的调节；水平调节机构2的固定端与高度调节机构3的升降端固定连接，以实现对仿形喷雾机构1高度位置和倾斜角度的调节；高度调节机构3的固定端与悬挂架4的后侧固定连接，悬挂架4的前侧与拖动设备固定连接以获得行走动力。

主臂108与侧臂106通过转动副连接，并通过侧臂角度调节液压缸107带动侧臂106绕该转动副转动；侧臂106与侧臂伸缩杆104通过移动副连接，并通过侧臂长度调节液压缸105带动侧臂伸缩杆104做伸缩运动，以适应不同冠层高度的作业需求；侧臂伸缩杆104与顶臂102通过转动副连接，并通过顶臂角度调节液压缸101带动顶臂102绕该转动副做旋转运动，改变顶臂102的倾斜角度，以适应不同形状的树冠。

本装置可以在悬挂架4上设置液压系统，也可以利用拖拉机自带的液压系统提供仿形运动的动力。

对果树进行仿形喷雾作业时，如图3所示，首先通过高度调节机构3调节仿形喷雾机构1的作业高度，使水平调节机构2的高度调整至冠层高度的中间位置，然后通过水平调节机构2运动，使主臂108运动到距离冠层所需要的位置，随后根据树冠高度调节侧臂伸缩杆104的伸出长度，使仿形喷雾机构1的上下两端包络住树冠，然后调节主臂108的倾斜角度，使其与树冠在竖直方向上保持平行，主臂108运动到所需位置后，再调节上、下侧臂106的角度，最后调节顶臂101的角度，最终达到使仿形喷雾机构1包络住果树，达到控制喷头与树冠之间最佳距离的目的。

本实用新型能使仿形装置的尺寸、状态可变，从而提高其适用范围，包括不同行距、不同树高、不同形状与冠幅的果树。

优选方案为，将所述高度调节机构3设计为平行四边形机构，由高度调节液压缸301、下连杆302、上连杆303、纵连杆304以及横连杆305组成；所述悬挂架4为矩形框架，悬挂架4的后侧与所述平行四边形机构3的下连杆302和上连杆303的前端分别铰接，高度调节液压缸301与下连杆302的前端与上连杆303的后端铰接，纵连杆304与下连杆302和上连杆303的后端分别铰接，横连杆305与左、右纵连杆304分别固定连接，确保平行四边形机构稳定，同步升降；左、右侧的水平伸缩杆202分别与左、右侧的纵连杆304固定连接。平行四边形机构具有结构简单,稳定性好的优点。

进一步的优选方案为，所述水平调节机构2由水平调节液压缸201和水平伸缩杆202构成。

本实用新型的设计特点是：

(1)采用双摇臂式机械结构，减少了作业臂构件数目，减轻了作业臂自身重量，从而可以减小作业臂因自重产生的应力；此外，采用双摇臂机械结构缩短了作业臂与悬挂架之间的距离，使得该仿形喷雾装置更加紧凑，缩短了悬臂梁的水平距离，可提高作业过程的稳定性；

(2)单侧共有5个旋转自由度，可以提高对果树冠层轮廓的仿形精度，有利于保证喷头与冠层之间的最佳喷雾距离，从而提高农药利用率；

(3)单侧共有4个移动自由度，包括1个水平移动自由度与2个竖直移动自由度以及高度调节机构的1个竖直移动自由度，果园适用范围广，可以根据不同的果园种植模式与生长状况调节作业臂的高度与宽度。

基于上述设计特点，本实用新型的技术效果是：

(1)适用范围广：可用于不同种植模式的标准化果园、不同生长状况及不同形状的果树；

(2)仿形精度更高：该作业臂单侧共有5个旋转自由度，可以提高对果树冠层轮廓的仿形精度，有利于保证喷头与冠层之间的最佳喷雾距离，从而提高农药利用率；

(3)作业效率更高：仿形喷雾机构的作业距离可调，可根据不同高度的果树一次完成喷雾。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型的总体装配图。

图1中，1-仿形喷雾机构，2-水平调节机构，3-高度调节机构，4-悬挂架。

图2为本实用新型的结构示意图。

图2中，101-顶臂角度调节液压缸，102-顶臂，103-喷头，104-侧臂伸缩杆，105-侧臂长度调节液压缸，106-侧臂，107-侧臂角度调节液压缸，108-主臂，109-主臂角度调节液压缸；201-水平调节液压缸，202-水平伸缩杆；301-高度调节液压缸，302-下连杆，303-上连杆，304-纵连杆，305-横连杆。

图3为本实用新型的仿形作业示意图。

图3中，1-仿形喷雾机构，2-水平调节机构，4-悬挂架。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图1和实施例对本实用新型作进一步地详细描述。

在实施例中，为了便于描述，各部件相对位置关系的描述是根据说明书附图中图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、前、后、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

实施例1：

一种双摇臂式果园仿形喷雾作业装置，如图1～2所示，包括左右两侧对称设置的仿形喷雾机构1、水平调节机构2、高度调节机构3和连接拖动设备的悬挂架4。

如图2所示，所述仿形喷雾机构1包括顶臂角度调节液压缸101、顶臂102、喷头103、侧臂伸缩杆104、侧臂长度调节液压缸105、侧臂106、侧臂角度调节液压缸107、主臂108、主臂角度调节液压缸109；顶臂102与侧臂伸缩杆104、侧臂106与主臂108、主臂108与水平伸缩杆202分别通过转动副连接；侧臂106与侧臂伸缩杆104通过移动副连接；喷头103固定在顶臂102、侧臂106、主臂108上。

所述高度调节机构3包括固定端和升降端。

所述悬挂架4为矩形框架，其前侧与拖拉机固定连接以实现前后行走，其后侧与所述高度调节机构3的固定端连接；所述高度调节机构3的升降端与水平调节机构2的移动副固定连接，从而实现对仿形喷雾机构1在水平方向和垂直方向的位置调节。

高度调节机构3的升降端与水平伸缩杆202通过移动副连接，水平调节液压缸201带动水平伸缩杆202在水平方向移动，以调节仿形喷雾机构1的水平作业距离。

水平伸缩杆202与主臂108通过转动副连接，并通过主臂角度调节液压缸109带动主臂108绕该转动副旋转，以调节仿形喷雾机构1的倾斜角度。

主臂108与侧臂106通过转动副连接，并通过侧臂角度调节液压缸107带动侧臂1066绕该转动副转动。

侧臂106与侧臂伸缩杆104通过移动副连接，并通过侧臂长度调节液压缸105带动侧臂伸缩杆104做伸缩运动，以适应不同冠层高度的作业需求。

侧臂伸缩杆104与顶臂102通过转动副连接，并通过顶臂角度调节液压缸101带动顶臂102绕该转动副做旋转运动，改变顶臂102的倾斜角度，以适应不同形状的树冠。

本装置可以在悬挂架4上设置液压系统，也可以由拖拉机自带的液压系统提供动力，完成仿形运动。

实施例2：

下面结合实施例1和附图2～3对本实用新型提供的优化或/和改进作进一步描述：

所述水平调节机构2包括水平调节液压缸201、水平伸缩杆202构成。

所述高度调节机构3设计为双平行四边形机构，由对称设置的高度调节液压缸301、下连杆302、上连杆303、纵连杆304以及横连杆305组成；悬挂架4的后侧与所述双平行四边形机构3的下连杆302和上连杆303的前端分别铰接，高度调节液压缸301与下连杆302的前端与上连杆303的后端铰接，纵连杆304与下连杆302和上连杆303的后端分别铰接，横连杆305与左、右纵连杆304分别固定连接，确保双平行四边形机构稳定，同步升降；左、右侧的水平伸缩杆202分别与左、右侧的纵连杆304固定连接。平行四边形机构具有结构简单,稳定性好的优点。

对果树进行仿形喷雾作业时，如图2～3所示，首先通过平行四边形机构调节仿形喷雾机构的作业高度，使水平伸缩杆运动至冠层高度的中间位置，然后控制水平伸缩杆10运动，使主臂8运动到距离冠层所需要的位置，随后根据树冠高度调节侧臂伸缩杆的伸出长度，使仿形喷雾机构上下两端包络住树冠，然后调节主臂8的倾斜角度，使其与树冠在竖直方向上保持平行，主臂8运动到所需位置后，再调节上下侧臂的角度，最后调节顶臂的角度，最终达到使仿形喷雾机构包络住果树，达到控制喷头与树冠之间距离的目的。

可以理解的是，以上实施例仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，增加的这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种双摇臂式果园仿形喷雾作业装置，包括呈左右两侧对称设置的仿形喷雾机构(1)、水平调节机构(2)、高度调节机构(3)以及悬挂架(4)四部分；其特征在于，所述仿形喷雾机构(1)，包括顶臂角度调节液压缸(101)、顶臂(102)、喷头(103)、侧臂伸缩杆(104)、侧臂长度调节液压缸(105)、侧臂(106)、侧臂角度调节液压缸(107)、主臂(108)、主臂角度调节液压缸(109)；喷头(103)固定在顶臂(102)、侧臂(106)、主臂(108)上；侧臂(106)与侧臂伸缩杆(104)通过移动副连接；顶臂(102)与侧臂伸缩杆(104)、侧臂(106)与主臂(108)、主臂(108)与水平调节机构(2)的移动端分别通过转动副连接，以实现对仿形喷雾机构(1)水平位置的调节；水平调节机构(2)的固定端与高度调节机构(3)的升降端固定连接，以实现对仿形喷雾机构(1)高度位置和倾斜角度的调节；高度调节机构(3)的固定端与悬挂架(4)的后侧固定连接，悬挂架(4)的前侧与拖动设备固定连接以获得行走动力。

2.根据权利要求1所述的一种双摇臂式果园仿形喷雾作业装置，其特征在于，所述高度调节机构(3)设计为平行四边形机构，由高度调节液压缸(301)、下连杆(302)、上连杆(303)、纵连杆(304)以及横连杆(305)组成；悬挂架(4)的后侧与所述平行四边形机构的下连杆(302)和上连杆(303)的前端分别铰接，高度调节液压缸(301)与下连杆(302)的前端与上连杆(303)的后端铰接，纵连杆(304)与下连杆(302)和上连杆(303)的后端分别铰接，横连杆(305)与左、右纵连杆(304)分别固定连接，确保平行四边形机构稳定，同步升降；左、右侧的水平伸缩杆(202)分别与左、右侧的纵连杆(304)固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种双摇臂式果园仿形喷雾作业装置，其特征在于，所述水平调节机构(2)由水平调节液压缸(201)和水平伸缩杆(202)构成。

4.根据权利要求1或2所述的一种双摇臂式果园仿形喷雾作业装置，其特征在于，悬挂架(4)上设置有液压系统以提供仿形喷雾作业的动力。

5.根据权利要求3所述的一种双摇臂式果园仿形喷雾作业装置，其特征在于，悬挂架(4)上设置有液压系统以提供仿形喷雾作业的动力。

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