移动式温室风幕静电施药平台设计及试验

针对传统温室人工施药时,药量分配不均匀、农药大量浪费的现象,探索温室施药的新方式,以提高农药利用率和作业效率。根据温室作业环境,研制一种适应于温室的风幕式静电施药机具,确定整机结构方案及关键部件技术参数。以出口风速为试验变量参数,以覆盖率、沉积量、覆盖率均匀度和沉积量均匀度为评价指标,分析了出口风速参数对施药效果的影响。综合流体力学和机械设计知识,计算确定出风口间距0.5 m,出风口半径0.012 5 m,风机功率3 k W。实现了风送、喷雾量和喷雾高度可调,出口风速0-35 m/s可调,喷头流量0.2-1.0 L/min可调,喷雾高度1.15-1.95 m可调。试验结果表明,出口风速为25 m/s时,相对于其他风速,沉积量和覆盖率达到较好的值,均匀度分别稳定在85%和75%。与传统人工施药相比,风幕式静电施药的雾滴穿透性高,分散程度高,可避免重复施药和减少农药施用量。同时,合理的气流参数会进一步提高机具施药效果。     

多态自动对靶风送式喷雾试验台的设计与试验

针对果园喷雾存在的药液沉积量低、农药浪费及环境污染等问题,拟设计1种集传感器探测技术、电子信息技术和风送式喷雾技术于一体的多态自动对靶喷雾试验台。该试验台主要由机架、风送系统、探测及其控制决策系统、药液管路系统和组合喷头喷洒执行机构等组成。对关键部件进行设计仿真,以获得最佳设计方案;设计控制多组合喷头的控制决策算法,实现多态自动对靶喷雾;进行喷雾性能的对比试验。结果表明,设计的多态自动对靶喷雾试验台,可以实现对不同冠层宽度靶标的多状态喷雾,作业效果良好,雾滴沉积量比普通风送式喷雾提高了34.07%,变异系数降低了25.60%;多态自动对靶风送喷雾相较于普通风送式喷雾的综合省药率大于20%,从而提高了农药的利用率,降低了农药残留量。     

葡萄园风送式喷雾机的设计与仿真分析

葡萄园篱架式的种植方式和其果树冠层的特殊性,使得传统的轴流风机风送式喷雾机已经不适合葡萄园植保作业.针对这一现状,研制了一种以小四轮拖拉机为动力源,适用于葡萄园作业的立体喷杆风送式喷雾机.通过Pro/MECHANICA有限元分析软件和流体仿真软件FLUENT分别对机架结构和气流流畅进行了分析模拟.结果表明:整机结构可靠,出风口面积为3.5 cm2,间距为80 mm时,风速均匀性良好,且槽型出风口较圆形出风口更合理.     

Y型棚架式果园的3WZ-300风送喷雾机设计与试验

目的 针对Y型棚架式果树的需风特性设计一款风送喷雾机,探究机具对此树形的施药规律,为新式果园栽植工艺的植保机具设计提供参考。方法 结合棚架梨树Y型树冠需风特性,设计一款异形导风管,确定发散型射流口,喷雾范围可全面覆盖冠层,并进行整机配置,风机使用无级调速带轮进行调速。以作业速度、出口风速、出风口与冠层中部高度差作为试验参数,以靶标雾滴覆盖率、靶标雾滴沉积量以及地面雾滴沉积量作为评价指标,设计田间试验。利用Design-Expert软件建立响应曲面分析参数对指标的影响,并对机具作业参数进行优化。结果 优化结果表明：3WZ-300风送喷雾机在作业速度0.8 m/s、出口风速22 m/s、出风口中部与梨树冠层中部高度差为5.1 cm时,靶标雾滴覆盖率为39.79%,靶标雾滴沉积量为9.89 μL/cm²,地面雾滴沉积量为5.41 μL/cm²,有效附着药液占比60.1%。结论 该喷雾机满足果园作业要求,施药效果较好,为棚架式果园喷雾机的设计及机具参数优化提供了参考。     

常见农药喷施器械气流速度场的对比试验研究

为了研究不同农药喷施器械的气流速度场分布特性及影响规律、揭示提高气流作用范围和实现超宽幅 高效喷施作业的工作机理、开展了机动喷雾喷粉机、风送式喷雾机、热力烟雾机和悬浮管道式喷施机等4 种常见喷 施器械的气流速度场的现场对比试验。结果发现、4 种机型的气流速度场差异较大、试验中所采用的悬浮变径管道在 距离管道入口40 m处的喷施孔仍能测量到7 m/s 的风速、风速衰减比小;风送式喷雾机及喷雾喷粉机相当、热力烟 雾机最弱。对比试验结果表明、悬浮管道式喷施技术是拓宽农药喷施器械单次喷施作业覆盖范围的有效方法之一、 通过采用悬浮管道对喷施气流进行适当的约束和导引、可以大大提高气流速度场的作用范围、提高喷施作业效率、 改进喷施作业沉积效果、减少农药资源浪费和对农田环境的污染。     

钉耙式喷头组合件在香葱生产上的施药效果

为验证钉耙式喷头组合件在香葱上的施药效果,在香葱锈病初发期,以电动喷雾器配备钉耙式喷头组合件喷施药液,以常规喷头为对照,比较钉耙式喷头组合件与常规喷头施药作业的用药、用水、劳动力情况和农药利用率等。结果表明:钉耙式喷头组合件较常规喷头节省农药、水和劳动力成本约70%,施药效率提高3倍以上。钉耙式喷头组合可提高农药利用率,减少农药对环境的污染。     

果园风送喷雾机蝶型导流结构设计仿真与试验

针对传统风送喷雾机风道气流分布不均匀的问题，设计1种蝶型导流结构，对不同进风口直径、风道倾斜角度、涡轮转速等结构参数，利用Flow simulation软件对导流结构内部气流场进行模拟仿真，监测6个出风口风速，并计算其速度均值和标准差，并通过正交实验法，以均值和标准差为优化响应值，得出最优配置参数为进风口直径535 mm、风道倾斜角度90°、风机转速190 rad/s。对调整风道参数后的导流结构内部气流场模拟仿真，分析其速度云图和相对压力云图，6个出风口风速分别为20.394、22.232、25.799、20.159、22.446、23.732 m/s，风速均值为22.627 m/s，标准差为1.93，风速分布较均匀，压力分布均匀。通过试验验证，出风口风速真实值与模拟值误差不超过5%，叶面叶背雾滴沉积密度在20滴/cm²以上，变异系数不超过10%，雾滴分布均匀，蝶型导流结构设计符合要求。     

果园多风道风送喷雾机送风机构模拟分析与试验

针对传统风送式喷雾机作业时雾滴漂移量较大的问题,设计了1种多风道送风机构以优化风场配置,利用STAR CCM+软件对果园多风道风送喷雾机送风机构内部气流场进行模拟研究,分析送风机构主体部分气流场分布特性,得出该喷雾机风道主体部分气压云图以及速度矢量图,寻找最佳送风参数,并通过田间试验进行验证。试验结果表明:该喷雾机风道主体部分压力分布均匀,当涡轮速度在20 m/s时,出口速度集中在57.2 m/s,雾滴沉积密度在20滴/cm2以上,满足果园风送喷雾要求;喷雾机能够有效穿透果树冠层,叶面叶背雾滴沉积分布均匀,满足喷雾标准;对比传统风送式喷雾机,雾滴漂移减少,设计满足要求。     

大宽幅对行施肥施药车的设计与试验

针对目前我国施肥施药机械存在作业精度差、肥药利用率低等问题,设计了一种大宽幅对行施肥施药车,通过采用幅宽拓展机构实现大宽幅作业,机具集成了3组施肥施药组件,每组施肥施药组件安装有10组施肥头与施药头,完全展开后的作业幅宽为7.5m,可同时对30行农作物进行施肥施药,停止作业后左右两侧的施肥施药组件可收拢至机身两侧,便于机具的道路行走和安放;采用对行调节机构实现施肥施药喷头与作物间的距离在0～140mm范围内可调;采用高度可调机构实现施药喷头距地高度在0.1～1.2m范围内可调,满足不同施药高度需要;基于液压技术设计了机具的液压驱动系统,机具的作业幅宽、对行距离和高度调节动作的实现均采用液压系统驱动;施药采用下倾式风送气力喷雾,利用气流提高农作物间的扰动量,提高药液的穿透力,使用Solidworks软件建立风送喷雾系统的3维模型,并利用Ansys中的Fluent模块对风送喷雾系统进行了仿真分析,计算得出最佳进气速率为0.9 kg·s-1;基于PLC设计了作业控制系统,控制模块的核心控制器采用西门子S7-200PLC,实现了机具操作的自动化控制;试制了施肥施药车样机,试验结果表明:各调节动作运行正常,各施药喷头的距出气口中心40cm处的射流核心速度均值为18.56m·s-1,标准差为0.087,气流速度分布均匀,机具设计合理。     

基于CFX的猪舍纵向与横向通风流场模拟

以育肥猪舍为研究对象,以计算流体力学(CFD)理论为基础,运用CFX软件对纵向和横向通风2种条件下猪舍内气流场和温度场进行三维稳态模拟.模拟结果表明:纵向通风时,从2个进风口进入的气流在猪舍中间混合形成一股主体气流,沿着猪舍的纵向运动并从端墙的出风口排出,气流在进、出风口速度较大,中间风速较低,越靠近空气出口温度越高;横向通风时,从4个进风口进入的气流形成4股主体气流,并没有发生混合,气流在猪栏的作用下发生扩散,越靠近出风口气流扩散现象越严重,在这个区域内形成较高速的气流场,温度较低;纵向通风方式舍内气流速度和温度分布较横向通风而言比较均匀,死角较少.     

果园多通道定向风送雾化装置设计与试验

[目的]本文旨在解决果树风送式施药存在雾滴穿透难、飘移严重等问题。[方法]结合现代密植果园特征和自由淹没射流理论,设计一种射流式且各通道气流高度独立调节的果园多通道定向风送雾化装置。风送雾化装置采用多通道风臂组、喷射式出风口与后盖弧形罩导流等结构,以达到气、雾流的高穿透性和定向防飘效果。[结果]相比较传统漫射型风送式喷雾,冠层内雾滴沉积提高47.6%,变异系数降低34%;地面沉积量和空中飘移量降低29.9%。[结论]该风机各项性能参数满足设计要求,作业工况下的效率值可以达到70%以上。     

单旋翼油动无人施药直升机悬停状态下风场下洗气流分布规律研究

无人施药直升机,具有机动灵活、无需专用起降场地、对飞行空域要求低等优点,在我国航空植保中已经初步得到应用。相关文献中通过实验证明,单旋翼无人直升机施药装备进行水稻、玉米等病虫害的防治,在旋翼产生的下洗气流的辅助作用下,药液的沉积率和穿透率都大大提高,尤其是在水稻生长分蘖期和玉米生长穗期(封行)以后,防效优于常规地面机具。风场的有效覆盖范围、下洗气流风速的大小,对机载施药装备的装配布局以及施药效果有着直接的影响。该文采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD),对油动单旋翼直升机悬停状态时5、6、7m高度下的旋翼所产生的风场进行了模拟分析,重点研究了风场中对农药喷洒作业过程中主要影响雾滴沉积分布的下洗气流分布规律,并设计了一套农用无人机风场测量装备,并以单旋翼油动无人机为测试对象,对旋翼产生的风场进行了测试验证。试验中,将无人机升至距离地面5、6和7m,采用"米-环形放射状布点法",纵向(Z轴向)、径向(从原点O至与Z轴垂直面上的测量点)均以主旋翼中轴和地面相交处为圆心、0.5m为一步长,径向以45°夹角分隔测量8个方向,垂直向和径向布置测量点,测量范围以主旋翼中轴为圆心、旋翼旋转覆盖面为主。以5m高度时风场下洗气流风速数据为例进行了充分讨论,模拟结果和试验测量结果显示:随着高度的增大同一纵向剖面上风速变化总体趋势是由大变小再迅速变大,并在1m左右高度处出现下洗气流风速极小值区间,在2m左右高度处出现下洗气流风速值极大值区间;随着径向距离的增加同一径向上风速变化总体趋势是先由小变大,再由大变小,下洗气流最大测量值为11.37m/s,风速值较大区间为径向0.5~1.5m之间;接近地面(高度0.5m处)的风速变化规律不明显。对8个方向5个测量高度的试验数据进行标准差对比,结果表明标准差总体不大于0.6m/s;以测量数据为依据,计算了模拟数据与测量数据间的误差,结果表明整体最大相对误差限介于0.3~0.7之间,验证了模拟数据的可信度;结合模拟数据和实验测量数据,采用高次多项式拟合,测量高度超过1m以上时,多项式拟合决定系数R2达到或超过0.75,说明拟合方程具有参考价值,0.5m以下测量高度,多项式拟合决定系数R2值较小,介于0.4~0.7之间不等。研究将为单旋翼无人机航空施药提供优化依据。     

基于计算流体动力学的风送式喷雾机风送系统流场模拟及结构优化

为缩短研发周期,减少成本,通过计算流体动力学(computer fluid dynamics,CFD)技术对风送式喷雾机的风送系统进行设计和优化,从最大限度地减小气流能量的损失和涡流、提高流场分布均匀性的原则出发,设计了最佳的风箱结构和具体参数。为实现根据树冠形状调整风送系统高度和倾角以适应不同生长时期不同类型的果园,通过CFD模拟计算和试验,探究了风送式喷雾机的气流速度和安装角度对气流速度场的影响规律,并模拟分析了喷雾机流场分布规律。在获取了风送距离与风送速度的关系(随着风送距离的增加,风速逐渐减小,减小的幅度也逐渐减小)后,建立了喷雾高度与喷头倾角的线性关系模型。结果显示:当喷头倾角大于85°或小于40°时,喷头倾角变化对于气流场的改变影响不大;当喷头倾角为40°～85°时,随着喷头倾角的增加,喷雾高度也相应地增加。本研究为实现仿形喷雾的自动化提供了理论依据。     

茶园物理除虫机除虫效果试验研究

对影响茶园物理除虫机除虫率的出风角度、风速、行走速度分别进行单因素试验和正交试验。单因素试验结果表明,当出风角度为5°、风速18 m/s、行走速度0.7 m/s时,除虫率可达81.5%。正交试验结果表明,对除虫机除虫率影响大小依次为风速、出风角度、行走速度;极差分析的最好组合为出风角度5°、风速18 m/s、行走速度0.9 m/s,除虫率为80.5%。对2个试验结果进行验证对比分析,认为单因素最佳参数组合的除虫效果最好。     

喷水推进转向式遥控渔药喷施机的设计

为解决人工泼洒渔药工作劳动强度大、施药效率低且施药过程中渔药对施药人员身体的危害大等问题,利用Solid Works软件进行建模,设计了由直流自吸水泵驱动,自动混药、施药的新型无线遥控喷水推进转向式遥控渔药喷施机。喷施机由船体、动力装置、喷水推进转向系统、施药系统、无线遥控系统以及配套的水管管路系统组成,样机机身质量约为26 kg,并对样机进行测试。结果表明,该渔药喷施机运行平稳可靠、噪音小,作业时的平均行驶速度为1.0 m/s,最大喷施效率约为2.4 hm2/h(传统的人工泼洒效率约为0.4 hm2/h),喷施效率约是人工的6倍。通过遥控控制喷施机完成渔药的喷施,保证了操作人员的安全,同时对渔药进行在线混合,从而避免喷施药液配置过多造成浪费和污染环境,适用于水产养殖。     

多通道农药喷施角度对果树靶标仿形气、雾流场的影响

[目的]本文针对传统风送喷雾存在沉积均匀性和内部沉积不够的问题,从冠层不规则特征出发,提出一种基于角度调节的多通道气流仿形施药策略。[方法]以纺锤型梨树为例,根据纺锤型冠层分布特点沿竖直方向均分为3段,分析不同冠层段的施药需求,构建基于冠层特征的出风口角度参数计算方法,开展多通道风送式雾化装置气、雾流场的分布变化规律试验。[结果]由于多通道气流随着距离的汇聚、重合与衰减,角度参数组合的气流速度因不同施药距离,呈现出"波峰波谷型""纺锤型""单波峰""峰尖型"变化。当施药距离为1.5 m时,角度参数组合的气、雾流场分布曲线与果树冠层轮廓最为接近。在冠层生物量较多的区域气流平均速度为7.1 m·s~(-1),雾量为1 198 mL,与未调节角度情况相比分别提升26.79%、29.93%;冠层叶片正、反面平均覆盖率提升13.52%、29.17%,正、反面雾滴沉积均匀度提升38.11%、43.90%。[结论]提出并验证了一种基于角度调节的多通道仿形气、雾流施药策略,并明确该策略中施药距离参数取值范围,为果树施药增效减量提供新思路。     

果园喷雾机喷头自适应运动与自动喷雾控制系统研制与试验

为了在丘陵山地果园施药过程中达到自动对靶、精确施药、提高农药的利用率、减少对环境污染的目的,利用多个超声波传感器有效组合,识别果树位置自动调整喷头高度及距离;转动机构能自动调整喷头喷洒方向,使喷头能更好地对准果树,提高农药喷洒效果;系统能根据有无果树实时控制喷头开闭,降低农药损耗.试验结果表明,在车速为0.3m/s的情况下,喷头离树的距离能较好地控制在0.25~0.75 m范围,并能根据果树高矮自动调节喷头高度;转动机构使喷头始终对准果树,使果树侧面农药覆盖率从10%提高到30%以上.该系统实现了喷头自动对靶功能,自动适应果树形态变化;喷头转动机构弥补了系统滞后及超声波传感器分辨率不高的缺点,提高了树冠侧面的喷洒效果.     

果园风送式施药雾滴在冠层内沉积分布规律

为探究果园风送施药雾滴在梨树冠层内的穿透规律和冠层各区域沉积药量分布,通过田间试验研究风送式喷雾机典型工况下,单、双侧风送式施药雾滴在梨树冠层不同区域的沉积分布规律。结果表明:风送喷雾机不同风送状态下,果园树冠内各截面雾滴覆盖均沿风送方向呈现递进减弱关系。风机单侧施药、转速为1 300r·min-1时,靠近喷头的C环前半层的雾滴覆盖率达26.1%,C后层约为7.35%;喷雾机双侧施药,树冠内各层雾滴覆盖均沿风送方向呈现"V字"分布。单、双侧施药时,药液在叶片正反两面覆盖均存在互斥行为,正面沉积越多的叶片,反面沉积越少。风机转速提高至1 300r·min-1时可以改善正反面覆盖均匀性。     

贯流风机禽舍风送喷雾消毒试验研究

采用贯流风机建立了禽舍风送喷雾消毒系统.该系统由贯流风机、细雾喷头、电磁阀、增压泵等构成.喷雾试验结果表明,风送式禽舍喷雾能够达到微雾喷雾的效果,雾滴覆盖均匀,依靠风送气流雾滴飞行距离得到较大的提高.     

常温烟雾机施药技术规范

正热烟雾机是凌源市新引进的农机具之一,常温烟雾机是利用压缩空气(或高速气流),在常温下使药液雾化成小于20微米的烟雾的机具。主要用于农业保护地大棚温室内蔬菜、花卉等的病虫害防治,进行封闭性喷洒。一、施药前的准备工作1.施药的气象条件防治作业以傍晚、日落前开始为宜,气温超过32℃时不宜作业;有大风时应避免作业,防止室内空气流出、外界空气流入、确保防治效果。此外,因季节和气候关系,若室内