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。     

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。     

宽喷幅风送式喷雾机在果树冠层中喷雾有效性及雾滴穿透性试验研究

风送式喷雾可以有效地抵御自然风的干扰,减少雾滴的漂移,其喷雾有效性及雾滴的穿透性直接影响着喷雾机的喷雾性能.以宽喷幅风送式喷雾机为试验平台,用0.1％的罗丹明B为示踪剂,对靶标树进行了喷雾试验,研究宽喷幅风送式喷雾机雾滴沉积的有效性与穿透性.结果表明:喷雾雾滴在树冠前冠面及内膛均有较高的效率,在靶标树的前冠面、中膛、后冠面和距离树冠后方10 cm的外截面等4个截面上都有雾滴沉积,喷雾有效率分别为100％、86.2％、48.3％和62.1％;树冠前冠面、中膛、后冠面雾滴沉积量分别为0.028、0.007、0.003 mL,树冠前后地面上有明显的雾滴沉积,地面采样点上的沉积量分别为0.044、0.031 mL;喷雾过程中气流在靶标树两边存在绕流是引起树冠后方雾滴沉积的原因,关闭处于喷口下方的喷头可以减少雾滴在地面上的沉积.     

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。     

喷雾高度可调的果园风送喷雾机的设计

【目的】设计喷雾高度可调的牵引式果园风送喷雾机,以满足不同果树对喷雾机喷雾高度可调的要求。【方法】针对轴流风机式果园风送喷雾机难以满足不同果树喷雾高度可变的不足,基于喷雾高度可调的目的,设计了一种由1对转向相反的离心风机和角度可调的导流风箱为核心的牵引式果园风送喷雾机,在需求分析和虚拟三维建模的基础上,完成了各关键部件技术参数和整机结构的确定,并通过试验分析了该喷雾机在不同喷雾角度、风机转速、喷雾距离和喷雾压力条件下喷雾沉积量的分布情况。【结果】设计的以转向相反的离心风机和角度可调的导流风箱为核心的牵引式果园风送喷雾机,在离心风机转速为1 200r/min、喷雾距离为2.5m、喷雾压力为0.7MPa、导流风箱的角度为0°和15°时,喷雾沉积量适宜的施药高度分别为0.8~2.4m和1.6~3.2m。【结论】所设计的果园风送喷雾机可以满足果园对不同高度果树施药的农艺要求。     

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。     

山地果园固定管道喷雾装置设计与性能研究

针对山地果园植保作业困难,传统固定管道喷雾系统对果树内膛施药效果较差的问题,设计了1种由果树内膛向外喷药的固定管道喷雾装置,为探究喷雾装置对高纺锤形苹果树的施药效果以及施药过程中果园内微域环境的变化情况,对装置性能进行了田间试验研究。试验结果表明:雾滴可穿透冠层附着在外侧靶标,果树下方冠层雾滴沉积覆盖率均集中在30%,固定管道喷雾设备对下层较厚冠层的穿透性能良好;在垂直方向,上、中、下冠层雾滴沉积密度变异系数分别为11.21%、13.24%、12.56%;测量喷雾后果园内环境温湿度,温度最大降幅为7.2℃,湿度最大升幅为21%,果园微域环境温湿度变化明显。本研究为山地果园植保作业提供了1种新方法。     

植保无人机作业参数对雾滴在火龙果树冠层沉积分布的影响

为探究多旋翼植保无人机作业参数对火龙果树冠层雾滴沉积分布的影响,应用极飞P20多旋翼植保无人机对火龙果树进行喷雾作业,采用正交试验对主要作业参数（航线方向、作业高度与作业速度）进行优选。结果表明,植保无人机对火龙果树施药在航线平行于种植行、作业高度为1.5 m (距离冠层顶部高度)、作业速度为1.5 m·s-1条件下,雾滴在火龙果树各个冠层的雾滴沉积密度,覆盖率最大。极差分析结果显示,作业速度是雾滴沉积密度和火龙果树上层雾滴覆盖率的最主要影响因素;而作业高度是火龙果树中层、下层雾滴覆盖率和雾滴分布均匀性的最主要影响因素,当作业高度为1.5 m 时雾滴分布均匀性最好。根据P20多旋翼植保无人机喷雾在火龙果树冠层的雾滴沉积分布情况,对植保无人机的作业参数进行了优选,为提高植保无人机施药雾滴在火龙果树冠层的有效沉积分布,实现所选机型在火龙果树病虫害防控中的高效应用奠定了基础。     

植保无人机作业参数对雾滴在火龙果树冠层沉积分布的影响

为探究多旋翼植保无人机作业参数对火龙果树冠层雾滴沉积分布的影响,应用极飞P20多旋翼植保无人机对火龙果树进行喷雾作业,采用正交试验对主要作业参数（航线方向、作业高度与作业速度）进行优选。结果表明,植保无人机对火龙果树施药在航线平行于种植行、作业高度为1.5 m (距离冠层顶部高度)、作业速度为1.5 m·s-1条件下,雾滴在火龙果树各个冠层的雾滴沉积密度,覆盖率最大。极差分析结果显示,作业速度是雾滴沉积密度和火龙果树上层雾滴覆盖率的最主要影响因素;而作业高度是火龙果树中层、下层雾滴覆盖率和雾滴分布均匀性的最主要影响因素,当作业高度为1.5 m 时雾滴分布均匀性最好。根据P20多旋翼植保无人机喷雾在火龙果树冠层的雾滴沉积分布情况,对植保无人机的作业参数进行了优选,为提高植保无人机施药雾滴在火龙果树冠层的有效沉积分布,实现所选机型在火龙果树病虫害防控中的高效应用奠定了基础。     

多旋翼植保无人机棉花飞防作业效果

目的 研究植保无人机喷施作业雾滴的沉积分布规律和病虫害防治效果,为植保无人机田间作业提供理论依据和技术支持。方法 使用无人机和喷杆喷雾机进行喷施试验,以卡罗米特纸卡和滤纸作为取样器采集雾滴,研究雾滴在棉花冠层的沉积规律,比较两种植保机械的病虫害防治效果。结果 在有效喷幅范围内,无人机喷施作业雾滴主要集中在棉花冠层上部,棉花冠层中部和下部雾滴沉积量和覆盖率均较低;无人机施药雾滴在上风向和下风向的飘移量有显著差异,上风向雾滴平均飘移百分比为4.93%,下风向平均飘移百分比为14.96%,且波动较大;JT-30植保无人机和3W-1000Y悬挂式喷杆喷雾机在施药7 d后对棉蚜防治效果较好,在施药后15 d对棉叶螨防治效果较好。结论 雾滴在棉花冠层的穿透性较差,下风向雾滴飘移现象较突出,对蚜虫的防治效果较好。     

双风送静电喷雾中雾滴在果园空间沉积分布试验

为评价所设计的双风送静电果园喷雾机室外性能,测试喷雾机在Y形梨树园内的雾量分布。以纸卡为样本、丽春红溶液为示踪剂,测试区域采样与断面采样对试验结果影响及不同作业速度下的田间雾量分布,分析静电喷雾效果。结果表明,区域采样策略和断面采样对冠层平均雾滴覆盖密度的结果影响不大,但断面采样策略比区域采样策略所得的雾滴覆盖密度具有更大的变异系数;作业速度是影响静电喷雾效果的一个重要因素,Ⅱ、Ⅳ档速度下静电喷雾的反面雾滴覆盖率分别提高40%、17%,但对正面的雾滴覆盖密度基本没有影响,甚至略低于非静电喷雾;静电喷雾有助于抑制雾滴飘移,试验结果显示在5.0～12.5 m的采样区域内,静电喷雾的的飘移量比非静电喷雾减少18%;该喷雾机在同类型果园应用中,防虫时可以采用Ⅲ档及以下作业速度,防病选用Ⅱ档及以下速度可以满足防治要求,但Ⅰ档作业时地面沉积量明显高于其他作业速度,不建议使用。     

四旋翼植保无人机喷雾参数对东北粳稻雾滴沉积的影响

为研究多旋翼植保无人机低空喷施作业过程中,水稻冠层雾滴沉积的分布规律,本研究在水稻冠层叶片正反面分别放置了雾滴测试卡,收集植保无人机喷洒过程中的雾滴信息。本研究使用清水代替农药来模拟喷施过程,利用雾滴沉积分析软件i DAS分析雾滴测试卡,得出植保无人机雾滴在水稻冠层的分布结果。试验结果表明:(1)植保无人机有效喷幅内旋翼下方区域的雾滴覆盖效果最好,而远离旋翼的位置,雾滴覆盖率较差。雾滴冠层覆盖率为54.86%。(2)水稻冠层雾滴扩散比为0.38,平均粒径范围处于110~140um之间,粒径大小适合用于植物病虫的防治。本研究在一定程度上说明了植保无人机雾滴在水稻冠层方向的沉积分布情况,对于利用无人机进行植保作业、提高药剂利用率、降低农药化肥污染具有指导意义。     

基于CFD果园风送式喷雾机雾滴沉积特性研究

自制应用于柑橘园施药的风送式喷雾机,并基于CFD建立喷雾机雾滴运动轨迹及沉积模型,考察该喷雾机雾滴沉积特性及送风方向对雾滴沉积的影响。根据喷雾机尺寸参数,建立喷雾流场二维模型,并确定DPM模型参数,模拟获得距喷头不同距离的垂直截面上雾滴沉积量。试验结果显示:在距喷头1.0 m的范围内,雾滴沉积特性与试验结果相符,且在1.0 m范围内,送风角度的增加对雾滴飘移影响较小,随着与喷头距离的增大,送风角度对底部雾滴飘移损失的影响逐渐加剧;在距喷头1.0 m范围以外,雾滴沉积特性与实际试验结果偏差较大,但雾滴沉积量随与喷头距离的增大而逐渐减少的规律是一致的。     

几种常用风送式果园喷雾机作业参数比较

为开发标准化果园适用果园喷雾机及其使用技术,在广泛调研国内外标准化果园植保机械与施药技术基础上,筛选了5种国内外较先进和常用果园喷雾机,针对农药雾化、沉积和飘移等技术参数进行了试验研究,结果表明,FEDE型果园喷雾机,0.4～2 m之间的雾量分布比较均匀;3WFX-400型(W2)在树冠各位置上的沉积分布最均匀,变异系数最小,为18.3%;该研究型号喷雾机地面流失量表现为:F(W5)EDE型3WG-1200A(W4)SSA-E501DX型(W1)3WFX-400(W2)植保无人机(W3)(P0.05);为果农选择植保机械和果园喷雾机生产企业对产品结构设计和性能优化提供参考。     

果园多风机风送喷雾机聚风筒聚风特性的试验研究

针对传统果园多风机风送喷雾机存在风能利用率低,出风口到靶标之间喷雾四散飘移的问题,对风机配置聚风筒(直筒式、渐缩式、渐开式)的风送喷雾系统的聚风喷雾性能进行研究。通过对聚风筒风场进行仿真模拟,设计对标试验确定了仿真模型与计算的可靠性。设计单因素试验和响应面参数优化试验分析风筒类型、聚风筒长度和风机转速对聚风特性的影响并确定聚风筒的最佳参数设计组合。试验结果表明:有聚风筒的风送喷雾系统对雾滴的胁迫作用明显显著优于无风筒的,且呈现了较好的聚风雾化作用,渐缩式风筒的性能尤为明显;气流集中性能由高到低排序为渐缩式、直筒式、渐开式、无风筒,聚风筒胁迫雾滴的横向穿透性能由高到低为渐缩式、直筒式、渐开式;风筒长度在30~70 cm范围内,长度越长,聚风性能越好;随着转速呈倍数的增加,风场速度峰值也呈倍数增加,转速的改变不影响速度峰值的位置。聚风筒最佳参数设计组合为风筒类型为渐缩式,风筒长度为70 cm,风机转速1 440 r/min,此组合下的风速为4.156 m/s,风场纵向幅宽为1 585.32 mm。     

果园风送静电喷头设计与试验

[目的]针对雾滴在叶背面覆盖密度低的问题,设计了一种风送静电喷头。[方法]根据感应充电模型,同时进行理论计算,从而设计出电极及电极帽的尺寸。电极设计成锥形电极,开角为80°,高10 mm,厚2 mm,材料为铜,具有高导电性;电极帽设计成仿锥形,防止电极被药液腐蚀,材料选用环氧树脂制作,可提高介电常数,增大感应充电电场电荷。并对喷头进行了3个方面的性能试验,包括荷质比测量、静电雾滴覆盖密度对比试验和田间验证试验。[结果]荷质比测量表明:雾滴在喷头处的最大荷质比为1.167 m C·kg-1,并且距离喷头1 m处的雾滴仍然带电。雾滴覆盖密度对比试验表明:静电及喷雾距离对正、背面覆盖密度影响显著,在喷雾距离1～2 m内,背面覆盖密度相对增幅可达70%以上。田间验证试验证明:静电作用同时作用了叶片正、背沉积;风机转速对荷质比的影响与对叶片正、背沉积量的影响结果一致。[结论]研究证明该静电喷头具有明显的静电喷雾效果,可为果园风送静电喷头的设计与效果检验提供参考。     

植保无人机棉田喷洒农药沉积分布研究

采用3WQF120-12型油动单旋翼植保无人机进行喷雾试验,探索植保无人机在棉花上喷洒的雾滴沉积分布规律。以吡虫啉(imidacloprid)和丁硫克百威(carbosulfan)为试验药剂,在2种施药量(常规剂量和减量20%)、2种喷雾量(12、15L/hm~2)条件下喷雾,以诱惑红水溶液为药剂沉积指示剂,采用雾滴测试卡检测雾滴沉积分布情况,并利用图像分析软件DepositScan分析雾滴沉积分布状况。试验结果显示:喷液量对吡虫啉在棉花冠层的雾滴沉积分布影响较大,90g/hm~2吡虫啉施药时,采用12、15L/hm~2的喷液量进行无人机喷雾,在棉花冠层的沉积量分别为99.64、128.04μg/cm~2;按照72g/hm~2剂量喷雾时,2种喷液量处理在棉花上的沉积量分别为75.09、101.32μg/cm~2。施药量影响丁硫克百威在棉花上的沉积,喷液量为12L/hm~2时,施药量为480、600g/hm~2的喷雾处理在棉花上的沉积量分别为613.92、801.59μg/cm~2;喷液量为15L/hm~2时,2种施药量处理在棉花上的沉积量分别为620.17、870.64μg/cm~2。雾滴沉积分布结果显示,15L/hm~2的喷雾处理在棉花叶片背面的雾滴沉积密度较大,为0.8~238.9个/cm~2;12L/hm~2的处理在叶片正面和背面的雾滴密度较小,分别为1.4~65.9、1.1~110.7个/cm~2;上述2种喷雾处理在棉花叶片正面的雾滴粒径较大,分别为83~441、113~418μm,而在棉花叶片背面的雾滴粒径较小,仅为72~242、102~252μm。     

温室番茄不同生长期常温烟雾机的作业方式及参数研究

为优化温室用常温烟雾机的作业方式和参数,以行间作业和过道作业两种方式对温室内不同生长期的番茄冠层进行喷雾,并测定了番茄冠层内雾滴沉积分布、农药沉积量、地面流失量、农药利用率等指标。结果表明：在雾滴覆盖率、农药沉积量、地面流失量、农药利用率等指标上,番茄不同生长期行间作业均好于过道作业,叶片正面均好于叶片背面。当温室内病虫害防治需要较大喷量、较高雾滴覆盖率时,应进行行间作业;当温室内作物预防性作业或喷洒农药内吸性较好,不需要较高雾滴覆盖率时,可进行过道作业,喷管角度在±15°范围内调整,保证冠层前、中、后部雾滴沉积分布均匀。该研究可为设施棚架式蔬菜植保作业提供参考。     

温室番茄不同生长期常温烟雾机的作业方式及参数研究

为优化温室用常温烟雾机的作业方式和参数,以行间作业和过道作业两种方式对温室内不同生长期的番茄冠层进行喷雾,并测定了番茄冠层内雾滴沉积分布、农药沉积量、地面流失量、农药利用率等指标。结果表明：在雾滴覆盖率、农药沉积量、地面流失量、农药利用率等指标上,番茄不同生长期行间作业均好于过道作业,叶片正面均好于叶片背面。当温室内病虫害防治需要较大喷量、较高雾滴覆盖率时,应进行行间作业;当温室内作物预防性作业或喷洒农药内吸性较好,不需要较高雾滴覆盖率时,可进行过道作业,喷管角度在±15°范围内调整,保证冠层前、中、后部雾滴沉积分布均匀。该研究可为设施棚架式蔬菜植保作业提供参考。     

果树树冠静电喷雾的空间电荷效应分析

以风送静电喷雾机为例,描述了杀虫剂药液被气流剪切式喷嘴雾化时雾滴的诱导充电过程,建立了一个树冠静电喷雾过程的电子—机械简化模型,用于分析雾滴沉积过程中作用于荷电雾滴的静电力(镜像力、空间电荷力和空间电荷引力)和机械力(重力和拉力)。静电力的相对大小是通过与机械力的力比值作比较的,50μm和100μm两种充电雾滴的典型的力比值说明空间电荷引力在雾滴沉积过程中起着重要的作用。