一种可折叠自平衡减震喷杆的制作方法

本技术涉及植保喷洒机械领域，提供一种施药机械配件，是一种可折叠自平衡减震喷杆，安装有该可折叠自平衡减震喷杆的施药机械尤其是适宜于在高地隙进行施药作业遇到复杂地形时，喷杆能减震并保持自身水平，避免了喷杆端部与作物或地面接触后致喷杆损毁的现象；在无作业任务时，喷杆可以折叠，减小占用空间。

背景技术：

近年来，由于在农业生产中汲取了一系列研究成果，农业科学向深度、广度进军。随着耕作制度的改变，提高了复种指数，扩大了田间面积，增加了越冬作物品种，推广了高产品种的种植面积，一方面使得农业生产获得了高产，另一方面也面临着较为严重的病虫草害威胁。现代农业的发展表现了对植保机械很强的依赖性，是推动我国农业现代化的重要因素，这就给植保机械提出来新的要求。

随着农业的高速发展，高效农药的应用以及人们对生存环境要求的提高，施药技术与施药器械面临着新的挑战。农药对环境和非靶向生物的影响成为社会所关注的问题，如何在保证病虫害防治的前提下，提高农药的使用效率和降低农药的残留，是对研究新型的喷杆的新要求。

大中型喷杆通过与机架刚性连接，作业时车身的晃动会导致喷杆两端着地，造成损坏，增大使用成本，也影响作业效率。

大型喷杆在工作中会面临行走装置的启动、停止、转弯以及在特殊情况下车身的摆动前后的负载变化，或折叠伸展时产生的扭矩变化等不利因素，会对喷杆的刚性结构提出更高的要求。

技术实现要素：

本技术的目的是提供一种可折叠自平衡减震喷杆，安装有该可折叠自平衡减震喷杆的施药机械尤其是适宜于在高地隙进行施药作业遇到复杂地形时，喷杆能减震并保持自身水平，避免了喷杆端部与作物或地面接触后致喷杆损毁的现象；在无作业任务时，喷杆可以折叠，减小占用空间。

本技术的目的是通过以下技术方案实现：

一种可折叠自平衡减震喷杆，包括行走装置，与行走装置连接、至少包括中竖杆的悬挂框架，设置在行走装置上的自动控制装置，其特征是，还包括摆动设置在悬挂框架上、框架结构的连接框架，由中段双向油缸驱动、摆动设置在连接框架两端的喷杆中段，由末段双向油缸驱动、摆动设置在喷杆中间段外端的喷杆末段；在悬挂框架和连接框架之间设置机械自平衡装置和液压自平衡装置；在悬挂框架和连接框架之间设置减震装置；还包括设置在喷杆中段和喷杆末段上的施药系统；中段双向油缸、末段双向油缸、液压自平衡装置与自动控制装置电连接。

本技术的有益效果是：

使用时，将可折叠自平衡减震喷杆安装在行走装置上，中段双向油缸和末段双向油缸活塞杆外伸，驱动喷杆中段、喷杆末段转动，使喷杆中段、喷杆末段伸展至喷杆中段、喷杆末段皆与连接框架所在的平面平行后，中段双向油缸和末段双向油缸停止动作，将喷杆中段、喷杆末段锁定在伸直状态，施药系统即可进行施药作业，两端喷杆末段外端间的距离即为安装有该可折叠自平衡减震喷杆的施药机械的喷幅。

施药过程中，施药机械在崎岖不平的地面行走或遇到障碍物时、可折叠自平衡减震喷杆触及障碍物或作物时，皆会引起可折叠自平衡减震喷杆的振动和倾斜。

减震装置，可以减轻可折叠自平衡减震喷杆在垂直平面上的振动影响；可折叠自平衡减震喷杆往一侧倾斜时，在机械自平衡装置的作用下，使可折叠自平衡减震喷杆具有回复至水平状态的趋势致其水平，当倾斜角度过大，机械自平衡装置不能完全使可折叠自平衡减震喷杆回复水平时，机械自平衡装置水平和液压自平衡装置协调作用使喷杆恢复水平。

施药作业结束后，中段双向油缸和末段双向油缸活塞杆回缩，驱动喷杆中段、喷杆末段转动，使喷杆中段、喷杆末段转动折叠，至喷杆末段、喷杆中段、行走装置相继靠接后，中段双向油缸和末段双向油缸停止动作，将喷杆中段、喷杆末段收纳在行走装置两侧。

安装有上述可折叠自平衡减震喷杆的施药机械尤其是适宜于在高地隙进行施药作业遇到复杂地形时，喷杆能减震并保持自身水平，避免了喷杆端部与作物或地面接触后致喷杆损毁的现象；在无作业任务时，喷杆可以折叠，减小占用空间。

作为对本技术的改进，在中竖杆的顶端设置与悬挂框架垂直的定轴，连接框架摆动设置在定轴上。

作为对本技术的进一步改进，机械自平衡装置包括竖向移动设置在中竖杆上的滑块，竖向设置在滑块顶端和悬挂框架之间的压簧；铰接在滑块两边的两根铰接横杆，铰接在两根铰接横杆外端的铰接竖杆，铰接竖杆的底端又和连接框架铰接。

这种机械自平衡装置工作时，设喷杆左侧向下倾斜时，左铰接竖杆和左铰接横杆被拉直，而左铰接横杆的另一端与滑块铰接，滑块沿中竖杆有向上的运动趋势，此时设置在滑块顶端和悬挂框架之间的压簧有阻碍滑块向上运动并使左铰接横杆保持水平的作用，左铰接竖杆上升带动喷杆顺时针转动，使喷杆保持水平，而此时与滑块铰接的右铰接横杆与右铰接竖杆处于放松状态并不起作用。

作为对本技术的进一步改进，液压自平衡装置包括设置在悬挂框架和连接框架之间、与连接框架摆动平面平行的减震油缸，设置在悬挂框架上的倾角传感器；倾角传感器与自动控制装置弱电连接。

这种液压自平衡装置工作时，倾角传感器测量喷杆的倾角并形成电讯号传导至自动控制装置，据此电讯号自动控制装置使液压系统中液压缸活塞杆外伸或回缩，校正喷杆的失衡状态，与机械自平衡装置协调作用使喷杆恢复水平。

作为对本技术的进一步改进，减震装置包括竖向设置在悬挂框架和连接框架之间的减震弹簧，铰接在悬挂框架和连接框架之间的阻尼器，设置在悬挂框架和连接框架之间的减摩板。

上述改进，减震弹簧作为主要的减振元件，起到主要的减震作用；阻尼器使喷杆总成的振动衰减，在喷杆回位时阻尼器可减小喷杆之间冲击；在悬挂框架和连接框架之间设置减摩板，对于振动起到阻滞作用。上述三方面共同作用，可以显著提高减震效果。

作为对本技术的进一步改进，喷杆中段和喷杆末段皆为上宽下窄、质量分配由内向外递减的倒三角形减重梁。

这种改进，使可折叠自平衡减震喷杆的结构接近于等强度悬臂梁，质量分配采取由中间向两端递减的分布，合理分布喷杆的质量，提高喷杆的强度和稳定性，能大幅减小喷杆的弹性变形，减小喷杆因自重、承重、冲击而产生的挠度。

附图说明

图1是安装有一种可折叠自平衡减震喷杆的施药机械的结构示意图；

图2是悬挂框架的结构示意图；

图3是连接框架的结构示意图；

图4是悬挂框架和连接框架装配体立体结构示意图1；

图5是悬挂框架和连接框架装配体立体结构示意图2；

图6是伸展状态喷杆中段和喷杆末段的结构示意图；

图7是图6的B处放大图；

图8是喷杆中段与连接框架连接的结构示意图；

图9是图8的C处放大图；

图10 是喷杆收纳状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本技术作进一步说明：

参见图1所示的一种可折叠自平衡减震喷杆，包括行走装置1，与行走装置1连接、至少包括中竖杆的悬挂框架3，设置在行走装置1上的自动控制装置7，还包括摆动设置在悬挂框架3上、框架结构的连接框架2，由中段双向油缸（图中未示出）驱动、摆动设置在连接框架2两端的喷杆中段401、402，由末段双向油缸（图中未示出）驱动、摆动设置在喷杆中段401、402外端的喷杆末段501、502；在悬挂框架3和连接框架2之间设置机械自平衡装置和液压自平衡装置；在悬挂框架3和连接框架2之间设置减震装置；还包括设置在喷杆中段和喷杆末段上的施药系统6；中段双向油缸、末段双向油缸、液压自平衡装置与自动控制装置7电连接。

自动控制装置7为现有技术，故本例中未详述。

为表述简洁，本案中可折叠自平衡减震喷杆也可述作喷杆。

为提高驾乘舒适性，在行走装置1上设置减震气囊（图中未示出）。

主体上，该可折叠自平衡减震喷杆为左右对称的空间桁架结构，主要包括悬挂框架3、连接框架2、左右喷杆中段401、402、左右喷杆末段501、502、施药系统6、机械自平衡装置、液压自平衡装置和自动控制装置7。

又参见图2所示，可拆卸设置在行走装置1上的悬挂框架3为矩形框架结构，左竖杆313、中竖杆310、右竖杆306垂直地均布于平行设置的上横梁301和下横梁307之间，在悬挂框架3的四个角内皆固连有加强筋板304，在左竖杆313、中竖杆310之间和中竖杆310、右竖杆306之间分别固连有左、右加强杆312、308。

在下横梁307上关于中竖杆310对称的左右两处垂直于悬挂框架3向外凸设用作弹簧座的凸台316，在凸台316上固联用于与减震油缸311铰接的铰座317。

在中竖杆310上凹设竖向的燕尾槽315，滑块207与燕尾槽315构成导槽滑块副，即滑块207移动设置在燕尾槽315内。在燕尾槽315内、上横梁301和滑块207之间设置有压簧314。

在中竖杆310的顶端固联垂直于悬挂框架3向外的定轴303。

又参见图3所示，连接框架2亦为矩形框架结构，左竖杆212、右竖杆213垂直地固联于平行设置的上横梁201和下横梁215之间，在悬挂框架2的四个角内固连有加强筋板204，在矩形框架内固连有竖向的加强杆210、211，在上横梁201上面的中部固连开设有光孔203的吊耳202，通过光孔203，连接框架2摆动设置在定轴303上。

在连接框架2的左竖杆212、右竖杆213背面皆固联用于与喷杆中段401、402铰接的连接框架铰座214；在下横梁215的下面固连有用于与减震油缸311铰接的铰座216；在上横梁201的上面固连有用于与阻尼器302铰接的铰座217。

在滑块207上铰接有左右两根等长的铰接横杆206、208，在左右两根铰接横杆的206、208外端分别铰接有左右两根等长的铰接竖杆205、209，两根铰接竖杆205、209的底端又和连接框架2下横梁215铰接，该铰接点关于经过光孔203的轴线、垂直于下横梁215的直线（该直线简称为中轴线）对称。

又参见图4、图5所示，装配后，连接框架2的上横梁201低于悬挂框架3的上横梁301，连接框架2的下横梁215高于悬挂框架3的下横梁307，连接框架2的左竖杆212、右竖杆213分别凸出悬挂框架3的左竖杆313、右竖杆306，连接框架2的两根加强杆210、211分别与悬挂框架的左竖杆313、右竖杆306对齐。

在左右凸台316和连接框架2的下横梁215之间皆嵌设减震弹簧309；在悬挂框架3的上横梁和连接框架的上横梁之间关于中轴线对称铰接设置阻尼器302；在相对应的连接框架的左右加强杆和悬挂框架的左右右竖杆之间设置减摩板305，竖向布置的减摩板305贴敷在悬挂框架3的左右竖杆313、306上。

在凸台316和连接框架2的下横梁215之间铰接设置减震油缸311，减震油缸311与连接框架2摆动平面平行，减震油缸311可以位于中轴线的左侧，也可以位于中轴线的右侧，本例中，减震油缸311位于中轴线的左侧；在悬挂框架3的上横梁301上设置倾角传感器701，倾角传感器701通过讯号线702与自动控制装置7连接。

又参见图6-图9所示，完全伸直、位于中轴线左侧的喷杆中段401、喷杆末段501和位于中轴线右侧的喷杆中段402、喷杆末段502，关于中轴线对称，皆为上宽下窄、质量分配由内向外递减的倒三角形减重梁，喷杆中段401、402和喷杆末段501、502皆为空间桁架结构。在喷杆末段501、502内端的喷杆连接板506上固联有外搭耳503，在喷杆中段401、402内端的喷杆连接板403上固联有与连接框架铰座214相配合的内搭耳404，在喷杆中段401、402外端的喷杆连接板405上固联有与外搭耳503相配合的喷杆中段铰座504.

使用销轴405、通过内搭耳404和连接框架铰座214将喷杆中段401、402与连接框架2铰接；使用销轴505、通过外搭耳503和喷杆中段铰座504将喷杆中段401、402与喷杆末段501、502铰接。

在连接框架2和喷杆中段401、402之间设置中段双向油缸（图中未示出）用于驱动喷杆中段401、402在连接框架2上摆动并可将喷杆中段401、402锁定在伸展和收纳状态；在喷杆中段401、402和喷杆末段501、502之间接设置中段双向油缸（图中未示出）用于驱动喷杆末段501、502在喷杆中段401、402上摆动并可将喷杆末段501、502锁定在伸展和收纳状态。

在喷杆中段401、402和喷杆末段501、502上设置有施药系统6。

喷杆中段401、402和喷杆末段501、502的空间桁架结构的具体实施方式为现有技术，此不赘述。

中段双向油缸、末段双向油缸的动作皆由自动控制装置7予以控制。

使用时，又参见图10所示，将悬挂框架与行走装置固联，在自动控制装置控制下，中段双向油缸和末段双向油缸活塞杆外伸，驱动喷杆中段、喷杆末段转动，使喷杆中段、喷杆末段伸展至喷杆中段、喷杆末段皆与连接框架所在的平面平行后，中段双向油缸和末段双向油缸停止动作，将喷杆中段、喷杆末段锁定在伸直状态，施药系统即可进行施药作业，两端喷杆末段外端间的距离即为安装有该可折叠自平衡减震喷杆的施药机械的喷幅。安装有上述可折叠自平衡减震喷杆的施药机械的喷幅可寛至18m。

施药过程中，施药机械在崎岖不平的地面行走或遇到障碍物时、喷杆触及障碍物或作物时，皆会引起喷杆的振动和倾斜。

减震弹簧作为主要的减振元件，起到主要的减震作用；阻尼器使喷杆总成的振动衰减，在喷杆回位时阻尼器可减小喷杆之间冲击；在悬挂框架和连接框架之间设置减摩板，对于振动起到阻滞作用。上述三方面共同作用，可以显著提高减震效果。

机械自平衡装置工作时，设喷杆左侧向下倾斜时，左铰接竖杆和左铰接横杆被拉直，而左铰接横杆的另一端与滑块铰接，滑块沿中竖杆有向上的运动趋势，此时设置在滑块顶端和悬挂框架之间的压簧有阻碍滑块向上运动并使左铰接横杆保持水平的作用，左铰接竖杆上升带动喷杆顺时针转动，使喷杆保持水平，而此时与滑块铰接的右铰接横杆与右铰接竖杆处于放松状态并不起作用。

液压自平衡装置工作时，倾角传感器测量喷杆的倾角并形成电讯号传导至自动控制装置，据此电讯号自动控制装置控制液压系统中液压缸活塞杆的动作，校正喷杆的失衡状态，与机械自平衡装置协调作用使喷杆恢复水平。

在自动控制装置控制下的减震装置的作用下，可以减轻喷杆在垂直平面上的振动影响；喷杆往一侧倾斜时，在机械自平衡装置的作用下，使可折叠自平衡减震喷杆具有回复至水平状态的趋势致其水平，当倾斜角度过大，机械自平衡装置不能完全使可折叠自平衡减震喷杆回复水平时，机械自平衡装置水平和液压自平衡装置协调作用使喷杆恢复水平。

施药作业结束后，在自动控制装置控制下，中段双向油缸和末段双向油缸活塞杆回缩，驱动喷杆中段、喷杆末段转动，使喷杆中段、喷杆末段转动折叠，至喷杆末段、喷杆中段、行走装置相继靠接后，中段双向油缸和末段双向油缸停止动作，将喷杆中段、喷杆末段收纳在行走装置两侧。

本技术的有益效果是：

安装有上述可折叠自平衡减震喷杆的施药机械尤其是适宜于在高地隙进行施药作业遇到复杂地形时，喷杆能减震并保持自身水平，避免了喷杆端部与作物或地面接触后致喷杆损毁的现象；在无作业任务时，喷杆可以折叠，减小占用空间，也利于运输。