专利名称：一种用于农田作业的伸缩式桁架机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及农业器械，具体涉及一种用于农田作业的伸缩式桁架机构。
背景技术：
我国虽然是农业大国，但是我国作物田间管理机械化作业水平还比较低，特别是在作物田间喷施(农药及叶面肥等)和作物制种辅助授粉等方面。我国当前的作物田间管理以手工、半机械化操作为主，属于劳动力密集型生产方式，投入的劳力多、劳动强度大，且田间管理方式粗放，农业资源有效利用率低下，作物产量和质量难以得到保障，同时带来严重的水土资源污染、生态系统失衡、农产品品质下降以及人们的健康受到威胁等问题，无法适应现代农业发展的要求，因此亟待研发高效率的田间管理机械，提高作物田间管理机械化作业水平。为了改善农业资源的利用率，有效降低浪费和过量施用带来的污染，提高田间作业效率，20世纪70年代以后，一些先进的喷施技术陆续在国内外应用，主要包括自动对靶喷雾、风送低量喷雾、风送远程喷雾、静电喷雾、回收循环喷雾、防雾滴飘移喷雾(用防飘喷头和风幕技术)、航空施药、喷杆喷雾等。但这些技术都存在不同的局限，一些技术尚处于试验阶段，未见大规模的市场推广应用；一些技术虽已推广应用，但在施药的作业成本、效率、精确度、可靠性以及区域适应性等方面很难取得平衡。尤其是水田作物，例如水稻，行距小，而且当水稻生长至封行期后，行垄不清晰，田间管理作业机械难以进入田块进行作业。现有的风送喷雾机通常安装于路面车辆上，在液力喷雾的基础上加上高速离心风机送风系统，以达到对雾滴的二次雾化和远程喷雾，能将雾滴由近至远形成雾帘，穿透力强，劳动强度低，工作效率高。但该机械存在雾滴易漂移、精确控制喷施效果较差、易受道路条件限制等局限，通常用于高大作物、果树等喷施作业，较难适应对农艺要求行距较小的田间作物进行喷施作业的需要；此外，在`需要增加射程的大田块作物喷施作业时，对风机功率的需求急剧增加，而且喷施精度不易控制。现有的高效宽幅远射程机动喷雾机采用高压喷雾和宽幅远射程均匀喷雾技术,可采用不下田的作业方式，作业效率高，劳动强度低，施药安全，射程根据配套动力功率的不同从IOm到20m不等，当喷幅>20m时,工作压力要求达到3.5MPa,动力为37kW,当喷幅要求进一步增加时，对动力的功率需求更大，而且在远端的雾型较难控制，喷雾效果亦有“鞭长莫及”的感觉。现有的喷杆喷雾机械通常采用拖拉机悬挂式，作业效率高可独立控制喷杆上喷头的开闭，实现精确喷施，且作业效率较高。但目前所用的喷杆为折叠式，折叠控制机构复杂，在田间作业时，由于农田土地的高低不平，机械行走时喷杆易产生摆动，难以使喷杆与地面保持平行地移动；随着喷杆长度的增加，喷杆的平衡更难控制，两端易触地，造成部件损坏；而且由于喷杆折叠关节处连接方式的缺陷，喷杆随动力机械行走时难免会产生振动，易造成喷杆横梁及折叠关节处损坏；由于折叠关节处的载荷能力限制，采用折叠方式的幅宽受到局限，要进一步拓展作业幅宽比较困难。
发明内容
本发明为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单，工作可靠，提高喷施精度，增加单次喷施作业幅宽的用于农田作业的伸缩式桁架机构。本发明的目的通过以下的技术方案实现:本用于农田作业的伸缩式桁架机构，包括动力装置、传动机构和多个从外到内依次滑动套接的桁架，其中，位于最外层的桁架为第一级桁架，次外层的桁架为第二级桁架；所述动力装置安装于第一级桁架，所述动力装置通过传动机构与第二级桁架连接；除第一级桁架和最内层的桁架，其余的各层桁架的外端均设有伸出滑轮，内端均设有缩回滑轮；所述伸出滑轮上均设有伸出钢丝绳，且伸出钢丝绳的两端分别固定于与设有此伸出滑轮的桁架的相邻两个的桁架的内端；所述缩回滑轮上均设有缩回钢丝绳，且缩回钢丝绳的两端分别固定于与设有此缩回滑轮的桁架的两个相邻的桁架的外端。所述传动机构包括齿轮和齿条，所述齿轮安装于动力装置的动力输出轴，所述齿条固定于第二级桁架，且与齿轮啮合。所述桁架的数量为4个，自外向内的各个桁架依次为第一级桁架、第二级桁架、第三级桁架和第四级桁架；所述第二级桁架和第三级桁架的外端分别设有第一伸出滑轮和第二滑轮，内端分别设有第一缩回滑轮和第二缩回滑轮；绕在第一伸出滑轮上的伸出钢丝绳的两端分别固定于第一级桁架和第三级桁架的内端；绕在第二伸出滑轮上的伸出钢丝绳的两端分别固定于第二级桁架和第四级桁架的内端；绕在第一缩回滑轮上的缩回钢丝绳的两端分别固定于第一级桁架和第三级桁架的外端；绕在第二缩 回滑轮上的缩回钢丝绳的两端分别固定于第二级桁架和第四级桁架的外端。由于钢丝绳的为不可自主伸长，因此对于同一条钢丝绳，当滑轮一侧的钢丝绳的长度变长时，此滑轮的另一侧的钢丝绳的长度必定变短。如当第二级桁架伸出第一级桁架的内腔时，第一伸出滑轮上侧的伸出钢丝绳的长度会逐渐变长，则第一伸出滑轮下侧的伸出钢丝绳的长度必定逐渐变短，从而拉动第三级桁架，令第三级桁架从第二级桁架的内腔中伸出。所述第二级桁架的下面的外侧与第一级桁架的下面的内侧之间设有第一安装空间；所述第三级桁架的下面的外侧与第二级桁架的下面的内侧之间设有第二安装空间。所述第一安装空间和第二安装空间均用于安装喷头、胶管和开关阀等用于喷施作业的工具。而第一级桁架的下侧面可用于安装这些喷施作业工具，第四级桁架的内腔中也可同样用于安装喷施作业工具，从而提高单次喷施作业的范围。为减小各个桁架的磨损及保证相邻两级桁架的相对滑动，相邻两级所述桁架之间设有助滑件，第一级桁架、第二级桁架、第三级桁架和第四级桁架依次通过助滑件滑动套接。所述第一级桁架、第二级桁架、第三级桁架和第四级桁架均为矩形桁架、三角形桁架、梯形桁架和圆弧形桁架中的任意一种。本发明优选矩形桁架。为缓解各个桁架缩回各个内腔时的冲击力，所述第一级桁架和第二级桁架的内端均设有缓冲器；所述缓冲器为缓冲胶或缓冲弹簧。
所述用于农田作业的伸缩式桁架机构还包括限位传感器，所述限位传感器安装于第一级桁架。利用限位传感器检测第二级桁架的移动，从而有效控制各级桁架的伸出长度，避免各级桁架伸出的长度过长。所述动力装置包括液压马达、换向阀、液压泵、调速阀和油箱，所述液压马达通过换向阀分别与液压泵、调速阀连接，所述液压泵和调速阀均与油箱连接，所述齿轮安装于液压马达的动力输出轴。所述的换向阀为三位四通换向阀，通过控制三位四通换向阀的位置，从而达到控制液压马达的动力输出轴的转向。所述动力装置也可包括气动马达及与气动马达配套的气压回路，从而同样可以控制齿轮的正反转，以致能实现各级桁架的伸缩。本发明的工作原理如下:启动液压马达，当液压马达的动力输出轴正转时，安装于动力输出轴的齿轮正转；由于齿轮与齿条的配合，则第二级桁架从第一级桁架的内腔伸出，同时，由于第一伸出滑轮与第一伸出滑轮上的伸出钢丝绳的作用，第三级桁架从第二级桁架的内腔中伸出；由于第二伸出滑轮与第二伸出滑轮上的伸出钢丝绳的作用，第四级桁架从第三级桁架的内腔中伸出；当液压马达的动力输出轴反转时，由于齿轮与齿条的配合，第二级桁架缩回第一级桁架的内腔；同时，由于第一缩回滑轮与第一缩回滑轮上的缩回钢丝绳的作用，第三级桁架缩回第二级桁架的内腔；由于第二缩回滑轮与第二缩回滑轮上的缩回钢丝绳的作用，第四级桁架缩回第三级桁架的内腔。本发明相对于现有技术具有如下的优点:1、本发明的用于农田作业的伸缩式桁架机构采用了伸缩式的结构，从而避免了常见折叠式结构中折叠关节处受力大、易松旷、振动大、折叠关节处易损坏等问题。2、本发明的用于农田作业的伸缩式桁架机构的级桁架连接处载荷能力强，单次作业幅宽更易拓展，能减少拖拉机进入田块作业的次数，降低压苗损失；且坚固稳定，能够平稳可靠地承载所需的农田作业用具(喷头、高压喷嘴等)，作业效率高及精确率高，提高了农业资源利用率；同时本发明还可于辅助授粉。3、本发明的用 于农田作业的伸缩式桁架机构在作业时在长度上可以根据需要实现无级调节，同时具有自身质量轻、单次作业幅宽大、便于伸缩操控、缩回起来体积小、便于存放运输等优点。
图1是本发明的用于农田作业的伸缩式桁架机构的结构示意图。图2是本发明的用于农田作业的伸缩式桁架机构的右视图。图3是本发明的用于农田作业的伸缩式桁架机构的正视图。图4是本发明的动力装置的液压回路示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1至图3所示的本用于农田作业的伸缩式桁架机构，其特征在于:包括动力装置、传动机构和多个从外到内依次滑动套接的桁架，其中，位于最外层的桁架为第一级桁架1，次外层的桁架为第二级桁架2 ；所述动力装置安装于第一级桁架1，所述动力装置通过传动机构与第二级桁架2连接；除第一级桁架I和最内层的桁架，其余的各层桁架的外端均设有伸出滑轮，内端均设有缩回滑轮；所述伸出滑轮上均设有伸出钢丝绳14，且伸出钢丝绳14的两端分别固定于与设有此伸出滑轮的桁架的相邻两个的桁架的内端；所述缩回滑轮上均设有缩回钢丝绳15，且缩回钢丝绳15的两端分别固定于与设有此缩回滑轮的桁架的两个相邻的桁架的外端。所述第一级桁架1、第二级桁架2、第三级桁架3和第四级桁架4均为矩形桁架、三角形桁架、梯形桁架和圆弧形桁架中的任意一种。本实施例优选矩形桁架。所述传动机构包括齿轮6和齿条5，所述齿轮6安装于动力装置的动力输出轴，所述齿条5固定于第二级桁架2，且与齿轮6啮合。所述桁架的数量为4个，自外向内的各个桁架依次为第一级桁架1、第二级桁架2、第三级桁架3和第四级桁架4 ;所述第二级桁架2和第三级桁架3的外端分别设有第一伸出滑轮11和第二滑轮10，内端分别设有第一缩回滑轮12和第二缩回滑轮13 ；绕在第一伸出滑轮11上的伸出钢丝绳14的两端分别固定于第一级桁架I和第三级桁架2的内端；绕在第二伸出滑轮10上的伸出钢丝绳14的两端分别固定于第二级桁架2和第四级桁架4的内端； 绕在第一缩回滑轮12上的缩回钢丝绳15的两端分别固定于第一级桁架I和第三级桁架3的外端；绕在第二缩回滑轮13上的缩回钢丝绳15的两端分别固定于第二级桁架2和第四级桁架4的外端。由于钢丝绳的为不可自主伸长，因此对于同一条钢丝绳，当滑轮一侧的钢丝绳的长度变长时，此滑轮的另一侧的钢丝绳的长度必定变短。如当第二级桁架2伸出第一级桁架I的内腔时，第一伸出滑轮11上侧的伸出钢丝绳14的长度会逐渐变长，则第一伸出滑轮11下侧的伸出钢丝绳14的长度必定逐渐变短，从而拉动第三级桁架3，令第三级桁架3从第二级桁架2的内腔中伸出。所述第二级桁架2的下面的外侧与第一级桁架I的下面的内侧之间设有第一安装空间16 ;所述第三级桁架3的下面的外侧与第二级桁架2的下面的内侧之间设有第二安装空间17。所述第一安装空间16和第二安装空间17均用于安装喷头、胶管和开关阀等用于喷施作业的工具。而第一级桁架I的下侧面可用于安装这些喷施作业工具，第四级桁架4的内腔中也可同样用于安装喷施作业工具，从而提高单次喷施作业的范围。如图3所示，第二级桁架2中的下方的横杆与竖杆的下端面具有一定的距离，从而第二级桁架2下方的横杆、第二级桁架2的竖杆和第一级桁架I下方的横杆形成第一安装空间16 ;第二安装空间17的形成原理与第一安装空间16的相同。为减小各个桁架的磨损及保证相邻两级桁架的相对滑动，相邻两级所述桁架之间设有助滑件18，第一级桁架1、第二级桁架2、第三级桁架3和第四级桁架4依次通过助滑件18滑动套接。所述助滑件18为尼龙板或橡胶等其他属性相近的物质，本实施例中优选尼龙板。此尼龙板呈L形，且分别固定于第一级桁架1、第二级桁架2和第三级桁架3的内腔的四个角，从而避免相邻两级的桁架直接接触。为缓解各个桁架缩回各个内腔时的冲击力，所述第一级桁架1、第二级桁架2和第三级桁架3的内端均设有缓冲器9 ;所述缓冲器9为缓冲胶或缓冲弹簧，本实施例优选为缓冲胶。所述用于农田作业的伸缩式桁架机构还包括限位传感器8，所述限位传感器8安装于第一级桁架I。作为一种优选，所述限位传感器8安装于第一级桁架I的外端。利用限位传感器8检测第二级桁架2的移动，从而有效控制各级桁架的伸出长度，避免各级桁架伸出的长度过长。如图4所示，所述动力装置包括液压马达7、换向阀19、液压泵20、调速阀21和油箱22，所述液压马达7通过换向阀19分别与液压泵20、调速阀21连接，所述液压泵20和调速阀21均与油箱22连接，所述齿轮6安装于液压马达7动力输出轴。所述的换向阀19为三位四通换向阀，通过控制三位四通换向阀的位置，从而达到控制液压马达7的动力输出轴的转向。本发明的工作原理如下:启动液压马达7，当液压马达7的动力输出轴正转时，安装于动力输出轴的齿轮6正转；由于齿轮6与齿条5的配合，则第二级桁架2从第一级桁架I的内腔伸出，同时，由于第一伸出滑轮11与第一伸出滑轮11上的伸出钢丝绳14的作用，第三级桁架3从第二级桁架2的内腔中伸出；由于第二伸出滑轮10与第二伸出滑轮上10的伸出钢丝绳14的作用，第四级桁架4从第三级桁架3的内腔中伸出；当液压马达7的动力输出轴反转时，由于齿轮6与齿条5的配合，第二级桁架2缩回第一级桁架I的内腔；同时，由于第一缩回滑轮12与第一缩回滑轮12上的缩回钢丝绳15的作用，第三级桁架3缩回第二级桁架2的内腔；由于第二缩回滑轮13与第二缩回滑轮13上的缩回钢丝绳15的作用，第四级桁架4缩回第三级桁架3的内腔。上述具体实施方式
为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术 方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于农田作业的伸缩式桁架机构，其特征在于:包括动力装置、传动机构和多个从外到内依次滑动套接的桁架，其中，位于最外层的桁架为第一级桁架，次外层的桁架为第二级桁架； 所述动力装置安装于第一级桁架，所述动力装置通过传动机构与第二级桁架连接；除第一级桁架和最内层的桁架，其余的各层桁架的外端均设有伸出滑轮，内端均设有缩回滑轮；所述伸出滑轮上均设有伸出钢丝绳，且伸出钢丝绳的两端分别固定于与设有此伸出滑轮的桁架的相邻两个的桁架的内端；所述缩回滑轮上均设有缩回钢丝绳，且缩回钢丝绳的两端分别固定于与设有此缩回滑轮的桁架的两个相邻的桁架的外端。
2.根据权利要求1所述的一种用于农田作业的伸缩式桁架机构，其特征在于:所述传动机构包括齿轮和齿条，所述齿轮安装于动力装置的动力输出轴，所述齿条固定于第二级桁架，且与齿轮啮合。
3.根据权利要求1所述的一种用于农田作业的伸缩式桁架机构，其特征在于:所述桁架的数量为4个，自外向内的各个桁架依次为第一级桁架、第二级桁架、第三级桁架和第四级桁架；所述第二级桁架和第三级桁架的外端分别设有第一伸出滑轮和第二滑轮，内端分别设有第一缩回滑轮和第二缩回滑轮； 绕在第一伸出滑轮上的伸出钢丝绳的两端分别固定于第一级桁架和第三级桁架的内端；绕在第二伸出滑轮上的伸出钢丝绳的两端分别固定于第二级桁架和第四级桁架的内端; 绕在第一缩回滑轮上的缩回钢丝绳的两端分别固定于第一级桁架和第三级桁架的外端；绕在第二缩回滑轮上的缩回钢丝绳的两端分别固定于第二级桁架和第四级桁架的外端。
4.根据权利要求3所述的一种用于农田作业的伸缩式桁架机构，其特征在于:所述第二级桁架的下面的外侧与第一级桁架`的下面的内侧之间设有第一安装空间；所述第三级桁架的下面的外侧与第二级桁架的下面的内侧之间设有第二安装空间。
5.根据权利要求3所述的一种用于农田作业的伸缩式桁架机构，其特征在于:相邻两级所述桁架之间设有助滑件，第一级桁架、第二级桁架、第三级桁架和第四级桁架依次通过助滑件滑动套接。
6.根据权利要求3所述的一种用于农田作业的伸缩式桁架机构，其特征在于:所述第一级桁架、第二级桁架、第三级桁架和第四级桁架均为矩形桁架、三角形桁架、梯形桁架和圆弧形祐1架中的任意一种。
7.根据权利要求3所述的一种用于农田作业的伸缩式桁架机构，其特征在于:所述第一级桁架和第二级桁架的内端均设有缓冲器；所述缓冲器为缓冲胶或缓冲弹簧。
8.根据权利要求1所述的一种用于农田作业的伸缩式桁架机构，其特征在于:还包括限位传感器，所述限位传感器安装于第一级桁架。
9.根据权利要求1所述的一种用于农田作业的伸缩式桁架机构，其特征在于:所述动力装置包括液压马达、换向阀、液压泵、调速阀和油箱，所述液压马达通过换向阀分别与液压泵、调速阀连接，所述液压泵和调速阀均与油箱连接，所述齿轮安装于液压马达或气动马达的动力输出轴。
全文摘要
本发明公开了一种用于农田作业的伸缩式桁架机构，包括动力装置、传动机构和多个从外到内依次滑动套接的桁架。同时，除第一级桁架和最内层的桁架，其余的各层桁架的外端均设有伸出滑轮，内端均设有缩回滑轮；所述伸出滑轮上均设有伸出钢丝绳，且伸出钢丝绳的两端分别固定于与设有此伸出滑轮的桁架的相邻两个的桁架的内端；所述缩回滑轮上均设有缩回钢丝绳，且缩回钢丝绳的两端分别固定于与设有此缩回滑轮的桁架的两个相邻的桁架的外端。本发明通过采用伸缩式的结构，从而有效的提高了单次喷施作业时的喷施范围，同时能够平稳可靠地承载所需的农田作业用具，作业效率高。
文档编号A01B51/02GK103181257SQ20131009113
公开日2013年7月3日 申请日期2013年3月20日 优先权日2013年3月20日
发明者周志艳, 陆莫庆, 王大凯, 杨景锋, 臧英, 罗锡文, 徐赛 申请人:华南农业大学