风送式喷雾机风筒结构设计与试验研究

基于棉花喷施落叶剂的需求,针对现有的棉花风送式施药机,设计了一种风送式喷雾机风筒,并利用计算流体动力学(CFD)仿真技术对风送式喷雾机风筒内外流场的三维区域进行了仿真,研究风筒气流场分布。仿真结果表明:风筒4个出风口处的速度分布均匀,整个风筒内流场区域风速变异系数较小。同时,通过试验验证了该仿真模型的可靠性,并将设计的风筒安装在喷雾机上进行实际大田作业,检验风送式喷雾机的雾滴沉积分布情况。试验结果表明:棉花整个冠层的叶片正面雾滴沉积率达到了79.58%,叶片反面雾滴沉积率达到了33.38%,冠层上部、中部、下部叶片正反面雾滴平均沉积率相差均1 0%,整个冠层雾滴沉积分布均匀性较好。     

新型风送式喷雾机风筒设计与研究

为提高矮化密植植物的施药效果,在现有风送式喷杆喷雾机基础上,设计了一种新型风送式喷雾机风筒,并对风筒内外流场进行CFD仿真,监测外流场距离出风口不同距离平面上风速风大小。结果表明:外部气流场风速分布均匀,能量损失少;将设计的风筒安装在喷雾机上进行实际大田作业,检验风送式喷雾机的雾滴沉积分布情况,验证仿真结果的准确性。雾量沉积分布试验结果表明:棉花冠层内部叶片正面雾滴平均覆盖率达到88.30%,叶片反面达到42.83%,上、中、下部冠层叶片正面雾滴平均覆盖率最大相差7.25%,叶片反面最大相差9.75%,整个冠层雾量沉积分布均匀性较好,冠内组合风送施药效果明显提高。     

棉花分行冠内冠上组合风送式喷杆喷雾机设计与试验

为提高矮化密植棉花的机械化施药效果,将分行冠内施药与风送式施药技术相结合,设计了棉花分行冠内冠上组合风送式喷杆喷雾机。分行器在棉花冠层内部撑开雾滴扩散空间,并通过冠内和冠上的组合式气流扰动和输送,进一步提高雾滴的扩散范围和沉积分布均匀性。介绍了喷雾机总体结构以及分行器的设计,详细阐述了风送系统和导风筒出风口的设计方法,并进行了风场测试和雾量沉积分布试验。风场测试结果表明,棉花行冠层区域气流场风速较大、横向分布较均匀。雾量沉积分布试验结果表明,棉花冠层内部叶片正面雾滴平均覆盖率达到65.30%,叶片反面达到39.83%,上、中、下部冠层叶片正面雾滴平均覆盖率最大相差10.25%,叶片反面最大相差11.75%,整个冠层雾量沉积分布均匀性较好,冠内组合风送施药效果明显提高。     

不同施药机具在玉米田间的雾滴沉积分布试验

针对我国玉米等高秆作物生长中后期的机械化植保难题,进行了3WX-1000G喷杆喷雾机、3WX-2 0 0 0 G喷杆喷雾机、STORM1 5 0 0风送远程喷雾机等3种大型自走式施药机具的玉米田间喷雾试验,比较分析了不同施药技术与机具对雾滴沉积分布规律的影响,为筛选技术水平先进,并与玉米病虫害防治要求相适应的施药技术与植保机具的技术提升提供依据。试验结果表明:风幕辅助气流能有效提高雾滴在玉米冠层内的沉积量和覆盖率,在冠层中部和下部的平均沉积量比无风幕时提高了36.4%和17%;冠层各部分的覆盖率均比无风幕时有所提高,冠层下部增长率最高,达到28%;风幕辅助气流还能有效改善雾滴在玉米植株上的分布均匀性;风送式远程喷雾机的风力辅助作用有助于将雾滴向远程输送,大大提高了喷幅及作业效率,但大量雾滴集中于喷幅的前段区间,使其在整个喷幅范围内的雾量分布均匀性远差于喷杆喷雾机,最大变异系数超过1。     

喷筒结构对风送式喷雾机射流动力的影响

风送式喷雾机借助风机产生的高速气流在喷口处雾化药液,并将细小的雾滴输送到目标的各个部位,射流动力方程是用来衡量驱动喷雾机的性能标准。通过对风送喷雾机喷筒内的气流速度、射流动量、射流动力等的分析,得出当风送喷雾机鼓入喷筒空气动力相同、气流速度相同时,喷筒结构的包络角和喷筒直径对出口气流速度耦合影响:喷筒出口流速越高,射流动力越大;并通过试验得到了验证,从而为设计合适的喷筒结构和提高喷雾机性能参数提供依据。     

高地隙隧道式循环喷雾机设计与试验

为实现烟草、葡萄等作物的高效施药,本文设计了一种高地隙隧道式循环喷雾机,各控制系统模块均通过485总线连接到嵌入式工控机,通过工控机对数据采集和执行机构进行统一控制。进行了雾滴沉积试验和药液循环回收试验,试验测得在"П"式作业形态下改变喷头安装角度会影响雾滴在冠层内的沉积分布。喷头安装偏角15°时,叶片正面的雾滴沉积均匀性最好,沉积均匀性变异系数为19.22%。喷头安装偏角30°时,叶片反面的雾滴沉积均匀性最好,沉积均匀性变异系数值为25.50%。随着喷头安装偏角的增加,外冠层叶片反面的雾滴沉积量逐渐增大,而内冠层叶片反面的沉积量在喷头安装偏角为30°时达到最大值2.93μg/mL。不同喷头安装偏角下,上冠层叶片正面的雾滴沉积量明显高于中冠层和下冠层叶片正面的雾滴沉积量,上冠层叶片反面的雾滴沉积量略高于中冠层和下冠层叶片反面的雾滴沉积量。在"П"式形态循环喷雾作业下,测定喷雾机的药液回收率为7.33%左右。试验结果表明:喷雾机具有较好的药液喷雾沉积和回收性能,在喷头安装偏角为15°和30°时喷雾机有更好的雾滴沉积均匀性和更高叶片反面雾滴沉积量。     

超高地隙风幕式喷杆喷雾机施药性能试验

对超高地隙自走式喷杆喷雾机风幕系统进行田间试验,研究了喷雾压力、喷雾机作业速度、风幕出口风速及植物冠层特性对雾滴沉积量、沉积量均匀程度以及飘移率的影响。研究结果表明,风幕出口风速是雾滴沉积量、沉积均匀程度和飘移率的决定因素,风幕出口风速与雾滴穿透性能呈正相关关系,风幕系统能够有效地减少雾滴的飘移;植物冠层的特性对雾滴穿透性能有较显著影响;相同作业速度时,增大喷雾压力可使雾滴单位面积沉积量增加,提高喷雾沉积效果,但对穿透性能影响不大;喷雾机作业速度对雾滴沉积量也有一定的影响,但影响较小。     

多风筒风送喷雾系统的设计与试验

为改善环形风送喷雾系统的对靶仿形喷雾效果,设计了一种多风筒风送喷雾系统,并试验研究了风场分布特性和喷雾作业性能。结果表明:风筒轴线上的风速值随风送距离的增加呈幂函数衰减,射流边界曲线先线性扩展,达到最大喷幅后开始无规律地衰减和收缩。当风筒间距为41cm和33cm时,垂直截面的风场存在3个高峰区;当间距缩小为25cm,可形成风速值均匀稳定的风幕。冠层不同高度处的叶片正、反面的雾滴平均覆盖率(正面53.25%～57.21%,反面17.72%～20.72%)基本一致,雾滴沉积密度最小值为66.6个/cm~2,满足病虫害防治要求。研究结论可为多风筒风送喷雾机的设计与优化提供参考。     

气流雾滴胁迫和冠层孔隙变化对沉积性能影响解耦研究

气流辅助喷雾中气流导致的冠层孔隙变化和对雾滴胁迫作用的影响是耦合的,两者最终影响雾滴沉积性能,明晰两者的耦合比例对沉积性能的影响,可为风送参数优化和喷雾模式改进提供指导。本文以盛花期棉花为研究对象,通过设计解耦试验方案,分析气流辅助施药过程中气流雾滴胁迫和冠层孔隙变化对雾滴沉积行为的不同影响。首先,借助高速相机标定棉花枝叶风载下的变形量,得到气流速度、叶面积、变形量三者间的拟合关系,通过仿真叶片风载变形试验得出,仿真叶片与真实叶片的风载变形相对误差在17%之内,从而确定了仿真枝叶模型应用于风送喷雾试验的可行性;然后,基于棉花生长发育的枝叶构型3/8规律,搭建冠层孔隙可风载变形的方案1棉花模型,测量方案1棉花冠层内气流场数据,计算风载后枝叶变形量,并使用物理手段固定枝叶变形量,形成风载变形后冠层孔隙固定的方案2棉花模型,将自然状态下棉花枝叶固定,保持风载下冠层孔隙不变作为方案3棉花模型;最后,针对3种试验方案的棉花模型,通过改变辅助气流风速进行了风送沉积试验。结果表明：相较于冠层孔隙变化,气流对雾滴的胁迫作用更有利于雾滴在冠层内的沉积行为,两者对于雾滴沉积量的提升比例分别为39.81%和10.52%;相比于气流对雾滴的胁迫作用,冠层孔隙增大形成的雾滴运移通道更有利于雾滴在冠层内的均匀分布,两者对沉积均匀性的提升比例分别为42.71%和1.10%。本研究可为基于不同作物冠层孔隙变化特性的新型喷雾模式设计提供参考。     

塔型风送式喷雾机导流结构参数优化

针对风送式喷雾机气流腔室顶部气流较弱、风机吹出的高速气流无法被均匀的导向至各出风口的问题,应用STAR-CCM+流体仿真软件、采用正交试验法对风送式喷雾机的导流结构、入口风速等参数进行优化。利用STAR-CCM+软件对不同导流结构参数的喷雾机内部流场进行仿真分析,通过监测喷雾机出风口处的风速值,判断导流结构安装的合理性。通过调整导流结构的布置,改善喷雾机内部气流的导向过程,使得风机产生的高速气流可以被最大化的均匀导向至喷雾机各出风口处,调整气流在喷雾机顶部出风口处的分布效果。结果表明:当喷雾机入口风速为16 m/s,风机安装位置即风机圆心距地面450 mm,导流板5的安装角度为50°,内隔板安装夹角为20°时,各出风口监测点处的平均速度为22.57 m/s,塔型喷雾机各出风口速度均能满足作业需求且分布均匀,实现了果树不同高度冠层均匀着药的目的。     

超高地隙喷杆喷雾机风幕式防飘移技术研究

结合超高地隙喷雾机实际结构,应用ANSYS Fluent软件,采用标准k-ε湍流模型、离散相模型与Couple算法,建立了超高地隙喷杆喷雾机风幕式气流辅助施药技术雾滴沉积飘移分布模型,对飘移率与各影响因素之间的关系进行了仿真研究,确定了不同风机转速下雾滴飘移率与其各影响因素之间的函数关系,并对模拟研究结果的准确性进行了试验验证.研究结果表明,所建模拟模型能够比较准确地反映风幕系统各作业参数对雾滴飘移率的影响规律,其中辅助气流喷射角度、喷头水平安装位置、自然风风速、风机转速,以及辅助气流喷射角度和自然风风速、辅助气流喷射角度和风机转速、喷头水平安装位置和自然风风速、自然风风速和风机转速的交互作用都对飘移率有显著的影响.     

风送式喷雾机变速喷雾雾滴沉积试验

首次提出一种新的变量喷雾的方法—采用控制风机转速以改变风送式喷雾机喷雾雾滴在果树冠层中的沉积量,并进行了喷雾试验。用示踪剂Rhodamine-B与水混合成0.05%浓度的溶液代替农药进行喷雾试验,改变风机的转速在水蒲桃树上进行变速喷雾,采样区域分别为上部(距离地面(4.00±0.2)m)、中部(距离地面(3.05±0.2)m)、下部(距离地面(2.15±0.2)m),各区域又分别在外层及内层采样。借助于荧光分光光度计测定雾滴在蒲桃树上某一区域的沉积量。结果表明:风机转速在1316～1400r/min范围内变化时,雾滴在蒲桃树上的总沉积量与风机转速成正比;风机转速的改变与喷雾雾滴在蒲桃树上不同层间及冠层内外上的沉积变化不显著。     

电动履带式立式喷杆喷雾机设计与试验

针对我国设施作物生长中后期的植保机械化难题,采用远程遥控技术与液力雾化技术设计一款适用于设施温室大棚行间行走并进行施药作业的电动履带式立式喷杆喷雾机。该机具主要由底盘、行走系统、喷杆高度调节系统、喷杆平衡系统、喷杆安装座、喷雾系统、电动控制系统和遥控系统等组成,其中控制系统可通过遥控手柄对机具前进方向、喷雾系统调整与作业进行遥控控制。开展实验室与田间喷雾试验,对样机进行性能测试。试验结果表明:喷雾机各喷头流量误差率低于10%、不同喷雾高度之间雾滴粒径变异系数低于15%,喷雾性能良好;雾滴粒径符合最佳生物粒径理论对雾滴粒径的要求。同时由田间试验结果可知,不同冠层沉积量分布与雾滴密度分布较好,沉积量均大于0.3μg/cm~2,雾滴密度均大于25个/cm~2,作物叶片正面的沉积分布与雾滴密度分布均匀性优于叶片背面。电动履带式立式喷杆喷雾机性能良好,可满足设施温室吊蔓甜瓜的行间施药作业,达到农机与农艺结合的目标。     

风幕式喷杆喷雾机性能试验

北京市农机试验鉴定推广站引进了巴西JACTO公司生产的FALCONVORTEXHORTI风幕式喷杆喷雾机,并对该机进行了性能试验。一、巴西风幕式喷杆喷雾机的技术优点一是采用风幕式防飘技术,可减少飘移损失50%以上。在喷雾机上加设风机与风囊,作业时风囊出口形成的风幕阻止了雾滴的飘失,强迫雾滴向作物冠层沉积,使喷洒在作物叶子正反两面的药液达到均匀一致,不仅增大了雾滴的沉积和穿透,而且在有风的天气(4级风下)也能正常工作,另外风幕的风力可使雾滴进行二次雾化,进一步提高雾化效果。二是采用JP-75陶瓷柱塞泵,工作压力大、流量大,能够满足…     

风幕式高地隙喷杆喷雾机研究与设计

针对传统喷杆喷雾机底盘较低不能满足玉米中后期植保作业,以及雾滴飘失、农药利用率低等问题,研制了高地隙底盘与风幕式防飘技术相结合的风幕式高地隙喷杆喷雾机。整机主要由驾驶室组件、高地隙静液压底盘、喷杆架组件、喷雾系统和风幕系统等组成,高地隙底盘采用静液压驱动底盘,四轮驱动,四轮转向,龙门式机架最小离地间隙为2 600mm,轮距调节范围为2 280 3 300mm。试验结果表明:有辅助气流较无辅助气流雾滴在玉米整个冠层平均覆盖率提高了57.37%,风幕系统对于增加雾滴在玉米冠层沉积及减少雾滴飘失作用明显。该机具底盘离地间隙高、防飘性能好,可以满足玉米中后期病虫害防治要求。     

不同侧风和风幕风速对风幕式喷杆喷雾飘移的影响

侧风是喷杆式喷雾机雾滴飘移的主要因素之一。为了分析不同侧风和风幕风速对风幕式喷杆喷雾飘移的影响规律,设计了风幕式喷杆喷雾性能测试系统,通过防飘对比试验,确定最佳风幕气流作用方式,然后进行雾滴飘移试验,得到雾滴飘移率和飘移质量中心距。结果表明:风幕气流最佳作用方式为喷杆正上方;无风幕作用时,雾滴的飘移质量中心距随侧风风速的增加线性上升;同一侧风风速下,雾滴飘移率随风幕风速的增大呈先快速再平稳减小后略有回升的趋势,风幕风速最佳的防飘区间为5~20m/s,最佳防飘风幕风速为20m/s;在同一侧风风速下,雾滴的飘移质量中心距与风幕风速呈负相关关系,风幕辅助气流有效减小飘移率的同时,对雾滴在喷头下方的分布具有显著影响。该研究可为风幕式喷杆喷雾机作业参数优化和防飘移研究提供参考。     

自走式旋翼气流静电喷杆喷雾机喷雾性能测试

设计了一款自走式旋翼气流辅助式静电喷杆喷雾机,应用静电喷雾技术提高了雾滴在靶标上的附着性,利用气流辅助技术提高雾滴的穿透性。该机具有水平和垂直两种工作方式,可针对不同高度、不同长势的作物进行喷洒。对喷雾机开展了流量、水平喷幅测试,进行了雾滴沉积效果及雾滴穿透性等试验研究。研究结果表明:整机静态和动态流量接近,稳定性较好;随着喷头与靶标距离增大,喷雾幅宽增大。在整个幅宽范围内雾滴覆盖较均匀,当喷雾高度为1m时,9#~11#水敏纸上的覆盖率和沉积量最大;雾滴粒径为150~300μm,平均雾滴粒谱宽度1.1~1.8,说明雾滴分布较均匀。旋翼气流对雾滴在植株内的穿透性有直接影响,喷头距离靶标越近,雾滴穿透沉积效果越好。试验结果对优化旋翼气流静电喷杆喷雾机的结构,提高其应用效果具有重要意义。     

“Π”型循环喷雾机设计

针对篱壁式种植葡萄缺乏病虫害防治专业施药机具,农药利用率低等问题,设计了能够将未沉积在靶标上的农药雾滴截留回收再利用的"Π"型循环喷雾机,并测试了该喷雾机的药液回收率与冠层中药液沉积分布状态。结果显示:两侧喷杆交错喷雾和喷头上仰能够提高药液回收率44.0%和18.4%,并能够增加冠层内部与叶片背面药液沉积量。栅格端面罩盖能够有效改变气流方向,提高药液回收率10%以上。     

棉花脱叶剂施药机喷雾参数优化与试验

喷杆喷雾机被广泛应用于大田作物,不仅作业效率高,还能保证喷洒效果。但在中国新疆棉花脱叶剂喷施的过程中,还遇到一系列的问题。新疆棉花种植密度大,行距为10+66cm模式,导致相邻两行叶片交叉、重叠严重,在喷施棉花脱叶过程中,棉花冠层下部雾滴覆盖率低,脱叶效果差,严重影响棉花品质。针对这一现象,为提高施药机具喷洒脱叶剂在棉花冠层的雾滴覆盖率,本文在原有喷杆喷雾机基础上进行改装,提出棉花脱叶剂施药机喷雾参数优化方案,在单因素试验的基础上,采用Box-Benhnken的中心组合试验设计理论对施药机具的喷雾参数进行研究。以横喷杆离地高度、吊喷离地高度、员喷夹角等工作参数为影响因素,以棉花冠层的平均雾滴覆盖率为目标函数,建立雾滴覆盖率的二次多项式数学模型,并分析模型的有效性与因子间的交互作用。利用Design-Expert 7.0.0软件的回归分析法和响应面分析法对模型进行优化分析,得到施药机最优喷洒参数组合。结果表明,3个因素对棉花冠层雾滴覆盖率的影响大小依次为横喷杆离地高度、吊喷离地高度、吊喷夹角;最优喷洒参数组合为横喷杆离地高度134cm,吊喷离地高度27.5cm,吊喷夹角21°。此条件下的棉花冠层平均雾滴覆盖率最大值为19.6%,与模型预测值相比相对误差为-4.25%。研究结果可为进一步完善棉花脱叶剂施药机喷洒参数优化提供参考。     

风筒结构对风送式喷雾机喷幅的影响

近年来,风送式喷雾机在草原灭蝗和防治林木病虫害中大规模使用,风送式喷雾机具有喷幅大、雾滴均匀性好、农药使用效率高和受环境制约少等优点.其中,喷幅是风送式喷雾机重要性能指标之一,喷幅的指标直接影响了灭蝗的效果和喷雾机的工作效率.为了揭示风筒结构对风送式喷雾及喷幅的影响,设计了一组不等水平正交试验和对比试验,得到了喷嘴安装位置、整流器的安装、风筒直径和风筒长度对喷幅的影响程度,找出了它们的最佳参数组合,为风筒结构设计提供了依据.