自平衡噴桿噴霧機的制作方法

專利名稱：自平衡噴桿噴霧機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種自平衡噴桿噴霧機，屬于植保噴灑機械領域。
背景技術：
由于化學防治見效快，效率高等優點已經并且在可預見的未來仍將成為農業病蟲 害防治的主要手段。但是，由于化學防治造成的農藥殘留、環境污染以及出于經濟性和對施 藥者健康等因素考慮，人們在保證病蟲害防治效果前提下，希望盡可能提高農藥的使用效 率以降低施藥用量。因此，具有能滿足以上需求潛力的噴桿噴霧機，以其高效、快速、可控和 自動化等優勢，成為了人們研究的熱點，并在世界范圍內得到了廣泛的應用。噴桿噴霧機的顯著特點是具有較長的噴桿。當噴桿噴霧機的噴桿和噴霧 機主體之間采用剛性連接時(如專利申請號為200420018588. 5、200520031026. 9和 200820103556. 3)，噴桿噴霧機施藥時輕微的外部激勵都可能造成噴桿末端的劇烈運動，這 不但影響沉積均勻性的，還可能造成噴桿末端觸地，損壞作物甚至機具本身。所以無論是出 于對噴霧質量的要求還是對噴桿噴霧機穩定性、安全性和經濟性考慮，都必須降低噴桿的 彈性變形，同時對噴桿的剛性運動進行平衡補償。目前可以看到的專利中，大部分的噴桿結構為桿式結構(如專利申請號為 200820161811和03206296. 6)和面式結構(如專利申請號為200820041049. 1)。桿式結構就 是指噴桿總體上為一根細長桿。該結構顯然剛度較差。具有該結構噴桿的噴霧機，作業時 往往難以達到較大的施藥質量。面式結構是指噴桿在垂直面內，有多桿組成框架結構。該 框架結構只能保證噴桿在垂直面內的剛度，對噴桿水平面內的剛度無任何改善。噴霧機作業時在噴桿和噴霧機主體之間增設機械式自平衡裝置(如專利申請號為 200620021828. 6)可減小噴桿的運動，并能一定程度上提高噴霧均勻性。但噴桿噴霧機作業 時，外界環境和噴桿噴霧機本身的系統參數均為時變參數，單靠機械式自平衡裝置的平衡 效果往往非常有限。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有獨特結構的噴桿結構和具有該結構的自平衡噴桿 噴霧機，用于減小噴霧機作業時噴桿各種彈性變形和剛性運動，提高噴桿噴霧機的噴施均 勻性。本發明是對現有噴桿噴霧機的噴桿結構進行重新思考的基礎上，設計出從長度方 向看呈“L”形結構的噴桿。該噴桿和位姿傳感器、數據處理器和噴桿位姿補償執行器等，共 同組成噴桿位姿主動平衡控制的閉環系統。該平衡控制系統可在噴桿噴霧機作業過程中， 實時監測噴桿的位姿，并進行補償，能大幅減小噴桿的彈性變形和剛性運動，進而提高噴施 均勻性。本發明包括機械部分和控制部分。機械部分包括行走底盤、噴霧機主體、移動架、噴桿組件、靜液壓缸和動液壓缸等。噴霧機主體安裝在行走底盤上；噴霧機主體上設有垂直導軌；移動架通過靜液壓缸連 接在噴霧機主體上的垂直導軌上，靜液壓缸可帶動移動架沿垂直導軌上下滑動；噴桿組件 鉸接在移動架上；靜液壓缸通過移動架帶動噴桿組件上下移動實現噴施高度的調整；噴桿 組件和移動架之間還裝有動液壓缸；動液壓缸帶動噴桿組件進行角度調整。上述噴桿組件可以是一體式剛性結構，也可以采用折疊或伸縮結構(出于運輸和 出入庫的方便)；噴桿組件由垂直構架和水平構架垂直相連組成從長度方向看呈“L”形的 結構；所述垂直構架從后方向前看成矩形、等腰梯形或上側位圓弧的弦形；所述水平構架 從頂部向下看成矩形；該垂直構架的下邊沿和水平構架的左邊沿共邊；所述垂直構架和水 平構架的內部可設一根或多根連接桿用于提高構架的剛度和穩定性。本發明具有以下有益效果，為了方便說明，假設垂直構架上邊沿處為A點，垂直構 架下邊沿和水平構架左邊沿共邊處為B點，水平構架右邊沿處為C點
一、從長度方向看呈“L”形結構的噴桿，在保證噴桿的水平剛度的同時，大大提高了噴 桿的水平剛度。二、從長度方向看呈“L”形結構的噴桿，可有利于實現風幕輔助式噴霧。將風幕輔 助式噴霧系統中的風筒安裝于“L”形的右上部。由于風筒的斷面為圓形，且在風筒下部，垂 直對稱軸的兩側設有出風口，因此當噴頭安裝在噴桿的C點時，很容易使噴頭出于兩出風 口的中間。同時，風筒也很容易固定在A點、B點和C點。三、從長度方向看呈“L”形結構的噴桿，可方便實現噴桿噴霧機的自動對靶噴霧。 對靶噴霧的基本原理和控制流程是1、作物位置檢測傳感器檢測到作物位置；2、控制系統 給噴頭發送施藥指令；3、噴頭執行施藥。采用橫斷面為“L”形的噴桿時，可將作物位置檢測 傳感器安裝于B點，噴頭安裝于C點。噴霧機施藥時，B點和C點風別出于噴霧機前進的前 方和后方。當B點的傳感器檢測到作物位置時，作物正處于噴頭下方。由于控制系統對信 號的處理及噴頭動作的機械延遲，所以設置恰當的噴霧機的行駛速度和B點和C點的間距， 可實現當噴頭開始施藥時，C點正好移動到作物上方。四、采用噴桿位姿的閉環控制系統可有效較小噴桿噴霧機作業時噴桿的運動。控制部分由位傳感器、數字傳送器/模擬變送器、處理器、比例控制器和比例換向 閥組成噴桿位姿的閉環控制系統。


圖1為本發明所涉及的機械結構的軸測圖。圖2為移動架的總成。圖3為中間架的總成。圖4為左懸桿的總成。圖5為控制系統實施方案一的組成圖。圖6為控制系統實施方案二的組成圖。圖中，1左懸桿，101 長方鋼桿，102 前圓鋼桿，103 加強桿，104 后圓鋼桿， 105豎圓鋼桿，106方鋼拉桿，107側鉸接桿，2短拉桿，3長拉桿，4噴霧機主架，5 行走底盤，6右懸桿，7傳感器，8中間架，801左鉸接桿，802左斜桿，803主橫桿， 804 中前圓鋼桿，805 中加強桿，806 中后圓鋼桿，807 豎方鋼桿，808 右斜桿，809右鉸接桿，9 移動架，901 左豎桿，902 下橫桿，903 上橫桿，904 右橫桿，10 靜液 壓缸，11調整座，12動液壓缸。
具體實施例方式機械部如圖1所示，包括噴霧機主架4、行走底盤5、傳感器7、移動架9、靜液 壓缸10、動液壓缸12、和噴桿組件。行走底盤5作為噴霧機主架4載體的同時還為噴桿平衡補償提供動力。噴霧機主架4有兩根平行的長豎梁；兩根長豎梁與地面垂直；兩根長豎梁上均設 有導軌；兩根長豎梁上的導軌平行。長豎梁的下部有一水平梁或者水平板。如圖2所示，移動架9為矩形，由左豎梁901、下橫梁902、上橫梁903和右豎梁904 組成。左豎梁901和右豎梁904上均設有滑動槽或滑輪。上橫梁903上有固定孔和上調整 孔。固定孔位于上橫梁903的前面，上調整孔位于上橫梁903的后面。固定孔位于移動架9 的對稱中心。上調整孔位于移動架9對稱軸的一側，數量為6-20個，并沿上橫梁903長度 方向等間距分布。下橫梁902的中心設有前鉸支座。如圖1所示，噴桿組件包括左懸桿1、兩件短拉桿2、兩件長拉桿3、右懸桿6、中間 架8和調整座11。如圖4所示，左懸桿1包括長方鋼桿101、前圓鋼桿102、加強桿103、后圓鋼桿104、 豎圓鋼桿105、方鋼拉桿106和側鉸接桿107。左懸桿1從長度方向看為“L”形。長方鋼桿 101 一端彎曲；彎曲的部分的端部和前圓鋼桿102的端部垂直相連。長方鋼桿101和前圓 鋼桿102的另外一端分別和方鋼拉桿106的兩端相連。長方鋼桿101和方鋼拉桿106的連 接處設有左拉桿座。長方鋼桿101和前圓鋼桿102的連接處和側鉸接桿107的一端相連。 側鉸接桿107垂直于長方鋼桿101和前圓鋼桿102所在平面。側鉸接桿107上設有鉸接部 件。側鉸接桿107的另一端和后圓鋼桿104垂直相連。后圓鋼桿104的另一端彎曲并連接 到前圓鋼桿102和長方鋼桿101的連接處。后圓鋼桿104和前圓鋼桿102間有一個或多個 加強桿103相連。前圓鋼桿102和長方鋼桿101之間有一個或多個豎圓鋼桿105相連。短拉桿2和長拉桿3的兩端各設有一個通孔。短拉桿2比長拉桿3略短。右懸桿6結構上和左懸桿1對稱。中間架8如圖3所示，包括左鉸接桿801、左斜桿802、主橫桿803、中前圓鋼桿 804、中加強桿805、中后圓鋼桿806、豎方鋼桿807、右斜桿808、右鉸接桿809。從長度方向 看中間架8成“L”形。該“L”形的底部水平，且為矩形結構。矩形結構由左鉸接桿801、中 前圓鋼桿804、右鉸接桿809和中后圓鋼桿806首尾相連組成。左鉸接桿801和右鉸接桿 809上設有鉸接部件。中前圓鋼桿804和中后圓鋼桿806之間有一個或多個中加強桿805 相連。中前圓鋼桿804的左右兩端分別和左斜桿802和右斜桿808的一端相連，且左斜桿 802和右斜桿808分別垂直于左鉸接桿801和右鉸接桿809。左斜桿802和右斜桿808的 另一端分別和主橫桿803的兩端相連。橫桿803平行于中前圓鋼桿804。橫桿803平行于 中前圓鋼桿804之間有一個或多個豎方鋼桿807相連。橫桿803的中間設有后鉸支座，后 鉸支座和橫桿803之間有加強筋。橫桿803的兩端，與左斜桿802和右斜桿808的連接處 設有上拉桿座。在兩上拉桿座的內側分別設有傳感器安裝孔。調整桿11為長桿形，沿長度方向等間距設有3-10個下調整孔。左懸桿1通過側鉸接桿107上的鉸接部件和中間架8上左鉸接桿801上的鉸接部件與中間架8鉸接。左懸桿1上的左拉桿座和一根短拉桿2的一端鉸接，短拉桿2的另一 端和長拉桿3的一端鉸接，長拉桿3的另一端和中間架8上的左端的拉桿座鉸接。右懸桿 6以同樣的方式，經由另一根短拉桿2、長拉桿3和中間架8相連。調整座11安裝在中間架8的橫桿803的上側；調整座11和橫桿803平行。噴霧機主架4為對稱結構并安裝在行走底盤5的后方。移動架9通過滑槽或滑輪、 噴霧機主架4上的導軌安裝在噴霧機主架4上。移動架9可以在噴霧機主架4上沿導軌自 由上下滑動而不脫離導軌。移動架9的上橫梁903和靜液壓缸10的伸出端鉸接；靜液壓 缸10的另一端垂直安裝在噴霧機主架4上的水平梁或者水平板上。中間架8通過后鉸支 座和鉸支座與移動架9鉸接。動液壓缸12的一端安裝在上調整孔上；另一端安裝在下調整 孔上。中間架8兩端的傳感器安裝孔的分別安裝傳感器7。本發明的控制部分有兩種實施方式
實施方式1如圖5所示，由兩只傳感器、數字變送器、處理器、比例控制器、比例換向閥 組成。傳感器為傾角傳感器，用于對噴桿水平角度的測試；數字變送器將兩只傳感器信號合 并，并轉換為數字信號；處理器接受數字變送器的數字信號，實現對數據的處理，并輸出控 制信息；處理器輸出的控制信息通過比例控制器放大后，轉換為比例換向閥的開度信息。實 現對噴桿的位姿控制。實施方式2如圖6所示，由兩只傳感器、模擬變送器、比例控制器、比例換向閥組成 反饋控制系統。傳感器為傾角傳感器，用于對對噴桿水平角度的測試；模擬變送器實現將兩 只傳感器信號合并放大為合適的模擬量，該模擬量可以是電壓信號也可以是電流信號；該 模擬信號作為比例控制器的模擬控制輸入信號；比例控制器將模擬控制信號放大后控制比 例換向閥的開度，實現對噴桿的位姿控制。
權利要求
1.一種自平衡噴桿噴霧機，其特征在于，包括機械部分和控制部分；機械部分包括噴霧機主架G)、行走底盤(5)、移動架(9)、靜液壓缸(10)、動液壓缸 (12)和噴桿組件；所述噴霧機主架(4)包括兩根平行的長豎梁，兩根長豎梁與地面垂直；兩 根長豎梁均有導軌；所述導軌相互平行；長豎梁的下部設有一水平梁；所述移動架(9)通過 滑槽或滑輪和噴霧機主架(4)上的導軌安裝在噴霧機主架(4)上，靜液壓缸(10)設于水平 梁上，靜液壓缸(10)驅動移動架(9)在噴霧機主架(4)上沿導軌自由上下滑動而不脫離導 軌；所述噴桿組件從長度方向看呈“L”形，該“L”形的底部水平，且為矩形結構；噴桿組件 通過移動架(9)的前鉸支座設于移動架(9)上；動液壓缸(1 的一端設于移動架(9)上， 另一端設于噴桿組件上，動液壓缸(1 驅動噴桿組件繞前鉸支座擺動；所述控制部分可以由兩只傾角傳感器(7)、數字變送器、處理器、比例控制器、比例換向 閥組成；或者由兩只傾角傳感器(7)、模擬變送器、比例控制器、比例換向閥組成。
2.根據權利要求1所述的自平衡噴桿噴霧機，其特征在于，所述移動架(9)為矩形，由 左豎梁(901)、下橫梁(902)、上橫梁(90 和右豎梁(904)組成；左豎梁(901)和右豎梁 (904)上均設有滑動槽或滑輪；上橫梁(0；3)9上有固定孔和上調整孔；固定孔位于上橫梁 (903)的后面，上調整孔位于上橫梁(903)的前面；固定孔于移動架(9)的對稱中心；上調 整孔位于移動架(9)對稱軸的一側，數量為6-20個，并沿上橫梁(90 長度方向等間距分 布；下橫梁(902)的中心位置設有前鉸支座。
3.根據權利要求1所述的自平衡噴桿噴霧機，其特征在于，所述噴桿組件包括左懸桿 (1)、中間架(8)、右懸桿(6)，所述左懸桿(1)、中間架(8)和右懸桿(6)長度方向看呈“L” 形，依次連接呈一整體。
4.根據權利要求2所述的自平衡噴桿噴霧機，其特征在于，所述噴桿組件對應上調整 孔處設有下調整孔，所述動液壓缸(1 安裝于上調整孔和下調整孔之間。
全文摘要
本發明涉及一種自平衡噴桿噴霧機，屬于植保噴灑機械領域。本發明包括機構部分和控制部分。機構部分由行走底盤、噴霧機主體、移動架、噴桿、靜液壓缸和動液壓缸等組成。移動架、靜液壓缸、動液壓缸共同實現對噴桿的位姿調整。噴桿從長度方向看呈“L”形，這在保證噴桿的垂直剛度的同時大幅提高了噴桿的水平剛度，同時該結構還有利于實現風幕式噴霧和對靶噴霧。控制部分由位傳感器、數字傳送器/模擬變送器、處理器、比例控制器和比例換向閥組成。本發明所構建的自平衡噴桿噴霧機作業時可實時監測噴桿的位姿，并進行實時補償，能大幅減小噴桿彈性變形和剛性運動，進而提高噴霧均勻性。
文檔編號B05B9/00GK102091682SQ20101060364
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者吳春篤, 姜國微, 徐溪超, 楊寧, 邱白晶, 陳志剛 申請人:江蘇大學