本實用新型涉及一種凸輪式噴灌機，尤其是一種噴灌面為方形的凸輪式噴灌機，屬于農業節水灌溉技術領域。

背景技術：

噴灌是利用噴頭等專用設備把有壓水噴灑到空中，形成水滴落到地噴灌面和作物表面的灌溉方法。這種灌溉方式有省水，省工，地形適應性強的優點。與滴灌相比，因工作壓力較大，使得它的流速快，出流量較大，減少了堵塞的可能性，單噴頭可噴灑較大的面積，因此每畝的用材比滴灌少，節約成本。因此具有廣闊的應用前景。

近年來，圍繞節水噴灌和中小型噴灌機開發了好多設備，如授權實用新型專利一種仰俯角可調的噴灌機噴槍（201320732877.0），授權實用新型專利一種抗風噴灌節水噴頭機器人（201020582747.X），公開實用新型專利一種變轉速噴頭三維動態水量分布模型建立方法（201510543947.1），輕型絞盤式噴灌機（201510537883.4）等，這些設備對促進噴灌效率提高起到很好的效果，但這些噴灌機的噴灌面大多數為圓形，水量重疊和漏噴現象嚴重，加之噴灌機運行中受地形影響較大，導致噴灌均勻度并沒有得到明顯的提升，其中一種仰俯角可調的噴灌機噴槍根據噴灌機工作時的風速大小，通過調高裝置調節噴頭的仰俯角提高了噴灌機噴槍對環境的適應能力雖然提高了抗風等性能，但是不能解決灌溉面重疊、灌溉死角和浪費的問題;一種抗風噴灌節水噴頭機器人通過調整噴頭角度和水壓大小減小風對噴灌精度的影響但是噴灌頭依然使用普通噴頭在無風情況下與普通噴頭無異所以也有傳統噴頭的一些缺點;一種變轉速噴頭三維動態水量分布模型建立方法通過研究各種噴頭的特性調整噴頭種類和各噴頭之間的距離來提高均勻度，但是采用此方法提高均勻度費時費力，且不能解決各個噴頭噴灌面重合的問題，不利于節水;輕型絞盤式噴灌機采用最常用的輪式小車為載體，對地形要求較高不利于在崎嶇路面上的行走，適用范圍比較小。為此我們實用新型了一種噴灌面為方形的凸輪式噴灌機，該噴灌機利用凸輪控制連桿機構通過調整噴頭與地面的角度實現噴灑范圍的自動調整，這種機構不僅結構簡單，運行穩定，同時將其安裝在自行小車上大大提高自動化程度，不僅降低了勞動強度，提高了勞動效率，以履帶替代傳統的輪式驅動使得該設備擁有極強的地形適應能力，而且大大提高了噴灌均勻度，因此本裝置具有廣闊的應用前景。

技術實現要素：

針對上述存在的問題，本實用新型目的在于提供一種結構可靠，可以改變噴灌面形狀從而減少水資源浪費以及改善噴灌均勻度、適合復雜地形、節省工時、降低工作人員勞動強度的農田灌溉噴灌機，采用特殊設計的凸輪式噴頭可以將本來為圓形的噴灌區域轉化為方形，避免噴灌區域重疊，同時可以消除方形耕地的噴灌死角，有利于節水和提高噴灌均勻度；采用自動平衡裝置可以解決地形崎嶇導致噴灌面形狀改變的問題，采用履帶式小車作為噴灌機的載體，有利于適應各種復雜地形；利用兩臺驅動電機作為行走的動力裝置可以更加簡潔有效的控制噴灌機轉彎，電機驅動更有利于自動化，降低工作人員勞動強度。

本實用新型凸輪式噴灌機包括機架1、水泵總成2、卷盤總成3、硬水管Ⅰ4、凸輪噴頭5、電瓶6、驅動電機Ⅰ7、驅動電機Ⅱ8、變速箱Ⅰ9、變速箱Ⅱ10、履帶11、主動履帶輪12、從動履帶輪13、卷盤水管14、平衡裝置16；所述兩條履帶11通過主動履帶輪12、從動履帶輪13分別安裝于機架1兩側，機架1兩側的主動履帶輪12分別與位于機架1前端的變速箱Ⅰ9、變速箱Ⅱ10相連，驅動電機Ⅰ7和驅動電機Ⅱ8設置在變速箱Ⅰ9、變速箱Ⅱ10上方并與變速箱Ⅰ9、變速箱Ⅱ10連接，水泵總成2安裝在機架1后端，電瓶6安裝在機架1上并位于驅動電機Ⅰ7和驅動電機Ⅱ8后側，電瓶6分別與水泵總成2、凸輪噴頭5、驅動電機Ⅰ 7、驅動電機Ⅱ8連接，卷盤總成3安裝于機架1后側，卷盤水管14纏繞在卷盤總成3上且一端與水泵總成2連通，另一端與水源連通，硬水管Ⅰ4一端通過加固桿51安裝在機架1上并與水泵總成2連通，凸輪噴頭5固定在平衡裝置16上端并與其連通，平衡裝置16鉸接在硬水管Ⅰ4的另一端。

所述凸輪噴頭5包括凸輪17、旋轉噴頭架總成18、噴頭19、軟管噴頭連接口20、軟水管Ⅰ21、滾子22、凸輪頂桿23、硬水管Ⅱ24、軟管噴頭架連接口25、連桿26、鉸鏈27；凸輪17固定在硬水管Ⅱ24上，滾子22鉸接在凸輪頂桿23一端，滾子22緊貼凸輪17內側壁并沿內側壁運動，凸輪頂桿23另一端與連桿26鉸接，連桿26通過鉸鏈27與噴頭19鉸接，軟水管Ⅰ21通過軟管噴頭架連接口25與旋轉噴頭架總成18連接，并通過旋轉噴頭架總成18與硬水管Ⅱ24上端連通，旋轉噴頭架總成18上端與噴頭19連接，噴頭19通過軟管噴頭連接口20與軟水管Ⅰ21連通，硬水管Ⅱ24設置在平衡裝置16上并與其連通。

所述凸輪17包括輪體28、凸輪支架29、凸輪支架連接口30，輪體28通過凸輪支架29與凸輪支架連接口30固定連接，滾子22緊貼輪體28內側壁并沿輪體28內側壁滾動，凸輪支架連接口30與硬水管Ⅱ24固定連接；輪體內部輪廓形狀應為四段全等的相切弧線組成，滾子22沿輪體運動可以帶動連桿26的上下位移，并實現噴頭尾部37與地面水平面所成角度的變化范圍在0-20°間。

所述旋轉噴頭架總成18包括旋轉噴頭架31、齒輪機構32、減速電機33、旋轉接頭34；減速電機33固定在旋轉接頭34上并通過齒輪機構32與旋轉噴頭架31連接，旋轉接頭34上端通過軟管噴頭架連接口25與軟水管Ⅰ21連接，其下端與硬水管Ⅱ24連通，旋轉噴頭架31上設有凸輪頂桿導軌35、噴頭鉸接孔36，凸輪頂桿23穿過凸輪頂桿導軌35，噴頭19與噴頭鉸接孔36鉸接。

所述齒輪機構32包括齒輪Ⅰ54 和齒輪Ⅱ55，齒輪Ⅰ54與旋轉噴頭架31固定連接，齒輪Ⅱ55與減速電機33固定連接。

所述旋轉接頭34包括旋轉部52、固定部53，其中旋轉部52與旋轉噴頭架31固定連接，并通過軟管噴頭架連接口25與軟水管Ⅰ21連通，固定部53與硬水管Ⅱ24上端連通且固定，減速電機33固定在固定部53上。

所述噴頭19上設置有尾部37、噴頭鉸鏈38，噴頭19通過噴頭鉸鏈38與旋轉噴頭架總成18的噴頭鉸接孔36鉸接，連桿26與尾部37上的噴頭尾部鉸接孔39鉸接。

所述平衡裝置16包括平衡桿Ⅰ40、軟水管Ⅱ41、水管接口42、平衡桿Ⅱ43、平衡塊Ⅰ44、阻尼調節旋鈕Ⅰ45、平衡塊Ⅱ46；平衡桿Ⅱ43鉸接在平衡桿Ⅰ40上并與其交叉垂直，水管接口42設置在平衡桿Ⅱ43上，軟水管Ⅱ41一端與水管接口42連通，另一端與硬水管Ⅰ4連通，水管接口42與硬水管Ⅱ下端24連通，平衡塊Ⅰ44鉸接于平衡桿Ⅰ40兩端，平衡塊Ⅱ46鉸接于平衡桿Ⅱ43兩端，阻尼調節旋鈕Ⅰ45安裝在平衡桿Ⅰ40與平衡桿Ⅱ43鉸接處，平衡裝置16通過平衡桿Ⅰ鉸鏈47鉸接在硬水管Ⅰ4上。

所述硬水管Ⅰ4一端設置有與平衡桿Ⅰ鉸鏈47相配合的鉸接部，鉸接部上開有鉸接孔49，平衡桿Ⅰ鉸鏈47設置在鉸接孔49內，阻尼調節旋鈕Ⅱ50安裝硬水管Ⅰ4交接部與平衡桿Ⅰ鉸鏈47連接處，鉸接部上開有通水孔48，軟水管Ⅱ41穿過通水孔48與硬水管Ⅰ4上端連通。

本實用新型還包括無線信號接收控制裝置15，無線信號接收控制裝置15安裝于機架1中部并分別與驅動電機Ⅰ7、驅動電機Ⅱ8、水泵總成2、減速電機33連接，用于接收遙控信號以及通過常規技術控制各個電機的運轉。

本實用新型的工作原理是：

在噴灌過程中，減速電機33旋轉，與之固定相連的齒輪Ⅱ55將動力傳送給與旋轉噴頭架31相連的齒輪Ⅰ上，從而帶動旋轉噴頭架31旋轉，噴頭19與旋轉噴頭架31鉸接故也隨旋轉噴頭架31轉動，連桿26與噴頭19尾部鉸接孔鉸接，連桿26又與凸輪頂桿23鉸接，故連桿26、凸輪頂桿23一起旋轉，凸輪頂桿23另一端設有滾子22，滾子22在運動過程中由于受凸輪17的輪體28輪廓的限制，凸輪頂桿23端部的滾子22會沿著輪體28輪廓線不斷改變運動軌跡，通過與凸輪頂桿23相互鉸接的連桿26將由輪體28輪廓限制所形成的運動形式傳遞到噴頭19從而形成噴頭19一邊旋轉一邊改變與地面的角度的運動形式，從而在噴灌過程中可以不斷自動調節噴頭19的射程以形成方形的噴灌區域，本實用新型選用了射程為十米的噴頭，其尾部37與地面所成角度變化范圍為0°-20°，由于噴頭19在噴水過程中會受到一個噴水引起的反沖力，此反沖力恰好可以使滾子22緊貼在凸輪17的輪體28內壁上，所以不需要再另外施加其他力用于使滾子22時刻緊貼輪體28的內壁。

當噴灌機機身傾斜時，由于重力始終向下，平衡裝置16的平衡塊Ⅰ 44和平衡塊Ⅱ46的重力會使平衡桿Ⅰ40和平衡桿Ⅱ43繼續保持與地面原有的水平狀態，凸輪噴頭5和平衡桿Ⅱ43上的水管接口42固定連通，故凸輪噴頭5和地面的角度也會保持不變，由于在噴灌過程中，噴頭19噴水會產生反沖力，這個力有可能會影響平衡裝置16的工作，故當行駛時阻尼調節旋鈕Ⅰ45和阻尼調節旋鈕Ⅱ50應出于無阻尼狀態，當停車進行噴灌時阻尼調節旋鈕Ⅰ45和阻尼調節旋鈕Ⅱ50加阻尼以使平衡裝置16固定，從而使平衡裝置16工作性能得到改善。

當需要噴灌其他區域時，可能需要控制噴灌機的運動，此時使驅動電機Ⅰ8運行，驅動電機Ⅱ停止運行即可實現轉彎，轉彎完畢后開啟兩臺驅動電機即可使噴灌機直行。

本實用新型的有益效果是：

1、通過凸輪噴頭可以噴出方形灌溉面解決了普通圓形灌溉面有重疊而引起的浪費；

2、通過凸輪噴頭可以避免重復灌溉從而提高了灌溉的均勻度；

3、通過平衡裝置調節避免小車傾斜影響濕潤面形狀；

4、利用履帶車作為載體解決了農田路況復雜不易通過的問題，噴灌機整體結構緊湊，適用于小面積農田的灌溉；

5、與自身攜帶水箱的噴灌機相比通過輸水管路與固定水源連接可以確保水源充足；

6、自帶水泵避免了水流路徑長導致壓力損失，提高了該噴灌機在工作過程中的穩定性；

7、本實用新型操作簡單，無需大量人力。

附圖說明

圖1為本實用新型裝置結構示意圖；

圖2為本實用新型的凸輪噴頭結構示意圖；

圖3為本實用新型的凸輪結構示意圖；

圖4為本實用新型的旋轉噴頭架總成結構示意圖；

圖5為本實用新型的噴頭結構示意圖；

圖6為本實用新型的平衡裝置結構示意圖；

圖7為本實用新型硬水管Ⅰ結構示意圖；

圖8為本實用新型旋轉接頭結構示意圖；

圖9為本實用新型齒輪機構結構示意圖；

圖10為本實用新型硬水管Ⅰ與平衡裝置連接結構示意圖；

圖中：1-機架、2-水泵總成、3-卷盤總成、4-硬水管Ⅰ、5-凸輪噴頭、6-電瓶、7-驅動電機Ⅰ、8-驅動電機Ⅱ、9-變速箱Ⅰ、10-變速箱Ⅱ、11-履帶、12-主動履帶輪、13-從動履帶輪、14-卷盤水管、15-無線信號接收控制裝置、16-平衡裝置、17-凸輪、18-旋轉噴頭架總成、19-噴頭、20-軟管噴頭連接口、21-軟水管Ⅰ、22-滾子、23-凸輪頂桿 、24-硬水管Ⅱ、25-軟管噴頭架連接口、26-連桿、27-鉸鏈、28-輪體、29-凸輪支架、30-凸輪支架連接口、31-旋轉噴頭架、32-齒輪機構、33-減速電機、34-旋轉接頭、35-凸輪頂桿導軌、36-噴頭鉸接孔、37-尾部、38-噴頭鉸鏈、39-噴頭尾部鉸接孔、40-平衡桿Ⅰ、41-軟水管Ⅱ、42-水管接口、43-平衡桿Ⅱ、44-平衡塊Ⅰ、45-阻尼調節旋鈕Ⅰ、46-平衡塊Ⅱ、47-平衡桿Ⅰ鉸鏈、48-通水孔、49-鉸接孔、50-阻尼調節旋鈕Ⅱ、51-加固桿、52-旋轉部、53-固定部、54-齒輪Ⅰ、55-齒輪Ⅱ。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型保護范圍不局限于所述內容。

實施例1：如圖1-10所示，本凸輪式噴灌機包括機架1、水泵總成2、卷盤總成3、硬水管Ⅰ4、凸輪噴頭5、電瓶6、驅動電機Ⅰ7、驅動電機Ⅱ8、變速箱Ⅰ9、變速箱Ⅱ10、履帶11、主動履帶輪12、從動履帶輪13、卷盤水管14、平衡裝置16；所述兩條履帶11通過主動履帶輪12、從動履帶輪13分別安裝于機架1兩側，機架1兩側的主動履帶輪12分別與位于機架1前端的變速箱Ⅰ9、變速箱Ⅱ10相連，驅動電機Ⅰ7和驅動電機Ⅱ8設置在變速箱Ⅰ9、變速箱Ⅱ10上方并與變速箱Ⅰ9、變速箱Ⅱ10連接，水泵總成2安裝在機架1后端，電瓶6安裝在機架1上并位于驅動電機Ⅰ7和驅動電機Ⅱ8后側，電瓶6分別與水泵總成2、凸輪噴頭5、驅動電機Ⅰ 7、驅動電機Ⅱ8連接，卷盤總成3安裝于機架1后側，卷盤水管14纏繞在卷盤總成3上且一端與水泵總成2連通，另一端與水源連通，硬水管Ⅰ4一端通過加固桿51安裝在機架1上并與水泵總成2連通，凸輪噴頭5固定在平衡裝置16上端并與其連通，平衡裝置16鉸接在硬水管Ⅰ4的另一端；

其中所述凸輪噴頭5包括凸輪17、旋轉噴頭架總成18、噴頭19、軟管噴頭連接口20、軟水管Ⅰ21、滾子22、凸輪頂桿23、硬水管Ⅱ24、軟管噴頭架連接口25、連桿26、鉸鏈27；凸輪17固定在硬水管Ⅱ24上，滾子22鉸接在凸輪頂桿23一端，滾子22緊貼凸輪17內側壁并沿內側壁運動，凸輪頂桿23另一端與連桿26鉸接，連桿26通過鉸鏈27與噴頭19鉸接，軟水管Ⅰ21通過軟管噴頭架連接口25與旋轉噴頭架總成18連接，并通過旋轉噴頭架總成18與硬水管Ⅱ24上端連通，旋轉噴頭架總成18上端與噴頭19連接，噴頭19通過軟管噴頭連接口20與軟水管Ⅰ21連通，硬水管Ⅱ24設置在平衡裝置16上并與其連通。

所述凸輪17包括輪體28、凸輪支架29、凸輪支架連接口30，輪體28通過凸輪支架29與凸輪支架連接口30固定連接，滾子22緊貼輪體28內側壁并沿輪體28內側壁滾動，凸輪支架連接口30與硬水管Ⅱ24固定連接；輪體內部輪廓形狀應為四段全等的相切弧線組成，滾子22沿輪體運動可以帶動連桿26的上下位移，并實現噴頭尾部37與地面水平面所成角度的變化范圍在0-20°間。

所述旋轉噴頭架總成18包括旋轉噴頭架31、齒輪機構32、減速電機33、旋轉接頭34；減速電機33固定在旋轉接頭34上并通過齒輪機構32與旋轉噴頭架31連接，旋轉接頭34上端通過軟管噴頭架連接口25與軟水管Ⅰ21連接，其下端與硬水管Ⅱ24連通，旋轉噴頭架31上設有凸輪頂桿導軌35、噴頭鉸接孔36，凸輪頂桿23穿過凸輪頂桿導軌35，噴頭19與噴頭鉸接孔36鉸接。

所述齒輪機構32包括齒輪Ⅰ54 和齒輪Ⅱ55，齒輪Ⅰ54與旋轉噴頭架31固定連接，齒輪Ⅱ55與減速電機33固定連接。

所述旋轉接頭34包括旋轉部52、固定部53，其中旋轉部52與旋轉噴頭架31固定連接，并通過軟管噴頭架連接口25與軟水管Ⅰ21連通，固定部53與硬水管Ⅱ24上端連通且固定，減速電機33固定在固定部53上。

所述噴頭19上設置有尾部37、噴頭鉸鏈38，噴頭19通過噴頭鉸鏈38與旋轉噴頭架總成18的噴頭鉸接孔36鉸接，連桿26與尾部37上的噴頭尾部鉸接孔39鉸接。

所述平衡裝置16包括平衡桿Ⅰ40、軟水管Ⅱ41、水管接口42、平衡桿Ⅱ43、平衡塊Ⅰ44、阻尼調節旋鈕Ⅰ45、平衡塊Ⅱ46；平衡桿Ⅱ43鉸接在平衡桿Ⅰ40上并與其交叉垂直，水管接口42設置在平衡桿Ⅱ43上，軟水管Ⅱ41一端與水管接口42連通，另一端與硬水管Ⅰ4連通，水管接口42與硬水管Ⅱ下端24連通，平衡塊Ⅰ44鉸接于平衡桿Ⅰ40兩端，平衡塊Ⅱ46鉸接于平衡桿Ⅱ43兩端，阻尼調節旋鈕Ⅰ45安裝在平衡桿Ⅰ40與平衡桿Ⅱ43鉸接處，平衡裝置16通過平衡桿Ⅰ鉸鏈47鉸接在硬水管Ⅰ4上。

所述硬水管Ⅰ4一端設置有與平衡桿Ⅰ鉸鏈47相配合的鉸接部，鉸接部上開有鉸接孔49，平衡桿Ⅰ鉸鏈47設置在鉸接孔49內，阻尼調節旋鈕Ⅱ50安裝硬水管Ⅰ4交接部與平衡桿Ⅰ鉸鏈47連接處，鉸接部上開有通水孔48，軟水管Ⅱ41穿過通水孔48與硬水管Ⅰ4上端連通。

實施例2：本實施例裝置結構同實施例1，不同在于裝置還包括常規無線信號接收控制裝置15，無線信號接收控制裝置15安裝于機架1中部并分別與驅動電機Ⅰ7、驅動電機Ⅱ8、水泵總成2、減速電機33連接，用于接收遙控信號以及通過常規技術控制各個電機的運轉。

現有技術中噴灌區域為圓形的普通噴頭在噴灌方形耕地時大多數會有死角，浪費部分和重疊部分更是無法避免，利用噴灌面為方形的凸輪式噴灌機灌溉方形耕地時不會出現重疊和死角，有利于節水和提高灌溉均勻度。