高地隙自走式喷杆喷雾机的设计与试验

针对小麦、棉花等农作物田间喷药作业的需求,设计一种高地隙自走式喷杆喷雾机。对整车机架、喷杆升降机构、轮距调节机构、转向机构、喷杆、液压行走系统、喷雾水路系统等关键零部件和系统进行了研究和设计,并制作出样机。通过样机试验验证整机设计方案及功能、性能等,试验测得最大行驶速度为32 km/h、最大爬坡度>20%,最大侧翻稳定角度为18.1°,喷雾量变异系数为6.3%。试验表明,样机的各项功能和操作等满足设计要求。该样机的设计和试验为高地隙自走式喷杆喷雾机的相关研究和设计奠定了基础。     

环保型高地隙烟草喷雾机设计与试验

针对移栽后烟草在不同生长期植株形态存在显著差异,导致一般植保机械病虫害防治效果差的问题,设计了集喷杆式喷雾和隧道式喷雾两位一体的烟草喷雾机。该喷雾机由机架滑移变形机构、机架收拢机构、机架升降装置、药液喷洒系统和药液收集循环系统组成。滑移变形机构通过链条传动和变角伸缩机构改变喷雾机架形态,实现喷杆式和隧道式两种药液喷施模式;机架收拢机构实现机器工作态和运输态两种机架形态的变换。药液收集循环系统将烟叶滴落的药液经滤网过滤汇集后,再将残余药液泵回至药液箱,从而实现药液高效利用,并基于PLC的控制系统完成对喷雾机的机架变形和植保作业的控制。同时,通过大田试验验证了该机在烟草上作业的有效性。     

高地隙自走式喷杆喷雾机研究现状及展望

高地隙自走式喷杆喷雾机作为一种重要的植保机械,具有工作效率高、生产成本较低以及工作稳定等优点,在国内外得到广泛应用,我国对高地隙自走式喷杆喷雾机关键技术也进行了研究.本文综述了国内外高地隙自走式喷杆喷雾机的研究与应用现状,讨论了当前面临的一些问题与不足,并对其发展趋势进行了探讨.     

高地隙喷雾机在玉米生产中的应用

阐述了高地隙喷雾机在玉米生产期内病虫草害防治过程中的重要作用,重点介绍了国内外典型高地隙喷雾机产品的技术特点和应用现状,分析了制约国产高地隙喷雾机发展和推广的因素,探讨了国产高地隙喷雾机的发展趋势,指出了国产高地隙喷雾机在地隙、市场需求灵活性方面具有较大优势,市场前景良好,为我国高地隙喷雾机的研发、推广应用提供借鉴和参考。      

自走式玉米高地隙喷雾机底盘系统设计研究

玉米生长中后期常规施药机械难以适应,高地隙喷雾机的研制问题亟待解决。自走式高地隙底盘技术是玉米高地隙喷雾机研制的核心问题。为此,根据玉米生长中后期植保作业要求,制定了喷雾机总体设计方案;结合自走式底盘技术原理,应用solidworks对喷雾机底盘系统相关的行走系、转向系、制动系、轮距调整系及喷杆系等关键系统进行了三维设计,为底盘系统动力学建模、性能仿真分析及自走式玉米高地隙喷雾机的研制奠定了基础。     

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。     

高地隙喷雾机可伸缩式喷杆设计

目前,国内高地隙喷雾机普遍存在喷杆工作喷辐相对固定、不能够根据实地工作条件进行灵活调节等问题。为此,设计了一种可伸缩式喷杆,喷辐可调,且在设定喷辐后分别固定在内外框架上的喷管可以利用管内药液的压力进行自动对接,并可根据实际的应用环境在一定的范围内选择不同的喷幅进行施药工作。同时,利用三维软件建立模型并运用仿真软件对喷杆进行有限元分析,搭建简易的喷架模型,针对对接装置的相对位置进行误差测量与分析。仿真结果表明：喷架力学结构合理,喷辐可以按照设计要求进行准确的改变,为解决目前高地隙喷雾机喷杆存在的问题提供了一种方案。     

高地隙喷雾机自动导航驾驶管理系统

我国是农业大国,近年来农业科技发展迅速,高地隙喷雾机因其高效节能、省时省力等优点逐渐被广泛应用.目前,我国仍需要大量劳动力来驾驶喷雾机,驾驶期间也并未将人与机器分离,导致农药对人体造成的直接伤害不可小觑.自动导航驾驶不需要人为驾驶,将人与喷雾机分离,节省了劳动力又保障了人身安全.为此,研究了一种高地隙喷雾机自动导航驾驶...     

高地隙自走式喷雾机发动机悬置系统优化设计

某经济型高地隙自走式喷雾机使用三缸发动机作为动力,但低速作业时整车振动剧烈,对喷雾性能产生了不利影响。针对这一问题,对悬置系统进行重新设计。低速运行时,激励主要来自绕曲轴轴线的转矩波动,故采用隔振器斜置式布置方案。根据振动理论,对隔振器安装位置和倾斜角度进行计算和优化。理论分析和试验结果表明:改进设计后,整车振动情况得到较大改善。     

四驱高地隙轮式喷雾机闭式液压传动系统设计与试验

高地隙轮式喷雾机在西北与东北有广泛的农业经济市场,结合高地隙轮式喷雾机的工作特点与闭式液压系统的优势,制定合理的工作参数,设计符合要求的液压系统。运用AMESim软件模型创建闭式液压传动系统,并根据设计选型的液压元器件数据进行仿真分析。根据分析结果对样机进行优化升级,并进行验证试验。试验结果表明,设计的闭式液压传动系统满足高地隙轮式喷雾机实际工况的使用要求,为农业机械智能化控制改造提供可靠的试验平台。      

“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。     

高地隙自走式喷雾机多模式液压转向系统设计与试验

为提高高地隙喷雾机的机动性能和作业效率、减少压苗损伤,设计了基于PID控制算法的多模式液压转向系统。采用AMESim软件建立了机械-液压系统耦合模型,采用序列二次组合优化算法确定PID参数的最佳组合,并对不同负载力和负载质量下的系统控制精度进行仿真。仿真结果表明:当比例系数为19.087、积分时间常数为2.008、微分时间常数为0.032时,系统误差最小;前后液压缸负载力差值或负载质量变大,位移误差随之增大,最大误差为-2.18 mm,PID控制算法和压力补偿系统确保了变载荷下系统的控制精度。研制了多模式液压转向系统,进行了坡地和田间转向试验,田间试验时,前后轮转向液压缸之间平均位移误差为4.07 mm,最大误差为-17.59 mm;在坡度15°的路面上,前、后轮转向液压缸之间的平均位移误差为4.89 mm,最大误差为21.34 mm;在前轮转向和四轮转向模式下,不同外前轮转向角田间转向半径的实测值略均大于理论值,误差率均小于4.0%。试验结果验证了所设计的转向系统具有较高的控制精度和稳定性。     

高地隙自走式喷雾机多轮转向系统设计与试验

大型高地隙自走式喷雾机在田间作业过程中,由于整车地隙高、质量以及体积较大,导致换行及转场作业困难,影响作业效率。为提高喷雾机的机动性能和作业效率,设计了一套全液压多轮转向系统,并提出了基于PID控制方法的四轮转向系统控制方法。在建立全液压转向系统数学模型的基础上,应用Matlab/Simulink进行了转向系统仿真分析。仿真结果表明:四轮转向过程中后轮转角对前轮转角的跟随存在0. 04 s的滞后,最大转角跟随误差为2. 82°,误差在阿克曼转向理论允许范围之内,满足转向要求。基于研发的3WPG-3000型大型高地隙自走式喷雾机,搭建了多轮转向系统实车试验平台,进行了后轮对前轮转向角的跟随控制试验,试验结果表明:在田间随机转向试验过程中,最大转角跟随误差为2. 60°,满足四轮转向要求,验证了所设计的多轮转向系统的响应性、准确性和稳定性。     

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。     

液压四驱高地隙轮式喷雾机传动系统的设计与验证

高地隙轮式喷雾机在中国的西北与东北有广泛的农业经济市场;对此结合高地隙轮式喷雾机的工作特点与闭式液压系统的优势;制定合理的工作参数,设计符合要求的液压系统;运用AMESim软件模型创建闭式液压传动系统,并根据设计选型的液压元器件数据进行仿真分析;根据分析结果对样机进行优化升级,进行验证试验。试验结果表明设计的闭式液压传动系统满足高地隙轮式喷雾机实际工况的使用要求;为农业机械智能化控制改造提供一个稳定的实验平台。     

高地隙喷雾机自转向电动底盘控制系统设计与试验

针对传统机械传动式高地隙喷雾机底盘在水田环境行走时容易陷入泥泞和深沟的问题,设计了一种四轮独立电驱动自转向电动底盘。底盘转向机构由可自转向的前后桥构成,根据自转向机构特点,提出了底盘部分动力学建模方法,将未建模动态以及外部扰动合并为总扰动,构建扩张状态观测器（Extended state observer, ESO）,实时估计总扰动并进行扰动补偿,再对无扰动的线性模型设计串级比例控制器,进行模型参数辨识与控制验证。仿真结果表明,采用阶跃信号模拟扰动,ESO扰动观测值可在0.5s内收敛到实际扰动;扰动观测器收敛后,当期望转角从0°突加至20°时,得到转角跟踪控制响应曲线的上升时间为1.9s,超调量为2.3%。试验表明,喷雾机以1m/s的速度行驶在平坦路面时,前转向桥转角上升时间为3.1s,后转向桥转角上升时间为2.0s,说明本控制方法具有较好的控制效果;喷雾机在满载的情况下工作在泥泞田间时,可以越过宽20cm、深40cm的泥泞深沟,说明其在田间具有良好的通过性。     

履带自走式双隧道喷雾机设计与试验

针对篱架型作物施药环节存在雾滴飘失、农药利用率低等问题,设计一种履带自走式双隧道喷雾机。分析机具工作原理并设计履带行走底盘,底盘最小离地间隙289 mm。设计风送系统可增加篱架型作物雾滴沉积量及减少雾滴飘失作用;设计隧道幅宽伸缩装置,能够满足不同作物施药宽度,幅宽伸缩范围为600～1 200 mm。对喷头数量及布局进行设计,基于EDEM-Fluent耦合仿真研究不同幅宽下雾滴颗粒状态,在不同幅宽作业下,有风情况下相较于无风情况下雾滴密集程度高、颗粒运动速度快,更利于雾滴沉积。研制样机并进行田间试验,结果表明,有风情况下雾滴均匀度DR值提升8.45%;有风情况下900 mm幅宽DR平均值为0.85,更接近1,最终,试验结果与仿真结果一致。该研究为隧道喷雾机设计提供新的参考。     

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。     

全液压驱动高地隙履带作业车设计与试验

针对玉米、烟草等高秆作物中耕管理作业需求,设计了一种液压驱动的小型遥控高地隙履带作业车。作业车采用龙门架式车架结构,可以在田间实现跨行行走和原地转向,液压系统中采用分流集流阀以提高作业车行走的直线性。为研究重心偏移和分流集流阀对作业车直线行驶稳定性的影响,在作业车左侧车架上添加不同配重,使用SolidWorks软件对作业车重心偏移量进行精确评估,选取空载、添加2块和4块配重3种典型负载工况,对含有和去除分流集流阀的作业车行驶直线性进行仿真和样机试验。使用AMEsim软件对液压系统进行仿真表明：有、无分流集流阀时两侧马达稳定工作时转速差相对于总转速偏差分别小于1%和大于38%。样机试验表明,含有分流集流阀时偏驶率分别为4.12%、4.28%、4.62%;无分流集流阀时偏驶率为5.08%、6.54%、9.43%。仿真和试验结果表明,采用分流集流阀提高行驶直线性的液压方案可行,作业车直线行驶稳定性满足国家标准要求。     

轮式高地隙喷雾机行走液压驱动系统的设计研究

针对农业现代化植保作业及液压传动的技术特点,设计了高地隙喷雾机行走液压驱动系统,对行走液压驱动系统中元器件的选择进行了研究,并运用软件AMEsim进行建模仿真分析,为样机的制造奠定了基础。