太阳平移式喷灌机的制作方法

本发明涉及旱作农业喷灌设备领域，具体涉及一种太阳平移式喷灌机。

背景技术：

在甜菜、油菜、棉花、烟草等旱作农业的规模化种植过程中，提高水资源的利用效率，降低喷灌成本和劳动力消耗，进而提高规模农业投入产出比，为解决这些技术问题，申请人多年致力研发喷灌机，在原有喷灌机技术的基础上创新以适应喷灌作业中出现的技术难题。

在申请人先前提交的专利CN104012374A中公开的一种太阳能多功能平移式喷灌机，包括动力系统、母梁、伸缩梁、喷水装置、顶杆装置、喷药系统、卷盘装置、导向器、驱动轮、万向平衡轮、主梁和牵引梁，所述动力系统设置在主梁下端，并与设置在主梁两端的驱动轮连接，两驱动轮前端分别设有导向器，所述母梁与伸缩梁为两部分，下端吊挂喷水装置，分别由顶杆装置吊挂在卷盘装置两侧，其为多节伸缩式，所述卷盘装置设置在主梁上方，其前端设有喷药系统，所述万向平衡轮为两组对等设置在两组母梁下端，所述牵引梁设置在主梁两侧。该喷灌机通过驱动轮为前后单行驱动行走，伸缩梁多节伸缩设计，可满足不同耕地宽度的需求。该喷灌机具有自伸缩、自导向、多档调速、多种动力及地头横向自走式的优点。

上述喷灌机经过一段时间的作业检验后，申请人发现其仍存在一些技术问题，如两侧的万向平衡轮不利于高低不平的地块作业；悬臂过长不利于拆装；动力系统设置在主梁下端增加了主梁的承重等。为此，申请人对该喷灌机研发改进，进一步完善其结构和功能。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，设计一种太阳平移式喷灌机，该喷灌机具有节能高效、使用方便以及平衡性好的优点。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种太阳平移式喷灌机，包括主架体，所述主架体包括母梁以及设于母梁下方的支架，所述支架下方设有行走机构，所述母梁上固设有水管；所述母梁两侧分别向外水平延伸有悬臂机构，且所述悬臂机构通过牵引绳进行固定，所述水管的进水端连接于作业地上放置的供水机构，其出水端经过分支后沿两侧悬臂机构伸出，同时分别与均匀分布于悬臂机构下端的多个喷水装置相连；所述悬臂机构的一侧通过向下设置的第一伸缩支架固定有平衡万向轮，另一侧连接有向下设置的第二伸缩支架，所述第二伸缩支架的自由端连接有托槽，所述第一伸缩支架和第二伸缩支架分别通过设在伸缩支架架体上的高低控制器控制高度；所述喷灌机还包括有用于行走机构驱动、牵引绳伸缩驱动以及水管出水驱动的动力系统。其中水管出水驱动为水轮。

其中本发明的平衡万向轮的调节方式为智能自控调节，所述动力系统还包括用于驱动平衡万向轮的电动机构，所述电动机构设于第一伸缩支架上，且通过自控系统为平衡万向轮提供动力；所述第一伸缩支架至母梁的间距与第二伸缩支架至母梁的间距相同。

本发明的供水设备的一个改进方案为：所述水管通过卷盘装置进行环绕固定，所述卷盘装置包括可转动连接于母梁下部的卷管转盘、设于卷管转盘上方的卷管支架以及设于卷管支架上且用于卷放水管的卷管盘，所述动力系统还包括有驱动卷管盘的电动机，用于带动卷管盘回收放出去的水管；所述卷管转盘通过人工拉动实现来回旋转180°。所述卷管盘盘卷的水管表面设有多组张紧轮，用于防止水管下落；所述卷盘装置固定于母梁上或者独立设于作业地上。

本发明的悬臂机构逐节提吊式，具体的，所述母梁的顶端两侧均设有滚轮组，所述主架体上还设有升降器，所述升降器为减速器，且 其输出轴通过钢丝绳连接于滚轮组；所述母梁任意一侧的悬臂机构包括主悬臂、悬臂、悬臂主支架以及若干个悬臂支架，所述牵引绳包括一主牵引绳以及若干个悬臂牵引绳；所述主悬臂的一端连接于母梁，另一端通过旋转连接机构连接所述悬臂，所述悬臂主支架的底端设于主悬臂与悬臂的交接处，所述主牵引绳一端连接悬臂主支架的顶端，另一端向所述母梁顶端拉直且环绕所述滚轮组上，若干个所述悬臂支架底端等间距的固定于悬臂上，若干个所述悬臂牵引绳的一端对应悬臂支架顶端进行固定，另一端向悬臂主支架的顶端拉直固定。

进一步地改进方案中，悬臂为全自动伸缩机构，具体的，所述悬臂为多节管状构造的伸缩梁相互套接而成，且管体套接的开口端为外端口，管体被套接的开口端为内端口；所述伸缩梁的外管壁底部设有齿条，内管壁底部设有滚轮、安全销和与滚轮连接的减速电机，所述滚轮设于外端口处的内管壁底部，与相套接的伸缩梁的齿条配合做滑行动作，所述安全销的销头朝里，与相套接的伸缩梁外管壁底部设有的限位槽配合对伸展或收缩的位置进行限定；所述主悬臂为可套接相邻伸缩梁的管状构造，且其与相邻伸缩梁连接端口处的内壁下方设有与齿条配合的内滚轮，靠近端口处的内壁下方设有安全销，所述内滚轮连接有减速电机。

更进一步地改进方案中，所述主悬臂外端口上部、伸缩梁内端口的外管壁上部和外端口上部均设有索轮，所述母梁上设有电动卷索机，所述电动卷缩机上分别环绕有缩回索和拉伸索，所述缩回索向外水平拉伸连接至处在最外端的伸缩梁的内部，所述拉伸索向外依次沿套接的伸缩梁上的索轮环绕拉伸，最终将端口固定于最外端的索轮上。

为进一步完善悬臂结构，所述悬臂支架的底端固定于所述伸缩梁的外端口上部；所述伸缩梁之间的间隔根据实际使用情况进行调节，优选每节所述伸缩梁长度为6m，均匀设置的多个所述喷水装置的相 邻间隔长度为1m。

其中优选的方案为，所述伸缩梁的管状构造为方形或三角形，其管型为单管或双管；所述伸缩梁可选用钢材或硬塑料材质。

其中优选的方案中还通过自动导向机构引导行走机构前行，具体为：所述行走机构与所述支架之间的连接为可相对旋转的连接，所述行走机构通过支杆连接有导向机构，所述导向机构包括与支杆连接且向行走方向延伸的导向杆以及设于导向杆前端的导向头，所述导向头为开口向上的凹形槽构造。

为减轻喷灌机的行走负荷，所述动力系统中驱动行走机构的动力为第一动力机构，所述第一动力机构设于支架上或独立于作业地上，当独立于作业地上时，所述第一动力机构通过钢丝绳连接支架；所述行走机构为两个沿行走方向一前一后设置的车轮，所述车轮通过可调节高低的连接装置装配于支架底端。

在又一个改进方案中，所述悬臂机构连接有旋转调杆，所述旋转调杆的顶端设有太阳能板，所述太阳能板连接有蓄电装置，并与第一动力机构电线连接；所述第一动力机构为液压马达。

本发明的优点和有益效果在于：

1.本发明的太阳平移式喷灌机的悬梁一侧装有平衡万向轮，另一侧高低杆无车轮，且高低杆后端拖拉有托槽，该托槽用于产生阻力以协助主体平衡的控制；两侧的高低杆可调整整体水平或倾斜，并且可以进行左右调节，以避免在作业时碾压作物。

2.本发明喷灌机的卷管盘由卷管盘转盘承托可相对于支架转动，增加了卷管盘的灵活性，使其装配维修等工序更为便捷，如利于放管和收管，以及配装卷盘自动刹车系统等。

3.相较于以往悬臂从中心下方的方式，本发明的悬梁通过牵引绳控制实现从平衡轮上方下放，使悬梁的拆装更为方便，利于工作人员对悬梁进行维修或装配操作。

4.本发明喷灌机的动力系统装配方式较为灵活，可在机器上装配，亦可设置在机器外，通过钢丝传动至机器作业；同时，卷管盘可设于机器上，亦可独立设于机器外，当设于机器外时，可减轻整体重量，使其行走更为顺畅，此时则是通过卷盘中心的水管内的水涡轮拉动机器作业。

5.一前一后的车轮通过连接装置连接与支架，在行走至坡地时，可通过连接装置调节支架的倾斜度，使其行走顺畅且利于喷灌机的平衡。

6.传统的喷水装置为追求足够大的压力，通常是2-3m设置一个喷头，如此导致用电量大，且出水量小，浇地效率低；本发明的喷水装置为每间隔1m设置，减小了水压，且用电量小，使用同样水井同样水泵，本发明的喷灌机浇灌更均匀速度更快。

7.本发明的喷灌机设有智能控制系统，通过电脑控制喷灌机的启动或停机，并将操作数据传输给移动终端，使作业者随时可知机器状态。

8.本发明喷灌机的悬臂为全自动伸缩式，通过每6m设置一节伸缩梁相互套接，实现悬臂收纳的便捷；悬臂的逐节吊挂，进一步提高的悬臂摆动的稳定性。

附图说明

图1是太阳平移式喷灌机的第一种实施方式的结构示意图；

图2是太阳平移式喷灌机的第二种实施方式的结构示意图；

图3是太阳平移式喷灌机的第二种实施方式的侧面结构示意图；

图4是太阳平移式喷灌机的第三种实施方式的结构示意图；

图5是太阳平移式喷灌机的悬臂下放示意图；

图6是太阳平移式喷灌机的伸缩梁的结构示意图；

图7是太阳平移式喷灌机的伸缩梁拉伸状态的局部放大图；

图8是太阳平移式喷灌机的伸缩梁收缩状态的局部放大图；

图9是太阳平移式喷灌机的伸缩支架的结构示意图；

图10是太阳平移式喷灌机去时卷管装置的放管动作示意图；

图11是太阳平移式喷灌机回时卷管装置的放管动作示意图；

图12是太阳平移式喷灌机的导向机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

附图1示出了本发明太阳平移式喷灌机的第一种实施方式，所述主架体包括母梁2以及设于母梁2下方的支架1，所述支架1下方设有行走机构3，所述母梁2上固设有水管4；所述母梁2两侧分别向外水平延伸有悬臂机构6，且所述悬臂机构6通过牵引绳7进行固定，所述水管4的进水端连接于作业地上放置的供水机构，其出水端经过分支后沿两侧悬臂机构6伸出，同时分别与均匀分布于悬臂机构6下端的多个喷水装置8相连。

其中，所述悬臂机构6的一侧通过向下设置的第一伸缩支架10固定有平衡万向轮12，另一侧连接有向下设置的第二伸缩支架11，所述第二伸缩支架11的自由端连接有托槽13，该托槽13作为拖拉负荷产生一定阻力，用于协助喷灌机整体平稳前行。第一伸缩支架10上设有用于驱动平衡万向轮12的电动机构14，其通过自控系统为平衡万向轮12提供动力。所述第一伸缩支架10和第二伸缩支架11分别通过设在伸缩支架架体上的高低控制器100控制高度。所述第一伸缩支架10至母梁2的间距与第二伸缩支架11至母梁2的间距相同。

因中间的行走机构3向前行时，平衡万向轮12与地面摩擦产生阻力，造成悬臂机构6会向平衡万向轮12的方向后移，而通过电动机构14的设置，使第一伸缩支架11在阻力产生时自动开启，驱动平衡万向轮12向前移动。

图9所示，所述第一伸缩支架10和第二伸缩支架11均通过固定支 架101与悬臂机构6连接，具体为：固定支架101为角钢架，架体上设有限定伸缩支架的安装槽，且安装槽的前后两侧设有弹簧102，伸缩支架刚好卡在弹簧102中间；如此，伸缩支架可以前后左右摆动。

图2-3示出了本发明喷灌机的第二种实施方式，其包括有卷盘装置5。所述卷盘装置5用于环绕固定水管4，所述卷盘装置5包括可转动连接于母梁2下部的卷管转盘52、设于卷管转盘52上方的卷管支架50以及设于卷管支架50上且用于卷放水管4的卷管盘51，所述卷管盘51盘体的侧边固定有多组张紧轮15，用于防止水管4下落；所述卷管盘51盘体的侧边还通过支架固定有导向杆16，回收时引导水管4有序盘卷。在实际应用过程中，本发明的所述卷盘装置5可以固定于母梁2上，也可以独立设于作业地上。图2-3示出的是固定于母梁2上实施方式。

卷盘装置5的作用为：当水管4全部放完后，需要收回到卷管盘51内，通过这样的反复收回放出，直到地头为止。收管过程是通过驱动电机带动减速机，减速机通过小链轮再带动卷管盘上的大链轮完成卷管工作；在放管作业时，卷管盘51会在水流作用下自转，造成水管4松盘，导致水管紊乱，不能放出；为此，设置有控制水管松紧的刹车装置，刹车装置设在减速机的小链轮上，当水管4出现松散时自动刹车，将水管4拉紧时，则刹车装置松开。

此外，卷管转盘52可实现180°旋转，其目的是保证任意方向均可放管；例如，去时，水管4从卷管盘51的左侧顶部下放；而回时，因喷灌机体太大，无法整体旋转，这种情况下会导致回时水管4无法下放，此时只需将卷管转盘52旋转180°，使水管4从卷管盘51的右侧顶部下放，如图10-11所示。

本发明的悬臂机构为逐节吊挂构造，如图4所示，所述母梁2任意一侧的悬臂机构6包括主悬臂60、悬臂61、悬臂主支架62以及若干个悬臂支架63，所述牵引绳7包括一主牵引绳70以及若干个悬臂牵引绳71，所述主架体上设有升降器18。所述升降器18具体为减速机，用于控制悬臂61的上下起落。

所述主悬臂60的一端连接于母梁2，另一端通过旋转连接机构连接所述悬臂61，母梁2的顶端设有滑轮组，所述悬臂主支架62的底端设于主悬臂60与悬臂61的交接处，所述主牵引绳70一端连接悬臂主支架62的顶端，另一端向所述母梁2顶端拉直并环绕于滑轮组的轮体上，滑轮组通过钢丝绳与升降器18相连。若干个所述悬臂支架63底端等间距的固定于悬臂61上，若干个所述悬臂牵引绳71的一端对应悬臂支架63顶端进行固定，另一端向悬臂主支架62的顶端拉直固定，由主牵引绳70控制收放。

在实际应用中，主悬臂60上还固定有主拉架，主拉架的顶端通过主拉线与母梁2的顶端连接，使得主悬臂60不会下落。

图5示出了本发明喷灌机的悬臂下放实施方式，在使用过程中，打开设置在母梁2上的电控盘17中的升降器18的控制闸，升降器18拉动钢丝绳，滑轮组旋转放绳，主牵引绳70伸长，此时两侧悬臂61向下倾斜降低高度，以便操作者对悬臂61或喷水装置8进行装配或维修。

本发明的悬臂为全自动伸缩机构，如图6-8所示，所述主悬臂60为管状构造，且其与悬臂61连接的端口内壁下方设有内滚轮600，靠近端口的内壁下方设有安全销，所述内滚轮600连接有减速电机。所述悬臂61为多节管状构造的伸缩梁610相互套接而成，且管体套接的开口端为外端口，管体被套接的开口端为内端口；所述伸缩梁610的外管壁底部设有齿条611，内管壁底部设有滚轮612、安全销613和与滚轮612连接的减速电机，所述滚轮612设于外端口处的内管壁底部，与相套接的伸缩梁610的齿条611配合做滑行动作，所述安全销612的销头朝里，与相套接的伸缩梁610外管壁底部设有的限位槽配合对伸展或收缩的位置进行限定。设定多节伸缩梁610由里向外为a节、b节、c节...；套接顺次为：主悬臂60套接a节伸缩梁610、a节套接b节...；套接方式：主悬臂60的内滚轮600与a节伸缩梁610的齿条611配合，a节伸缩梁610的滚轮612与b节伸缩梁610的滚轮612配合...依次组合完毕。

所述伸缩梁610内端口的外管壁上部和外端口上部均设有索轮 614，所述母梁2上设有电动卷索机615b，所述电动卷缩机615b上分别环绕有缩回索616和拉伸索617，所述缩回索616向外水平拉伸连接至处在最外端的伸缩梁610的内部，所述拉伸索617向外依次沿套接的伸缩梁610上的索轮614环绕拉伸，最终将端口固定于最外端的索轮614上。

所述悬臂支架63的底端固定于所述伸缩梁610的外端口上部；每节所述伸缩梁610长度根据实际情况选定，优选为6m，均匀设置的多个所述喷水装置8的相邻间隔长度为0.5-2m，优选为1m。

伸缩梁610的拉伸或收缩动作如下述：在减速电机驱动下，a节伸缩梁610的齿条611通过主悬臂60的内滚轮600向外移动，电动卷索机615b上的拉伸索617随伸缩梁610的伸出向外拉伸，以保障各个伸缩梁610的水平稳定性，同时还带动缩回索616向外拉伸为下一步的缩回动作做准备；此时连接a伸缩梁610顶端的悬臂牵引绳71通过悬臂支架63向上提升，将a节伸缩梁610提升，以保障a节伸缩梁和套装其内的b节c节伸缩梁610水平放置的稳定性，当a节伸缩梁610全部伸出后，设置在主悬臂60的安全销自动锁死a节伸缩梁610，同时设置在安全销上的电控装置切断减速电机电源；同时电能通过导线驱动a节伸缩梁610的减速电机，使b节伸缩梁610按上述步骤伸出，如此直至多节伸缩梁610全部伸出。当需要将喷灌机移至其他地块时，为适应运输需将伸缩梁610全部收回至主悬臂60内；首先通过电控盘17启动电动卷索机615b，缩回索616回卷拉动最外端的伸缩梁610向母梁2方向运动，安全销613解锁，最外端的伸缩梁610拉回，拉伸索如此依序，c节伸缩梁610缩回b节伸缩梁610内，c节缩回a节内，a节缩回主悬臂60内，同时电动卷缩机615b上的拉伸索617也随之回缩，如此将伸缩梁610全部拉回至主悬臂60内。

本发明的所述伸缩梁610的管状构造为能实现上述结构和功能的管体为准，优选为方形或三角形，其管型可以为单管或双管。所述伸缩梁610采用钢材或硬塑料材质制成的管。

本发明喷灌机的动力系统包括有用于行走机构3驱动、牵引绳7 伸缩驱动、水管4出水驱动、电动卷缩机615驱动以及卷管盘51旋转驱动。

其中，所述动力系统中驱动行走机构3的动力为第一动力机构9，所述第一动力机构9设于支架1上或独立于作业地上，当独立于作业地上时，所述第一动力机构9通过钢丝绳连接支架1。

图12示出了本发明喷灌机的自动导向机构的结构，所述行走机构3与所述支架1之间的连接为可相对旋转的连接，如图示，行走机构3为车轮，车轮顶端通过转盘30与支架连接，车轮的轮轴通过角钢固定连接其顶端的额转盘30，转盘30和支架1之间连接有可自由旋转的连接螺杆。所述行走机构3通过支杆31连接有导向机构32，所述导向机构32包括与支杆31连接且向行走方向延伸的导向杆320以及设于导向杆320前端的导向头321，所述导向头321为开口向上的凹形槽构造。当喷灌机向前行时，导向头321的凹形槽体落入作业地的槽沟，引导行走机构3在槽沟行走，并带动转盘左右转动，使喷灌机的行走更顺畅。

所述行走机构3为两个沿行走方向一前一后设置的车轮，所述车轮通过可调节高低的连接装置装配于支架1底端。该可调节高低的连接装置具体结构参照现有技术中可实现相对高低位移的结构，不作具体限定，例如油缸伸缩杆。可调节高低的连接装置用于连接行走机构3的车轮中心轴，实现调长调短；在浇坡地时，喷灌机需要上下坡作业，下方车轮低于上方车轮，整体重心向下压容易导致翻车，通过连接装置调节使卷管支架50始终保持水平，避免翻车。

此外，本发明的喷灌机为太阳能节能设备，如图4所示，所述悬臂机构6连接有旋转调杆20，所述旋转调杆20的顶端设有太阳能板19，所述太阳能板19连接有蓄电装置，并与第一动力机构9电线连接；所述第一动力机构9为液压马达。

本发明喷灌机的工作过程为：

情况一：将喷灌机放置作业地，并在行走机构3前端安置导向器， 将导向器对准行走机构3所行驶的垄沟中，并将卷盘装置5中的水管4都拉出，将其进水口A与预先铺设的水带对接。开启设定好的喷灌机档速和水源大小；此时水进入水管4，并通过水管4的分支口B分支进入母梁2两侧的分之水管中。水流入各个喷水装置8中经喷头均匀喷出进行喷灌作业，喷灌机边喷灌边行走；同时卷管盘51的主轴随机器的行走转动，不断将卷管盘51上的水管4放下，随着行走不断地放管作业，当水管全部放完后，计算机控制系统会发出信号停机停水，然后由工作人员启动卷管盘电机将放出去的水管4收回卷管盘51中，卷管盘51卷满后，停机，将水带与水管4分开，即完成一个工作流程。作业完毕后在道路行驶时，也可以通过拖拉机将该喷灌机拖走。

情况二：当喷灌机在坡地作业时，其作业方向为顺坡行驶(即上坡和下坡)，只需将面向下坡方向的行走机构3上的高低调节机构调至最大距离，继续行走。

情况三：当作业完毕，须将喷灌机移走，首先将行走机构3旋转90°，启动电动卷索机615a，降下悬臂61，取下喷水装置8；再启动电动卷索机615b，将两部分伸缩梁610收回至母梁2内，并收起母梁2，锁好母梁2上的安全锁，调整两组行走机构轮距至道路行驶。

本发明喷灌机的整体动力：白天通过太阳能板进行充电，而夜晚作业过程中，当电池电量不足70％时，备用的发电机自动启动发电，为电池充电，充电完毕便自动停机。电池电量供给行走机构3的两个主轮行走，具体为：行走机构3的驱动电机带动液压泵，液压油罐连接设在主轮上的液压马达，驱动主轮减速和行走。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。