CN116569905B - 航空施药雾化器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农用机械技术领域，提供一种航空施药雾化器及其控制方法，上述航空施药雾化器包括：转笼雾化器、偏摆机械臂、传动组件以及驱动组件。转笼雾化器通过第一转接件与偏摆机械臂相接，偏摆机械臂与传动组件相接，驱动组件驱动传动组件带动偏摆机械臂调整角度，转笼雾化器的角度随着偏摆机械臂角度的改变而改变，无刷电机用于调整转笼雾化器的转速。在航空施药过程中，能够调节转笼雾化器的角度和转速，并且转笼雾化器设置有一级雾化阀芯和二级雾化转笼，采用双重雾化的方式，使得雾滴粒径更加均匀，再加上对转笼雾化器角度和转速的调整，使桨叶产生的风场与环境风场相抵消，减少了雾滴漂移的情况，提高了航空施药的效率。

Description

航空施药雾化器及其控制方法

技术领域

本发明涉及农用机械技术领域，尤其涉及一种航空施药雾化器及其控制方法。

背景技术

在病虫害防治过程中，传统施药机械存在作业效率低、环境污染严重，且易导致操作者中毒等问题。而农用飞机航空施药具有飞行速度快、环境适应性强、喷洒效率高，应对突发灾害能力强且不受作物长势限制等优点，弥补了传统施药机械及人工作业的不足，在农业植保领域受到了高度重视。

航空施药作业时，农药雾滴在环境气流、温湿度的影响下会产生飘移，造成对非靶标区域的影响，引发次生灾害。为提高农药利用率、提高作业效果、减少农药飘移，因此特定作业环境的航空施药都有其最优的喷施粒径。

雾化器作为航空喷施系统中的关键部件，现有的航空施药雾化器主要有液力雾化喷嘴、静电喷嘴和离心雾化喷嘴三大类。液力雾化喷头利用喷嘴内外压力差的作用，将液体喷射到空气中，形成液膜，液膜与空气撞击形成雾滴。液力雾化喷头对雾滴尺寸的控制性较差，喷头环境适应性较差、易堵塞。静电喷嘴中药液在喷头内被充上电荷以形成群体荷电雾滴，喷射到空气后的雾滴在电场力和其他外力共同作用下做定向运动，以实现高沉积率、低飘移和保护环境的作业目标。静电喷嘴的雾化机理较复杂，不利于实现雾滴粒径变量可控。离心式雾化喷嘴是通过借助离心转盘或离心转笼实现对药液的雾化，雾化雾滴粒径的可控性较大，雾化雾滴一致性较好，较适用于航空施药。

但是，目前的离心雾化喷嘴存在雾滴飘移、耗能较大等缺陷，难以适应农业航空精准施药的要求。

发明内容

本发明提供一种航空施药雾化器及其控制方法，用以解决现有技术中航空施药雾化器易导致雾滴漂移的问题。

第一方面，本发明提供一种航空施药雾化器，包括：转笼雾化器、偏摆机械臂、传动组件以及驱动组件；

所述转笼雾化器包括一级雾化阀芯、二级雾化转笼、无刷电机、第一转接件以及桨叶，所述一级雾化阀芯设于所述二级雾化转笼内，所述桨叶包括叶片安装座以及多个叶片，所述叶片安装座包括液体管路、设于所述液体管路外周的侧壁以及连接所述液体管路和所述侧壁的底壁，所述第一转接件活动盖设于所述侧壁处，所述第一转接件与所述底壁相对，所述第一转接件设有与所述液体管路连通的进液口，所述无刷电机套设于所述液体管路，多个所述叶片沿所述侧壁的周向方向设于所述侧壁的外周，所述二级雾化转笼与所述底壁连接；所述第一转接件与所述偏摆机械臂连接，所述偏摆机械臂通过所述传动组件与所述驱动组件连接。

根据本发明提供的一种航空施药雾化器，二级雾化转笼包括转笼本体以及第一连接部，所述第一连接部盖设于所述转笼本体的开口处，所述第一连接部设有第一过孔；

所述一级雾化阀芯包括阀芯本体以及第二连接部，所述第二连接部盖设于所述阀芯本体的开口处，所述第二连接部设有第二过孔，所述第一连接部具有相背的第一侧和第二侧，所述第二连接部设于所述第一侧，所述底壁设于所述第二侧，所述第一过孔、所述第二过孔、所述液体管路以及所述进液口依次连通。

根据本发明提供的一种航空施药雾化器，所述底壁在所述第一连接部上的投影面积小于所述第一连接部的面积。

根据本发明提供的一种航空施药雾化器，所述偏摆机械臂包括依次设置的多对球形齿轮组件。

根据本发明提供的一种航空施药雾化器，在所述偏摆机械臂包括三对球形齿轮组件的情形下，所述偏摆机械臂还包括一级保持架、二级保持架、三级保持架以及底罩；

所述一级保持架和所述底罩连接，所述底罩与第一对球形齿轮组件中的凸球齿轮连接，所述一级保持架与第二对球形齿轮组件中的凹球齿轮连接，所述二级保持架分别与第一对球形齿轮组件中的凹球齿轮以及第三对球形齿轮组件中的凹球齿轮连接，所述三级保持架分别与第三对球形齿轮组件中的凸球齿轮以及第二对球形齿轮组件中的凹球齿轮连接。

根据本发明提供的一种航空施药雾化器，所述第一转接件包括盖体、至所述盖体的周侧延伸的第一竖直部、至所述第一竖直部弯折的倾斜部以及自所述倾斜部延伸的第二竖直部，所述盖体活动盖设于所述侧壁处，所述盖体设有所述进液口，所述第二竖直部与第三对球形齿轮组件中的凸球齿轮连接。

根据本发明提供的一种航空施药雾化器，所述偏摆机械臂还包括第二转接件，第二转接件包括第一套筒以及设于第一套筒一侧的第一底板，所述第一套筒套设于所述第三对球形齿轮组件中的凸球齿轮，所述第二竖直部与第一底板连接。

根据本发明提供的一种航空施药雾化器，所述驱动组件包括驱动电机以及驱动电机安装座，所述传动组件包括涡轮、第一蜗杆、第二蜗杆以及第三转接件；

所述驱动电机设于所述驱动电机安装座，所述涡轮设于所述驱动电机的输出轴，所述第一蜗杆和所述第二蜗杆与所述涡轮啮合相接，所述第一蜗杆穿设于所述驱动电机安装座与所述底罩的外周活动连接，所述第二蜗杆穿设于所述驱动电机安装座与所述底罩的外周活动连接，所述第一蜗杆和所述第二蜗杆平行设置，所述第三转接件的一端与第一对球形齿轮组件中的凸球齿轮活动连接，所述第三转接件的另一端与所述驱动电机安装座活动连接。

根据本发明提供的一种航空施药雾化器，所述驱动组件还包括第二套筒以及第二底板，所述第二套筒通过所述第二底板设于所述驱动电机安装座的外周，所述第一蜗杆和所述第二蜗杆均依次穿设于所述驱动电机安装座和所述第二底板，所述第三转接件的另一端与所述第二套筒活动连接。

第二方面，本发明还提供一种航空施药雾化器的控制方法，包括：获取环境风速和风向；

在环境风速大于预设风速的情形下，通过偏摆机械臂调整转笼雾化器的朝向，以使每个叶片与风向相垂直；

在环境风速小于预设风速的情形下，通过偏摆机械臂调整转笼雾化器的朝向，以使每个叶片与风向相平行，并增大无刷电机的转速。

本发明提供的航空施药雾化器及其控制方法，转笼雾化器通过第一转接件与偏摆机械臂相接，偏摆机械臂与传动组件相接，驱动组件驱动传动组件带动偏摆机械臂调整角度，转笼雾化器的角度随着偏摆机械臂角度的改变而改变，无刷电机可以调整转笼雾化器的转速。在航空施药过程中，可以根据当时的施药环境来调节转笼雾化器的角度和转速，并且转笼雾化器设置有一级雾化阀芯和二级雾化转笼，采用双重雾化的方式，使得雾滴粒径更加均匀，再加上对转笼雾化器角度和转速的调整，使桨叶产生的风场与环境风场相抵消，减少了雾滴漂移的情况，提高了航空施药的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的航空施药雾化器的结构示意图；

图2是本发明提供的转笼雾化器的剖面示意图；

图3是本发明提供的转笼雾化器的爆炸示意图；

图4是本发明提供的偏摆机械臂的剖面示意图；

图5是本发明提供的偏摆机械臂的局部结构示意图；

图6是本发明提供的凸球齿轮的结构示意图；

图7是本发明提供的凹球齿轮的结构示意图；

图8是本发明提供的三级保持架的结构示意图；

图9是本发明提供的传动组件的局部结构示意图；

图10是本发明提供的第一蜗杆的结构示意图；

图11是本发明提供的第三转接件的结构示意图；

图12是本发明提供的驱动电机安装座的结构示意图；

图13是本发明提供的航空施药雾化器的控制方法的流程图。

附图标记：

100、转笼雾化器；110、一级雾化阀芯；111、阀芯本体；112、第二连接部；1121、第二过孔；120、二级雾化转笼；121、转笼本体；122、第一连接部；1221、第一过孔；130、无刷电机；140、第一转接件；141、进液口；142、盖体；143、第一竖直部；144、倾斜部；145、第二竖直部；150、桨叶；151、叶片安装座；1511、液体管路；152、叶片；160、蓄电池；

200、偏摆机械臂；210、球形齿轮组件；211、凸球齿轮；2111、第一凸球齿轮；2112、第二凸球齿轮；212、凹球齿轮；2121、第一凹球齿轮；2122、第二凹球齿轮；2123、第三凹球齿轮；2124、第四凹球齿轮；220、一级保持架；230、二级保持架；240、三级保持架；250、底罩；251、第一活动连接件；252、第二活动连接件；260、第二转接件；261、第一套筒；262、第一底板；

300、传动组件；310、涡轮；320、第一蜗杆；330、第二蜗杆；340、第三转接件；

400、驱动组件；410、驱动电机；420、驱动电机安装座；430、第二套筒；440、第二底板；

500、传感器组件；510、转速传感器；520、流量传感器；530、风速风向传感器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2和图3所示，本发明实施例的航空施药雾化器，包括：转笼雾化器100、偏摆机械臂200、传动组件300以及驱动组件400。

其中，转笼雾化器100包括一级雾化阀芯110、二级雾化转笼120、无刷电机130、第一转接件140以及桨叶150。一级雾化阀芯110设于二级雾化转笼120内，桨叶150包括叶片安装座151以及多个叶片152，叶片安装座151包括液体管路1511、设于液体管路1511外周的侧壁以及连接液体管路1511和侧壁的底壁，第一转接件140活动盖设于侧壁处，第一转接件140与底壁相对，第一转接件140设有与液体管路1511连通的进液口141，无刷电机130套设于液体管路1511，多个叶片152沿侧壁的周向方向设于侧壁的外周，二级雾化转笼120与底壁连接；第一转接件140与偏摆机械臂200连接，偏摆机械臂200通过传动组件300与驱动组件400连接。

药液由进液口141进入液体管路1511，再由液体管路1511进入一级雾化阀芯110，经过一级雾化阀芯110的雾化之后再进入二级雾化转笼120进行二次雾化。

需要说明的是，航空施药雾化器能够应用于飞机上，例如，无人机，此时，驱动组件400设于无人机的腹部，设于无人机的药箱的出药口与进液口141连通。

第一转接件140盖设于桨叶150的侧壁，且第一转接件140与桨叶150的侧壁转动连接，换言之，桨叶150的侧壁能够相对第一转接件140发生转动。另外，无刷电机130包括固定部和旋转部，旋转部套设于固定部，固定部连接于第一转接件140的内表面，旋转部连接于桨叶150的侧壁的内表面。

为了调整转笼雾化器100的朝向，第一转接件140还与偏摆机械臂200相接，在驱动组件400的驱动下，偏摆机械臂200的角度发生改变，此时转笼雾化器100的朝向也能够随之发生相应的改变。

此外，航空施药雾化器还设置有蓄电池160，当航空施药雾化器受到环境风速影响时，蓄电池160可以为无刷电机130供电，无刷电机130带动转笼雾化器100转动，从而调节转笼雾化器100的转动速度。

初始状态下，一级雾化阀芯110以及二级雾化转笼120的轴线方向均垂直于叶片152，偏摆机械臂200为直线姿态，换言之，偏摆机械臂200也垂直于叶片152，飞线方向垂直于叶片152；偏转状态下，偏摆机械臂200可以呈直角姿态，此时飞线方向与叶片152相平行。

在本发明实施例中，转笼雾化器100通过第一转接件140与偏摆机械臂200相接，偏摆机械臂200与传动组件300相接，驱动组件400通过传动组件300带动偏摆机械臂200调整角度，转笼雾化器100的偏转角度随着偏摆机械臂200偏转角度的改变而改变，无刷电机130可以调整转笼雾化器100的转速。在航空施药过程中，可以根据当时的施药环境来调节转笼雾化器100的角度和转速，并且转笼雾化器100设置有一级雾化阀芯110和二级雾化转笼120，采用双重雾化的方式，使得雾滴粒径更加均匀，再加上对转笼雾化器100角度和转速的调整，使桨叶150产生的风场与环境风场相抵消，减少了雾滴漂移的情况，提高了航空施药的效率。

在可选的实施例中，如图2和图3所示，二级雾化转笼120包括转笼本体121以及第一连接部122，第一连接部122盖设于转笼本体121的开口处，第一连接部122设有第一过孔1221。

一级雾化阀芯110包括阀芯本体111以及第二连接部112，第二连接部112盖设于阀芯本体111的开口处，第二连接部112设有第二过孔1121，阀芯本体111设于转笼本体121内，第一连接部122具有相背的第一侧和第二侧，第二连接部112设于第一侧，底壁设于第二侧，第一过孔1221、第二过孔1121、液体管路1511以及进液口141依次连通。

具体而言，转笼本体121的外周设置有若干均匀大小的孔，为了得到合适的雾滴粒径，可以根据航空施药的情况更换不同孔径的二级雾化转笼120。第一过孔1221设置于第一连接部122的中心。一级雾化阀芯110的阀芯本体111的外周也设置有若干均匀大小的孔，第二过孔1121设置于第二连接部112的中心。

第一过孔1221、第二过孔1121、液体管路1511和进液口141依次同轴设置，其孔径大小可以保持一致，如此构成相对密封的环境，可以避免药液从进液口141流入到转笼本体121时，出现漏液的情况。

在本发明实施例中，药液从进液口141进入液体管路1511，再依次流经第一过孔1221和第二过孔1121，进入阀芯本体111并对药液进行第一步雾化，药液经第一步雾化后通过阀芯本体111外周的孔进入转笼本体121，转笼本体121对药液进行第二步雾化，经二次雾化后的药液从转笼本体121外周的孔喷洒至植被，由此得到的雾滴粒径更加均匀的，能够提升施药效果。

在可选的实施例中，如图2和图3所示，底壁在第一连接部122上的投影面积小于第一连接部122的面积。

其中，由于转笼雾化器100的雾化效果受桨叶150产生的气流影响，可以通过第一连接部122形成小翼的方式来降低雾滴离开转笼雾化器100的阻力，提升雾化效果。

其中，小翼的凸起高度h与转笼雾化器100所适用的飞机飞行速度v有关，飞机飞行速度v越大，小翼的凸起高度h就越大；飞机飞行速度v越小，小翼的凸起高度h就越小。

示例性地，第一连接部122的面积为a，第一连接部122上的投影面积为b，两者的面积差为c。当飞机的飞行速度v越大时，c越大；当飞机的飞行速度v越小时，c越小。

在可选的实施例中，如图4和图5所示，偏摆机械臂200包括依次设置的多对球形齿轮组件210。

在实际的使用过程中，使用者可以根据实际情况调整球形齿轮组件210的对数。

可以理解的是，偏摆机械臂200可以采用渐开线球齿轮形成，渐开线齿轮的传动精度高、适用范围宽、可以实现平行轴、相交轴、交错轴等空间任意两轴间的传动，而球齿轮可以实现空间任意方向的偏摆，若采用多对球齿轮啮合则可以实现较大及可控的偏摆角度，由其组成的齿轮传动副可以实现偏摆机械臂200多方向的角度调整，由此实现转笼雾化器100的角度的调节。

在可选的实施例中，如图4、图5、图6和图7所示，在偏摆机械臂200包括三对球形齿轮组件210的情形下，偏摆机械臂200还包括一级保持架220、二级保持架230、三级保持架240以及底罩250。

一级保持架220和底罩250连接，底罩250与第一对球形齿轮组件210中的凸球齿轮211连接，一级保持架220与第二对球形齿轮组件210中的凹球齿轮212连接，二级保持架230分别与第一对球形齿轮组件210中的凹球齿轮212以及第三对球形齿轮组件210中的凹球齿轮212连接，三级保持架240分别与第三对球形齿轮组件210中的凸球齿轮211以及第二对球形齿轮组件210中的凹球齿轮212连接。

具体而言，底罩250远离驱动组件400的一端与一级保持架220连接，底罩250靠近驱动组件400的一端与第一凸球齿轮2111连接；一级保持架220的另一端与第二凹球齿轮2122连接；二级保持架230分别与第一凹球齿轮2121以及第四凹球齿轮2124连接；三级保持架240分别与第二凸球齿轮2112以及第三凹球齿轮2123连接。

其中，第一凸球齿轮2111、第一凹球齿轮2121、第二凹球齿轮2122、第三凹球齿轮2123、第四凹球齿轮2124以及第二凸球齿轮2112依次排列。第一凸球齿轮2111与第一凹球齿轮2121抵接，为第一对球形齿轮组件210；第二凹球齿轮2122与第三凹球齿轮2123抵接，为第二对球形齿轮组件210；第四凹球齿轮2124与第二凸球齿轮2112抵接，为第三对球形齿轮组件210。

需要说明的是，每对球形齿轮组件210的转动方向相反。

示例性地，当第一凸球齿轮2111向右偏转时，第一凹球齿轮2121向左偏转；当第二凹球齿轮2122向右偏转时，第三凹球齿轮2123向左偏转；当第四凹球齿轮2124向右偏转时，第二凸球齿轮2112向左偏转。

如图8所示，二级保持架230与三级保持架240都连接有两个球齿轮，所以二级保持架230与三级保持架240的形状大小可以一致。例如，二级保持架230和三级保持架240可以为“H”形；由于一级保持架220只连接一个球齿轮，一级保持架220可以为“凹”字形。

更进一步地，在偏摆机械臂200包括三对球形齿轮组件210的情形下，一级保持架220套设于第二凹球齿轮2122的上下两侧；二级保持架230套设于第一凹球齿轮2121以及第四凹球齿轮2124的左右两侧；三级保持架240套设于第二凸球齿轮2112以及第三凹球齿轮2123的上下两侧。

亦即，相邻的保持架的安装方向相互交错。如此设置使得三对球形齿轮组件210在转动时，一级保持架220、二级保持架230和三级保持架240不会互相干涉，并且能够提高偏摆机械臂200的角度转动的灵活性。

其中，二级保持架230的偏转方向与第一凹球齿轮2121的偏转方向相同，第四凹球齿轮2124的偏转方向相反与第一凹球齿轮2121的偏转方向相反，当第一凹球齿轮2121向右偏转时，一级保持架220也向右偏转，第四凹球齿轮2124向左偏转；三级保持架240的偏转方向与第二凸球齿轮2112的偏转方向相同，第三凹球齿轮2123的偏转方向与第二凸球齿轮2112的偏转方向相反，当第二凸球齿轮2112向右偏转时，三级保持架240也向右偏转，第三凹球齿轮2123向左偏转。

示例性地，底罩250做向右的偏转运动，与底罩250相接的第一凸球齿轮2111也随之做向右的偏转运动，由于第一凸球齿轮2111与第一凹球齿轮2121连接，所以第一凹球齿轮2121会向左偏转，由于第一凹球齿轮2121连接于二级保持架230，所以二级保持架230也随之向左偏转，又因为第四凹球齿轮2124也连接于二级保持架230，所以第四凹球齿轮2124会向右偏转；

因为第四凹球齿轮2124与第二凸球齿轮2112抵接，当第四凹球齿轮2124向右偏转时，第二凸球齿轮2112会向左偏转，由于第二凸球齿轮2112与三级保持架240连接，所以三级保持架240也会向左偏转，因为第三凹球齿轮2123也与三级保持架240连接，所以第三凹球齿轮2123会向右偏转；

因为第二凹球齿轮2122与第三凹球齿轮2123抵接，所以第二凹球齿轮2122会向左偏转；由于第一转接件140通过第二转接件260与偏摆机械臂200的第二凸球齿轮2112相连，所以当第二凸球齿轮2112向左偏转时，第一转接件140也会向左偏转，因此转笼雾化器100也会向左偏转。

底罩250做向左的偏转运动，与底罩250相接的第一凸球齿轮2111也随之做向左的偏转运动，由于第一凸球齿轮2111与第一凹球齿轮2121连接，所以第一凹球齿轮2121会向右偏转，由于第一凹球齿轮2121连接于二级保持架230，所以二级保持架230也随之向右偏转，又因为第四凹球齿轮2124也连接于二级保持架230，所以第四凹球齿轮2124会向左偏转；

因为第四凹球齿轮2124与第二凸球齿轮2112抵接，当第四凹球齿轮2124向左偏转时，第二凸球齿轮2112会向右偏转，由于第二凸球齿轮2112与三级保持架240连接，所以三级保持架240也会向右偏转，因为第三凹球齿轮2123也与三级保持架240连接，所以第三凹球齿轮2123会向左偏转；

因为第二凹球齿轮2122与第三凹球齿轮2123抵接，所以第二凹球齿轮2122会向右偏转；由于第一转接件140通过第二转接件260与偏摆机械臂200的第二凸球齿轮2112相连，所以当第二凸球齿轮2112向右偏转时，第一转接件140也会向右偏转，因此转笼雾化器100也会向右偏转。

简言之，转笼雾化器100的偏转方向与第一凸球齿轮2111的偏转方向相反，与第二凸球齿轮2112的偏转方向相同。

在可选的实施例中，如图1和图3所示，第一转接件140包括盖体142、至盖体142的周侧延伸的第一竖直部143、至第一竖直部143弯折的倾斜部144以及自倾斜部144延伸的第二竖直部145，盖体142活动盖设于侧壁处，盖体142设有进液口141，第二竖直部145与第三对球形齿轮组件210中的凸球齿轮211连接。

具体而言，盖体142盖设于叶片安装座151的侧壁，第二竖直部145与第三对球形齿轮组件210中的第二凸球齿轮2112连接，因此，第二竖直部145的偏转方向，与第二凸球齿轮2112的偏转方向相同。例如，当第二凸球齿轮2112向右偏转时，第二竖直部145也向右偏转，由此带动转笼雾化器100也向右偏转。

此外，由于桨叶150的叶片安装座151的侧壁一般为圆形，为了便于安装，相应的，第一转接件140的盖体142也应设置为圆形，且直径应大于叶片安装座151的侧壁的直径，并且盖体142与叶片安装座151的侧壁部分重合。

可以理解的是，转笼雾化器100通过第一转接件140与偏摆机械臂200连接，能够使得转笼雾化器100和偏摆机械臂200位于高度不同的平面上。

在可选的实施例中，如图3和图4所示，偏摆机械臂200还包括第二转接件260，第二转接件260包括第一套筒261以及设于第一套筒261一侧的第一底板262，第一套筒261套设于第三对球形齿轮组件210中的凸球齿轮211，第二竖直部145与第一底板262连接。

具体而言，第一套筒261套设于第三对球形齿轮组件210中的第二凸球齿轮2112，第二竖直部145通过第一底板262与第二凸球齿轮2112连接。第二凸球齿轮2112偏转时，会带动第二转接件260偏转，而第二转接件260带动第二竖直部145偏转。其中，第二转接件260的偏转方向与第二凸球齿轮2112的偏转方向相同。例如，当第二凸球齿轮2112向右偏转时，第二转接件260也向右偏转。

在可选的实施例中，如图1、图9、图10、图11和图12所示，驱动组件400包括驱动电机410以及驱动电机安装座420，传动组件300包括涡轮310、第一蜗杆320、第二蜗杆330以及第三转接件340。

驱动电机410设于驱动电机安装座420，涡轮310设于驱动电机410的输出轴，第一蜗杆320和第二蜗杆330与涡轮310啮合相接，第一蜗杆320穿设于驱动电机安装座420与底罩250的外周活动连接，第二蜗杆330穿设于驱动电机安装座420与底罩250的外周活动连接，第一蜗杆320和第二蜗杆330平行设置，第三转接件340的一端与第一对球形齿轮组件210中的凸球齿轮211活动连接，第三转接件340的另一端与驱动电机安装座420活动连接。

其中，第一蜗杆320和第二蜗杆330的头数Z1=1，模数m=5，压力角α=20°，分度圆直径d1=22.4mm，第一蜗杆320和第二蜗杆330的齿数Z2=41。

具体而言，驱动电机410设置于驱动电机安装座420的内部，驱动电机安装座420设置有供于第一蜗杆320和第二蜗杆330与底罩250连接的通孔，第一蜗杆320和第二蜗杆330可以在通孔内移动。底罩250的外周设置有第一活动连接件251和第二活动连接件252，第一活动连接件251与第一蜗杆320活动连接，第二活动连接件252与第二蜗杆330活动连接。

如图4所示，第三转接件340的一端与第一对球形齿轮组件210中的第一凸球齿轮2111活动连接，而第一凸球齿轮2111又与底罩250连接，亦即，第一凸球齿轮2111设置于第三转接件340内，第三转接件340设置于底罩250内。因此，当底罩250偏转时，第三转接件340也会发生偏转，由此带动第一凸球齿轮2111也发生偏转。

示例性地，以轴线X为基准，当驱动电机410正转时，涡轮310顺时针转动，第一蜗杆320相对于第一活动连接件251的方向前进，第二蜗杆330相对于第二活动连接件252的方向后退，因此，底罩250向右偏转，并带动第三转接件340向右偏转，所以第一凸球齿轮2111也向右偏转，由于转笼雾化器100的偏转方向与第一凸球齿轮2111的偏转方向相反，所以转笼雾化器100向左偏转；当驱动电机410反转时，涡轮逆时针转动，第一蜗杆320相对于第一活动连接件251的方向后退，第二蜗杆330相对于第二活动连接件252的方向前进，因此，底罩250向左偏转，并带动第三转接件340向左偏转，所以第一凸球齿轮2111也向左偏转，转笼雾化器100向右偏转。

在可选的实施例中，如图3和图9所示，驱动组件400还包括第二套筒430以及第二底板440，第二套筒430通过第二底板440设于驱动电机安装座420的外周，第一蜗杆320和第二蜗杆330均依次穿设于驱动电机安装座420和第二底板440，第三转接件340的另一端与第二套筒430活动连接。

具体而言，第二底板440设置有与驱动电机安装座420相对应的安装孔，供以第一蜗杆320和第二蜗杆330穿设其中。简言之，第一蜗杆320和第二蜗杆330依次通过驱动电机安装座420的通孔和第二底板440的安装孔与底罩250的外周连接。其中，第二底板440和第二套筒430为固定件，因此不会发生偏转。

第三转接件340通过第二套筒430与驱动电机安装座420连接，且第三转接件340活动连接于第二套筒430，例如，第三转接件340与第二套筒430连接的一端设置有螺栓孔，螺栓通过螺栓孔将第二套筒430和第三转接件340连接，第三转接件340可以通过螺栓孔做向左或向右的偏转运动。

由于底罩250和第二套筒430分别与第三转接件340连接，而底罩250在航空施药雾化器的工作过程中会发生偏转，为了保证底罩250有足够的偏转空间，第二套筒430和底罩250应保持一定的间距。

此外，如图13所示，本发明还提供一种航空施药雾化器控制方法，包括：

步骤100，获取环境风速和风向。

步骤201，在环境风速大于预设风速的情形下，通过偏摆机械臂200调整转笼雾化器100的朝向，以使每个叶片152与风向相垂直。

步骤202，在环境风速小于预设风速的情形下，通过偏摆机械臂200调整转笼雾化器100的朝向，以使每个叶片152与风向相平行，并增大无刷电机的转速。

如图2所示，航空施药雾化器还设置有传感器组件500，包括，转速传感器510、流量传感器520和风速风向传感器530。为了便于传感器组件500进行监测，传感器组件500设置于转笼雾化器100上。其中，转速传感器510用于监测转笼雾化器100的实际转速，所将其内置与无刷电机130内，可以采用霍尔传感器；流量传感器520用于监测转笼雾化器100内药液流量Q，可以采用霍尔流量传感器520；风速风向传感器530用于监测环境风速和风向。

此外，航空施药雾化器设置有控制主板，控制主板用于接收传感器组件500监测的数据，并将数据反馈给驱动组件400。控制主板可以采用单片机stm32f103系列。其中，传感器组件500通过串口通讯的方式，将检测的数据传输到控制主板。

施药开始时，控制主板控制转笼雾化器100复位。当传感器组件500获取到转笼雾化器100的实际转速V2、环境风速V1和风向F时，通过控制主板发出指令调整转笼雾化器100的偏角A，保持风向F与转笼雾化器100的叶片152呈垂直状态。当传感器组件500获取到的环境风速V1小于1m/s时，使每个叶片152与风向相平行，并增大无刷电机的转速，以此减少雾滴在空中停留的时间，减少雾滴漂移的现象。

当高度传感器检测到高度发生变化时，控制主板基于当前飞行高度，计算得到转笼雾化器100的方向和转笼雾化器100的转速。也就是说，转笼雾化器100的实际转速和偏角处于动态变化的状态，减少雾滴在空中运动的时间，减少雾滴漂移。

当飞机暂停喷施作业时，转笼雾化器100的桨叶会产生风阻，并带动转笼雾化器100空转。通过控制主板发出暂停作业的指令，转笼雾化器100转向，使得转笼雾化器100的方向与飞行方向垂直，以降低桨叶风阻，从而减少因转笼雾化器100空转导致的转笼雾化器100的关键机械器件劳损。

在本发明实施例中，飞行施药过程中，传感器组件500测出环境风速V1、风向F、转笼雾化器100的实际转速V2、施药流量Q，将数据传到控制主板；控制主板将采集到的数据进行接收、处理、反馈，得到转笼雾化器100需设定转速V3和偏摆机械臂200的偏转角度A，并实时比较转笼雾化器100的实际转速V2与设定转速V3、偏摆机械臂200的偏摆角度A与环境风速V1、风向F，并发出控制信号；驱动组件400接收到控制信号之后、自动调节到相应的工作状态，最终实现对转笼雾化器100的角度和转速的自动调节，由此降低雾滴在空中运动的时间，减少雾滴漂移。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种航空施药雾化器，其特征在于，包括：转笼雾化器、偏摆机械臂、传动组件以及驱动组件；

所述转笼雾化器包括一级雾化阀芯、二级雾化转笼、无刷电机、第一转接件以及桨叶，所述一级雾化阀芯设于所述二级雾化转笼内，所述桨叶包括叶片安装座以及多个叶片，所述叶片安装座包括液体管路、设于所述液体管路外周的侧壁以及连接所述液体管路和所述侧壁的底壁，所述第一转接件活动盖设于所述侧壁处，所述第一转接件与所述底壁相对，所述第一转接件设有与所述液体管路连通的进液口，所述无刷电机套设于所述液体管路，多个所述叶片沿所述侧壁的周向方向设于所述侧壁的外周，所述二级雾化转笼与所述底壁连接；所述第一转接件与所述偏摆机械臂连接，所述偏摆机械臂通过所述传动组件与所述驱动组件连接；

所述二级雾化转笼包括转笼本体以及第一连接部，所述第一连接部盖设于所述转笼本体的开口处，所述第一连接部设有第一过孔；

所述一级雾化阀芯包括阀芯本体以及第二连接部，所述第二连接部盖设于所述阀芯本体的开口处，所述第二连接部设有第二过孔，所述第一连接部具有相背的第一侧和第二侧，所述第二连接部设于所述第一侧，所述底壁设于所述第二侧，所述第一过孔、所述第二过孔、所述液体管路以及所述进液口依次连通；

所述偏摆机械臂包括依次设置的多对球形齿轮组件；

在所述偏摆机械臂包括三对球形齿轮组件的情形下，所述偏摆机械臂还包括一级保持架、二级保持架、三级保持架以及底罩；

所述一级保持架和所述底罩连接，所述底罩与第一对球形齿轮组件中的凸球齿轮连接，所述一级保持架与第二对球形齿轮组件中的凹球齿轮连接，所述二级保持架分别与第一对球形齿轮组件中的凹球齿轮以及第三对球形齿轮组件中的凹球齿轮连接，所述三级保持架分别与第三对球形齿轮组件中的凸球齿轮以及第二对球形齿轮组件中的凹球齿轮连接；

所述驱动组件包括驱动电机以及驱动电机安装座，所述传动组件包括涡轮、第一蜗杆、第二蜗杆以及第三转接件；

所述驱动电机设于所述驱动电机安装座，所述涡轮设于所述驱动电机的输出轴，所述第一蜗杆和所述第二蜗杆与所述涡轮啮合相接，所述第一蜗杆穿设于所述驱动电机安装座与所述底罩的外周活动连接，所述第二蜗杆穿设于所述驱动电机安装座与所述底罩的外周活动连接，所述第一蜗杆和所述第二蜗杆平行设置，所述第三转接件的一端与第一对球形齿轮组件中的凸球齿轮活动连接，所述第三转接件的另一端与所述驱动电机安装座活动连接。

2.根据权利要求1所述的航空施药雾化器，其特征在于，所述底壁在所述第一连接部上的投影面积小于所述第一连接部的面积。

3.根据权利要求1所述的航空施药雾化器，其特征在于，所述第一转接件包括盖体、至所述盖体的周侧延伸的第一竖直部、至所述第一竖直部弯折的倾斜部以及自所述倾斜部延伸的第二竖直部，所述盖体活动盖设于所述侧壁处，所述盖体设有所述进液口，所述第二竖直部与第三对球形齿轮组件中的凸球齿轮连接。

4.根据权利要求3所述的航空施药雾化器，其特征在于，所述偏摆机械臂还包括第二转接件，第二转接件包括第一套筒以及设于第一套筒一侧的第一底板，所述第一套筒套设于所述第三对球形齿轮组件中的凸球齿轮，所述第二竖直部与第一底板连接。

5.根据权利要求1所述的航空施药雾化器，其特征在于，所述驱动组件还包括第二套筒以及第二底板，所述第二套筒通过所述第二底板设于所述驱动电机安装座的外周，所述第一蜗杆和所述第二蜗杆均依次穿设于所述驱动电机安装座和所述第二底板，所述第三转接件的另一端与所述第二套筒活动连接。

6.一种根据权利要求1至5任一项所述的航空施药雾化器的控制方法，其特征在于，包括：

获取环境风速和风向；

在环境风速大于预设风速的情形下，通过偏摆机械臂调整转笼雾化器的朝向，以使每个叶片与风向相垂直；

在环境风速小于预设风速的情形下，通过偏摆机械臂调整转笼雾化器的朝向，以使每个叶片与风向相平行，并增大无刷电机的转速。