一种适用于带状复合种植的可变幅宽对行喷杆的制作方法

1.本发明涉及一种能精确对行施药且能够灵活组合的适用于带状复合种植的可变幅宽对行喷杆，属于喷杆喷雾机械技术领域。


背景技术：

2.当前我国大豆的油料自给率低，同时畜牧业的发展对于大豆的需求也在日益增加。为了提高大豆的产能，满足日益增长的社会需求，国家推出了稳粮扩豆的粮食产能提升工程。大豆玉米带状复合种植技术是稳粮扩豆的重要举措，近年来作为农业农村部的重点主推技术在全国范围内进行了大规模的推广。
3.在大豆玉米带状复合种植，苗期除草和后期化学调控是提高产量必不可少的环节，由于每种作物对应药剂不能互施，因此喷洒到对应作物条带间的雾滴飘移必须严格控制。配备防飘装置的喷杆喷雾机是主要的施药装备，常用的作业方法是两种药剂的喷施区间与对应作物条带宽度匹配。然而由于我国幅员辽阔，不同地区间自然条件差异较大，为适应各地区的实际情况，大豆玉米带状复合种植常见的模式有4:3、4:4、4:2、6:4等，对应的行间距也从30厘米~70厘米不等。播种精度受到播种装备质量与播种方式的影响，往往相同地块不同条带间行距也不相等，大豆玉米条相邻条带间行距偏差具有随动性，进一步加剧了喷杆喷雾机换行作业时的对行难度。固定在喷杆上的喷头造成了喷雾范围无法与作物条带宽精确匹配，即便有再好的雾滴遮蔽装置也无法避免药害的产生。现有技术中，也有能够根据作物的行间距调节喷头距离的喷洒装置，如公告号为cn216254961u的实用新型专利文献，其提出一种新型玉米种植用农药喷洒装置，采用多连杆结构形成的剪刀机构通过人工旋转丝杆调节沿喷杆的多个喷头，实现针对植株间距变化的对行喷雾。然而该装置由于导向杆主梁的存在，整段喷杆无法折叠，降低了喷洒车辆的通过性并给转运增加了负担，且其整体联动的喷头无法实现分区分段调节，并不十分适合复合种植，在宽幅作业时，精准对靶效果差，尤其在作物种植时行间存在累积偏差情况下。


技术实现要素：

4.本发明的技术目的是针对现有技术中的不足，提供一种新型的适用于带状复合种植的可变幅宽对行喷杆，以改善现有技术。
5.为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案为：一种适用于带状复合种植的可变幅宽对行喷杆，包括至少一个喷杆单元，其特征在于：所述喷杆单元包括支架、折叠架和多个喷头；所述支架包括横杆组件、拉杆组件和直线驱动机构，所述横杆组件包括一个上部横杆和两个下部横杆，两个下部横杆设置在上部横杆下方的左右两侧；所述拉杆组件包括两个侧拉杆，为第一左侧拉杆和第一右侧拉杆，分别用于连接上部横杆和左右两个下部横杆；所述直线驱动机构通过底座固定在所述上部横杆的正中位置，并设有向下伸出的
驱动杆，所述驱动杆的底端通过左右两个连杆分别与两个侧拉杆铰接，以拉动两个侧拉杆上下摆动，控制所述折叠架的开合；所述折叠架包括第二左侧拉杆、第二右侧拉杆和n个臂杆对，其中的第n个臂杆对由第n个左臂杆和第n个右臂杆组成，1n，n为正整数；所述第一左侧拉杆和第二左侧拉杆相互平行，第一左侧拉杆和第二左侧拉杆的顶端分别与上部横杆铰接，第一左侧拉杆和第二左侧拉杆的底端分别与左侧的下部横杆铰接，构成第一平行四边形活动框架；所述第一右侧拉杆和第二右侧拉杆相互平行，第一右侧拉杆和第二右侧拉杆的顶端分别与上部横杆铰接，第一右侧拉杆和第二右侧拉杆的底端分别与右侧的下部横杆铰接，构成第二平行四边形活动框架；且所述第二左侧拉杆和第二右侧拉杆的顶端在前后方向上错开，一同铰接在所述上部横杆的正中位置；在所述n个臂杆对包含的所有臂杆中：第1个到第n个左臂杆均与所述第二右侧拉杆保持平行，其顶端自下至上等间距的铰接在所述第二左侧拉杆上；第1个到第n个右臂杆均与所述第二左侧拉杆保持平行，其顶端自上至下等间距的铰接在所述第二右侧拉杆上；所有臂杆在前后方向上错开，其中第n个左臂杆与第n个右臂杆的底端铰接在一起；所述喷头即安装在所述的第n个左臂杆与第n个右臂杆底端的铰接处。
6.在上述方案的基础上，更优选的改进方案还包括：进一步的，喷杆单元设有活动喷雾组，所述活动喷雾组包括n个活动喷雾模块，与所述臂杆对一一对应；所述活动喷雾模块包括曲轴、所述喷头以及带动喷头旋转的链轮机构；所述曲轴包括所述转轴和两个平行相对的曲柄臂，喷头通过转座转动连接在所述转轴上；两曲柄臂的一端分别与相应臂杆对的两个臂杆连接，另一端则通过所述转轴相互连接，且其一曲柄臂与其对应的臂杆为转动连接，另一曲柄臂与其对应的臂杆为固定连接，设转动连接的为a曲柄臂与a臂杆，固定连接的为b曲柄臂与b臂杆；所述链轮机构包括第一链轮和第二链轮，所述第一链轮和第二链轮通过闭环链条传动连接，且所述第一链轮和第二链轮的传动比为1:2；所述第一链轮的中心位置通过轴件与a臂杆固定连接，该轴件与所述转轴平行，a 曲柄臂通过轴孔套设在所述轴件上，以实现与所述轴件的相对转动；所述第二链轮固定安装在所述转座的一侧，与转座一起套设在所述转轴上，且第二链轮、转座与所述转轴的中轴线在同一直线上， 以实现转座与所述转轴的相对转动。
7.进一步的，在前后方向上，不同臂杆对的臂杆依次穿插排列，各臂杆对的左、右臂杆之间间隔的其它臂杆数量相等。
8.进一步的，在不同的活动喷雾模块中，b曲柄臂和b臂杆之间的固定夹角不同，通过不同的夹角使活动喷雾模块在折叠架收拢时相互避让。
9.进一步的，所述b臂杆的底端设有两个用于连接b曲柄臂的安装孔，其一为轴孔，与a曲柄臂套设的所述轴件的中轴线在同一直线上，另一为定位孔，用于和轴孔配合确定b曲柄臂与b臂杆的安装夹角。
10.进一步的，所述喷杆单元包括扫边喷雾组和雾滴阻隔器；所述扫边喷雾组包括左右两个固定安装在相应下部横杆上的喷头；所述雾滴阻尼器为竖向设置的喷雾挡板，固定
安装在下部横杆上，挡在扫边喷雾组喷头的外侧。
11.进一步的，以侧拉杆与上部横杆的铰接点为转动支点，所述侧拉杆与连杆的铰接点和侧拉杆与下部横杆的铰接点分别位于所述转动支点的两边，形成杠杆结构。
12.进一步的，所述直线驱动机构为电液推杆。
13.进一步的，左侧下部横杆的右端和右侧下部横杆的左端均安装有一个角件；所述角件为直角弯板，包括互相垂直的两个折边；两角件将其一折边分别贴附固定在相应下部横杆的端面上，并使另一折边在前后方向上错开，使叠架完全折叠时，两角件的另一折边在前后方向上重合，并将所有臂杆收在两个所述的另一折边之间。
14.进一步的，本发明可变幅宽对行喷杆包括设置在喷杆喷雾机同一侧的多个喷杆单元，所述的多个喷杆单元并排串联设置，各喷杆单元之间通过相邻的下部横杆固定连接。
15.本发明的有益效果是：本发明提供一种适用于带状复合种植的可变幅宽对行喷杆，具有可折叠移动的支架，能够根据作物条带的宽度进行调节，折叠段等间距布置的多个喷头能够保证在折叠的过程中，各喷头彼此间喷幅搭接区域的同步变化，保证喷雾的均匀性和靶向性。同时，多喷杆单元的组合作业，可以适应田块相邻作物条带宽度的各种变化，提高对行施药精度，有效降低雾滴飘移风险，所以本发明可变幅宽对行喷杆不仅适用于复合种植的田块，也适用于单种作物种植的田块，尤其是存在作物行种植位置累计偏差的田块。同时，本发明还具有结构规划合理，可以紧凑折叠，便于转场与运输的优点。
附图说明
16.图1为本发明实施例一中一个喷杆单元的整体结构示意图；图2为图1中折叠架收拢状态的侧视图；图3为图1中活动喷雾模块的分解示意图；图4为喷杆单元的展开与折叠状态示意图；图5为本发明实施例二喷杆单元的组合对行作业示意图附图标记如下：支架1、折叠架2、活动喷雾组3、扫边喷雾组4、第一活动喷雾模块21、第二第活动喷雾模块22、第三活动喷雾模块23、第一曲轴31、第二曲轴32、第三曲轴33、上部横杆110、下部横杆111、底座112、电液推杆12、驱动杆121、开合铰座122、连杆123、侧拉杆130、角件140、第二左侧拉杆201、第二右侧拉杆202、第1左臂杆211、第2左臂杆212、第3左臂杆213、第1右臂杆214、第2右臂杆215、第3右臂杆216、长套管221、短套管222、空心轴2111、方孔2112、轴孔2113、定位孔2114、第一曲柄臂301、轴孔3011、轴孔3012、第一链轮311、方轴3110、第二曲柄臂302、轴孔3021、轴孔3722、定位孔3023、转轴303、第二链轮312、链条313、转座342、喷头40、雾滴阻隔器50。
具体实施方式
17.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明的做更详细的举例介绍。
18.一种适用于带状复合种植的可变幅宽对行喷杆，安装在喷杆喷雾机上，用于喷洒施药，所述喷杆由一个或多个喷杆单元组成。
19.实施例一：如图1所示，所述喷杆单元包括以下组成部分：（一）支架所述支架1包括横杆组件、拉杆组件和直线驱动机构。本实施例中，所述直线驱动机构选用的是电液推杆12。
20.所述横杆组件包括一个上部横杆110和左右两个下部横杆111，两个下部横杆111设置在上部横杆110的下方，处于同一水平高度。
21.所述拉杆组件包括左右两个侧拉杆130，设其分别为第一左侧拉杆和第一右侧拉杆。所述第一左侧拉杆的顶端与上部横杆110的左端铰接，第一左侧拉杆的底端与位于左侧的下部横杆111的左端铰接；所述第二右侧拉杆的顶端与上部横杆110的右端铰接，第二右侧拉杆的底端与位于右侧的下部横杆111的右端铰接。两个侧拉杆130对称的设置在上部横杆110的两侧，与上部横杆110的夹角相同。
22.所述电液推杆12通过底座112安装在所述上部横杆110的正中位置。如图1所示，所述底座112设有底板和向上抬高并向前伸出的悬臂，所述底板与上部横杆110连接，电液推杆12的杆筒固定在所述悬臂的下方，位于上部横杆110的前侧，并处于上部横杆110横向方向的正中位置。所述电液推杆12的驱动杆121自杆筒向下伸出，做竖直方向的伸缩运动。
23.所述驱动杆121底端的左右两侧对称安装有开合铰座122，所述第一左侧拉杆和第一右侧拉杆的顶端的前侧面各设有一个延长段，所述延长段上安装有一铰接轴，所述铰接轴与对应侧的开合铰座122通过连杆123活动连接。如图1所示，以侧拉杆130与上部横杆110的铰接点为转动支点，所述侧拉杆130与左侧/右侧连杆123的铰接点和侧拉杆130与左侧/右侧下部横杆111的铰接点分别位于所述转动支点的两边，形成杠杆。两个连杆123对称的分布在所述驱动杆121的左右两侧，形成等角等边的伸缩连杆开合机构，使驱动杆121带动两个侧拉杆130上下摆动的开合幅度相等。
24.（二）折叠架所述折叠架2为交叉折叠机构，包括第二左侧拉杆201、第二右侧拉杆202和n个臂杆对，其中第n个臂杆对由第n个左臂杆和第n个右臂杆组成， n为大于或等于1以及小于或等于n的正整数。本实施例以3个臂杆对进行举例说明，即n=3。
25.如图1所示，所述第二左侧拉杆201与第一左侧拉杆保持平行，第二左侧拉杆201的顶端铰接在上部横杆110前侧面的正中位置，第二左侧拉杆201的底端与左侧下部横杆的右端铰接，构成第一平行四边形活动框架；所述第二右侧拉杆202与第一右侧拉杆保持平行，第二右侧拉杆202的顶端铰接在上部横杆110后侧面的正中位置，第二右侧拉杆202的底端与右侧下部横杆的左端铰接，构成第二平行四边形活动框架。
26.所述左侧下部横杆的右端和右侧下部横杆的左端均安装有一个角件140。所述角件140是一个直角弯板，包括相互垂直的两个折边。安装角件140时，将两个角件140的其一折边固定在相应下部横杆的端面上，并使左侧角件的另一折边位于左侧下部横杆的前侧，右侧角件的另一折边位于右侧下部横杆的后侧。则折叠架2收拢时，两个角件的所述另一折边可在前后方向上重叠。并且，所述第二左侧拉杆201连接在左侧角件140另一折边的后侧，第二右侧拉杆202连接在右侧角件另一折边的前侧，则所有的臂杆可以完全收入两个前后方向上错开的角件折边的内部。
27.所述的3个臂杆对中：第1个到第3个左臂杆均与所述第二右侧拉杆202保持平行，其顶端自下至上等间距的铰接在所述第二左侧拉杆的后侧面上；第1个到第3个右臂杆均与所述第二左侧拉杆201保持平行，其顶端自上至下等间距的铰接在所述第二右侧拉杆的前侧面上。所有臂杆在前后方向上错开，第1/2/3左臂杆分别与第1/2/3右臂杆的底端铰接在一起，形成如图1所示的三个交叉在一起的v形吊杆结构，所述的三个v形吊杆与第二左、右侧拉杆配合，又形成了三个平行四边形活动框架结构。
28.同时，如图2所示，所述的3个臂杆对的所有臂杆不仅在前后方向上错开，将不同臂杆对的臂杆依次穿插排列，使各臂杆对的左右臂杆之间间隔的其它臂杆数量相等，可实现所有臂杆在折叠架2收拢状态下的前后贴近。其中，因第2左臂杆212、第2右臂杆215、第3左臂杆213和第1右臂杆214与第二左/右侧拉杆之间存在间隙，为保证结构的稳定，在其与拉杆的连接轴上套上套管定位，如图2所示的长套管221和短套管222。
29.（三）活动喷雾组所述活动喷雾组3包括3个活动喷雾模块，与上述的3个臂杆对一一对应，安装在臂杆对底端的铰接处。所述活动喷雾模块3包括曲轴、喷头40以及带动喷头40旋转的链轮机构。
30.所述曲轴包括转轴303和a、b两个平行相对的曲柄臂，如图3所示，a曲柄臂301和b曲柄臂302的顶端分别与相应臂杆对的两个臂杆连接，底端则通过转轴303相互连接。所述喷头40通过转座342转动连接在转轴303上，转轴303两端通过螺钉与，a曲柄臂301和b曲柄臂302固定连接。
31.所述链轮机构包括第一链轮和第二链轮，二者通过闭环链条313传动连接，且所述第一链轮和第二链轮的传动比为1:2（即第一链轮和第二链轮同步运动时，第二链轮转过的角度为第一链轮转过角度的1/2）。
32.设与a曲柄臂连接的臂杆为a臂杆，与b曲柄臂连接的臂杆为b臂杆。所述a曲柄臂301通过轴件与a臂杆连接，该轴件的中心轴线与转轴303平行。所述轴件由套接在一起的方轴3110和空心轴2111组成，所述方轴3110固定安装在第一链轮311的中心，空心轴2111固定安装在a臂杆上，所述空心轴2111具有与方轴3110外形适配的方孔2112，安装时，将所述方轴3110插入空心轴2111的方孔2112内，则方轴3110与空心轴2111之间不会产生相对的转动。所述方轴3110的中部设有螺孔，配合从a臂杆外侧插入的螺钉将第一链轮311固定连接在a臂杆上，避免其在轴向方向上产生松动。在折叠加2收拢或展开的过程中，a臂杆可通过空心轴2112和方轴3110带动第一链轮一起转动。
33.所述a 曲柄臂301顶端设有轴孔3012，a 曲柄臂301通过所述轴孔3012套在所述空心轴2111上，使其可以相对空心轴2111发生转动。所述第二链轮312固定安装在转座342的侧面，与转座342一起套设在所述转轴303上，带动转座342以转轴303为中心同步转动。
34.所述b臂杆的底端设有两个用于连接b曲柄臂302的安装孔，其一安装孔为轴孔2113，与所述空心轴2111的中轴线在同一直线上，另一安装孔为定位孔2114。所述定位孔2114与轴孔2113的相对位置决定了b曲柄臂与b臂杆的夹角，即曲轴的安装角度。为了让所有曲柄臂在收拢时能够尽可能贴近，两安装孔均采用沉孔，使配合安装孔使用的螺钉头部不突出于曲柄臂的外表面。
35.在不同的活动喷雾模块中，b曲柄臂和b臂杆之间的夹角不同，通过不同的夹角使
活动喷雾模块在折叠架2收拢时相互避让。如图1和图2折叠架2收拢状态下的放大部位所示，收拢状态下位于中间的曲轴竖直向下，另外两个曲轴一个向左侧抬起，一个向右侧抬起。
36.为了使各臂杆能够依次贴近，各臂杆的底部在连接曲柄臂的一侧设有台阶面卡槽，曲柄臂即安装在所述台阶面卡槽内，向外不超出臂杆的表面，如图2的局部放大图所示。
37.（四）扫边喷雾组所述扫边喷雾组4包括固定安装在左右两个下部横杆下方的喷头，用于不同作物条带的沟间施药除草。
38.（五）雾滴阻隔器所述雾滴阻尼器50为竖向设置的喷雾挡板，固定安装在下部横杆111上，挡在同侧固定喷雾模块喷头的外侧。
39.工作原理：使用喷杆单元时，将其一侧的下部横杆111与喷杆喷雾机本体连接，在作业前，通过喷杆喷雾机的升降机构根据作物高度调节下部横杆111与地面的垂直距离。喷杆单元在停机或运输过程中保持收拢状态，以便于停放和转运，直到开始作业时再控制展开。如图4所示，喷杆单元在收拢状态下，四个侧拉杆均竖直向下，且第二左侧拉杆和第二右侧拉杆在前后方向上重合，上部横杆110和下部横杆111保持水平，所有喷头的喷口朝下。在收拢到展开状态的转变过程中，驱动杆121向下伸出，通过两个连杆123拉动侧拉杆130的顶部，侧拉杆130在杠杆作用下围绕上部横杆110的铰接点向左右两侧伸展，由于一侧的下部横杆111固定不动，则上部横杆110随即向下运动，另一侧的下部横杆111向外平移，第一/第二左侧拉杆与第一/第二右侧拉杆的张角逐渐增大，各臂杆对的臂杆之间的夹角也在逐渐增大，喷杆单元的外轮廓由矩形逐渐转变为梯形。在此过程中，所有活动喷雾模块的曲轴跟随与b臂杆运动，相较于初始状态开始向一侧倾斜，与a臂杆发生相对转动，而a臂杆则是同步的向相反的方向倾斜，以竖线为对称中心与b臂杆保持对称。所述a臂杆在倾斜的过程中，带动第一链轮311以空心轴2111的中轴线为中心转动，所述b臂杆在倾斜的过程中通过b曲柄臂带动转轴303围绕空心轴2111的中轴线转动，且转动方向与第一链轮311相反。a臂杆和b臂杆的倾斜均会导致第一链轮311与链条313发生相对位移，但第一链轮311通过链条313可带动第二链轮312围绕转轴303旋转，使转座342的角度变化量得到了补偿，且由于第一链轮311和第二链轮313的传动比为1:2，使得曲轴的角度变化量始终为a、b臂杆夹角变化量的一半，则转座342下方的喷头40可始终保持喷口向下。
40.复合种植的作物条带间通常开沟，作业根据作物条带宽度调整电液推杆12的进给量，直至两雾滴阻隔器50分别位于靶标作物条带两侧沟间轴线处。扫边喷头组4的喷头的作用是为了满足作物条带边缘的除草作业。扫边喷头组4与雾滴阻隔器50间距固定，是由于最侧边作物行与沟间距往往是固定的，因此能够满足作物外侧以及沟内除草的需求。
41.需要说明的是：因曲轴本身有偏距，所以曲轴转动时喷头40在水平、竖直方向上的定位可能会产生一定的偏差量，但通过实践验证，该偏差量极小，调节喷杆单元的总幅宽时，单个喷头喷幅的搭接误差可以近似忽略，依然能够得到沿喷杆均匀分布的雾滴。同时，所述喷头40在折叠架2变形过程中产生的角度变化量，也可以通过其它调节方式补偿，例如通过传感器检测
喷头倾角，再通过主动控制的驱动机构调节等，但本实施例采用的机械传动自调节方式，使用成本更低且易于维护。
42.实施例二根据作业需要，喷杆单元的一个下部横杆111可与另一个喷杆单元的下部横杆连接，扩展为串联喷杆组，从而提高施药的作业效率。若设置了雾滴阻隔器，可以直接在雾滴阻隔器上开口，使不同喷杆单元的下部横杆可以直接连接。
43.如图5所示，以大豆玉米复合种植田的施药除草为例，在对行作业中，一个喷杆单元对应一种作物条带，两喷杆单元的电动推杆分别与喷雾机的控制系统连接，因不同作物具有不同的种植间距，故而可以单独调节对应的喷杆单元，使两喷杆单元两侧的扫边喷头组4的喷头正好位于沟间轴线的上方，活动喷雾组的各喷头位于同种作物的行间隙上方。
44.本实施例也可以应用在种植同一种作物的田块中，尤其适合宽幅较大的田块。对于宽幅较大的田块，因作物行较多，种植时难以保证每一行的间距都精确，尤其是种植行的位置偏差会产生累积，导致离参照点较远的种植行位置偏差很大。针对这种情况，若喷杆上所有的喷头均间距相等，反而无法实现精准对行施药。所以本发明采用多个串联的喷杆单元进行施药，通过对各个喷杆单元的单独控制实现分区分段的调整，可有效避免累积的种植行位置偏差导致的部分喷头始终无法精确对行的情况。
45.如图5所示，图5(a)为串联喷杆在标准条带宽度的作业状态，图5(b)中单条带宽度发生了变化，则对应的喷杆单元发生联动变化，调节了喷洒间距，以适应实际作业需求；图5(c)与图5(a)的田块宽度一致，但每段作物条带的宽度不同，则两喷杆单元分别调节了喷洒间距，以适应实际作业需求。
46.需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
47.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。