喷杆喷雾机精量喷雾测试实验台研制

精量喷施技术是大田植保作业的智慧化解决方案,而精量喷雾执行机构及其控制系统田间调试费时费力、可重复性差,且诸多参数无法调整,数据获取困难。针对这一问题,根据大田植保技术要求和喷杆喷雾机性能参数,通过对药液循环系统和喷雾测试系统等进行设计和计算,搭建了精量喷雾测试实验台。实验台主要包括喷雾测试系统、药液循环系统和速度模拟装置,可完成药液流量、压力实时感知和控制,喷杆区段独立控制、作业速度与药液流量的在线模拟与匹配。进行不同压力下实验台喷杆各段控制的喷量一致性及不同施药量、不同模拟速度下实验台的控制精度测试试验,结果表明:精量喷雾试验台动力发生装置可提供的最大压力和流量分别为1.5MPa、65L/min,模拟速度调节范围为0～20km/h,精量喷雾最大误差为1.34%,变异系数最大为0.05,能够满足精量喷雾系统调试和测试的基本要求。研究可为喷杆喷雾机智能变量作业的研究及其精量喷雾系统的设计和优化提供理论依据与技术支持。     

果园喷雾机施药管路压降特性仿真与分析

为探究仿树形喷杆喷雾机施药管内部液流运动情况，利用SolidWorks软件设计了喷头模型，并通过压力-流量关系验证了喷头模型的准确性；绘制施药管路模型并对不同结构的竖直施药管仿真，分析了喷杆放置倾角、喷口数量、喷杆长度和喷口位置等对管路内部压力的影响效果。仿真试验数据表明：在单喷管上喷口数量较少、喷杆趋近水平放置、喷口均布于喷杆末端时，施药管内部压降小，压力稳定。利用三因素三水平的BBD试验对施药管转角处压降进行分析表明：施药管内径对转角压降的影响呈极显著相关(P<0.01),转角角度、转角半径对转角压降呈显著相关(0.01相似文献   

可翻转运输避障割草机避障杆的设计与有限元分析

为解决新疆主干型果园株间杂草无法清除的问题，设计了适用于新疆主干型果园种植模式的避障割草机。文中介绍了避障割草机的整体结构及工作原理，并用ANSYSWorkbench对关键部件避障杆在割草作业过程中的总变形及应力和应变进行有限元分析。结果表明：避障杆最大等效应力为179.92MPa，最大应变为9.25×10-4，最大变形量为34.418mm，均在要求范围内，结构参数符合实际工作需求。     

3WP-500型喷杆式果园喷雾机的设计与试验

针对现有果园手动式、踏板式喷雾器存在的施药液量大、雾化性能不良、作业效率低、适应性差及污染环境等问题,设计了3WP-500型喷杆式果园喷雾机。该喷雾机主要由机架、传动装置、三缸柱塞泵、喷雾装置及药箱等部件组成。田间试验结果表明:在喷嘴直径1.1mm、药箱压力3.6MPa、机具前进速度3.2m/s时,平均药液沉淀量为3.48ug/cm2,平均喷幅为19.4m,技术指标符合果园喷雾的规范要求。     

喷杆式喷药机喷杆高度调控系统设计与试验

为提高大田喷雾药液利用率,喷杆式喷药机作业过程中喷杆需要与作物冠层顶端保持某一设定距离并保持近似平行。为此,针对大田喷药喷杆仿形控制应用需求,设计了一种喷杆高度调节闭环控制系统。系统由喷杆机械机构、喷杆高度探测模块、液压调控系统、控制电路和控制软件组成,使用超声波传感器实时探测喷头与作物冠层之间的距离,与用户设定目标距离进行比较后控制液压阀动作,以实时调节喷杆高度。对喷杆高度调控系统调节性能进行了试验,结果表明:调节高度为20～60cm时,系统调节过程无超调,最大调节时间为10.1s,最大稳态误差为3.1%。系统调节精度高,运行稳定,可有效实时调节喷杆高度,为喷杆喷雾机仿形喷雾控制提供了算法支持。     

直升机航空施药供液装置设计研究

为解决航空施药供液装置存在的喷洒范围小、能耗高、作业效率低等问题,设计一款适用于R44轻型直升机的供液装置。通过延伸喷杆扩大作业喷幅,利用防晃结构减少药液晃动。施药试验结果表明,装置适用于轻型直升机施药作业。     

果园多功能动力底盘设计与试验

为解决果园作业机械适应性差、配套动力小、地隙高、转弯半径大、通过性差等问题,结合果园栽培模式和农艺等要求,设计了一种果园多功能动力底盘。对果园多功能动力底盘的整机结构和工作原理进行了阐述,设计了行走动力系统和后动力输出系统以及3路双作用液压快速挂接系统;对整机的转向性能、稳定性能、越埂性能进行了理论分析。对机架进行了有限元仿真分析,结果表明,在满载四轮着地状态下,车架最大变形发生在中间横梁部位,总变形量为5.08mm,最大等效弹性应变为0.0035,最大等效应力发生在前桥和车架铰接处,为390.52MPa;在满载三轮着地状态下,车架最大变形发生在侧梁部位,总变形量为20.74mm,最大等效弹性应变为0.0058,最大等效应力发生在前桥和车架铰接处,为805.46MPa。整机果园田间试验结果表明,果园多功能动力底盘行驶速度为0~35km/h,田间作业速度为1~6km/h,最小转弯半径为2m,最大爬坡角为24°,最大越埂高度为235mm,可挂接多种农具,能够满足果园的田间生产管理作业要求。     

喷杆喷雾机精确对靶施药系统设计与试验

为减少大田施药时农药浪费,有效控制农药残留污染,针对植株行距、株距较大的作物对行施药的农艺要求,设计了喷杆喷雾精确对靶施药系统并进行试验。该系统以大田常用喷杆喷雾机为载体,沿喷杆方向按一定间距布置对应行和垄沟的超声测距传感器,实时采集喷杆到植株冠层以及喷杆到垄沟底部的距离信号;通过信号调幅消除由垄沟凹凸不平以及喷杆自身振动所产生的噪声影响。将调幅后的冠层高度信息依据植株株高、冠层胸径和冠层株高标准差等特征进行模式分析,从而识别靶标位置实现精准对靶。以大田团棵期烟草植株为对象,在烟草植株的株高达到30 cm左右,展开叶达15片左右时开展田间试验。结果表明:设计的精确对靶施药系统在植株平均胸径31 cm,株距比例39.2%的大田里,节省药液30%左右;在植株平均胸径35 cm,株距比例31.6%的大田里,节省药液20%左右。因此,此系统对大田植株间距在15 cm以上的对靶施药作业中具有较好的实用性。     

喷杆式喷雾机水平折叠喷杆设计与试验

针对喷杆式喷雾机在农作物生长中后期进行施药作业时需加装吊喷杆、分禾器等施药辅助装置,而加装后立式折叠喷杆易产生干涉,甚至无法折叠等问题,设计一种基于3WF-1000型喷杆式喷雾机的宽幅水平折叠喷杆.采用解析法与遗传算法对喷杆水平展开机构及喷杆展开角速度进行优化设计,实现喷杆水平展开与折叠动作的流畅、平稳;提出一种喷杆偏...     

大型自走式喷雾机喷杆研究现状及发展趋势分析

高地隙自走式喷杆喷雾机是田间施药机械的主要机型,而喷杆是实现喷雾稳定作业的关键机构。近年来,为提高高地隙自走式喷雾机喷杆的精准施药水平,喷杆结构不断得到优化,喷杆减振、平衡技术日趋成熟。本文阐述了喷杆的平面、三角形立体和梯形立体等3种桁架结构,分析国内外自走式喷雾机喷杆的主要结构参数以及减振装置和智能控制系统的技术现状,概述了喷杆在减振、平衡和位姿检测方面的主要研究成果。据统计20m以上喷幅的喷雾机仅占比6.79%,10~14.9m喷幅占比73.30%,表明国内以小型喷杆为主,大型喷雾机占比小。分析了国内喷杆存在的主要问题,指出我国喷杆的发展趋势,即优化喷杆结构、加强喷杆系列产品开发、设置多级多点减振机构、提高自平衡控制水平、实现位姿智能监测调整,为我国喷杆进一步的结构优化和性能提升提供了参考。     

基于ANSYS的农药喷雾装置设计与模态分析

传统农药喷雾机具作业同步性较低、机械折叠展开复杂及震动幅度大等问题,无法满足越来越严格的作业要求.为此,基于ANSYS对农药喷雾装置进行设计与模态分析.结果 表明:不可变数据与喷杆振型存在一定的关联性,计算得到的相关参数具有可靠性.针对各阶段的固有频率进行整合,根据对比分析能够可知:最大误差值为7.15％,二者固有频率...     

新型三折叠喷洒臂结构设计及动力学仿真

针对目前卷盘式喷灌机配套单喷头车水力能耗高,而水力能耗低的桁架式喷洒车不能折叠的问题,设计了1种新型三折叠喷洒臂桁架结构,确定了各杆件的长度以及连接关系,建立了基于多刚体系统动力学理论的拉格朗日法机构动力学方程,结合ADAMS虚拟样机技术仿真分析了三折叠喷洒臂结构在正弦函数驱动下的各杆件运动响应以及动力学特性.根据分析结果对结构进行了改进,结果表明,三折叠喷洒臂结构折叠过程运动平稳,完全收拢后内侧杆件折叠角为86.2°,各杆的最大受力突变出现在折叠收拢角为85.6°时,此时液压缸输出最大推力为2 800 N,各杆最大应力为10 MPa,远远满足管用防锈铝合金材料130 MPa的许用应力要求.由此表明,三折叠喷洒臂结构具有较好的折叠收拢效果,各杆件受力满足结构强度要求,为验证三折叠喷洒臂结构设计的合理性及加工物理样机的可行性提供了依据.     

基于靶标叶面积密度参数的变量喷雾控制系统开发与性能试验

变量喷雾技术是提高农药利用率、节省农药用量的重要手段之一。为达到果园施药减量增效的效果,本研究开发了一种变量喷雾控制系统,提出了叶面积密度参数与执行机构脉宽调制（Pulse Width Modulation,PWM）占空比的计算方法。该系统上位机基于激光LiDAR传感器探测的点云密度表征叶面积密度作为施药参数,并根据喷药处方计算各喷头对应电磁阀的PWM占空比,通过RS485通讯实时发送施药处方到下位机的可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC）,下位机PLC根据接收的PWM占空比控制对应电磁阀的开关频率实现喷头喷雾流量的调节。通过试验测量了施药单元网格尺寸、系统延时时间以及PWM占空比与喷头流量之间的模型参数三部分关键系统参数。结果表明在0.2、0.3和0.4 MPa压力下PWM占空比与喷头流量之间均为线性关系,线性拟合优度均在0.98以上。最后,通过喷雾试验验证变量喷雾样机的有效性,试验结果表明,采样点水敏纸上单位面积（cm²）最少雾滴个数为35滴,达到了有效喷雾效果;当靶标冠幅与总冠幅比为39.9%时,变量喷雾模式相比于连续恒定式喷雾省药71.96%,相比于对靶开关式喷雾省药29.72%,达到了减量效果。     

弧形扎膜钉齿设计与试验弧形扎膜钉齿设计与试验

为研究弧形扎膜钉齿设计合理性和作业可靠性的问题,采用理论分析的方法研究弧形扎膜钉齿在土壤中的受力情况,并基于Ansys有限元分析软件对其进行模态仿真与静力学仿真,最后根据田间试验结果验证设计与仿真试验的合理性。通过理论分析可知,弧形扎膜钉齿结构参数和机具牵引力对其在土壤中运动时的受力情况影响显著;通过对弧形扎膜钉齿的模态分析可知,其1阶固有频率为788.15 Hz,远大于外界激励频率,弧形扎膜钉齿不会发生共振;通过对弧形扎膜钉齿的静力学分析可知,弧形扎膜钉齿的最大变形为6.705 8 mm,最大应变为3.889 2×10-3 mm/mm,最大等效应力为466.27 MPa;通过田间试验结果表明残膜回收机的残膜捡拾率均值为58.53%,脱膜率均值为98.14%,弧形扎膜钉齿的设计达到预期目标,工作满足实际作业要求,强度也满足实际工作需求。本研究可为新型残膜回收机的设计提供基础。     

三角履带式甘蔗收割机转向系统的设计与试验

针对我国目前山地甘蔗收割困难、缺乏适用收获装备的问题,设计了三角履带式甘蔗联合收割机转向系统,主要包括后桥、轮桥连接架的设计和转向油缸行程确定。针对关键部件转向后桥和轮桥连接架进行了受力计算与有限元应力分析,对转弯半径进行了计算,并进行了相应的试验。关键零件应力测试试验结果表明:转向后桥的最大静应力为43. 67MPa,动态稳定应力约50MPa,仿真误差为12. 66%;轮桥连接架转向最大静应力158.59 MPa,动态应力为176 MPa,仿真的误差为9. 89%,仿真与实际基本一致。转弯半径试验结果表明:理论转弯半径为6.4m,实际测试时由于车速不同,转弯半径在6.127～6.5m范围内,与理论最大误差4.27%,在可接受范围内,转向系统的设计达到了设计要求。     

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。     

大坡度山地果园双向全方位农药喷洒机设计与试验

传统农药喷洒机在大坡度山地作业时会大幅降低效率,因此针对大坡度山地果园研发了一款双向全方位农药喷洒机,并进行了试验验证.结果 表明:当农药喷洒机具行进速度为1m/s、送风强度为8m/s、喷头与树冠层间距为0.5m时,竖直喷药模式的施药效果较好.按照相同条件下,对45°倾斜式喷药模式与竖直喷药模式的喷药效果进行试验比较,...     

喷杆喷雾机智能控制系统设计及试验

为提高喷雾均匀性和农药的有效利用率,针对大田作物施药的农艺要求,设计了一种安装于大田常用喷杆喷雾机的喷雾机智能控制系统,并介绍总体方案和工作原理。该系统主要包括变量施药、喷杆高度自动调节等功能,变量施药系统通过变量调节阀调节喷雾流量,通过喷雾量与作业速度自适应控制模型,实现作业过程中药液均匀喷施;喷杆高度调节系统采用超声波传感器检测喷头与作物顶端的距离,根据设定的目标高度,控制电动缸动作,调节喷杆高度。试验表明:变量喷雾控制系统能够根据设定喷量和作业速度的变化准确发出调控指令,控制流量调节阀动作进行流量调节,提高了喷雾作业的均匀性,喷雾精度误差最小为2.24%,能够有效提高喷药作业质量;喷杆高度调节最大误差为5.40%,提高了喷杆与作物顶端距离调整的准确度。     

果园自主导航兼自动对靶喷雾机器人

为同时实现果园智能植保机自主导航及自动对靶喷雾,研制了一种果园自主导航兼自动对靶喷雾机器人。首先采用单个3D LiDAR（Light Detection and Ranging）采集果树信息确定兴趣区（Region of Interest,ROI）,对ROI内点云进行2D化处理得到果树质心坐标,通过随机一致性（Random Sample Consensus,RANSAC）算法得到果树行线,并确定果树行中间线（导航线）,进而控制机器人沿导航线行驶。通过编码器及惯性测量单元（Inertial Measurement Unit,IMU）确定机体速度及位置,IMU矫正采集到的果树分区冠层信息,最后通过程序判断分区冠层的有无控制喷头是否喷雾。结果表明,机器人自主导航时最大横向定位偏差为21.8 cm,最大航向偏角为4.02°,相比于传统连续喷雾机施药液量、空中漂移量及地面流失量分别减少20.06%、38.68%及51.40%。本研究通过单个3D LiDAR、编码器及IMU在保证喷雾效果的前提下,实现了喷雾机器人自主导航及自动对靶喷雾,降低了农药使用量及飘失量。     

3WP-200A型智能植保机器人喷枪设计与试验

我国丘陵山区地带占国土面积的10%,丘陵山区地块小,道路狭窄,大型植保机械不方便进入作业。针对上述问题,研制一种适合丘陵山区果园植保作业的3WP-200A型智能植保机器人,设计后置式双摆动喷枪喷洒装置,该装置可实现180°无死角喷洒。在不考虑风力,只考虑空气阻力的条件下,应用物理学及理论力学的基本概念,计算摆动喷枪射程。介绍喷洒装置结构及工作原理,对喷枪进出口径、药液压力损失、枪体直径等参数进行设计,并对喷枪射程进行试验。试验结果表明,工作压力为0.4~0.5 MPa时,药液喷洒最大行距为7~9 m,高度大于6 m,满足设计参数要求。研究结果可为果园植保机械喷洒装置的研发提供理论参考和技术支撑。