一种喷杆减振稳定装置及控制方法与流程

本发明涉及一种喷杆减振稳定装置，具体来说，是指一种能够调整喷杆与悬架之间的阻尼力，达到降低喷杆振动的装置及控制方法。

背景技术：

喷杆喷雾机在进行喷雾作业时，由于路面起伏不平使得机具整体晃动，带动喷杆振动，导致喷雾沉积均匀性差；同时产生的加速度会使喷杆发生弹性变形，损伤喷杆。

针对上述现象，专利CN201510304710.8设计了一种喷杆平衡自动调节装置，能够有效控制喷杆在垂直平面上的运动的同时也有效的减小了喷杆水平面上的运动；专利CN201610934790.X设计了一种喷杆式喷雾机的喷杆平衡悬架系统，用来提高喷杆结构的平衡性及稳定性。但大部分喷杆平衡装置，价格昂贵、结构复杂，并需要借助外界动力来实现喷杆稳定。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出的一种喷杆减振稳定装置及控制方法，通过自适应调整喷杆与悬架之间的阻尼力，实现喷杆减振稳定，降低喷杆变形。

本发明采用的技术方案是：一种喷杆减振稳定装置，包括悬架部件、减振部件、中喷杆部件、旋转部件和侧喷杆部件；

所述悬架部件与减振部件固定连接；减振部件与中喷杆部件固定连接；中喷杆部件与旋转部件固定连接；旋转部件与侧喷杆部件转动连接；

所述悬架部件包括横杆、连接杆、左支架、右支架、左支撑杆和右支撑杆；所述悬架部件通过横杆与车体连接，并通过连接杆加强，所述左支架、右支架、左支撑杆、右支撑杆分别与横杆固定连接；

所述减振部件包括上球头、上球头套筒、上活塞杆、上扭簧、上端盖、中活塞筒、下扭簧、下活塞杆、下球头套筒、下球头、左导向杆、左球头套筒、左球头、左活塞杆、左活塞筒、右导向杆、右球头套筒、右球头、右活塞杆、右活塞筒、前导向杆、前球头套筒、前球头、前活塞杆、前活塞筒、后导向杆、后球头套筒、后球头、后活塞杆、后活塞筒、支撑环、下端盖、上弹簧、下弹簧、左弹簧、右弹簧、前弹簧、后弹簧、左端盖、右端盖、前端盖和后端盖；

所述悬架部件与减振部件通过左支架、右支架分别与两侧上球头与下球头固定连接，所述左支撑杆、右支撑杆与两侧支撑环固定连接；所述上活塞杆与下活塞杆分别伸入到中活塞筒内部，并自由旋转，同时在轴向上通过上活塞杆与下活塞杆的凸台定位，中活塞筒内部有一分隔板，使得中活塞筒形成两个独立的工作腔，两个独立的工作腔内部充满剪切增稠液，并通过上端盖与下端盖密封，所述上端盖与下端盖固定有上扭簧与下扭簧，上活塞杆与下活塞杆分别插入到上球头套筒与下球头套筒中，所述上球头套筒与下球头套筒内部安装有上弹簧与下弹簧，上球头与下球头分别固定连接上球头套筒与下球头套筒；

所述中活塞筒四侧分别固定有左导向杆、右导向杆、前导向杆、后导向杆，所述支撑环分别将左活塞筒、右活塞筒、前活塞筒、后活塞筒固定；

所述左导向杆与左球头套筒滑动连接，左球头套筒内部有左弹簧，左球头分别固定连接左球头套筒与左端盖，左活塞筒形成工作腔，内部有充满剪切增稠液，并通过左端盖密封；

所述右导向杆与右球头套筒滑动连接，右球头套筒内部有右弹簧，右球头分别固定连接右球头套筒与右端盖，右活塞筒形成工作腔，内部有充满剪切增稠液，并通过右端盖密封；

所述前导向杆与前球头套筒滑动连接，前球头套筒内部有前弹簧，前球头分别固定连接前球头套筒与前端盖，前活塞筒形成工作腔，内部有充满剪切增稠液，并通过前端盖密封；

所述后导向杆与后球头套筒滑动连接，后球头套筒内部有后弹簧，后球头分别固定连接后球头套筒与后端盖，后活塞筒形成工作腔，内部有充满剪切增稠液，并通过后端盖密封；

所述中喷杆部件包括中喷杆上支架、中喷杆下支架、中喷杆加强杆、中喷杆斜架和中喷杆直架；所述减振部件与中喷杆部件通过上活塞杆、下活塞杆分别与中喷杆上支架、中喷杆下支架固定连接，所述中喷杆上支架、中喷杆下支架分别固定中喷杆斜架、中喷杆直架，所述中喷杆加强杆连接中喷杆上支架、中喷杆下支架；

所述旋转部件包括旋转活塞端盖、旋转活塞筒和旋转活塞轴，所述旋转活塞端盖与旋转活塞筒形成工作腔，内部有充满剪切增稠液，并通过旋转活塞端盖密封，可自由旋转的旋转活塞轴通过凸台轴向定位；

所述侧喷杆部件包括侧喷杆扭簧、侧喷杆支架和侧喷杆直架，所述旋转部件与侧喷杆部件通过旋转活塞轴与侧喷杆支架转动连接，并通过旋转活塞轴进行轴向限位，所述侧喷杆扭簧分别与侧喷杆支架、中喷杆直架连接，侧喷杆支架固定在侧喷杆直架上。

作为优选，所述上活塞杆与下活塞杆为多层片状圆盘。

作为优选，所述旋转活塞轴为多层片状圆盘。

本发明喷杆喷雾机在田间作业时，地面不平导致喷杆产生的运动主要有翻转、振荡、偏转。前弹簧、后弹簧、左弹簧、右弹簧、上弹簧、下弹簧、上扭簧、下扭簧及侧喷杆扭簧均有一定的预紧力，保证喷杆在静止状态时保持稳定状态。

由于剪切增稠液在不同的剪切力作用下，其产生的阻尼也不相同，从而保证喷杆在产生不同的振动时，剪切增稠液对其均能产生相应的抑制。

一种上述喷杆减振稳定装置的控制方法，包括翻转、振荡、偏转三种情况，具体控制方法如下：

1)翻转

当喷杆产生翻转运动时：

(1)中喷杆装置带动上活塞杆与下活塞杆一起运动，上活塞杆与下活塞杆分别在上球头套筒与下球头套筒中滑动，由于上球头与下球头为万向球头，从而上球头套筒与下球头套筒可以绕其万向旋转，保证运动不会卡滞；

(2)中活塞筒带动左导向杆、右导向杆、前导向杆、后导向杆一起运动，并各自分别在对应的球头套筒内移动，相应的前后左右球头也是万向球头，从而四侧球头套筒可分别绕其万向旋转，保证运动不会卡滞；

当产生的翻转运动加速度较小时：

(1)上弹簧对上活塞杆的振力产生吸振作用，或下弹簧对下活塞杆的振力产生吸振作用，抑制喷杆翻转；

(2)左弹簧对左导向杆的振力产生吸振作用，右弹簧对右导向杆的振力产生吸振作用，抑制喷杆翻转；进一步的，侧喷杆扭簧也会抑制侧喷杆装置翻转；

当产生的翻转运动加速度较大时：

左工作腔内部产生的振动速度较大，左工作腔内部的剪切增稠液发生剪切增稠产生阻尼力，或右工作腔内部产生的振动速度较大，右工作腔内部的剪切增稠液发生剪切增稠产生阻尼力，从而实现喷杆机构减振耗能，抑制喷杆翻转；旋转活塞筒内的剪切增稠液由于旋转活塞轴的作用发生剪切增稠产生阻尼力，从而实现侧喷杆机构减振耗能，抑制侧喷杆翻转；当外界对喷杆产生的振动消失后，剪切增稠液又恢复到原始低粘度状态；

2)振荡

当喷杆产生振荡运动时：

(1)中喷杆装置带动上活塞杆与下活塞杆一起运动，上活塞杆与下活塞杆分别在上球头套筒与下球头套筒中滑动，由于上球头与下球头为万向球头，从而上球头套筒与下球头套筒可以绕其万向旋转，保证运动不会卡滞；

(2)中活塞筒带动左导向杆、右导向杆、前导向杆、后导向杆一起运动，并各自分别在对应的球头套筒内移动，相应的前后左右球头也是万向球头，从而四侧球头套筒分别绕其万向旋转，保证运动不会卡滞；

当产生的振荡运动加速度较小时：

(1)上弹簧对上活塞杆的振力产生吸振作用，或下弹簧对下活塞杆的振力产生吸振作用，抑制喷杆翻转；

(2)左弹簧对左导向杆的振力产生吸振作用，右弹簧对右导向杆的振力产生吸振作用，抑制喷杆振荡；

当产生的振荡运动加速度较大时：前工作腔内部产生的振动速度较大，前工作腔内部的剪切增稠液发生剪切增稠产生阻尼力，或后工作腔内部产生的振动速度较大，后工作腔内部的剪切增稠液发生剪切增稠产生阻尼力，从而实现喷杆机构减振耗能，抑制喷杆振荡；

3)偏转

当喷杆产生偏转运动时：

中喷杆装置上的中喷杆上支架、中喷杆下支架带动上活塞杆与下活塞杆旋转；

当产生的偏转运动加速度较小时：

上扭簧与下扭簧对喷杆的振力产生吸振作用，抑制喷杆偏转；

当产生的偏转运动加速度较大时：

中活塞筒的上、下工作腔内部的剪切增稠液在上活塞杆与下活塞杆的作用下发生剪切增稠产生阻尼力，从而实现喷杆机构减振耗能，抑制喷杆偏转。

有益效果：(1)喷杆减振。本发明提出的一种喷杆减振稳定装置，通过喷杆与悬架之间的阻尼力自适应调整，实现喷杆减振稳定，降低喷杆变形。

(2)节能减耗。本发明提出的喷杆减振稳定装置，无需外界动力驱动。

(3)机构简单。本发明以剪切增稠液与弹簧作为减振源，实现喷杆稳定。

附图说明

图1为喷杆装置结构示意图

图2为悬架部件结构示意图

图3为减振部件结构示意图

图4为减振部件剖面示意图

图5为中喷杆部件结构示意图

图6为旋转部件结构示意图

图7为侧喷杆部件结构示意图

其中图中标注为：100-悬架部件；200-减振部件；300-中喷杆部件；400-旋转部件；500-侧喷杆部件；101-横杆；102-连接杆；103-左支架；104-右支架；105-左支撑杆；106-右支撑杆；201-上球头；202-上球头套筒；203-上活塞杆；204-上扭簧；205-上端盖；206-中活塞筒；207-下扭簧；208-下活塞杆；209-下球头套筒；210-下球头；211-左导向杆；212-左球头套筒；213-左球头；214--左活塞杆；215-左活塞筒；216-右导向杆；217-右球头套筒；218-右球头；219-右活塞杆；220-右活塞筒；221-前导向杆；222-前球头套筒；223-前球头；224-前活塞杆；225-前活塞筒；226-后导向杆；227-后球头套筒；228-后球头；229-后活塞杆；230-后活塞筒；231-支撑环；232-下端盖；233-上弹簧；234-下弹簧；235-左弹簧；236-右弹簧；237-左端盖；238-右端盖；301-中喷杆上支架；302-中喷杆下支架；303-中喷杆加强杆；304-中喷杆斜架；305-中喷杆直架；401-旋转活塞端盖；402-旋转活塞筒；403-旋转活塞轴；501-侧喷杆扭簧；502-侧喷杆支架；503-侧喷杆直架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

如图1-7所示，一种喷杆减振稳定装置，包括悬架部件100、减振部件200、中喷杆部件300、旋转部件400和侧喷杆部件500；

所述悬架部件100与减振部件200固定连接；减振部件200与中喷杆部件300固定连接；中喷杆部件300与旋转部件400固定连接；旋转部件400与侧喷杆部件500转动连接；

所述悬架部件100包括横杆101、连接杆102、左支架103、右支架104、左支撑杆105和右支撑杆106；所述悬架部件100通过横杆101与车体连接，并通过连接杆102加强，所述左支架103、右支架104、左支撑杆105、右支撑杆106分别与横杆101固定连接；

所述减振部件200包括上球头201、上球头套筒202、上活塞杆203、上扭簧204、上端盖205、中活塞筒206、下扭簧207、下活塞杆208、下球头套筒209、下球头210、左导向杆211、左球头套筒212、左球头213、左活塞杆214、左活塞筒215、右导向杆216、右球头套筒217、右球头218、右活塞杆219、右活塞筒220、前导向杆221、前球头套筒222、前球头223、前活塞杆224、前活塞筒225、后导向杆226、后球头套筒227、后球头228、后活塞杆229、后活塞筒230、支撑环231、下端盖232、上弹簧233、下弹簧234、左弹簧235、右弹簧236、前弹簧、后弹簧、左端盖237、右端盖238、前端盖和后端盖；

所述悬架部件100与减振部件200通过左支架103、右支架104分别与两侧上球头201与下球头210固定连接，所述左支撑杆105、右支撑杆106与两侧支撑环231固定连接；所述上活塞杆203与下活塞杆208分别伸入到中活塞筒206内部，并自由旋转，同时在轴向上通过上活塞杆203与下活塞杆208的凸台定位，中活塞筒206内部有一分隔板，使得中活塞筒206形成两个独立的工作腔，两个独立的工作腔内部充满剪切增稠液，并通过上端盖205与下端盖232密封，所述上端盖205与下端盖232固定有上扭簧204与下扭簧207，上活塞杆203与下活塞杆208分别插入到上球头套筒202与下球头套筒209中，所述上球头套筒202与下球头套筒209内部安装有上弹簧233与下弹簧234，上球头201与下球头210分别固定连接上球头套筒202与下球头套筒209；所述上活塞杆203与下活塞杆208为多层片状圆盘。

所述中活塞筒206四侧分别固定有左导向杆211、右导向杆216、前导向杆221、后导向杆226，所述支撑环231分别将左活塞筒215、右活塞筒220、前活塞筒225、后活塞筒230固定；

所述左导向杆211与左球头套筒212滑动连接，左球头套筒212内部有左弹簧235，左球头213分别固定连接左球头套筒212与左端盖237，左活塞筒215形成工作腔，内部有充满剪切增稠液，并通过左端盖237密封；

所述右导向杆216与右球头套筒217滑动连接，右球头套筒217内部有右弹簧236，右球头218分别固定连接右球头套筒217与右端盖238，右活塞筒220形成工作腔，内部有充满剪切增稠液，并通过右端盖238密封；

所述前导向杆221与前球头套筒222滑动连接，前球头套筒222内部有前弹簧，前球头223分别固定连接前球头套筒222与前端盖，前活塞筒225形成工作腔，内部有充满剪切增稠液，并通过前端盖密封；

所述后导向杆226与后球头套筒227滑动连接，后球头套筒227内部有后弹簧，后球头228分别固定连接后球头套筒227与后端盖，后活塞筒230形成工作腔，内部有充满剪切增稠液，并通过后端盖密封；

所述中喷杆部件300包括中喷杆上支架301、中喷杆下支架302、中喷杆加强杆303、中喷杆斜架304和中喷杆直架305；所述减振部件200与中喷杆部件300通过上活塞杆203、下活塞杆208分别与中喷杆上支架301、中喷杆下支架302固定连接，所述中喷杆上支架301、中喷杆下支架302分别固定中喷杆斜架304、中喷杆直架305，所述中喷杆加强杆303连接中喷杆上支架301、中喷杆下支架302；

所述旋转部件400包括旋转活塞端盖401、旋转活塞筒402和旋转活塞轴403，所述旋转活塞端盖401与旋转活塞筒402形成工作腔，内部有充满剪切增稠液，并通过旋转活塞端盖401密封，可自由旋转的旋转活塞轴403通过凸台轴向定位；所述旋转活塞轴403为多层片状圆盘。

所述侧喷杆部件500包括侧喷杆扭簧501、侧喷杆支架502和侧喷杆直架503，所述旋转部件400与侧喷杆部件500通过旋转活塞轴403与侧喷杆支架502转动连接，并通过旋转活塞轴403进行轴向限位，所述侧喷杆扭簧501分别与侧喷杆支架502、中喷杆直架305连接，侧喷杆支架502固定在侧喷杆直架503上。

一种上述喷杆减振稳定装置的控制方法，包括翻转、振荡、偏转三种情况，具体控制方法如下：

1)翻转

当喷杆产生翻转运动时：

(1)中喷杆装置300带动上活塞杆203与下活塞杆208一起运动，上活塞杆203与下活塞杆208分别在上球头套筒202与下球头套筒209中滑动，由于上球头201与下球头210为万向球头，从而上球头套筒202与下球头套筒209可以绕其万向旋转，保证运动不会卡滞；

(2)中活塞筒带动左导向杆211、右导向杆216、前导向杆221、后导向杆226一起运动，并各自分别在对应的球头套筒内移动，相应的前后左右球头也是万向球头，从而四侧球头套筒可分别绕其万向旋转，保证运动不会卡滞；

当产生的翻转运动加速度较小时：

(1)上弹簧233对上活塞杆203的振力产生吸振作用，或下弹簧234对下活塞杆208的振力产生吸振作用，抑制喷杆翻转；

(2)左弹簧235对左导向杆211的振力产生吸振作用，右弹簧236对右导向杆216的振力产生吸振作用，抑制喷杆翻转；进一步的，侧喷杆扭簧501也会抑制侧喷杆装置500翻转；

当产生的翻转运动加速度较大时：

左工作腔内部产生的振动速度较大，左工作腔内部的剪切增稠液发生剪切增稠产生阻尼力，或右工作腔内部产生的振动速度较大，右工作腔内部的剪切增稠液发生剪切增稠产生阻尼力，从而实现喷杆机构减振耗能，抑制喷杆翻转；旋转活塞筒402内的剪切增稠液由于旋转活塞轴403的作用发生剪切增稠产生阻尼力，从而实现侧喷杆机构减振耗能，抑制侧喷杆翻转；当外界对喷杆产生的振动消失后，剪切增稠液又恢复到原始低粘度状态；

2)振荡

当喷杆产生振荡运动时：

(1)中喷杆装置300带动上活塞杆203与下活塞杆208一起运动，上活塞杆203与下活塞杆208分别在上球头套筒202与下球头套筒209中滑动，由于上球头201与下球头210为万向球头，从而上球头套筒202与下球头套筒209可以绕其万向旋转，保证运动不会卡滞；

(2)中活塞筒带动左导向杆211、右导向杆216、前导向杆221、后导向杆226一起运动，并各自分别在对应的球头套筒内移动，相应的前后左右球头也是万向球头，从而四侧球头套筒分别绕其万向旋转，保证运动不会卡滞；

当产生的振荡运动加速度较小时：

(1)上弹簧233对上活塞杆203的振力产生吸振作用，或下弹簧234对下活塞杆208产生吸振作用，抑制喷杆翻转；

(2)左弹簧235对左导向杆211的振力产生吸振作用，右弹簧236对右导向杆216的振力产生吸振作用，抑制喷杆振荡；

当产生的振荡运动加速度较大时：前工作腔内部产生的振动速度较大，前工作腔内部的剪切增稠液发生剪切增稠产生阻尼力，或后工作腔内部产生的振动速度较大，后工作腔内部的剪切增稠液发生剪切增稠产生阻尼力，从而实现喷杆机构减振耗能，抑制喷杆振荡；

3)偏转

当喷杆产生偏转运动时：

中喷杆装置300上的中喷杆上支架301、中喷杆下支架302带动上活塞杆203与下活塞杆208旋转；

当产生的偏转运动加速度较小时：

上扭簧204与下扭簧207对喷杆的振力产生吸振作用，抑制喷杆偏转；

当产生的偏转运动加速度较大时：

中活塞筒的上、下工作腔内部的剪切增稠液在上活塞杆203与下活塞杆208的作用下发生剪切增稠产生阻尼力，从而实现喷杆机构减振耗能，抑制喷杆偏转。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。