專利名稱：一種用于農田作業的伸縮式桁架機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及農業器械，具體涉及一種用于農田作業的伸縮式桁架機構。
背景技術：
我國雖然是農業大國，但是我國作物田間管理機械化作業水平還比較低，特別是在作物田間噴施(農藥及葉面肥等)和作物制種輔助授粉等方面。我國當前的作物田間管理以手工、半機械化操作為主，屬于勞動力密集型生產方式，投入的勞力多、勞動強度大，且田間管理方式粗放，農業資源有效利用率低下，作物產量和質量難以得到保障，同時帶來嚴重的水土資源污染、生態系統失衡、農產品品質下降以及人們的健康受到威脅等問題，無法適應現代農業發展的要求，因此亟待研發高效率的田間管理機械，提高作物田間管理機械化作業水平。為了改善農業資源的利用率，有效降低浪費和過量施用帶來的污染，提高田間作業效率，20世紀70年代以后，一些先進的噴施技術陸續在國內外應用，主要包括自動對靶噴霧、風送低量噴霧、風送遠程噴霧、靜電噴霧、回收循環噴霧、防霧滴飄移噴霧(用防飄噴頭和風幕技術)、航空施藥、噴桿噴霧等。但這些技術都存在不同的局限，一些技術尚處于試驗階段，未見大規模的市場推廣應用；一些技術雖已推廣應用，但在施藥的作業成本、效率、精確度、可靠性以及區域適應性等方面很難取得平衡。尤其是水田作物，例如水稻，行距小，而且當水稻生長至封行期后，行壟不清晰，田間管理作業機械難以進入田塊進行作業。現有的風送噴霧機通常安裝于路面車輛上，在液力噴霧的基礎上加上高速離心風機送風系統，以達到對霧滴的二次霧化和遠程噴霧，能將霧滴由近至遠形成霧簾，穿透力強，勞動強度低，工作效率高。但該機械存在霧滴易漂移、精確控制噴施效果較差、易受道路條件限制等局限，通常用于高大作物、果樹等噴施作業，較難適應對農藝要求行距較小的田間作物進行噴施作業的需要；此外，在`需要增加射程的大田塊作物噴施作業時，對風機功率的需求急劇增加，而且噴施精度不易控制。現有的高效寬幅遠射程機動噴霧機采用高壓噴霧和寬幅遠射程均勻噴霧技術,可采用不下田的作業方式，作業效率高，勞動強度低，施藥安全，射程根據配套動力功率的不同從IOm到20m不等，當噴幅>20m時,工作壓力要求達到3.5MPa,動力為37kW,當噴幅要求進一步增加時，對動力的功率需求更大，而且在遠端的霧型較難控制，噴霧效果亦有“鞭長莫及”的感覺。現有的噴桿噴霧機械通常采用拖拉機懸掛式，作業效率高可獨立控制噴桿上噴頭的開閉，實現精確噴施，且作業效率較高。但目前所用的噴桿為折疊式，折疊控制機構復雜，在田間作業時，由于農田土地的高低不平，機械行走時噴桿易產生擺動，難以使噴桿與地面保持平行地移動；隨著噴桿長度的增加，噴桿的平衡更難控制，兩端易觸地，造成部件損壞；而且由于噴桿折疊關節處連接方式的缺陷，噴桿隨動力機械行走時難免會產生振動，易造成噴桿橫梁及折疊關節處損壞；由于折疊關節處的載荷能力限制，采用折疊方式的幅寬受到局限，要進一步拓展作業幅寬比較困難。
發明內容
本發明為了克服以上現有技術存在的不足，提供了一種結構簡單，工作可靠，提高噴施精度，增加單次噴施作業幅寬的用于農田作業的伸縮式桁架機構。本發明的目的通過以下的技術方案實現:本用于農田作業的伸縮式桁架機構，包括動力裝置、傳動機構和多個從外到內依次滑動套接的桁架，其中，位于最外層的桁架為第一級桁架，次外層的桁架為第二級桁架；所述動力裝置安裝于第一級桁架，所述動力裝置通過傳動機構與第二級桁架連接；除第一級桁架和最內層的桁架，其余的各層桁架的外端均設有伸出滑輪，內端均設有縮回滑輪；所述伸出滑輪上均設有伸出鋼絲繩，且伸出鋼絲繩的兩端分別固定于與設有此伸出滑輪的桁架的相鄰兩個的桁架的內端；所述縮回滑輪上均設有縮回鋼絲繩，且縮回鋼絲繩的兩端分別固定于與設有此縮回滑輪的桁架的兩個相鄰的桁架的外端。所述傳動機構包括齒輪和齒條，所述齒輪安裝于動力裝置的動力輸出軸，所述齒條固定于第二級桁架，且與齒輪嚙合。所述桁架的數量為4個，自外向內的各個桁架依次為第一級桁架、第二級桁架、第三級桁架和第四級桁架；所述第二級桁架和第三級桁架的外端分別設有第一伸出滑輪和第二滑輪，內端分別設有第一縮回滑輪和第二縮回滑輪；繞在第一伸出滑輪上的伸出鋼絲繩的兩端分別固定于第一級桁架和第三級桁架的內端；繞在第二伸出滑輪上的伸出鋼絲繩的兩端分別固定于第二級桁架和第四級桁架的內端；繞在第一縮回滑輪上的縮回鋼絲繩的兩端分別固定于第一級桁架和第三級桁架的外端；繞在第二縮 回滑輪上的縮回鋼絲繩的兩端分別固定于第二級桁架和第四級桁架的外端。由于鋼絲繩的為不可自主伸長，因此對于同一條鋼絲繩，當滑輪一側的鋼絲繩的長度變長時，此滑輪的另一側的鋼絲繩的長度必定變短。如當第二級桁架伸出第一級桁架的內腔時，第一伸出滑輪上側的伸出鋼絲繩的長度會逐漸變長，則第一伸出滑輪下側的伸出鋼絲繩的長度必定逐漸變短，從而拉動第三級桁架，令第三級桁架從第二級桁架的內腔中伸出。所述第二級桁架的下面的外側與第一級桁架的下面的內側之間設有第一安裝空間；所述第三級桁架的下面的外側與第二級桁架的下面的內側之間設有第二安裝空間。所述第一安裝空間和第二安裝空間均用于安裝噴頭、膠管和開關閥等用于噴施作業的工具。而第一級桁架的下側面可用于安裝這些噴施作業工具，第四級桁架的內腔中也可同樣用于安裝噴施作業工具，從而提高單次噴施作業的范圍。為減小各個桁架的磨損及保證相鄰兩級桁架的相對滑動，相鄰兩級所述桁架之間設有助滑件，第一級桁架、第二級桁架、第三級桁架和第四級桁架依次通過助滑件滑動套接。所述第一級桁架、第二級桁架、第三級桁架和第四級桁架均為矩形桁架、三角形桁架、梯形桁架和圓弧形桁架中的任意一種。本發明優選矩形桁架。為緩解各個桁架縮回各個內腔時的沖擊力，所述第一級桁架和第二級桁架的內端均設有緩沖器；所述緩沖器為緩沖膠或緩沖彈簧。
所述用于農田作業的伸縮式桁架機構還包括限位傳感器，所述限位傳感器安裝于第一級桁架。利用限位傳感器檢測第二級桁架的移動，從而有效控制各級桁架的伸出長度，避免各級桁架伸出的長度過長。所述動力裝置包括液壓馬達、換向閥、液壓泵、調速閥和油箱，所述液壓馬達通過換向閥分別與液壓泵、調速閥連接，所述液壓泵和調速閥均與油箱連接，所述齒輪安裝于液壓馬達的動力輸出軸。所述的換向閥為三位四通換向閥，通過控制三位四通換向閥的位置，從而達到控制液壓馬達的動力輸出軸的轉向。所述動力裝置也可包括氣動馬達及與氣動馬達配套的氣壓回路，從而同樣可以控制齒輪的正反轉，以致能實現各級桁架的伸縮。本發明的工作原理如下:啟動液壓馬達，當液壓馬達的動力輸出軸正轉時，安裝于動力輸出軸的齒輪正轉；由于齒輪與齒條的配合，則第二級桁架從第一級桁架的內腔伸出，同時，由于第一伸出滑輪與第一伸出滑輪上的伸出鋼絲繩的作用，第三級桁架從第二級桁架的內腔中伸出；由于第二伸出滑輪與第二伸出滑輪上的伸出鋼絲繩的作用，第四級桁架從第三級桁架的內腔中伸出；當液壓馬達的動力輸出軸反轉時，由于齒輪與齒條的配合，第二級桁架縮回第一級桁架的內腔；同時，由于第一縮回滑輪與第一縮回滑輪上的縮回鋼絲繩的作用，第三級桁架縮回第二級桁架的內腔；由于第二縮回滑輪與第二縮回滑輪上的縮回鋼絲繩的作用，第四級桁架縮回第三級桁架的內腔。本發明相對于現有技術具有如下的優點:1、本發明的用于農田作業的伸縮式桁架機構采用了伸縮式的結構，從而避免了常見折疊式結構中折疊關節處受力大、易松曠、振動大、折疊關節處易損壞等問題。2、本發明的用于農田作業的伸縮式桁架機構的級桁架連接處載荷能力強，單次作業幅寬更易拓展，能減少拖拉機進入田塊作業的次數，降低壓苗損失；且堅固穩定，能夠平穩可靠地承載所需的農田作業用具(噴頭、高壓噴嘴等)，作業效率高及精確率高，提高了農業資源利用率；同時本發明還可于輔助授粉。3、本發明的用 于農田作業的伸縮式桁架機構在作業時在長度上可以根據需要實現無級調節，同時具有自身質量輕、單次作業幅寬大、便于伸縮操控、縮回起來體積小、便于存放運輸等優點。
圖1是本發明的用于農田作業的伸縮式桁架機構的結構示意圖。圖2是本發明的用于農田作業的伸縮式桁架機構的右視圖。圖3是本發明的用于農田作業的伸縮式桁架機構的正視圖。圖4是本發明的動力裝置的液壓回路示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。如圖1至圖3所示的本用于農田作業的伸縮式桁架機構，其特征在于:包括動力裝置、傳動機構和多個從外到內依次滑動套接的桁架，其中，位于最外層的桁架為第一級桁架1，次外層的桁架為第二級桁架2 ；所述動力裝置安裝于第一級桁架1，所述動力裝置通過傳動機構與第二級桁架2連接；除第一級桁架I和最內層的桁架，其余的各層桁架的外端均設有伸出滑輪，內端均設有縮回滑輪；所述伸出滑輪上均設有伸出鋼絲繩14，且伸出鋼絲繩14的兩端分別固定于與設有此伸出滑輪的桁架的相鄰兩個的桁架的內端；所述縮回滑輪上均設有縮回鋼絲繩15，且縮回鋼絲繩15的兩端分別固定于與設有此縮回滑輪的桁架的兩個相鄰的桁架的外端。所述第一級桁架1、第二級桁架2、第三級桁架3和第四級桁架4均為矩形桁架、三角形桁架、梯形桁架和圓弧形桁架中的任意一種。本實施例優選矩形桁架。所述傳動機構包括齒輪6和齒條5，所述齒輪6安裝于動力裝置的動力輸出軸，所述齒條5固定于第二級桁架2，且與齒輪6嚙合。所述桁架的數量為4個，自外向內的各個桁架依次為第一級桁架1、第二級桁架2、第三級桁架3和第四級桁架4 ;所述第二級桁架2和第三級桁架3的外端分別設有第一伸出滑輪11和第二滑輪10，內端分別設有第一縮回滑輪12和第二縮回滑輪13 ；繞在第一伸出滑輪11上的伸出鋼絲繩14的兩端分別固定于第一級桁架I和第三級桁架2的內端；繞在第二伸出滑輪10上的伸出鋼絲繩14的兩端分別固定于第二級桁架2和第四級桁架4的內端； 繞在第一縮回滑輪12上的縮回鋼絲繩15的兩端分別固定于第一級桁架I和第三級桁架3的外端；繞在第二縮回滑輪13上的縮回鋼絲繩15的兩端分別固定于第二級桁架2和第四級桁架4的外端。由于鋼絲繩的為不可自主伸長，因此對于同一條鋼絲繩，當滑輪一側的鋼絲繩的長度變長時，此滑輪的另一側的鋼絲繩的長度必定變短。如當第二級桁架2伸出第一級桁架I的內腔時，第一伸出滑輪11上側的伸出鋼絲繩14的長度會逐漸變長，則第一伸出滑輪11下側的伸出鋼絲繩14的長度必定逐漸變短，從而拉動第三級桁架3，令第三級桁架3從第二級桁架2的內腔中伸出。所述第二級桁架2的下面的外側與第一級桁架I的下面的內側之間設有第一安裝空間16 ;所述第三級桁架3的下面的外側與第二級桁架2的下面的內側之間設有第二安裝空間17。所述第一安裝空間16和第二安裝空間17均用于安裝噴頭、膠管和開關閥等用于噴施作業的工具。而第一級桁架I的下側面可用于安裝這些噴施作業工具，第四級桁架4的內腔中也可同樣用于安裝噴施作業工具，從而提高單次噴施作業的范圍。如圖3所示，第二級桁架2中的下方的橫桿與豎桿的下端面具有一定的距離，從而第二級桁架2下方的橫桿、第二級桁架2的豎桿和第一級桁架I下方的橫桿形成第一安裝空間16 ;第二安裝空間17的形成原理與第一安裝空間16的相同。為減小各個桁架的磨損及保證相鄰兩級桁架的相對滑動，相鄰兩級所述桁架之間設有助滑件18，第一級桁架1、第二級桁架2、第三級桁架3和第四級桁架4依次通過助滑件18滑動套接。所述助滑件18為尼龍板或橡膠等其他屬性相近的物質，本實施例中優選尼龍板。此尼龍板呈L形，且分別固定于第一級桁架1、第二級桁架2和第三級桁架3的內腔的四個角，從而避免相鄰兩級的桁架直接接觸。為緩解各個桁架縮回各個內腔時的沖擊力，所述第一級桁架1、第二級桁架2和第三級桁架3的內端均設有緩沖器9 ;所述緩沖器9為緩沖膠或緩沖彈簧，本實施例優選為緩沖膠。所述用于農田作業的伸縮式桁架機構還包括限位傳感器8，所述限位傳感器8安裝于第一級桁架I。作為一種優選，所述限位傳感器8安裝于第一級桁架I的外端。利用限位傳感器8檢測第二級桁架2的移動，從而有效控制各級桁架的伸出長度，避免各級桁架伸出的長度過長。如圖4所示，所述動力裝置包括液壓馬達7、換向閥19、液壓泵20、調速閥21和油箱22，所述液壓馬達7通過換向閥19分別與液壓泵20、調速閥21連接，所述液壓泵20和調速閥21均與油箱22連接，所述齒輪6安裝于液壓馬達7動力輸出軸。所述的換向閥19為三位四通換向閥，通過控制三位四通換向閥的位置，從而達到控制液壓馬達7的動力輸出軸的轉向。本發明的工作原理如下:啟動液壓馬達7，當液壓馬達7的動力輸出軸正轉時，安裝于動力輸出軸的齒輪6正轉；由于齒輪6與齒條5的配合，則第二級桁架2從第一級桁架I的內腔伸出，同時，由于第一伸出滑輪11與第一伸出滑輪11上的伸出鋼絲繩14的作用，第三級桁架3從第二級桁架2的內腔中伸出；由于第二伸出滑輪10與第二伸出滑輪上10的伸出鋼絲繩14的作用，第四級桁架4從第三級桁架3的內腔中伸出；當液壓馬達7的動力輸出軸反轉時，由于齒輪6與齒條5的配合，第二級桁架2縮回第一級桁架I的內腔；同時，由于第一縮回滑輪12與第一縮回滑輪12上的縮回鋼絲繩15的作用，第三級桁架3縮回第二級桁架2的內腔；由于第二縮回滑輪13與第二縮回滑輪13上的縮回鋼絲繩15的作用，第四級桁架4縮回第三級桁架3的內腔。上述具體實施方式
為本發明的優選實施例，并不能對本發明進行限定，其他的任何未背離本發明的技術 方案而所做的改變或其它等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種用于農田作業的伸縮式桁架機構，其特征在于:包括動力裝置、傳動機構和多個從外到內依次滑動套接的桁架，其中，位于最外層的桁架為第一級桁架，次外層的桁架為第二級桁架； 所述動力裝置安裝于第一級桁架，所述動力裝置通過傳動機構與第二級桁架連接；除第一級桁架和最內層的桁架，其余的各層桁架的外端均設有伸出滑輪，內端均設有縮回滑輪；所述伸出滑輪上均設有伸出鋼絲繩，且伸出鋼絲繩的兩端分別固定于與設有此伸出滑輪的桁架的相鄰兩個的桁架的內端；所述縮回滑輪上均設有縮回鋼絲繩，且縮回鋼絲繩的兩端分別固定于與設有此縮回滑輪的桁架的兩個相鄰的桁架的外端。
2.根據權利要求1所述的一種用于農田作業的伸縮式桁架機構，其特征在于:所述傳動機構包括齒輪和齒條，所述齒輪安裝于動力裝置的動力輸出軸，所述齒條固定于第二級桁架，且與齒輪嚙合。
3.根據權利要求1所述的一種用于農田作業的伸縮式桁架機構，其特征在于:所述桁架的數量為4個，自外向內的各個桁架依次為第一級桁架、第二級桁架、第三級桁架和第四級桁架；所述第二級桁架和第三級桁架的外端分別設有第一伸出滑輪和第二滑輪，內端分別設有第一縮回滑輪和第二縮回滑輪； 繞在第一伸出滑輪上的伸出鋼絲繩的兩端分別固定于第一級桁架和第三級桁架的內端；繞在第二伸出滑輪上的伸出鋼絲繩的兩端分別固定于第二級桁架和第四級桁架的內端; 繞在第一縮回滑輪上的縮回鋼絲繩的兩端分別固定于第一級桁架和第三級桁架的外端；繞在第二縮回滑輪上的縮回鋼絲繩的兩端分別固定于第二級桁架和第四級桁架的外端。
4.根據權利要求3所述的一種用于農田作業的伸縮式桁架機構，其特征在于:所述第二級桁架的下面的外側與第一級桁架`的下面的內側之間設有第一安裝空間；所述第三級桁架的下面的外側與第二級桁架的下面的內側之間設有第二安裝空間。
5.根據權利要求3所述的一種用于農田作業的伸縮式桁架機構，其特征在于:相鄰兩級所述桁架之間設有助滑件，第一級桁架、第二級桁架、第三級桁架和第四級桁架依次通過助滑件滑動套接。
6.根據權利要求3所述的一種用于農田作業的伸縮式桁架機構，其特征在于:所述第一級桁架、第二級桁架、第三級桁架和第四級桁架均為矩形桁架、三角形桁架、梯形桁架和圓弧形祐1架中的任意一種。
7.根據權利要求3所述的一種用于農田作業的伸縮式桁架機構，其特征在于:所述第一級桁架和第二級桁架的內端均設有緩沖器；所述緩沖器為緩沖膠或緩沖彈簧。
8.根據權利要求1所述的一種用于農田作業的伸縮式桁架機構，其特征在于:還包括限位傳感器，所述限位傳感器安裝于第一級桁架。
9.根據權利要求1所述的一種用于農田作業的伸縮式桁架機構，其特征在于:所述動力裝置包括液壓馬達、換向閥、液壓泵、調速閥和油箱，所述液壓馬達通過換向閥分別與液壓泵、調速閥連接，所述液壓泵和調速閥均與油箱連接，所述齒輪安裝于液壓馬達或氣動馬達的動力輸出軸。
全文摘要
本發明公開了一種用于農田作業的伸縮式桁架機構，包括動力裝置、傳動機構和多個從外到內依次滑動套接的桁架。同時，除第一級桁架和最內層的桁架，其余的各層桁架的外端均設有伸出滑輪，內端均設有縮回滑輪；所述伸出滑輪上均設有伸出鋼絲繩，且伸出鋼絲繩的兩端分別固定于與設有此伸出滑輪的桁架的相鄰兩個的桁架的內端；所述縮回滑輪上均設有縮回鋼絲繩，且縮回鋼絲繩的兩端分別固定于與設有此縮回滑輪的桁架的兩個相鄰的桁架的外端。本發明通過采用伸縮式的結構，從而有效的提高了單次噴施作業時的噴施范圍，同時能夠平穩可靠地承載所需的農田作業用具，作業效率高。
文檔編號A01B51/02GK103181257SQ20131009113
公開日2013年7月3日 申請日期2013年3月20日 優先權日2013年3月20日
發明者周志艷, 陸莫慶, 王大凱, 楊景鋒, 臧英, 羅錫文, 徐賽 申請人:華南農業大學