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1、 精准耐用的喷灌机控制塔盒设计 0 引 言随着经济社会的发展,我国水资源供需矛盾日益突出,大力推广 节水灌溉技术,加大农业节水力度,可缓解水资源供需矛盾,提高化肥、 土地等利用效益并有利于改善生态环境,是发展现代农业、提高农产 品产量和品质及促进农民持续增收的现实需要1.黑龙江省是我国重要的商品粮基地,是正在建设的国家大粮仓, 但水资源时空分布不均,耕地亩均占有水资源量较少,旱灾频繁发生, 严重影响全省粮食生产.大力发展旱田节水灌溉成为节水增效、保障粮食稳产高产的 重要举措2.实施大型喷灌技术是发展节水灌溉的重要举措,中心支 轴式喷灌机是大型喷灌设备中必不可少的,控制系统是中心支轴喷灌 机的核
2、心部分.先进的控制系统,可保证喷灌设备在不同地块运行稳定、 可靠,针对不同农作物能提高灌溉效率和均匀度,达到高效节水、增产 增收的效果.针对喷灌机控制系统,设计一种精准耐用的控制塔盒应用在喷 灌机上,可提高大型喷灌机的自动化水平,实现精准可靠灌溉,达到高 效节水和作物增产的效果,具有较好的推广前景.1 主要部件及工作原理1. 1 主要工作部件控制塔盒分为中间控制塔盒和末跨控制塔盒,均安装在各自跨 体塔架车的上部.中间控制塔盒主要由同步控制调节装置、运行微动 开关(控制喷灌机顺时针或逆时针运转)、安全微动开关(故障开关)、 交流接触器、接线端子等部件组成,如图 1 所示;末跨控制塔盒主要 由交流
3、接触器、接线端子等部件组成,如图 2 所示.1. 2 工作原理中心支轴式喷灌机顺时针工作时,由电控柜向每一跨的塔盒传 递电信号,控制喷灌机所有跨体同时按顺时针方向转动,此时所有跨体塔盒的运行微动开关均处于长开状态,由于喷灌机里跨行走速度相对 外跨较快,使得前一跨与后一跨的控制杆成一定角度,相应塔盒中的运 转微动开关触点被按下,执行停止命令,则运转微动开关处于长闭状态,对 应走的较快的跨体停止转动,等待其他跨体先行运动;当控制杆回到原 来运行位置,运转微动开关触点弹起,又回到长开状态.依此顺序,喷灌 机每一跨进行启停动作,使得整机成圆形旋转运动.喷灌机逆时针工作时,则末跨电机先运转,其他跨体塔盒
4、的运行 微动开关处于长闭状态,待末跨行走与前一跨成一定角度时,控制触动 运行微动开关,则运行微动开关处于长开状态,则对应的跨体开始转动.依 此顺序,跨与跨之间的控制杆控制运转微动开关向行走电机传递电信 号使喷灌机运转,直到首跨转动,进而整个喷灌机围绕中心点旋转进行 工作.当喷灌机跨体行走不正常,例如出现障碍物、行走地跨坡度较 大、轮胎打滑等现象时,跨与跨连接之间的控制杆触动安全微动开关, 使得所有跨的行走电机停止转动,进而喷灌机停止运转.2 主要工作部件的设计2. 1 塔盒座板设计如图 3 所示,塔盒座板上设计安装有微动开关、交流接触器 等电器元件.选择 2 个微动开关连接中心支轴喷灌机电控系
5、统,作为 喷灌机运转的控制元件.该微动开关行程短,反应灵敏,能精确控制行 走电机的启停.各个电器元件之间通过端子排接线连接,接线选用 4 2. 5 + 6 1. 5 电缆线.喷灌机正常运行时,微动开关控制交流接触器线圈的吸合,进 而控制行走电机运行.设置喷灌机顺时针运转(正转)时,处于线圈吸合 状态,行走电机直接转动;喷灌机逆时针运转(反转)时,线圈不吸合,当 运转微动开关触点被按下,且听到滴答声音时,线圈吸合,行走电机转 动.得出喷灌机运转规则是:顺时针(正转)运行就是逆时针(反转)的停止,顺时针(正转)停止就是逆时针(反转)运行.2. 2 触点板机构触点板机构由触动弹簧、触点板、控制杆连接
6、杆等部分组成. 工作时,由控制杆连接杆拨动触动弹簧,触动弹簧带动触点板旋转成一 定角度,使得触点按下运转微动开关和安全微动开关,进而控制喷灌机 正、反转及故障启停.触点板旋转角度控制在 0 2之间, 由触点板限位板限制住触点板的旋转角度.图 4 中的运转微动开关连接喷灌机电控柜,微动开关的触点 被运转触点按下或抬起,传递电信号给行走电机正转或者反转运行.安 全微动开关是当喷灌机行走不正常的情况下,触点才会按下安全微动 开关触点.这一切运转动作则需要前一跨与后一跨的控制杆进行控制.2. 3 感应板机构图 5 中感应板起到辅助控制连接杆控制喷灌机行走角度的作 用,当控制杆连接杆出现问题时,感应板会
7、带动控制杆进行旋转角度, 进而带动触点板触碰微动开关,使得行走电机运转.设计弹簧控制杆限制住触动弹簧,使得触点板的旋转行程不至 于过大,起到了精确控制运转角度的作用.触点板中心线上靠近触点一侧设计有直径 17. 5 mm 孔,触点 板限位杆穿入孔中;当触点板旋转时,通过限位杆限制住触点板的旋转 角度,使得运转微动开关触点和安全微动开关触点安全被按下,防止触 点板旋转过大,损坏微动开关.3 结论随着喷灌机自动化控制技术的迅速发展,专业控制机构也日益 完善.本控制塔盒是基于 PLC 自动控制理论而设计的,通过传递不同 要求的电信号设置不同的机械装置.塔盒内的微动开关使用寿命可达 一千万次,具有安全自锁机构,确保在断电的情况下才能打开塔盒.塔盒的控制杆结构合理,调直装置简单容易,有益于喷灌机智能 控制系统的开发研究.
