专利名称：一种自行走定向静电喷雾机的制作方法
技术领域：
本发明是一种实用型可移动式静电喷雾机，针对大棚作业环境下的农作物在农药使用中的低效率，不仅浪费大量农药，还使大量农药流失到环境中，造成人畜中毒、环境污染。此外它还可适用于高速公路、城市的园林绿化。属于机械设计与制造领域。
背景技术：
随着农业生产的发展，农业生产中温室、大棚栽培也在迅速增加，瓜果、蔬菜、花卉、药用植物等具有经济价值作物的种植面积不断扩大，农业生产的过程中为了预防或除去病虫害对农作物的危害，通常是采用喷洒农药的方式进行预防和消灭病虫害，但是在施药实际中，喷洒出去的农药只有极少部分能够到达防治靶标，Metcalf曾估算，从施药器械喷洒出去的农药只有25% 50%能沉积在作物叶片上，不足1%沉积在靶标害虫上，只有不足0.03%的药剂能起到杀虫作用。因此化学农药是高效的，但却是低效使用。农药使用中的低效率，不仅浪费大量农药，还使大量农药流失到环境中，造成人畜中毒、环境污染。如何提高农药的有效利用率，降低农药在非靶标环境中的投放量，是农药使用技术在21世纪的主要研究内容。减少农业生产中农药的使用和依赖，减少农药对环境的污染是现代农业工程技术发展的一个重要目标。我国静电喷雾技术的研究始于20世纪70年代末。上海首先成立了静电喷雾实验协作组，上海明光仪表厂、江苏太仓静电设备厂、丹阳电子研究所及北京农业大学等先后研制了手持转盘式静电喷雾器；河北邯郸市机械研究所研究了电场击碎手持式静电喷雾器；南京林业大学研制了高射程静电喷雾机。这些单位与使用部门配合，在多种作物上进行了大量喷洒分布及防治效果实验，但都没达到实用推广阶段。江苏理工大学在建立室内静电喷雾实验系统和大量实验的前提下，研制了转盘式手持微量静电喷雾器、车载式静电喷雾机和拖拉机牵引式风送静电喷雾机，并进行了大面积田间应用实验，取得了良好的灭虫效果。江苏理工大学对静电场作用下的液滴雾化展开了较为系统的研究，认为静电作用可以降低液体表面张力，减少雾化阻力，同时同性电荷间的排斥作用产生与表面张力相反的附加内外压力差，从而提高雾化程度。南京林业大学对静电喷雾灭蝗技术的研究，认为静电喷雾可降低农药的表面张力，从而提高蝗虫受药概率，同时还增强农药雾滴在蝗虫及植株上的附着力，延长农药对蝗虫的残效期。
发明内容
本发明设计了一种自行走定向静电喷雾机，其目的在于提高小田作业的自动化程度，避免盲目、大量喷洒造成的农药利用率的低下，特别是农药过度使用中对环境的污染破坏，同时可以降低农药喷施成本和对环境的最小影响，实现温室大棚中的生态平衡；；也使农业生产机械化技术更加系列化，适应“高产、优质、高效”农业的农机化技术要求。为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。一种自行走定向静电喷雾机，其特征在于:由自行走底盘模块、静电喷雾系统模块、整机控制系统模块组成；自行走底盘模块采用四轮支撑，后轮为驱动轮，采用直流行走电机驱动，通过链传动传递动力，前轮为转向轮，采用双杆等速等行程的油缸带动转向机构完成转向；静电喷雾系统包括药液储存输送装置、控制系统、静电喷雾装置，药液储存输送装置包括储药桶、风机、红外目标检测器；静电喷雾装置采用曲柄滑块机构；静电喷雾系统结构:喷嘴14分别与液压泵11和风机12相连，液压泵11与储药桶13相连，同时控制系统10分别于红外线目标检测器9和液压泵11相连；红外线目标检测器9和喷嘴14放着在曲柄滑块机构的托盘架15上，托盘架15上下往复运动，红外线目标检测器9在行进中检测出目标的存在将信号传给控制系统10，控制系统同时启动输送药液的液压泵11和雾化药液的风机12泵从储药桶13中抽取药液并且输送到喷嘴14实现药液的喷洒，如果没有目标或目标消失则不开启和关闭。本发明的优点在于: (I)自行走定向静电喷雾机的使用不仅仅局限于在农业生产中使用，也可以适用于园林、绿化等多领域，整机设计中充分考虑了使用的环境条件，动力源的采用蓄电池，实现无线遥控系统控制各项运动，扩大了整机的使用范围。(2)自行走定向静电喷雾机能够通过红外线目标检测装置自动检测，针对目标定向定靶喷洒药液，且采用风机与水泵共同作用，细化雾化颗粒，静电喷头则实现了二次雾化，提高了药液使用的效率，避免了环境的污染，使得机器工作时更加环保。(3)自行走定向喷雾机实现人机分离，操作人员通过无遥控系统控制机器的行走、转向和工作,避免药液对人员健康的损伤。(4)自行走定向喷雾机在机构设计中，选择了等速等行程双杆油缸控制机构的带动转向车轮的偏移完成整机的转向动作，该系统便于实现整车的无线遥控转向功能。
图1是前轮转向装置主视图。图2是后轮驱动装置主视图。图3是目标检测及喷雾系统简图。图4是静电喷雾机构的原理图。图5是静电喷雾系统结构图。图6是自行走定向静电喷雾机整机简图。
具体实施例方式行走驱动装置的动力源采用直流变速行走电机1，行走电机I由螺栓固定于底盘上，同时通过链条与驱动轴4上的第二链轮3相连，驱动轮5通过平键与驱动轴键槽相联。如图1所示。转向装置的转向动作通过无线遥控控制转向机构完成转向，选用双杆等速等行程的油缸带动转向横拉杆将平行移动转变为车轮绕轴的旋转运动，实现两转向轮的同向同角度偏转，完成转向运动。转向横拉杆7上端的滑槽与油缸8的双杆相联，横拉杆的下端通过轴承与转向轮6相连。如图2所示。静电喷雾系统根据工作过程和功能其组成包括:药液储存输送装置、目标检测及喷雾控制系统、静电喷雾机够。目标检测及喷雾控制系统按图3所示的技术方案实施，该系统的特征在于:该系统有静电喷头14、红外线监测器9、控制系统10、液压泵11、风机12、储药桶13组成；其中:静电喷头14通过管路与液压泵11、风机12、储药桶13直接相连，液压泵11、风机12的控制开关以及红外检测器9与控制系统10直接通过电信号传输线连接构成该系统整体。静电喷雾机够的主体为喷雾结构，该结构按图4所示的技术方案实施，根据曲柄滑块机构的基本原理结合所设计机构的要求设计的喷雾机构，主要有红外检测装置固定支架22、喷雾组件23、静电发生器24都固定于托架板15上，曲柄17、连杆16通过轴承连接在一起并由常规机械连接固定于机架上构成完整的喷雾机构。药液储存输送装置由支架经常规机械连接固定于车架上，并通过管路与静电喷雾机够相连，进行药液输送；目标检测及喷雾控制系统与静电喷雾机够之间通过电信号传输线连接，目标检测装置将电信号通过传输线传递到控制系统，控制系统通过传输线控制泵
11、风机12的开关，三者通过机械连接与电信号传输线连接成为完整的静电喷雾系统。如图5所示。工作原理如下:(一)自动行走底盘设计:底盘的作用作为 支架支撑、连接所有的零部件，底盘的支撑连接作用通过车架及车架上的各零部件的支撑架实现，行走、转向机构则包含于底盘部件中。整个底盘采用四轮支撑，后轮驱动、前轮转向。行走驱动机构设计自行走定向静电喷雾机整机的运动是将行走电机输出的旋转运动转化为直线运动，完成整机的前进或后退。通过无线控制系统发出行走或停止信号给行走电机1，当行走电机I工作时传递动力给第一链轮2，第一链轮2通过链将动力传递给第二链轮3，第二链轮3与驱动轮5通过驱动轴4连接，第二链轮3旋转带动驱动轴4及驱动轴上的驱动轮5一起旋转实现前进、后退。如图1所示。转向装置的设计自行走定向静电喷雾机的转向动作是通过无线遥控控制转向机构完成转向的，本机器选用双杆等速等行程的油缸带动转向机构将平行移动转变为车轮绕轴的旋转运动，实现两转向轮的同向同角度偏转完成转向运动。控制转向系统将转向信号传递到液压动力包内的电磁元件，控制双杆等速等行程油缸8活塞的运动导致油缸双杆作平移动作，油缸双杆分别与两转向杆7连接，带动转向杆旋转运动，转向杆上的转向轮6同时旋转相同角度，实现了转向轮的转向动作。如图2所示。(二)静电喷雾系统设计静电喷雾系统根据工作过程和功能其组成包括:药液储存输送装置、目标检测、喷雾系统、静电喷雾机够。在设计中查阅、参考已有的资料和喷雾机械，决定选用了现有的药液储存器。药液的输送选用液压泵将药液通过管路传输到喷雾机构，但是，自行走定向静电喷雾机为了提高药液的雾化程度，使雾滴细化，增加雾滴数量，在药液喷洒中运用风机吹风完成雾化作用。因此，药液储存输送装置的组成直接选用，包括:储药桶直径X高:497 X 810mm、液压泵、风机及输送管路。
目标检测及喷雾系统自行走定向静电喷雾机设计要求在行走过程中发现检测目标，目标存在则控制系统开启喷雾机构进行药液喷洒，反之，则关闭或不开启。本机设计中考虑成本及相关因素影响，决定选择红外线检测目标技术。喷嘴14分别与液压泵11和风机12相连，液压泵11与储药桶13相连，同时控制系统10分别于红外检测装置9和液压泵11相连。红外检测装置9在行进中检测出目标的存在将信号传给控制系统10，控制系统同时启动输送药液的液压泵11和雾化药液的风机12泵从储药桶13中抽取药液并且输送到喷嘴14实现药液的喷洒，如果没有目标或目标消失则不开启和关闭。如图3所示。静电喷雾机构设计静电喷洒机构包括两大部分，一是给喷洒的雾滴增加静电的静电发生仪器，另外一个实现上下往复运动的机构。静电发生器在机器的设计中选用现有产品，重点是喷雾的运动机构的选型和设计。 对于静电喷雾机构结构比较简单，运行速度不高，要求将旋转运动转换为上下的直线运动，在设计中选用了曲柄滑块机构作为喷洒机构。根据曲柄滑块机构的基本原理结合所设计机构的要求，静电喷雾机构的设计如下所述。第三链轮通过链条与位于它之下的第四链轮18相连，第四链轮18通过轴与曲柄17下端和轴承座19上端相连，曲柄17上端与连杆16下端通过轴连接在一起。具体设计如下:连接红外检测装置固定支架22固定支撑红外检测装置9、喷雾组件23、静电发生器24都固定于托架板15上，托架板15随着运动机构作上下运动。上下运动的实现过程是工作电机通过第三链轮将动力传递给第四链轮18，与第四链轮18连接的轴承带动曲柄17 —起作旋转运动，曲柄17上端通过连接轴与连杆16下端产生连接，曲柄17旋转运动带动连杆16的下端作复合运动，连杆16的上端由于滑槽组件滑槽的限制只能沿着滑槽作上下往复运动，连杆16的上端固定有托板架15，固定托板架随着连杆16上端的运动而运动，从而实现了目标检测和喷雾机构的上下往复运动。上述组件要随着机器一起先进，必须固定于机器之上，上述组件通过轴承座19、轴承支架20固定于车架21之上，实现了预期设计要求。如图4所示。静电喷雾系统的总体设计静电喷雾系统是由三大部分组合而成，三部分共同作用才能完成药液的喷洒工作。首先，在静电喷雾机行走过程中，喷雾机构功过电机25通过第三链轮26传动将动力传递第四链轮18，第四链轮18带动与之相连的曲柄17，曲柄17带动连杆16运动，使得机构最终实现托盘架15沿滑道的的上下往复运动，同时，置于托盘架上的红外线检测装置9工作，如果检测到植物信号后，将信息传递到控制泵、风机开关的控制系统，控制系统同时将泵11、风机12打开，实现行进中喷洒药液作业；当检测装置检测目标已经消失或者没有目标，则控制系统关闭或则不打开泵、风机。药液储存在储药桶13内。静电喷雾系统的结构如图5所示。(三)自行走定向静电喷雾机的总体结构设计自行走定向静电喷雾机除了上述各部分系统，还包括了提供动力源的24v蓄电池27、液压包28和相关控制元件以及实现无线遥控的整机控制系统，24v蓄电池27、液压包28都固定在底盘上，液压包28在24v蓄电池27前方，以上元器件根据需求整机的结构布置通过常规机械连接和电信号传输线连 接在一起。整机的结构布置简图如图6所示。
权利要求
1.一种自行走定向静电喷雾机，其特征在于:由自行走底盘模块、静电喷雾系统模块、整机控制系统模块组成；自行走底盘模块采用四轮支撑，后轮为驱动轮，采用直流行走电机驱动，通过链传动传递动力，前轮为转向轮，采用双杆等速等行程的油缸带动转向机构完成转向；静电喷雾系统包括药液储存输送装置、控制系统、静电喷雾装置，药液储存输送装置包括储药桶、风机、红外目标检测器；静电喷雾装置采用曲柄滑块机构；静电喷雾系统结构如下:喷嘴(14)分别与液压泵(11)和风机(12)相连，液压泵(11)与储药桶(13)相连，同时控制系统(10)分别于红外线目标检测器(9)和液压泵(11)相连；红外线目标检测器(9)和喷嘴(14)放着在曲柄滑块机构的托盘架(15)上，托盘架(15)上下往复运动，红外线目标检测器(9)在行进中检测出目标的存在将信号传给控制系统(10)，控制系统同时启动输送药液的液压泵(11)和雾化药液的风机(12)，泵从储药桶(13)中抽取药液并且输 送到喷嘴(14)实现药液的喷洒，如果没有目标或目标消失则不开启和关闭。
全文摘要
一种自行走定向静电喷雾机属于机械设计与制造领域。本发明由自行走底盘模块、静电喷雾系统模块、整机控制系统模块组成。自行走底盘模块采用四轮支撑，后轮为驱动轮，采用直流行走电机驱动，通过链传动传递动力，前轮为转向轮，采用双杆等速等行程的油缸带动转向机构完成转向；静电喷雾系统是包括药液储存输送装置、控制系统、静电喷雾装置，药液储存输送装置包括储药桶、风机、红外目标检测器；静电喷雾装置采用曲柄滑块机构。本发明定向定靶喷洒药液，避免了环境的污染，提高了药液使用的效率，实现人机分离，操作人员通过无遥控系统控制机器的行走、转向和工作，避免药液对人员健康的损伤。
文档编号A01M7/00GK103223383SQ20131008466
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月15日 优先权日2013年3月15日
发明者李杨, 薛孝乐, 赵鹏, 王大康 申请人:北京工业大学