浅谈摇臂式喷头的扇形机构

扇形机构又称换向机构,在移动式、固定式喷灌系统中常采用有扇形机构的喷头来控制喷头喷洒范围和提高喷头喷洒质量。摇臂式喷头的扇形机构主要包括定位销、拨杆、突变机构。(图1)     

关于提高喷头质量的若干问题和建议

喷头是喷灌机和喷灌系统的重要组成部分,喷头工作是否可靠,将直接影响喷灌质量和喷灌的发展。近几年,我国自己研制的喷头种类很多,有摇臂式、蜗轮蜗杆式、反作用式和手动式,最近又研制出一种新型的全射流式喷头,引起与会代表的注意。除金属喷头外,塑料喷头已在生产中使用。喷头的质量也逐年提高,全国广泛使用的摇臂式喷头,其扇形机构有所创新,摇臂的工作性能和喷头的水力性能都有所改善,喷头工作的可靠性在逐步提高。但是,当前摇臂式喷头生产的数量和质量还都远不能满足农业生产发展的需要。会议着重讨论了如何提高喷头质量的问题,认为当前摇臂式喷头工作可靠性差,主要表现在转     

农用航空喷雾系统的试验与研究

一、喷头选择 大多数飞机喷药都用液力式喷头。可选的喷头类型有空心锥雾喷头、扇形雾喷头、离心雾化器等。其中前者为地面作业常用喷头,不再赘述。 1.扇形喷头 带有一个附加孔的锥雾喷头可以产生很大的雾滴,可用于那些对飘移要求很严格的场合。对飘移要求严格的地方,也常选用一种有多个小喷孔、向后折射的喷头,一般用于喷洒除草剂。     

运水烟罩内折射式喷头性能参数分析及试验

为了降低油烟对环境的污染,研究了运水烟罩内固定喷头的喷射雾化特性对运水烟罩油烟净化效果的影响.对弧面扇形折射式喷头和折射锥角分别为115°,120°,135°,140°和150°的直面扇形折射式喷头进行试验研究,测量了这6个不同型号的折射式喷头在5种不同工作压力下的流速、射程、喷洒面积、粒径大小以及水量分布等参数的变化情况,分析了雾化性能,探寻各参数之间的关系及变化规律.结果表明：流速、射程、喷洒面积均与工作压力成正比;雨滴粒径大小与工作压力成反比;喷头的最佳工作压力为0.30 MPa;直面折射式喷头比弧面折射式喷头油烟净化效果好;120°折射直面扇形喷头水量分布最均匀,雾化效果最好,喷洒面积最大.     

同尺寸异型喷头潜在飘移特性风洞试验研究

为探究脉宽调制变量喷雾系统对同尺寸异型喷头的潜在飘移特性影响,选取Hardi ISO F110-03标准扇形雾喷头、Teejet XR 110-03扇形雾喷头、Hardi MD 110-03微飘喷头和Teejet AIXR 110-03防飘喷头,在IEA-II型风洞内,通过聚乙烯收集线和Spraytec雾滴粒径仪研究了4种喷头的雾滴谱、雾滴相对分布跨度、飘移量和飘移潜在指数。试验结果表明:雾滴谱与喷头型号相关,XR扇形雾喷头VMD最小,为164.37μm,AIXR防飘和MD微飘喷头与ISO F标准扇形雾喷头相比,VMD分别增加88.91%和96.60%;XR扇形雾喷头喷出的雾滴相对分布跨度最小,为1.54,相比ISO F标准扇形雾喷头增加16.76%,其喷雾雾滴更均匀;随着垂直方向高度的降低和水平方向距离的减少,4种喷头的归一化飘移量均增加,AIXR防飘喷头归一化飘移量平均值最小,为1.21×10~4,相比ISO F标准扇形雾喷头减少72.99%,XR扇形雾喷头归一化飘移量平均值最大,为4.17×10~4,相比ISO F标准扇形雾喷头增加10.61%;AIXR防飘喷头雾滴粒径较大,雾滴飘移指数最小,防飘效果最显著。该研究可为农业田间实际生产中防飘施药技术应用提供依据。     

扇形喷头雾滴粒径分布风洞试验

利用开路式风洞系统和Sympatec激光粒度仪测试了参考喷头的雾谱尺寸以此作为喷头雾谱等级的依据。对扇形雾喷头在不同压力、风速、喷头与激光粒度仪距离情况下的雾滴粒径、数量和范围进行了试验。试验结果表明,压力、风速、喷头与激光粒度仪之间距离的增大,都导致扇形雾喷头的雾滴体积中径变小,尺寸小于150μm的雾滴占全部雾滴体积的百分比变大,增加了农药脱靶飘移的可能性,同时压力和风速的增大都导致部分喷头的雾谱等级降低。为了保证激光粒度仪对雾滴粒径测试结果的可靠性,可以使用风洞试验和调整喷头与激光粒度仪的距离,来减小因细小雾滴通过激光束过程中速度迅速衰减而对测量结果带来的影响。     

武汉市湛家矶自动化喷灌系统

一、试点的基本情况试点选在武汉市洪山区谌家矶公社,面积133亩,分四块,每块边长160米。沙壤土质,地面坡降1/2000。蔬菜作物,耕作方向南北向。考虑到喷灌农药和化肥,田块四周用扇形喷头,中间则全部用全园喷头,喷头间距采用正方形组合形式,以免洒到田块外面,造成浪费。蔬菜要求雾化好、喷洒均匀,采用武汉市塑料十二厂试制的PYS20A型和PYS20型铜咀塑料喷头。喷头工作压力     

光固化成型技术在无人机植保喷头研发中的应用

介绍光固化成型技术的基本原理和研究现状,分析我国无人机植保喷头的研发特点。利用光固化成型技术制备无人机植保常用的扇形喷头,并搭建基于激光粒度分析仪的喷雾性能检测试验台进行试验。试验数据表明,基于光固化成型技术的扇形喷头,其性能满足喷雾工作要求。光固化成型技术将改变传统植保喷头设计的流程和思路,提高无人机植保喷头的研发效率,促进无人机植保喷头制造水平的提高。      

运水烟罩内折射式喷头正交试验

针对运水烟罩内喷头性能对运水烟罩油烟净化效果的决定性影响,对直面扇形折射式喷头进行了正交试验,研究运水烟罩内折射式喷头结构参数、工作参数及水力性能之间的关系.试验采用四因素四水平正交表,利用综合评分法对运水烟罩内直面扇形折射式喷头的射程、喷洒面积、雨滴粒径等多项指标进行综合评价.结果表明：影响喷洒性能的主次顺序为工作压力、孔口直径、折射面高度、折射面角度;运水烟罩内的最佳工作压力为0.3 MPa;结构参数孔口直径和折射面高度均为1 mm,120°折射直面扇形喷头水量分布均匀,雾化效果好,喷洒面积大,油烟净化效果最好.     

扇形喷头球头结构建模与磨损试验

针对扇形喷头球头处的复杂结构以及农药中固体颗粒对喷头内表面的冲蚀情况,运用立体几何方法建立了扇形喷头基本结构尺寸的数学方程,并对其进行力学分析.结果表明,扇形喷头球头处x向磨损最严重.通过试验验证了理论分析,建立了时间和基本结构尺寸的变化对磨损率的影响关系式.     

在地边用挡板代替扇形机构

在美国,有一些固定式喷灌系统全部用全圆喷洒的摇臂式喷头,在地边田角也不用扇形喷头。为了不打湿田边的道路,就在竖管上焊一根悬臂,上面加一块挡板,挡住全圆喷头喷向界外的水舌。这样做的好处在于:结构简单,减少了出故障的机会;全圆喷头加上挡板要比扇形喷头便宜得多;整个喷     

低流量扇形雾喷头的设计

通过理论探讨和试验，分析了影响扇形雾喷头雾化性能的因素，推导出扇形雾喷头的设计计算公式，并总结出用CAD二次开发技术实现的设计方法。     

PXSB型双向步进式全射流喷头的原理及结构设计

针对目前国内摇臂式喷头存在结构复杂、使用寿命较短和成本较高等不足,提出一种新型的大中型旋转式PXSB型双向步进式全射流喷头.研究了PXSB型双向步进式全射流喷头的基本工作原理,对喷头整个工作过程作了具体分析,提出喷头正常工作的条件为喷头的射流元件体出口处盖板两侧均要设有间隙,正向导管和反向导管需在适当的位置开有补气小孔.结果表明：喷头的双向步进是通过射流元件体和双向步进换向机构的切换配合来实现,即通过控制信号水的流向来实现喷头的正向步进和反向步进,使喷头具有优越的水量分布和喷洒均匀性等水力性能.喷头的双向步进结构提高了喷头工作的稳定性和可靠性.滚动轴承装置和密封结构,优化了喷头的密封性能.     

新型喷头

据东德《农业技术》杂志1982年第5期报导,哈·约·柯赖恩布林格(H.-J.Kreienbrink)等人发明了一种新型的喷头(参见附图)。这种喷头尤其适宜于安装在滚移式和移动式喷灌机上使用,在有效面积上喷灌时,喷灌强度能与土壤的吸水能力相匹配。这种喷头可在不改变喷头射程的条件下在圆形喷洒面积内喷洒不同的水量。它有a、b两个喷管,喷管a靠近驱动机构c,用作全圆周喷洒,喷管b用作选定的扇形喷洒。     

对冲喷头喷雾场液滴分布特性试验

植保扇形喷头的喷雾扇形面内不同位置处液滴直径是不相同的,呈现接近于U形分布的中间液滴直径小而两侧液滴直径偏大的情况,这导致同高度水平方向上各点处的液滴在靶标上的沉积行为不同,致使防治效果存在差异。本文对出水口孔径1mm和切槽角30°的对冲喷头喷雾场的液滴直径分布特性进行试验,该喷头是基于射流和撞击流耦合作用的新型喷头,发现对冲喷头在喷雾扇形面内的液滴直径呈现中间区域液滴直径较大且均匀而两侧液滴直径较小的特性,如喷施压力0.4MPa时在300mm高度测试面上,喷雾扇形面内中间区域液滴直径在265~268μm,而靠近两侧边缘处的液滴直径在250~252μm,这有利于解决喷杆式喷雾机大田作业时液滴直径分布不均匀的不足;并对喷头这一特性进行理论分析,提出在分裂区的3次雾化（即扰动雾化、撞击雾化和振荡雾化）是引起这一特性的根本原因。同时采用径向不均匀指数对喷雾场的液滴分布均匀特性进行定量表征分析,发现径向不均匀指数能够总体反映喷雾场的非均匀特性,当喷施压力在0.6~0.7MPa范围时,径向不均匀指数在0.47~0.51较小范围内变化,说明在该压力范围内工作时喷头喷雾场具有良好的液滴均匀分布特性。     

脉宽调制型变量喷雾系统雾量沉积分布

通过实验和理论分析建立了雾量分布模型,研究了雾量分布规律。研究表明:喷杆方向沉积变异系数在两喷头之间出现最低,而在两喷头正下方出现极高值;行驶方向的沉积变异系数沿着一定规律周期性变化,其周期与占空比相关;在相同压力的情况下,同一喷头的行驶方向及喷杆方向沉积变异系数的峰值均随着车速的提高而上升,随占空比的上升而下降;在研究范围内(40~60cm),变异系数的峰值随喷头高度的升高而降低;若车速和占空比均相同,110°扇形喷头的雾量分布较80°扇形喷头在时空方向上都更加均匀。     

变量喷洒喷头组合喷灌试验

变量喷头可以根据喷洒地块形状和喷洒量的要求实现射程和流量的同步可控,对精确灌溉具有重要意义.试验研究了基于扇形通孔动静片调节器的变量喷头在系统不同压力工况下组合喷灌时的水量分布及喷灌均匀度等水力性能,并与传统圆形喷洒域喷头进行了对比,研究了变量调节器对喷头性能的影响及其对工作压力的敏感性.工作压力和调节器的双因素重复全面试验结果表明,变量精确灌溉喷头较传统圆形喷洒域喷头单喷头控制面积降低了15.4％,喷灌均匀度提高了9.5％,喷灌强度降低了15.7％,射程损失了5.9％,喷洒域系数可达64.0％.组合均匀度方差分析结果表明,调节器和工作压力以及两者之间的交互作用对组合均匀度都有极显著影响,变量调节器的设计需要满足喷头在不同工作压力工况条件下的性能要求.     

喷头雾化雾滴尺寸和速度的空间分布实验研究

雾滴尺寸及其运动速度直接影响药液的着靶效果和农药利用效率。为研究喷头雾化区域雾滴尺寸和雾滴速度空间分布，选取空气诱导扇形喷头IDK120-03、万能型平面扇形喷头LU120-03和防飘移扇形喷头AD120-03等3种典型喷头，利用相位多普勒粒子干涉仪测量了所选喷头在不同压力下的雾滴尺寸和雾滴速度，建模分析了喷头雾化后雾滴尺寸和雾滴速度空间分布规律。结果表明：在雾滴尺寸分布中，IDK120-03、LU120-03和AD120-03各喷头中心垂直方向上雾滴尺寸与垂直距离无明显关系，雾滴尺寸随喷雾压力增加而减小，呈线性关系，线性系数在-0.85～-0.54之间，相关程度均在0.96以上；水平方向上雾滴尺寸随水平距离增加而增大，对雾滴尺寸与水平距离二次多项式拟合，相关程度平均在0.90以上；垂直和水平方向上，IDK120-03喷头雾滴尺寸最大、LU120-03喷头最小。在雾滴速度分布中，各喷头中心垂直方向上雾滴速度随垂直距离增加而减小，呈线性关系，线性系数在-0.14～-0.01之间，相关程度均在0.99以上；水平方向上各喷头雾滴速度随水平距离增加而减小，对雾滴速度与水平距离二次多项式拟合，相...     

两种小流量喷头的粒径谱和速度场测量试验

针对两种小流量喷头,进行离喷头不同高度、不同压力的粒径谱测量,分析粒径谱随高度、压力变化情况;比较清水和乳油混合液的粒径谱,分析农药剂型对粒径谱的影响;进行清水和乳油喷雾时喷头出口处的雾滴速度场测量,分析农药剂型、喷头类型,压力等对喷头喷雾特性的影响.试验结果表明,压力、剂型对不同喷头的喷雾效果影响不同.总体上,喷雾压力越大,雾滴体积中径越小;相同压力下,扇形雾喷头在乳油喷雾时的粒径大于清水喷雾,而空心锥形雾喷头在乳油喷雾时粒径谱发生变化,产生细小雾滴分布.在乳油和清水喷雾时,扇形雾喷头的雾滴速度随压力增大而增大;在清水喷雾时,空心锥形雾喷头在压力增大时粒径减小,雾滴平均速度变化不大;在乳油喷雾时,空心锥形雾喷头由于产生细小雾滴,雾滴平均速度减少.     

喷雾机风送式环形喷管喷雾装置设计与试验优化

针对喷雾机传统风送喷雾系统难以精准控制风量致使漂移现象严重、药液利用率低下的问题,设计了一种将轴流风机与环形喷头相配合的喷雾系统。通过对风机风场进行计算流体力学CFD流体仿真、对标试验、环形喷管内流场仿真确定了环形喷管尺寸参数与喷头安装位置。设计单因素与多因素正交试验来研究风机端口风速、扇形喷头型号与喷头安装倾角对喷雾效果的影响进而确定最佳喷雾参数组合。结果表明：环形喷管应设置在轴流风机出口端面中心位置,3个喷头呈120°均布在环形喷管上;在风机气力作用下,雾滴沉积量的峰值处于距风机端口0.5~1.5m的范围,风送喷雾装置与靶标果树的作业距离不应超过1.5m;风机气力有助于细化雾滴,但出口风速不宜大于等于8m/s;喷雾总体性能与喷头倾角呈极显著相关（P<0.01）,喷头安装倾角60°性能最优;雾滴沉积密度随扇形喷头型号的增大呈先增大后减小的趋势,雾滴的体积中值直径随扇形喷头型号的增大而增大;最优配置参数风机风速为6m/s、喷头型号为02型、喷头安装倾角为60°。此参数组合下雾滴沉积量为5.08μL/cm2,表明优化模型可靠。