3WPZ-4型风送式葡萄喷雾机设计与试验

为解决施药作业过程中劳动强度大、农药利用率低、流失严重,成本高等问题,结合超声波靶标探测、多柔性出风管风送与气流辅助式精量施药、精量喷雾控制等核心技术,设计与PT-115型多功能自走式底盘配套使用的3WPZ-4型葡萄喷雾机,该喷雾机喷药葡萄行距2.5~3.5m,喷雾行数4行,作业速度4.0~6.0km/h,药箱容量1600L,额定喷雾压力0.5~1.0MPa。4年生酿酒葡萄园施药作业结果表明,3WPZ-4型风送式葡萄喷雾机在额定喷雾压力时,喷雾量为37.4~78.7L/min,雾滴体积中径为132.1~251.1μm。为测试开发的施药系统喷雾性能,将精准对靶系统关闭,使用1.2mm喷嘴,喷雾压力1.0MPa,无风送时,施药量为801.2L/hm2,药液沉积率最低为53.24%,地面流失率最大为15.53%,飘移率最高为31.23%;使用1.5mm喷嘴,喷雾压力1.0MPa,有风送时,施药量为1005.4L/hm2,药液沉积率最高为71.90%,飘移率最低为15.68%;使用1.2mm喷嘴,喷雾压力0.5MPa,有风送时,施药量为408.4L/hm2,药液地面流失率最低为10.77%;无辅助风时药液平均沉积率为58.83%,平均地面流失率为14.48%,平均飘移率为26.69%,有辅助风时药液平均沉积率为68.94%,平均地面流失率为12.08%,平均飘移率为18.98%,使用辅助风使药液平均沉积率提高了17.2%,平均地面流失率降低了16.56%,平均飘移率降低了28.87%。启动精准对靶系统,试验中精准对靶系统喷雾量平均误差2.90%,药液平均沉积率为65.76%,平均地面流失率为13.40%,平均飘移率为20.84%。     

果园风送喷雾机性能对比试验

为探究果园静电风送喷雾机与传统风送喷雾机性能差异,预估施药过程各运行参数之间的相互关系,根据风送喷雾机试验方法国家标准,对3WFQ-1600型传统风送果园喷雾机和3WFQD-1600型静电风送果园喷雾机进行雾滴垂直分布对比试验,对喷雾距离、喷雾压力、喷头型号和冠层垂直高度进行不同水平设定并进行试验,运用SPSS软件分析...     

果园风送式喷雾机防治效果试验

为明确风送条件下不同农药制剂浓度对病虫害防治效果的影响,以虫口减退率和病情指数为指标,测试2种农药对梨蚜虫、梨黑斑病的田间防治效果;同时利用荧光试剂研究雾滴在冠层内的沉积分布,提出适应风送式施药的药液质量浓度范围。结果表明:果园风送喷雾机行驶速度1 m/s、风机转速1 200 r/min、单侧流量7.2 L/min工作条件下,喷施药液量为0.24 L/棵,比人工喷施减少药量33.3%。风送式喷施0.4 g/L的10%吡虫啉防治梨蚜虫,14 d后防效可以达到人工喷施0.8 g/L农药防治效果,药剂质量为0.096 g/棵,为人工施药的1/3。风送式喷雾防治效果随药液质量浓度增加而提高。风送式喷施0.75 g/L、1.0 g/L、1.5 g/L 3种质量浓度的75%百菌清防治梨黑斑病,第14天防效为46.52%、44.46%、55.63%,防效均显著优于人工喷施1.0 g/L质量浓度的农药。喷施0.75 g/L农药的药剂用量为0.18 g/棵,为人工施药时的1/2。风送式施药雾滴空间分布情况更好,可以参考人工作业减少1/3药液喷施量,同时适当增加药液质量浓度以求达到更好防效,实际喷施药剂量建议为人工作业的1/3~1/2。     

温室自走式风送喷雾机设计与试验

本文提出了一种远程遥控式植保作业方法,并结合风送喷雾技术研制出一种适用于温室大棚的自走式风送喷雾机。在确定喷雾机总体方案和主要技术参数的基础上,对喷雾系统、履带行走系统和通讯控制系统进行了设计和选型。雾滴冠层沉积分布与穿透性的试验结果显示,不同冠层沉积量均在1.5μL/cm^2以上,同冠层内不同植株雾滴密度变异系数较小,对植株叶片的正反面穿透性较好。因此,自走式风送喷雾机能够很好地满足设施内的植保施药作业。     

喷雾机导风装置设计与试验

设计了适用于风送式喷雾机的导风装置。通过对加导风装置的喷雾机各项性能指标进行模拟试验与分析,表明加导风装置的喷雾机风速、喷幅、雾滴的均匀性都有所提高。     

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。     

果园风送式喷雾机仿形喷雾试验研究

为研究果园风送式喷雾机风速及雾量垂直分布对雾滴在果树冠层内穿透沉积的影响,本文通过调整喷雾机导流板角度及喷头喷雾角度,并测量风速及雾量的垂直分布,使其分布曲线与果树冠层轮廓匹配.试验结果表明,当风速及雾量垂直分布呈单边纺锤形、并与现代化种植模式果树纺锤形树冠轮廓吻合时,雾滴在果树冠层中各部分枝叶正反面都有充分而均匀的沉积,因此,通过调节风速及雾鼍垂直分布使与果树冠形匹配,是提高雾滴在冠层中沉积分布均匀性的有效途径.     

轴流式果园喷雾机风送系统优化设计与试验

针对传统风送式喷雾机风送距离短与药液浪费的问题,设计一种适用于传统果园喷雾机的轴流式风送系统。通过设置不同风筒导叶的安装角、数量、长度和锥形多出口装置的锥度、出口布局方式,进一步引导风送系统气流场,并建立相对应的气流场分布模型。通过对比选取风送系统的最佳优化设计方案,并开展了验证试验。试验结果表明,风筒导叶参数对出口风速影响的显著性由大到小为长度、安装角、数量,锥形多出口装置出口布局方式对出口风速的提升效果明显;当风筒导叶安装角为10°,数量为6,长度为20 cm,且锥形多出口装置锥度为2.25、出口布局为A型时,风送系统出口风速及均匀性达到最优,所建立的模型出口风速与试验值相对误差为4.66%和变异系数为3.63%,验证了数值模拟结果的可靠性。在此基础上,通过喷雾机外流场试验可得,射流边界范围随着出口直径和转速的增加而增大,风送距离也随之增大,当风送距离0～2 m,风速大于5 m/s,衰减幅度明显,当风送距离大于2 m时,气流衰减较为平缓,风速距离4 m处风速达到1.5 m/s左右。优化后轴流式果园喷雾机风送系统结构合理,气流均匀性、风速、边界和射程等方面均满足果园植保机械需求,研究...     

多风筒风送喷雾系统的设计与试验

为改善环形风送喷雾系统的对靶仿形喷雾效果,设计了一种多风筒风送喷雾系统,并试验研究了风场分布特性和喷雾作业性能。结果表明:风筒轴线上的风速值随风送距离的增加呈幂函数衰减,射流边界曲线先线性扩展,达到最大喷幅后开始无规律地衰减和收缩。当风筒间距为41cm和33cm时,垂直截面的风场存在3个高峰区;当间距缩小为25cm,可形成风速值均匀稳定的风幕。冠层不同高度处的叶片正、反面的雾滴平均覆盖率(正面53.25%～57.21%,反面17.72%～20.72%)基本一致,雾滴沉积密度最小值为66.6个/cm~2,满足病虫害防治要求。研究结论可为多风筒风送喷雾机的设计与优化提供参考。     

果园风送喷雾机气助式喷头风力性能数值模拟与试验

针对直筒型气助式喷头风力性能较弱的问题,结合单点风速测试和数值模拟,研究了一种尾部先收缩后扩张气助式喷头的尾部参数对风力性能的影响规律。首先,采用雷诺平均N-S(Navier-Stokes)方程及RNG(Renormalization group)k-ε湍流模型,建立了该型喷头的流场计算模型,基于风速测试验证了该模型的有效性与可靠性;其次,通过数值计算对比了两种喷头的风力性能,结果表明,在进口参数总压105 600 Pa、静压105 200 Pa时,本文所提喷头出口平均风速是直筒型喷头对应值的1.36倍。为了研究尾部参数(收敛段内缩长度、扩张段高度)对本文所提喷头风力性能的影响,以数值计算、Opt LHD(Optimal latin hypercube design)试验设计、径向基函数神经网络(Radial basis function neural network,RBFNN)为理论基础,构建了风力性能参数的代理模型,出口端流量、平均风速的代理模型R2分别为0.983 54、0.987 28,表明该模型可用于喷头风力性能预测,指导参数科学配置。基于代理模型,对喷头风力性能参数的影响因子进行了分析及单目标优化,随着扩张段高度、收敛段内缩长度的增大,出口端平均风速均呈现下降趋势,而流量均呈现先上升后下降的变化趋势;当扩张段高度、收敛段内缩长度取值为1.08、5.39 mm时,出风量达到最大值0.017 9 kg/s;而两值分别取0、0 mm时,末端平均风速达到最大值67.9 m/s。针对末端流量、平均风速相互矛盾的问题,进行了多目标优化,得到了喷射性能参数最优Pareto解集,为气助式喷头与果园间的优化匹配设计提供了参考。     

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...     

喷雾机械的喷雾均匀性试验研究

文章通过试验研究,分析了喷头的喷雾均匀性及其影响因素。借助由哈尔滨博纳科技有限公司开发研制的喷雾性能综合试验台,通过试验平台测试了变量喷雾喷头的喷雾均匀性;研究和测试影响变量喷雾喷头喷雾分布均匀性的主要因素和变化规律;对影响系统喷雾分布均匀性的几个主要因素通过正交试验进行了相应水平的试验测试,进行了标准偏差的分析和比较;最终产生了影响喷头喷雾均匀性各主要因素不同水平的最优组合。     

果园定向仿形弥雾机的设计

针对传统的轴流式果园弥雾机在果园作业时,喷药量分布不均匀、药液浪费严重的现象,研制了一种履带自走式果园弥雾机。该机以小型汽油机为动力源,利用带轮将动力传递给液泵和离心风机,离心风机吹出的气流通过多口分配器、褶皱管、鸭嘴出风口吹出,对雾滴进行二次雾化,增加了雾滴对冠层的穿透性和药液分布均匀性。同时,该机通过多自由度调节装置可适应不同果树、果树不同生长期、不同树形,以及不同冠层厚度等情形,可定向仿形,减少了药液浪费。     

喷雾机设计中喷头的选型

喷头在喷雾装置中起着非常关键的作用。喷雾装置通过喷头控制液体的流量,使液体雾化成雾滴并将雾滴分布在目标的表面上。喷头是喷雾机实现喷雾作业的终端件,因此在喷雾机设计时,喷头的选型对喷雾机的性能尤为重要。为此,对喷头的类型、特点及选型进行了论述。     

水田喷雾机喷雾装置设计与动态分析

针对传统机械式喷杆折叠展开过程复杂、同步协调操作性差、机械振动明显等问题,结合东北地区水田植保农艺特点,设计了一种单油缸多折叠机构喷杆。阐述分析了多折叠机构喷杆的结构及工作原理,依据解析法对其各部分杆长进行确定。通过正交试验设计和虚拟仿真技术进行多因素正交试验,探究了不同壁厚下各类型钢管对喷杆质量和第1阶固有频率的影响,应用Design-Expert 8. 0. 6软件对试验结果进行分析优化。优化结果表明,当圆钢管壁厚、矩形钢管壁厚和方钢管壁厚分别为2、2、2 mm时,质量最小,为62. 85 kg,此时动态特性较好,其第1阶固有频率为14. 84 Hz,避开了路面激励频率。运用ANSYS-workbench软件建立了喷杆的有限元模型并进行了数值模态分析,求解了喷杆的前4阶非零模态频率和振型,并通过模态试验验证了数值模型优化结果的准确性。田间试验表明,该机具作业性能稳定,药液喷施均匀,覆盖性较好,作业过程中喷杆无明显振动,各项指标满足水田植保农艺要求。     

喷雾机喷头流量在线测量系统设计与试验

为实现精确喷雾,需要对各类喷雾机喷雾性能进行测试并校准。为此,设计了一套喷雾机喷头流量在线测量系统,可同时测量喷雾机主管道压力值和6个喷头流量值。药液由自制转换接头引流至流量传感器,由药液收集槽收集,流量传感器输出信号经处理模块处理后上传至上位机界面显示。试验时,针对 ALBUZ-ATR80型喷头进行流量测量。结果表明,当压力为0．3～1．5MPa、流量为0．53～1．25L/m 时,最大相对误差为4．40％;当压力为0．7MPa、流量为0．83～0．91L/m时,最大相对误差为3．88％。系统具有较高测量精度,操作方便,便于对各类喷雾机喷头流量进行测量与校准。     

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。     

果园仿形喷杆施药装置设计与动力学仿真

针对矮砧密植果园山地梯田台面果树外侧冠层常规喷药药液不易穿透等着药难问题,对仿树形果园施药装置进行参数化设计、动力学建模与仿真,并结合场地样机试验,探究药液喷杆作业的稳定性与可靠性。仿真结果表明:果园仿树形喷杆施药装置依树形结构进行喷杆位置参数实时调整,展开状态与果树冠层包络线吻合;药液喷杆折叠状态时的最大应力为3.324MPa,最大变形为0.038m;展开状态时最大应力为6.994MPa,最大变形为0.118m,结构强度满足工作要求。试验结果表明:升降架与喷杆组液压缸伸出时间分别为36s和32s,在误差允许范围内,整个机构升降展开过程流畅,行驶过程结构稳定性良好,满足设计要求。     

可变喷射范围的旋水芯喷头设计

喷头是精确施药系统的关键部位,喷头喷射角的变化,直接影响精确施药的效果。为此,设计了一种可变喷射范围的旋水芯喷头。通过流体力学仿真验证:所设计的喷头内流体流动符合涡流原理;基于涡流原理研究发现喷头喷射范围是可调的,但喷射角大小与旋水芯螺旋槽螺旋升角、截面积、涡流室半径、喷嘴口半径及出口处气芯半径有关。