一种水田施药机墒沟在线就地取水装置的制作方法

本发明属于水稻田间植保机械领域，涉及一种水田施药机墒沟在线就地取水装置。

技术背景

目前的水稻田施药机械药箱重、接地比压大，对水田泥底层破坏较大，作业过程中容易陷车。究其原因，主要是因为水箱过重，导致机组自重过大。针对这一问题，可以在水稻田间就地取水，并对水进行强制过滤，以获得清洁的水，然后加以利用，这样可以减小水箱容积，从而使施药机的重量大幅减轻。然而目前水稻田间水层较薄，水面有较多的杂草和杂质，且作业机械在行走过程中上下颠簸，取水十分困难。

专利CN201245184Y公开了一种多功能履带式拖拉机，具有较小的接地比压，且能适用于多种作业，但是该拖拉机离地间隙只有240mm，不能适用于稻田中后期的作业。为提高作业效率，减小压苗、伤苗率，施药机械的作业幅宽一般都在12米以上，药箱容量1500L以上，因此，减小施药机械药箱的容量可以减轻机组的重量。为此，稻田作业时通过就地取水、强制过滤、在线混药以获得所需的药液，进而实现药液的同步配制和喷施，可将药箱容积从1500L减小到300L以下，实现喷雾机械的轻量化。

专利CN104782601A公开了一种水田施药机墒沟取水装置，若机组略微偏离预定轨迹，导致减震器触碰沟壁，集水槽两侧的弹性支架可通过弹性变形使集水槽保持在墒沟中央，但弹性支架没有足够的变形空间，调节余地小。当机组偏离预定轨迹较大时，两侧弹性支架的变形量不同导致两个应变传感器感应到的应变不同，电桥失衡，当电桥输出信号大于设定阈值时，控制系统报警，提示驾驶员调整机组前进方向，不可自动调整取水装置位置，效率低。当沟底不平时，集水槽两块铰接的板可相对转动，以保持吸水稳定，但是不能对沟底进行仿形。

专利CN104324541A公开了一种稻田动态快速吸水强制过滤装置，主要由储水箱、水泵、进水管、集水槽和三级过滤器等组成。集水槽侧板上固定连接着分行器，用于分开两边的水稻，同时拨开稻田水面上的杂质，但是无法对集水槽在墒沟中的位置进行限位，取水不稳定，难以保证清洁度。清理各级过滤掉的杂质时必须拆卸所有过滤器、进水管内部的过滤片，打开集水槽底板，操作不便，劳动强度大。

专利CN202129176U公开了一种自走式喷雾机的补水装置，包括一个药箱，药箱安装在车架中部，用于存储和配比农药，一个补水管，用于向药箱内输送水，在补水管的入水端设有一个喷头，该喷头的主体上设有一个气嘴，气嘴通过一根软管与药箱外侧的压力控制阀连接，在补水时，将喷头放入水源中，补水管通入药箱内，另外将软管与药箱外侧的压力控制阀连接，通过压力控制阀将补水管内的气体抽出，补水管内形成真空，在大气压的作用下水通过补水管补入药箱内。该装置可以自动补水，但是不能有效过滤水中杂质，且流量较小，补水速度较慢。

综上所述，为了解决上述问题，在水稻田间快速稳定的取水，并强制过滤获得清洁的水，本发明提供一种装置，特别适合在水稻田间的墒沟中取水并过滤。

技术实现要素：

本发明提供一种水田施药机墒沟在线就地取水装置，在水田墒沟内强制取水并过滤，并保证取水装置始终位于墒沟中心位置，取水口不触碰墒沟侧壁和沟底，取水量大，水质较清，工作稳定，而且可与混药、喷液同时进行。

具体技术方案如下：

一种水田施药机墒沟在线就地取水装置，包括集水槽、取水辅助装置、自吸泵、两位三通电磁阀A、两位三通电磁阀B、过滤器、单向阀和水箱；所述集水槽、自吸泵、两位三通电磁阀A、两位三通电磁阀B、过滤器、单向阀、水箱通过水管连接；所述集水槽包括滤网和耳朵，并通过耳朵与取水辅助装置铰接；取水辅助装置包括平行四边形机构、上下起伏机构和伺服驱动系统；

所述平行四边形机构包括弹簧、导帽、连杆、凸台和横梁；所述连杆有两根，且平行设置，两根连杆一端的相同位置上的上表面和下表面均设有横梁；且横梁与连杆通过销轴铰接，所述两根连杆另一端的相同位置处通过销与集水箱的耳朵铰接，从而组成平行四边形机构；所述两横梁之间固定设有凸台；凸台一端与连杆相同延伸方向上的两侧设置有导帽，连杆上也设置有导帽，连杆与凸台上的导帽之间连接有弹簧；

所述上下起伏机构包括双头螺柱、连接块、轴承座、双头长螺杆、顶板、轴承、角码A、拉簧和角码B；所述轴承座焊接在横梁左侧中间位置，轴承座内安装有两个连接块；连接块一端设置有轴A，轴A之间通过螺纹连接；所述连接块另一端均开设有孔，该孔安装有双头螺柱；所述双头长螺杆一端安装在连接块上；双头长螺杆竖直的另一端安装有顶板；顶板下表面上通过螺钉安装有角码A；角码A上连接有拉簧，拉簧另一端设置在角码B上，角码B设置在凸台上；

所述伺服驱动系统包括轴B、角度传感器、联轴器和Z形板；所述轴B在平行四边形机构的一个交点上，所述轴B与连杆过盈配合，与横梁间隙配合，轴B与角度传感器的芯轴通过联轴器连接；角度传感器外壳与Z形板通过螺钉连接；所述Z形板安装在横梁上。

进一步的，所述集水槽两侧板向中心倾斜，底板向上倾斜，且底板向上倾斜的距离约为5cm～7cm。

进一步的，所述角度传感器用于测量与轴B过盈配合的连杆转过的角度，当测得的角度大于预设值时发信号给伺服油缸，控制伺服油缸移动取水辅助装置以实现复位，且该值可调。

进一步的，所述角度传感器量程为30°～120°。

进一步的，所述两根轴A中，一根轴A外径上开设有螺纹，另一根轴A开设有内螺纹；两者形成螺纹连接。

进一步的，在机组前进过程中，因墒沟本身直线度差和施药机行驶直行性不稳定，集水槽会偏离预定轨迹，导致集水槽触碰水田墒沟两侧沟壁，当其偏转较小时，一侧弹簧受压，另一侧弹簧受拉，即通过弹性变形使集水槽取水口始终朝向正前方，以获得较为清澈的水。

进一步的，在重力作用下，集水槽、平行四边形机构、轴承座、轴承绕着轴A自由下垂至与沟底接触。

进一步的，所述弹簧、拉簧分别通过调整导帽、顶板的安装位置来改变松紧程度。

进一步的，所述当因沟底不平使得集水槽受到凸起的沟底对它向上的作用力时，拉簧可以拉着它绕轴A向上抬起，以确保集水槽始终贴着沟底却不至于挤压。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.取水装置可以上下起伏，实现对沟底的仿形，减轻与沟底的挤压碰撞，以获得相对清洁的水。

2.取水装置水平方向由弹簧进行柔性调节，当集水槽略微偏离正确航道时时，可以对其进行复位，保证取水口始终朝向正前方，以获得较清洁的水。

3.伺服驱动系统可在集水槽偏转超过一定范围时，移动整个取水辅助装置，使其始终位于墒沟中央位置，防止取水口触碰墒沟沟底或沟壁，以保持吸水的稳定和干净。

附图说明

图1为吸水过滤装置吸水工作示意图；

图2为吸水过滤装置反冲洗工作示意图；

图3为水田墒沟在线就地取水辅助装置结构示意图。

附图标记如下：

1.集水槽；2.取水辅助装置；3.自吸泵；4.两位三通电磁阀A；5.两位三通电磁阀B；6.过滤器；7.单向阀；8.水箱；9.耳朵；10.弹簧；11.导帽；12.连杆；13.凸台；14.横梁；15.轴B；16.角度传感器；17.联轴器；18.Z形板；19.双头螺柱；20.连接块；21.轴承座；22.双头长螺杆；23.顶板；24.轴承；25.角码A；26.弹性挡圈；27.轴A；28.拉簧；29.角码B。

具体实施方式：

下面结合附图，对本方案做进一步详细说明。

如图1所示，为吸水过滤装置吸水工作示意图，包括集水槽1、取水辅助装置2、自吸泵3、两位三通电磁阀A4、两位三通电磁阀B5、过滤器6、单向阀7、水箱8，所述集水槽1包括滤网和耳朵9，并与取水辅助装置2铰接；取水辅助装置2、自吸泵3、两位三通电磁阀A4、两位三通电磁阀B5、过滤器6、单向阀7、水箱8通过水管连接。水被自吸泵3从集水槽1内抽出，依次流经两位三通电磁阀A4、两位三通电磁阀B5再由过滤器6过滤后经过单向阀6流入水箱7。

如图2所示，为吸水过滤装置反冲洗工作示意图，为防止过滤器6堵塞，通过编程设定电磁阀的定时切换，以反冲洗过滤器6。水被自吸泵3从集水槽1内抽出，流经两位三通电磁阀A4、过滤器6，实现对过滤器6的反冲洗，再经过两位三通电磁阀B5流入集水槽1。

如图3所示，为集水槽和水田墒沟在线就地取水辅助装置结构示意图，集水槽外有滤网以初步过滤砂石、水草等杂质，进水管从滤网中开的孔伸进集水槽。取水辅助装置由上下起伏机构、左右摆动机构和伺服驱动系统组成。

平行四边形机构包括弹簧10、导帽11、连杆12、凸台13、横梁14，弹簧10两端通过弹垫、平垫、螺母、螺柱将其压紧在导帽11上，再连接到凸台13和连杆12上；连杆12上下各有一根横梁14，且与横梁14的一端通过销轴铰接，再由开口销限位；凸台13没有孔的一端焊接在下面那根横梁14上表面的中间；

上下起伏机构包括双头螺柱19、连接块20、轴承座21、双头长螺杆22、顶板23、轴承24、角码A25、弹性挡圈26、轴A27、拉簧28、角码B29；连接块20与轴A27焊接在一起，

连接块20与双头螺柱19、双头长螺杆22之间，双头长螺杆22与顶板23之间均为螺纹连接；顶板23与角码A25通过螺钉连接；轴承24与轴承座21、轴A27过盈配合，并由弹性挡圈26限位，其中轴A27由两段短轴螺纹连接而成；拉簧28两端分别勾住角码A25、角码B29；

伺服驱动系统包括轴B15、角度传感器16、联轴器17、Z形板18、伺服油缸，轴B15与角度传感器16的芯轴通过联轴器17连接，并同步转动；角度传感器16外壳与Z形板18通过螺钉连接；

集水槽1上焊接着的耳朵9与平行四边形机构的连杆12通过销轴铰接，再由开口销限位；平行四边形机构的凸台13分别与上下起伏机构的角码B29和轴承座21螺纹连接和焊接，同时平行四边形机构的横梁14与上下起伏机构的轴承座21焊接；平行四边形机构的连杆12与横梁14的另一端通过伺服驱动系统的轴B15铰接，其中轴B15与连杆12过盈配合，与横梁14间隙配合，并由轴肩限位，平行四边形机构的横梁14与伺服驱动系统的Z形板18通过螺钉连接；上下起伏机构的双头螺柱19和顶板23安装在施药机移动架上，移动架与施药机固定架相连，并可沿固定架的导轨滑动；伺服驱动系统的伺服油缸两端分别固定在水田施药机移动架和固定架上，当集水槽1偏转较大时，角度传感器16发信号给伺服油缸30，控制伺服油缸30进行相应程度的伸缩，使得取水辅助装置2移动到正确航道中，保证机组平稳前进和吸水。

所述集水槽1两侧板向中心倾斜，底板向上倾斜，且翘起的距离约为5cm～7cm。侧板和底板前端都是圆弧状的，避免取水口触碰水田墒沟沟底和沟壁，减少吸水时泥沙混入量，同时方便水流进入。滤网可对进入集水槽1的水进行粗滤，集水槽1的取水口在保证取水清洁的前提下设得足够大，能够存储较多的相对清洁的水，以保证供水量充足，前端向上倾斜可以使机组在前进过程中即使触碰到墒沟底部也不会吸入大量的泥土和杂质，保持水质较干净。

为满足施药量需求，选用平均速度为1m/s的水田施药机，最大流量为4m3/h的自吸泵3，故集水槽1的取水口横截面积不得小于12cm2，以获得足够的水。

在机组前进过程中，由于墒沟本身直线度差和施药机行驶直行性不稳定，集水槽1会偏离预定轨迹，导致集水槽1触碰水田墒沟两侧沟壁，当其偏转较小时，一侧弹簧10受压，另一侧弹簧10受拉，即通过弹性变形使集水槽1取水口始终朝向正前方，以获得较为清澈的水。

在重力作用下，集水槽1、平行四边形机构、轴承座21、轴承24绕着轴A27自由下垂至与沟底接触。

当因沟底不平使得集水槽1受到凸起的沟底对它向上的作用力时，拉簧28可以拉着它绕轴A27向上抬起，以确保集水槽1始终贴着沟底却不至于挤压，实现对沟底的仿形和水质的清澈。

所述弹簧10、拉簧28分别通过调整导帽11、顶板23的安装位置来改变松紧程度，以满足不同运动需求。

所述弹簧10的高径比要小于两端固定时压簧不失稳的理论极限值：b＝H₀/D＝5.3，式中b代表高径比，H₀代表原长，D代表中径。且弹簧10对墒沟中水稻土的最大压应力小于饱和水稻土处于极限平衡时所需的力。

所述连杆12、凸台13、横梁14均是满足强度要求的空心方管，以减轻装置的重量。另外，连杆12与耳朵9、横梁14各有1mm的空隙，以减少相互的接触，从而减轻摩擦，使转动更灵活。

所述角度传感器16测得的是与轴B15过盈配合的连杆12转过的角度，当测得的角度大于预设值时发信号给伺服油缸，控制伺服油缸移动取水辅助装置2以实现复位，且该值可调。选用的角度传感器16是小量程的，约30°～120°，以测得更准确的数据。

在水稻田内每间隔一定的距离开挖30cm深、50cm宽的墒沟，相当于鱼稻共养的墒沟规格。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。