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。     

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。     

轻便型高地隙喷杆喷雾机大豆田间施药试验

针对大豆作物生长中后期施药难、施药效果差的问题,设计了一种轮距1600～1750mm可调、地隙800mm、轴距2000mm、喷幅8000mm、具有风幕辅助喷雾系统的轻便型高地隙喷杆喷雾机,并进行了田间施药试验。试验结果表明：在作业速度4km/h时,通过提高喷雾压力可使大豆冠层叶片正面的雾滴覆盖率在上层提高19.0个百分点,中层提高17.0个百分点,下层增加不到5个百分点;叶片背面的雾滴覆盖率在上层提高5.5个百分点,中层提高2.3个百分点,下层增加不足1.0个百分点。通过更换喷嘴而提高雾滴的喷施量可以使大豆冠层叶片正面的雾滴覆盖率在上层提高210个百分点、中层提高26.0个百分点,下层提高10.0个百分点;叶片背面的雾滴覆盖率在上层提高5.0个百分点,中层提高1.0个百分点,下层无显著影响。当风幕出口风速为11.5m/s时,风幕系统能够使大豆冠层中部叶片正面雾滴覆盖率提高26.8个百分点,下部提高22.0个百分点,对大豆冠层上部叶片背面雾滴覆盖率提高23.1个百分点,中部提高18.1个百分点,下部提高8.4个百分点;风幕式施药技术能够有效提高雾滴在大豆冠层中的穿透性和分布均匀性,增加雾滴在植株各冠层叶片背面的附着率,但雾滴的地面流失率相对不使用风幕有所增加。     

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。     

小型自走式高地隙棉田喷雾机的设计及试验

为对棉花植株中、下部病虫害进行有效的防治,结合我国棉花种植的特点,设计小型自走式高地隙棉田喷雾机。该喷雾机将普通喷雾机的横向喷杆与吊杆相结合组成门型喷雾系统,并通过理论计算与试验研究确定各喷头的位置及雾锥角。试验表明:在样机速度为1.5km/h,喷雾压力为0.5MPa时,门型喷雾系统比普通喷雾机的雾滴沉积量提高了52.11%,且雾滴覆盖更加均匀,实现棉花病虫害的有效防治。     

连栋温室分段变距喷雾机器人设计与试验

针对国内连栋温室缺乏植保喷雾机、机械走直定位与换轨转向精度低等问题,设计了一种连栋温室分段变距喷雾机器人,在实现无人化喷药的同时提高作业精度。为满足连栋温室机械作业路轨结合、精准切换的要求,提出一种通用型移动底盘,并确定其关键设计参数;为减少底盘上下轨时的偏移量,设计轨上矫正装置,通过分析计算及试验验证,确定其安装余量为4 mm;针对底盘对轨误差大的问题,提出一种二维码融合陀螺仪及光电传感器双向垂直寻迹的路面关键点定位与转向控制方法。设计分段变距喷雾装置,提出一种丝杆滑台驱动的喷杆变距方案,分析校验其驱动参数以满足工作要求;基于滚针轴承设计喷杆辅助防抖装置,减小因喷杆剧烈抖动带来的滑台与喷杆损伤。开发底盘运动及分段变距喷雾控制系统,实现喷雾机器人在连栋温室内的全程自动化作业。最后,对样机进行底盘性能与喷雾效果试验。底盘作业时直线行走与对轨误差平均值分别为4.8、5.8 mm,满足控制精度要求;避障距离为34 cm,满足安全性要求;防抖装置的安装使喷杆行进方向的抖动量从-1°～1.3°降低到±0.4°内,喷头方向的抖动量从±0.5°降低到±0.3°内,防抖效果显著;分段变距喷雾作业后,盛...     

气液两相感应式静电喷头性能试验

对研制的气液两相感应式静电喷头进行了性能试验研究.结果表明:与常规喷雾相比,雾滴在叶片正面的沉积量和覆盖率分别增加了43.03％和22.07％,且在叶片背面覆盖率达30.95％;当气体流量为1.4 m3/h,喷量为60 mL/min,电压为1 000 V时,荷质比可以达到3.2 mC/kg,可以有效增加荷电沉积;最优工作参数组合为气液比0.18、喷雾角度0°、电压1 000 V.     

高沉积静电喷雾装置试验研究

为了有效提高温室植保作业中药液雾滴在植株上的沉积率,提出了一种集高压静电喷雾技术、轴流风送技术于一体的高沉积静电喷雾装置,在实验室环境下对该装置进行了测试,获取了轴心风速、粒径和沉积率的相关信息,并进行了分析．试验结果表明：轴向气流可以有效提高喷幅,并且在距离喷头较近处,其对于提高药液雾滴的沉积率有着更明显的作用;在工作压力为0．4MPa,静电电压为40kV,静电与风送的配合下可以获得较小的雾滴粒径,并且距离喷头越远,粒径在总体上越小;轴向气流对于较小雾滴的筛出及输送作用,使得轴向喷雾范围中部的雾滴能够获得相对较好的粒径分布均匀性;植株与喷头的不同距离对应于静电与风送之间不同的配合效果,从而影响药液雾滴的沉积率,当植株与喷头之间拥有合理的距离时,药液雾滴能够获得较高的沉积率,对于本装置,在合理的距离下,可获得不小于50％的沉积率．     

基于鲟鱼头部曲线的植保分禾吊杆组合装置设计与试验

针对作物生长中后期进行植保作业时茎叶背面及植株中、下部雾滴沉积较差的问题,以鲟鱼头部曲线为仿生原型,进行了植保仿生分禾与吊杆组合施药装置设计与试验。基于仿生构建提取了鲟鱼头部轮廓曲线,实现分禾叶片结构仿生,并分析了茎叶减伤机理,通过理论分析建立茎秆弯曲和回弹数学模型,确定了分禾叶片宽度、喷头距分禾叶片尾端距离等关键结构参数。运用ADAMS仿真软件模拟分禾叶片与茎秆的接触全过程,检验仿生分禾叶片相对于原型圆弧分禾叶片的降阻减伤效果。通过正交旋转组合试验探讨结构及工作参数对行进阻力及雾滴沉积度的影响规律,采用蚁群算法对数学回归模型进行多目标优化,获得Pareto最优解集,确定最佳参数组合为行进速度7.0 km/h、倾斜角16°、距地高度155 mm,在此参数组合下行进阻力38.7 N,平均雾滴沉积度31.5个/cm^2。田间性能试验表明,试验结果与优化结果误差较小;与传统施药方式相比,仿生植保分禾与吊杆组合装置能够显著改善雾滴在植株中、下部的沉积情况,其变异系数为5.3%;与现有原型圆弧分禾装置相比,仿生分禾装置可使雾滴沉积度提高13.6%、前进阻力降低20.7%,行进阻力变化趋势与仿真结果误差较小。     

风幕式喷杆喷雾雾滴特性试验

为了研究不同工作参数对风幕式喷杆喷雾雾滴粒径和速度分布的影响,本文运用PIV和Winner318型激光粒度分析仪对不同工况下的风幕式喷杆喷雾气液两相流场进行了测试,分别对雾滴粒径、速度分布进行试验测试并利用正交试验分析和讨论。结果表明:风幕出风口风速、风幕出风口与喷头相对位置对风幕式喷杆喷雾雾滴粒径影响显著,风幕出风口风速对风幕式喷杆喷雾雾滴运动速度影响显著,改变水平距离对雾滴运动速度的影响较为显著。通过正交试验得出风幕式喷杆喷雾雾滴粒径和速度最佳工况:在喷雾压力p=0.5 MPa下,喷头与风幕出风口的水平距离Dx=60mm、喷头与风幕出风口的垂直距离Dz=190mm、喷头角度θ=5°、风机转速n=2 746r·min-1。该研究可为进一步研究风幕式喷杆喷雾雾滴特性及风幕式喷杆喷雾机的研发提供参考。